金屬切削加工工藝的方法分析

王立慶

摘要：近年來，我國社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，推動了機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。因此，金屬零件精度和質(zhì)量的要求不斷提高，金屬切削加工是機(jī)械制造業(yè)的技術(shù)關(guān)鍵。本文簡要介紹了金屬切削加工工藝及其分類，并對影響金屬切削的要素進(jìn)行分析，制定出提高金屬切削加工工藝質(zhì)量的方案。

關(guān)鍵詞：金屬切削；加工工藝；方法分析

我國科技、經(jīng)濟(jì)水平的飛速發(fā)展，促進(jìn)了機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。由于機(jī)械零件表面形狀多樣化（如平面、圓形、圓錐面等），且對機(jī)械零件精確度要求的不斷提高，使得金屬切削加工工藝成為機(jī)械制造業(yè)的技術(shù)關(guān)鍵。本文將從金屬切削的方法分類和如何提高金屬切削質(zhì)量兩個方面來進(jìn)行探討。

一、金屬切削加工簡介

金屬切削加工主要是指利用切削工具按照圖紙設(shè)計的要求，將一塊金屬毛坯上多余的部分切掉，使得最終呈現(xiàn)的金屬零件可以滿足形狀、尺寸、質(zhì)量等方面的要求，是機(jī)械加工過程中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。實(shí)現(xiàn)金屬切削需要滿足以下要求：1.刀具與金屬零件之間必須發(fā)生相對運(yùn)動，由于兩者之間的摩擦，多余部分的材料才得以切除；2.刀具的材料需要具備一定的切削性能以實(shí)現(xiàn)金屬切削；3.根據(jù)切削的目的形狀不同，切削需要保持一定的幾何角度，即切削刀具需要具有合適的幾何參數(shù)。

二、金屬切削加工方法分類

金屬切削主要有兩大類分類方法：按照工藝特征分類和按照表面形成方法分類。

（一）按照工藝特征分類

機(jī)械制造過程中最主要的加工方法就是金屬切削加工。近年來，制造業(yè)的發(fā)展推動了毛坯制造工業(yè)的發(fā)展，毛坯加工精度不斷提高。精鑄、精鍛、擠壓、粉末冶金等加工工藝的應(yīng)用也日益廣泛。切削工具的幾何形狀以及切削工具與金屬零件之間的相對運(yùn)動形式?jīng)Q定了金屬切削加工的工藝特征。金屬切削工藝按照工藝特征分類主要有：車削、鉸削、刨削、銑削、鉆削、拉削、鋸切、鏜削、插削、磨削、研磨、拋光、齒輪加工、珩磨、超精加工、蝸輪加工、螺紋加工、超精密加工、鉗工和刮削等，方法雖然多種多樣，但都是依據(jù)相同的原理來進(jìn)行的。

（二）按照表面形成方法分類

金屬切削加工方法按照表面形成方法主要可以分為3類：

1.滾切法。滾切法固定了刀具和工件毛坯的位置，是用來加工齒圈齒形的方法，它是利用一對齒圈的嚙合原理來工作的。滾切法的具體工作過程就是將切削刀具當(dāng)成一個齒圈或者是齒圈/齒條的一個牙齒，這樣就決定了刀具與齒輪之間的相對位置，從而決定了刀具與齒輪之間的相對運(yùn)動。這時就有了唯一的刀具切削表面與既定的齒輪表面進(jìn)行共軛作用。這種方法常被用于生產(chǎn)精確度不高的工件，非常適合于大規(guī)模生產(chǎn)。但由于其時間成本相對較高，一般不用來進(jìn)行小規(guī)模生產(chǎn)。齒輪加工中的磨齒、插齒、滾齒等均屬于采用滾切法加工的。

