金屬切削工具中機(jī)械制造過(guò)程的應(yīng)用研究

摘 要：為滿(mǎn)足不同行業(yè)、不同應(yīng)用場(chǎng)合下對(duì)機(jī)械的要求，及滿(mǎn)足企業(yè)對(duì)零件加工質(zhì)量、效率的要求，需要合理的金屬切削工具，不斷提升切削加工技術(shù)。基于此，本文應(yīng)用文獻(xiàn)研究、綜合分析等方法，在分析了金屬切削工具的分類(lèi)、材料的基礎(chǔ)上，探究如何合理應(yīng)用金屬切削工具并充分挖掘其潛力。

關(guān)鍵詞：金屬切削;機(jī)械制造;應(yīng)用研究

前言：近年來(lái)我國(guó)機(jī)械制造業(yè)迅猛發(fā)展，相關(guān)技術(shù)快速、多元發(fā)展。如今大眾的平常生活及各類(lèi)生產(chǎn)工作中都充斥著各樣的機(jī)械，機(jī)械零件的形式更為多樣，對(duì)金屬加工提出了多樣的要求，而每類(lèi)零件對(duì)自身的精密度、平滑度等也提出了高要求，因此需要更合理、科學(xué)的應(yīng)用切削工具。切削工具的種類(lèi)多樣，劃分方式也多樣，如今機(jī)械制造正全面向機(jī)床加工發(fā)展，切削工具在設(shè)計(jì)時(shí)也主要考慮機(jī)用的需求，切削工具的材料不同，適合被加工的金屬種類(lèi)及機(jī)械部件也不同。在機(jī)床加工中，刀具雖然占機(jī)床整體成本中比例很小，但對(duì)加工質(zhì)量的影響很大，加工中需要把握的因素也十分多，包括切削工具的材料、相關(guān)參數(shù)、切削程度及周邊環(huán)境等，合理的把握這些因素，才能根據(jù)設(shè)計(jì)方案合理的應(yīng)用切削工具，以達(dá)到工件加工的要求，提升企業(yè)機(jī)械制造的水平。

1 金屬切削工具的分類(lèi)、材料

1.1金屬切削工具分類(lèi)

根據(jù)切削工藝不同，可將金屬切削工具劃分為車(chē)、鉸、刨、鋸、銑等種類(lèi)，對(duì)應(yīng)刮削、鋸切、螺紋等切削加工形式。切削工具本身是機(jī)械制造業(yè)中不可缺少的加工工具，如今對(duì)毛坯零件加工精度的要求日益提高，使得精鍛、精鑄、擠壓、等加工工藝被逐漸推廣。應(yīng)用金屬切削工具時(shí)選擇的方法和工藝，取決于切削工具的結(jié)構(gòu)及加工時(shí)工具與工件間的運(yùn)動(dòng)情況。

根據(jù)加工工件按表面形式的不同，可將切削工具劃分為滾切法、仿形法、刀尖軌跡法等工藝類(lèi)型：①滾切法，基于齒圈嚙合械原理，應(yīng)用于齒圈類(lèi)零件的加工，一般在滾齒、弧齒等機(jī)床中進(jìn)行，能準(zhǔn)確加工齒形，運(yùn)用該法時(shí)，金屬切削工具分別對(duì)齒圈插齒、齒圈刨齒等部分進(jìn)行單獨(dú)加工，在確定齒輪面的基礎(chǔ)上，加工時(shí)需準(zhǔn)確確定同齒輪各部分零件的位置及同齒輪間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況，從而使金屬切削工具表面同齒輪面形成共軛;②仿形法，是為了保障零件加工完成后表面和切削工具表面輪廓相互對(duì)應(yīng)，主要基于切削工具與零件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的情況做線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)，以保障零件精確度，從而達(dá)到精確加工的目的，加工時(shí)母線(xiàn)并由運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生，更多取決于切削工具形狀?？紤]到成形后加工及養(yǎng)護(hù)較困難，且機(jī)床、零件和切削工具組成部的整個(gè)系統(tǒng)整能夠承擔(dān)的荷載力有限，因此該技術(shù)常應(yīng)用于零件成形面較短時(shí)內(nèi)，且需有效控制切削力;③刀尖軌跡法，切削工具刀尖軌跡一般由機(jī)床內(nèi)切削工具與目標(biāo)工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況決定，因此實(shí)際機(jī)械加工時(shí)，可利用切削工具的刀尖在的運(yùn)動(dòng)軌跡，來(lái)確定零件工件最終所需的表面形式、幾何形狀與，可應(yīng)用與刨削、車(chē)削等形式。

1.2刀具材料

機(jī)械制造對(duì)刀具材料的硬度、韌性、耐磨性、耐熱性等性能提出了較高要求，要求刀具材料硬度必須高于零件材料硬度，要求刀具具有足夠強(qiáng)度與韌性以承受切削時(shí)較大的沖擊、振動(dòng)、切削力，要求刀具具有較好耐磨性以具備較長(zhǎng)的使用壽命，要求道具具備較高耐熱性以承受切削時(shí)產(chǎn)生的較高溫度。刀具材料有高速鋼、硬質(zhì)合金、金剛石，一般都能滿(mǎn)足以上基本要求：①高速鋼，由W、Mo、C等元素組成，具有較好綜合性能，目前應(yīng)用范圍廣。熱處理后金屬工件硬度提升，高速鋼仍能保證切削加工的性能，相關(guān)刀具的切削速度相比碳素工具鋼、臺(tái)金合金工具更快，高速鋼自身強(qiáng)度、韌性較好，刀具的刀刃鋒利，且制造容易，因此常應(yīng)用于精車(chē)刀、形狀復(fù)雜刀具，如鉸刀、銑刀、拉刀、齒輪刀具、鉆頭等;②硬質(zhì)合金，由高硬度難熔金屬碳化物粉末、黏結(jié)劑鈷燒結(jié)而成，其常溫硬度可達(dá)89～95HRA，具有較好耐磨性、耐熱性和切削速度，但硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性相比高速鋼低，因此刃口不能被磨得鋒利，刀具制造工藝也較困難;③超硬材料的刀具材料，如金剛石、立方氮化硼，以金剛石為例，其莫氏硬度可達(dá)10級(jí)，金剛石刀具可超精密的切削有色金屬，在硬脆材料切削加工上有巨大優(yōu)勢(shì)。

