金屬切削工具中機(jī)械制造過(guò)程的應(yīng)用解析

摘 要：機(jī)械制造業(yè)在我國(guó)社會(huì)主義國(guó)民經(jīng)濟(jì)當(dāng)中占據(jù)了極其重要的位置，在我國(guó)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展中也發(fā)揮著不可或缺的關(guān)鍵性作用。作為機(jī)械制造業(yè)中最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，金屬切削技術(shù)本身?yè)碛休^高的精密度，可以有效促進(jìn)機(jī)械的穩(wěn)定持續(xù)運(yùn)行，因而不管是傳統(tǒng)機(jī)械制造還是現(xiàn)代化高科技機(jī)械制造，金屬切削技術(shù)都占據(jù)了重要位置。特別是對(duì)于電子與電機(jī)類機(jī)械產(chǎn)業(yè)而言，金屬切削技術(shù)能夠更充分發(fā)揮作用。文章就機(jī)械制造過(guò)程中金屬切削工具及相關(guān)工藝的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：金屬切削工具；機(jī)械制制造業(yè)；應(yīng)用分析

中圖分類號(hào)：TH161.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）30-0067-02

隨著機(jī)械制造業(yè)相關(guān)技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械零件出現(xiàn)了各種形式，常見(jiàn)的包括圓柱、圓錐等多種形狀，隨著機(jī)械零件對(duì)自身精密度以及平滑度的要求日益嚴(yán)格，需要巧妙應(yīng)用金屬切削工具，將這部分零件置于機(jī)床上進(jìn)行特別處理。需要把握的因素包括金屬切削工具的相關(guān)參數(shù)、切削的程度、周邊環(huán)境因素等等，在把握好各項(xiàng)因素的基礎(chǔ)上，可以有效結(jié)合設(shè)計(jì)方案需要，提升零件質(zhì)量。如何結(jié)合機(jī)械制造實(shí)際情況，調(diào)整金屬切削工具的應(yīng)用方法值得思考。

1 金屬切削工具的分類

1.1 按照切削工藝的不同分類

金屬切削工具，本身在現(xiàn)有機(jī)械制造業(yè)當(dāng)中屬于占據(jù)主要地位的加工工具。隨著毛坯零件制造精度的日益提升，精鍛與精鑄、擠壓、粉末式冶金等相關(guān)的機(jī)械零件加工工藝也逐漸得到推廣。金屬切削工具的應(yīng)用方法及工藝流程，很大程度上取決于切削工具本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，還有機(jī)械制造加工過(guò)程中切削工具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況。按照工藝流程的不不同，金屬切削工具主要包含了車、鉸、刨、鋸、銑等多個(gè)種類，而相應(yīng)的加工方式則又包含了刮削、鋸切、螺紋加工等多種形式。在應(yīng)用金屬切削工具時(shí)應(yīng)根據(jù)零件需要選擇合適的加工工具與方式。

1.2 按照零件表面的形式差異進(jìn)行分類

1.2.1 滾切法

滾切法主要利用了齒圈嚙合的機(jī)械原理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)齒圈類零件齒形的準(zhǔn)確把握。具體而言，在運(yùn)用滾切法時(shí)，會(huì)將金屬切削切削工具拿出，分別用作獨(dú)立的齒圈插齒或滾齒、齒圈的刨齒或者磨齒等多個(gè)部分。在此過(guò)程中，既會(huì)準(zhǔn)確確定切削工具同齒輪兩部分零件的相對(duì)位置，又會(huì)進(jìn)一步確定切削工具同齒輪兩者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式。這就可以在制造零件的齒輪面已經(jīng)確定的基礎(chǔ)上，使得金屬切削工具的表面同齒輪面形成共軛。在制造機(jī)械過(guò)程中，金屬切削工具及砂輪同目標(biāo)機(jī)械零件瞬心線會(huì)因相互作用而保持滾動(dòng)，工具與零件兩部分持續(xù)保持著固定的速率比關(guān)系，最終制造所得的零件，其加工表面會(huì)和切削工具在本次加工運(yùn)動(dòng)時(shí)所呈現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)面保持一直。使用金屬切削工具對(duì)對(duì)齒圈與齒形類機(jī)械進(jìn)行加工時(shí)，多在滾齒、刨齒、弧齒等類型的機(jī)床中進(jìn)行，齒輪類機(jī)械零件在應(yīng)用金屬切削工具進(jìn)行加工時(shí)，大部分均采用滾切法。