2.仿形法。仿形法也被稱為成形法。這種方法是利用成形刀具或成形砂輪等對金屬進(jìn)行切削，從而加工出成形面。其實(shí)就是依據(jù)成形工件的的表面形狀和輪廓制作出一個模擬的成形面。成形刀具或成形砂輪必須與工件最終的表面輪廓相匹配。成形刀具和工件也需要做相對運(yùn)動，但是它所形成的表面是由刀具形狀決定的而不是相對運(yùn)動決定的。由于成形刀具的制造難度較高，而且這種方法的切削力不大，因此一般只用于切削量小或工件材質(zhì)硬度不大的切削加工。

3.刀尖軌跡法。刀尖軌跡法是指切削工具與金屬零件之間的相對運(yùn)動決定了刀尖的運(yùn)動軌跡，因此該方法是依靠刀尖和工件表面之間的相對運(yùn)動軌跡來得到工件所需要的幾何形狀。該方法的應(yīng)用實(shí)例有：車削外圓、刨削平面、磨削外圓、用靠模車削成形面等。

三、提高金屬切削加工工藝質(zhì)量的途徑

（一）正確選用切削工具

金屬切削的原理就是刀具和工件之間的相對運(yùn)動，因此刀具是金屬切削加工工藝中的重要裝備。刀具一定要足夠堅硬才能完成切削操作。選擇正確的刀具可以提高工件的加工效率、精度和質(zhì)量。在選用刀具時，要特別注意刀具的耐磨性能和幾何參數(shù)。也要根據(jù)工件的材料和加工工藝選擇刀具。例如，打磨和鋸切時使用的刀具就不能完全想通過。使用刀具前，還要對其進(jìn)行加工，仔細(xì)研磨刃口，使刀具光滑鋒利，便于進(jìn)行金屬切削?？梢赃x用磨粒較細(xì)較硬的磨具加工刀具，砂輪也要進(jìn)行正確、及時的修正和維護(hù)。近年來，新一代刀具材料的發(fā)展進(jìn)一步提升了工件的加工效率和質(zhì)量，如氣相沉積涂層技術(shù)。在刀具高韌性和高強(qiáng)度的基礎(chǔ)之上增加了高硬度的涂層，這就很好的解決了刀具材料硬度與強(qiáng)度之間的問題。

（二）正確選用切削油

切削液也叫作冷卻潤滑液。切削過程中容易產(chǎn)生大量的切屑和切削熱，切屑的存在往往會影響金屬表面的光滑度，而切削熱則會使刀具變形，影響刀具的使用壽命和工件的精準(zhǔn)度。正確選擇切削油則可以避免以上問題的發(fā)生。切削油一般是以液體的形式澆筑在切削區(qū)內(nèi)，它的作用主要有兩點(diǎn)：一是起到冷卻作用，即從切削區(qū)帶走大部分熱量，降低切削溫度；二是起到潤滑作用，即切削液減少了刀具、工件、切屑之間的摩擦力，從而使切削平面更加光滑。除此之外，切削油還可以起到排屑、清洗、防銹等作用。

（三）把握好刀具切削的幾何角度

在進(jìn)行金屬切削時，需要提前測量好刀具切削的角度，以保證工件的精密度，提高切削效率。為了確定切削的準(zhǔn)確角度，一般會建立一定的參考坐標(biāo)。常用的參考系有兩種：靜止參考系和工作參考系。靜止參考系的作用是定義刀具的設(shè)計、制造和測量時的標(biāo)注角度。

四、小結(jié)

機(jī)械制造業(yè)的快速發(fā)展，提高了對金屬切削加工工藝的要求。我國的金屬切削工藝歷史悠久，但是隨著時代的發(fā)展，其工藝技術(shù)仍需完善。本文簡要介紹了金屬切削加工工藝及其分類，并分析了提高切削質(zhì)量的具體方法，旨在提高金屬切削行業(yè)的技術(shù)水平，推動機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。但是，我國重工業(yè)技術(shù)起步晚，因此還需要借鑒發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，努力提高自身技術(shù)水平，提高工件精度、質(zhì)量，使機(jī)械制造業(yè)更上一個臺階。

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