金属切削加工工艺的方法分析

王立庆

摘要：近年来，我国社会经济高速发展，推动了机械制造业的发展。因此，金属零件精度和质量的要求不断提高，金属切削加工是机械制造业的技术关键。本文简要介绍了金属切削加工工艺及其分类，并对影响金属切削的要素进行分析，制定出提高金属切削加工工艺质量的方案。

关键词：金属切削；加工工艺；方法分析

我国科技、经济水平的飞速发展，促进了机械制造业的发展。由于机械零件表面形状多样化（如平面、圆形、圆锥面等），且对机械零件精确度要求的不断提高，使得金属切削加工工艺成为机械制造业的技术关键。本文将从金属切削的方法分类和如何提高金属切削质量两个方面来进行探讨。

一、金属切削加工简介

金属切削加工主要是指利用切削工具按照图纸设计的要求，将一块金属毛坯上多余的部分切掉，使得最终呈现的金属零件可以满足形状、尺寸、质量等方面的要求，是机械加工过程中的一个关键环节。实现金属切削需要满足以下要求：1.刀具与金属零件之间必须发生相对运动，由于两者之间的摩擦，多余部分的材料才得以切除；2.刀具的材料需要具备一定的切削性能以实现金属切削；3.根据切削的目的形状不同，切削需要保持一定的几何角度，即切削刀具需要具有合适的几何参数。

二、金属切削加工方法分类

金属切削主要有两大类分类方法：按照工艺特征分类和按照表面形成方法分类。

（一）按照工艺特征分类

机械制造过程中最主要的加工方法就是金属切削加工。近年来，制造业的发展推动了毛坯制造工业的发展，毛坯加工精度不断提高。精铸、精锻、挤压、粉末冶金等加工工艺的应用也日益广泛。切削工具的幾何形状以及切削工具与金属零件之间的相对运动形式决定了金属切削加工的工艺特征。金属切削工艺按照工艺特征分类主要有：车削、铰削、刨削、铣削、钻削、拉削、锯切、镗削、插削、磨削、研磨、抛光、齿轮加工、珩磨、超精加工、蜗轮加工、螺纹加工、超精密加工、钳工和刮削等，方法虽然多种多样，但都是依据相同的原理来进行的。

（二）按照表面形成方法分类

金属切削加工方法按照表面形成方法主要可以分为3类：

1.滚切法。滚切法固定了刀具和工件毛坯的位置，是用来加工齿圈齿形的方法，它是利用一对齿圈的啮合原理来工作的。滚切法的具体工作过程就是将切削刀具当成一个齿圈或者是齿圈/齿条的一个牙齿，这样就决定了刀具与齿轮之间的相对位置，从而决定了刀具与齿轮之间的相对运动。这时就有了唯一的刀具切削表面与既定的齿轮表面进行共轭作用。这种方法常被用于生产精确度不高的工件，非常适合于大规模生产。但由于其时间成本相对较高，一般不用来进行小规模生产。齿轮加工中的磨齿、插齿、滚齿等均属于采用滚切法加工的。

2.仿形法。仿形法也被称为成形法。这种方法是利用成形刀具或成形砂轮等对金属进行切削，从而加工出成形面。其实就是依据成形工件的的表面形状和轮廓制作出一个模拟的成形面。成形刀具或成形砂轮必须与工件最终的表面轮廓相匹配。成形刀具和工件也需要做相对运动，但是它所形成的表面是由刀具形状决定的而不是相对运动决定的。由于成形刀具的制造难度较高，而且这种方法的切削力不大，因此一般只用于切削量小或工件材质硬度不大的切削加工。

3.刀尖轨迹法。刀尖轨迹法是指切削工具与金属零件之间的相对运动决定了刀尖的运动轨迹，因此该方法是依靠刀尖和工件表面之间的相对运动轨迹来得到工件所需要的几何形状。该方法的应用实例有：车削外圆、刨削平面、磨削外圆、用靠模车削成形面等。

三、提高金属切削加工工艺质量的途径

（一）正确选用切削工具

金属切削的原理就是刀具和工件之间的相对运动，因此刀具是金属切削加工工艺中的重要装备。刀具一定要足够坚硬才能完成切削操作。选择正确的刀具可以提高工件的加工效率、精度和质量。在选用刀具时，要特别注意刀具的耐磨性能和几何参数。也要根据工件的材料和加工工艺选择刀具。例如，打磨和锯切时使用的刀具就不能完全想通过。使用刀具前，还要对其进行加工，仔细研磨刃口，使刀具光滑锋利，便于进行金属切削。可以选用磨粒较细较硬的磨具加工刀具，砂轮也要进行正确、及时的修正和维护。近年来，新一代刀具材料的发展进一步提升了工件的加工效率和质量，如气相沉积涂层技术。在刀具高韧性和高强度的基础之上增加了高硬度的涂层，这就很好的解决了刀具材料硬度与强度之间的问题。

（二）正确选用切削油

切削液也叫作冷却润滑液。切削过程中容易产生大量的切屑和切削热，切屑的存在往往会影响金属表面的光滑度，而切削热则会使刀具变形，影响刀具的使用寿命和工件的精准度。正确选择切削油则可以避免以上问题的发生。切削油一般是以液体的形式浇筑在切削区内，它的作用主要有两点：一是起到冷却作用，即从切削区带走大部分热量，降低切削温度；二是起到润滑作用，即切削液减少了刀具、工件、切屑之间的摩擦力，从而使切削平面更加光滑。除此之外，切削油还可以起到排屑、清洗、防锈等作用。

（三）把握好刀具切削的几何角度

在进行金属切削时，需要提前测量好刀具切削的角度，以保证工件的精密度，提高切削效率。为了确定切削的准確角度，一般会建立一定的参考坐标。常用的参考系有两种：静止参考系和工作参考系。静止参考系的作用是定义刀具的设计、制造和测量时的标注角度。

四、小结

机械制造业的快速发展，提高了对金属切削加工工艺的要求。我国的金属切削工艺历史悠久，但是随着时代的发展，其工艺技术仍需完善。本文简要介绍了金属切削加工工艺及其分类，并分析了提高切削质量的具体方法，旨在提高金属切削行业的技术水平，推动机械制造业的发展。但是，我国重工业技术起步晚，因此还需要借鉴发达国家的先进经验，努力提高自身技术水平，提高工件精度、质量，使机械制造业更上一个台阶。

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