1.2.2 成形法

成型法又稱之為仿形法。仿形法主要是通過(guò)保障零件最終加工完成后，其表面同金屬切削工具的表面輪廓相對(duì)應(yīng)，以提高零件精確度。該加工方法主要是利用金屬切削工具與機(jī)械加工零件進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并進(jìn)一步做線性運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到精確加工的目的。但成型法在一定程度上對(duì)切削工具同零件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)有著較為嚴(yán)格的要求。成型法最重要的特點(diǎn)，就是在加工過(guò)程中，母線并非是由運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，其更多的取決于金屬切削工具的形狀。在對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行進(jìn)行加工后，零件加工機(jī)床的成型運(yùn)動(dòng)模式，逐漸被金屬切削工具的形式所控制，常見(jiàn)的成形方法包括車削、銑削以及磨削等三種方式。考慮到成形金屬切削工具的制作具有較大困難，且后續(xù)養(yǎng)護(hù)液較為困難，此外，以加工機(jī)床、零件、切削工具三部分為組成部分的機(jī)械加工制造系統(tǒng)整體能夠承擔(dān)的荷載力有所限制，故切削力也需要得到有效控制，該方法常在機(jī)械成形面較短時(shí)進(jìn)行應(yīng)用。

1.2.3 刀尖軌跡法

機(jī)械制造過(guò)程中，切削工具的刀尖運(yùn)行軌跡主要是由加工機(jī)床內(nèi)可用的金屬切削工具與目標(biāo)機(jī)械與工件相互間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)決定的?？紤]到這一點(diǎn)，在實(shí)際機(jī)械制造時(shí)，可以利用切削工具刀尖在加工零件表面的運(yùn)動(dòng)軌跡，進(jìn)一步確定零件最終完成加工后所需要的幾何形狀與表面形式，同樣可采用刨削、車削等加工形式。

2 金屬切削時(shí)應(yīng)當(dāng)具備的基本要素

2.1 合理應(yīng)用切削工具

結(jié)合我國(guó)2013年金屬切削工具的生產(chǎn)情況來(lái)看，共生產(chǎn)金屬切削工具近7.61億件，同比增長(zhǎng)了近56.24%。金屬切削工具應(yīng)當(dāng)具備刃口，且工具本身的金屬材質(zhì)應(yīng)當(dāng)比加工零件擁有更高硬度。不同金屬切削工具及切削運(yùn)動(dòng)的形式，也會(huì)使得零件的加工方法出現(xiàn)相應(yīng)變化。以刃形金屬切削工具為例，在使用該類工具加工零件時(shí)，主要加工方法包括拉削、鋸切、鉆削及刨削等多種方式。

要有效提高機(jī)械制造效益，結(jié)合零件特點(diǎn)，選擇相應(yīng)的切削工具也尤為重要。以常見(jiàn)的普通外圓車刀為例，該工具的構(gòu)成，主要包含了刀柄與刀頭兩個(gè)部分。刀柄主要是在加工零件時(shí)，確保車刀的切入位置及夾持方式符合加工需要，刀頭的主要作用則是充分切削零件。

結(jié)合目前金屬切削工具的材質(zhì)發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，除高速鋼等穩(wěn)定性與硬度較高的材料外，還有硬質(zhì)合金等新型材料，對(duì)金屬切削工具性能的完善發(fā)揮了重要作用，進(jìn)一步推動(dòng)了機(jī)械制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在此之后，以PCD和PCBN以及復(fù)合型金屬材料為代表的新型材料迅速產(chǎn)生。切削工具材質(zhì)的不斷優(yōu)化，主要是為了滿足部分零件材料在加工時(shí)不易切削、緊密度難以把握好等問(wèn)題。此外，金屬切削工具配套的輔助工具在機(jī)械制造過(guò)程中也具有重要意義，以原有組合夾具為例，在制造該機(jī)械零件的過(guò)程中，為全面提高夾具強(qiáng)度，逐漸從槽系加工演變成了孔系加工。目前機(jī)械制造實(shí)踐當(dāng)中，應(yīng)用較廣泛的是EROWA類金屬切削工具的配合使用，機(jī)械制造工作逐漸從原有的電加工演變?yōu)楦呔然邢骷庸ぁ，F(xiàn)有的金屬切削工具，采用熱裝刀柄，精確度得到了有效提高，將誤差控制在了微米單位內(nèi)。

2.2 金屬切削工具的材質(zhì)選擇

作為機(jī)械制造業(yè)中不可缺少的關(guān)鍵性組成部分，金屬切削工具及其相應(yīng)的工藝設(shè)備，給機(jī)械制造業(yè)實(shí)際工作中零件加工質(zhì)量、精確程度及綜合效率造成直接影響。金屬切削工具的材料，主要是用于切削部分的材質(zhì)。由此看來(lái)，切削工具的壽命及精確度，最終仍然由切削工具材質(zhì)的優(yōu)劣來(lái)決定。想要確保切削工具擁有良好性能，首先應(yīng)當(dāng)確保其材料擁有較高強(qiáng)度與韌性，且耐熱導(dǎo)熱性能良好，能夠經(jīng)得起高壓磨損，制作工藝也需要進(jìn)行全面考慮。目前金屬切削工具用于切削部分的材料，主要種類包括了碳素類工具鋼、硬質(zhì)合金以及超硬切削工具材料等多種復(fù)合型材料。就目前金屬切削工具的制作工藝及使用材料來(lái)看，以碳素和合金工具鋼為代表的材料，其耐熱性能較差，但擁有優(yōu)秀的抗彎強(qiáng)度，焊接性及刃磨性均較為良好，故在中等或低等速度的機(jī)械切削工具中具有較好的表現(xiàn)，但若是高速型機(jī)械切削，則使用高速鋼或者硬質(zhì)合金更為適宜。