2 金屬切削工具中機(jī)械制造過(guò)程的合理應(yīng)用研究

2.1合理選擇切削工具

在選擇切削工具時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇具備較好耐磨性能的切削工具，然后適當(dāng)調(diào)整切削工具幾何參數(shù)，使用前應(yīng)反復(fù)的研磨刀具刃口，以確保刃口鋒利而平滑。若采用磨具加工機(jī)械零件，應(yīng)當(dāng)保證磨具的磨粒細(xì)且硬度高，使用前應(yīng)準(zhǔn)確調(diào)整磨具砂輪。

2.2合理選擇切削潤(rùn)滑油

常用的切削潤(rùn)滑油為液體形式，澆注于切削區(qū)域內(nèi)。切削加工時(shí)，切削潤(rùn)滑油能使切削區(qū)域產(chǎn)生的大量熱量及時(shí)消散，從而降低切削區(qū)域溫度，保證工具和工件不受溫度影響發(fā)生不符合加工要求的形變等問(wèn)題。同時(shí)，使用切削潤(rùn)滑油能夠減少切削加工時(shí)工具與工件間因切屑過(guò)多等因素承受的摩擦力，進(jìn)而控制加工產(chǎn)生的熱量。合理的選擇潤(rùn)滑油，能有效避免加工工件、切削工具在加工時(shí)的相互粘連，減少各自的磨損，防止切削工具對(duì)機(jī)械、機(jī)床表面造成不良磨損，并對(duì)切削工具發(fā)揮這防銹蝕養(yǎng)護(hù)的作用。

2.3準(zhǔn)確確定切削角度等數(shù)據(jù)

為準(zhǔn)確把握切削過(guò)程中切削工具的幾何角度，需要提前構(gòu)建科學(xué)、完善的加工平面及參考空間坐標(biāo)系。根據(jù)切削工具靜止與加工時(shí)的不同角度，一般需構(gòu)建靜止時(shí)參考坐標(biāo)系與工作時(shí)參考坐標(biāo)系。設(shè)計(jì)切削工具、刀具刃磨等工作需要參考靜止時(shí)坐標(biāo)系，確定靜止坐標(biāo)系，需確保刀具主運(yùn)動(dòng)方向與切削運(yùn)動(dòng)方向大致相同，工具安裝的定位方向應(yīng)與主運(yùn)動(dòng)方向平行或垂直，此外還應(yīng)使切削工具的刀柄軸線(xiàn)與切削運(yùn)動(dòng)方向平行或垂直。

切削力作為計(jì)算功率、刀具設(shè)計(jì)、夾具設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，在切削過(guò)程中產(chǎn)生的切削力對(duì)切削熱的影響十分明顯，對(duì)工件加工表明質(zhì)量有較大影響，并且影響切削刀具的磨損性。刀具對(duì)工件進(jìn)行切削時(shí)，切屑會(huì)使工件內(nèi)部出現(xiàn)彈性、塑性變形，切屑對(duì)刀具產(chǎn)生較大摩擦阻力，形成作用于刀具的臺(tái)力，而臺(tái)力作用于近切削刃的某方向，作用力大小與方向都很難確定，困此為了保證切削質(zhì)量，需要將切削力分解為幾個(gè)方向上的分力，然后進(jìn)行測(cè)量、計(jì)算，從而反映實(shí)際切削加工的需要，最終合理計(jì)算并確定切削力。

切削過(guò)程中切削區(qū)域溫度上升，產(chǎn)生切削熱影響切削過(guò)程，可能使工件、刀具、機(jī)床發(fā)生熱變形，對(duì)工件加工精度、表面質(zhì)量產(chǎn)生不良影響，還會(huì)影響刀具使用壽命。不同切削工具材料、工件材料也會(huì)影響切削熱熱量，如加工塑性較大的金屬工件時(shí)，工件會(huì)因塑性變形產(chǎn)生較大摩擦阻力，從而使切削熱增大，加工導(dǎo)熱系數(shù)大的金屬工件時(shí)，由于材料熱傳導(dǎo)快，因此切削區(qū)域溫度較低，因此需要通過(guò)自然熱電偶法、人工熱電偶法等實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定切削溫度，合理的調(diào)整切削速度等參數(shù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上，隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，金屬切削工藝不斷進(jìn)步。為保證金屬切削加工的精確、質(zhì)量，保證切削工具具備較好耐磨性等性能，需要根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品的加工需求和機(jī)床類(lèi)型等實(shí)際情況，合理的選擇切削工具的類(lèi)型、材料，并通過(guò)合理使用潤(rùn)滑油、準(zhǔn)確計(jì)算及合理確定切削角度等參數(shù)的方式，來(lái)科學(xué)合理的在機(jī)械制造中應(yīng)用金屬切削工具。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

邵建華（1969.09—），男，漢族，籍貫：江蘇省南通，職稱(chēng)：副教授，學(xué)歷：大學(xué)本科，學(xué)士學(xué)位，研究方向：機(jī)械制造。