3 合理運(yùn)用金屬切削工具提高機(jī)械設(shè)備質(zhì)量的措施

3.1 切削工具種類的選擇

在考察切削工具的種類時(shí)，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇耐磨性能優(yōu)秀的工具，再適當(dāng)調(diào)整工具的幾何參數(shù)，在使用前，應(yīng)當(dāng)反復(fù)研磨刃口確保其鋒利而平滑。若使用磨具進(jìn)行機(jī)械加工，則應(yīng)當(dāng)確保磨具磨粒較細(xì)且硬度較高，在使用前應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確調(diào)整其砂輪。金屬切削工具的未來(lái)發(fā)展方向，會(huì)在金屬材料的類型方面進(jìn)行不斷優(yōu)化創(chuàng)新，并進(jìn)一步提高切削工具表面的涂層沉積技術(shù)，在確保切削工具基礎(chǔ)材料性能優(yōu)秀的基礎(chǔ)上，為其配置硬度更高，靈活性更強(qiáng)的涂層，從而更為良好的處理金屬材料本身硬度同零件硬度之間的沖突。此外，切削工具的結(jié)構(gòu)也會(huì)得到進(jìn)一步優(yōu)化，有效提升精確度，使得產(chǎn)品精確度更高，有效提升切削質(zhì)量，使得工具更為實(shí)用。

3.2 切削潤(rùn)滑油的選擇

切削潤(rùn)滑油通常實(shí)用液體形式，在切削區(qū)域內(nèi)進(jìn)行澆注，其作用一方面是確保及時(shí)散發(fā)切削區(qū)域在加工過(guò)程中產(chǎn)生的大量熱量，有效降低切削溫度，發(fā)揮充分冷卻的作用。另一方面，切削潤(rùn)滑油的使用，也能夠進(jìn)一步減少機(jī)械制造過(guò)程中因切屑過(guò)多等原因?qū)е碌倪^(guò)大摩擦力，從而控制加工過(guò)程產(chǎn)生的熱量。通過(guò)合理運(yùn)用潤(rùn)滑油，可以有效避免零件同切削工具的相互粘連及磨損，并防止切割工具給機(jī)床及機(jī)械表面造成磨損。此外，潤(rùn)滑油還能夠在金屬切削工具的防銹蝕養(yǎng)護(hù)中發(fā)揮重要作用。

3.3 切削角度等相關(guān)數(shù)據(jù)的測(cè)定

為了準(zhǔn)確把握金屬切削工具的在進(jìn)行切削時(shí)的幾何角度，應(yīng)當(dāng)提前構(gòu)建完善的參考空間坐標(biāo)系與平面。按照金屬切削工具角度的不用，主要包含兩部分參考系。一部分為靜止時(shí)的參考系，另一部分為進(jìn)行加工工作時(shí)的參考坐標(biāo)系。靜止參考坐標(biāo)系，主要用于對(duì)切削工具的設(shè)計(jì)、指導(dǎo)以及刃磨等工作時(shí)的參考。此參考系中所確定切削工具加工角度，稱之為標(biāo)注角度。在確定靜止參考坐標(biāo)系時(shí)，應(yīng)當(dāng)確保主運(yùn)動(dòng)方向同合成切削運(yùn)動(dòng)的方向保持一致，此外工具安裝定位方向也應(yīng)該同主運(yùn)動(dòng)方向呈平行或者垂直狀。此外，切削工具刀柄位置，應(yīng)確保其軸線同運(yùn)動(dòng)方向保持平行狀，視情況可調(diào)整為垂直狀。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜合上述情況，金屬切削工具在機(jī)械制造業(yè)中雖然屬于較為傳統(tǒng)的加工方式，但是隨著時(shí)代的發(fā)展，該類型加工工藝也獲得了巨大的進(jìn)步。目前金屬切削加工工具的精確度等方面，已經(jīng)基本可以滿足機(jī)械制造加工業(yè)的各方面需要。這要求我們?cè)诜e極探索新型金屬材料，提高切削工具性能的基礎(chǔ)上，不斷完善加工工藝，實(shí)現(xiàn)其長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

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