金属切削工具中机械制造过程的应用研究

摘 要：为满足不同行业、不同应用场合下对机械的要求，及满足企业对零件加工质量、效率的要求，需要合理的金属切削工具，不断提升切削加工技术。基于此，本文应用文献研究、综合分析等方法，在分析了金属切削工具的分类、材料的基础上，探究如何合理应用金属切削工具并充分挖掘其潜力。

关键词：金属切削;机械制造;应用研究

前言：近年来我国机械制造业迅猛发展，相关技术快速、多元发展。如今大众的平常生活及各类生产工作中都充斥着各样的机械，机械零件的形式更为多样，对金属加工提出了多样的要求，而每类零件对自身的精密度、平滑度等也提出了高要求，因此需要更合理、科学的应用切削工具。切削工具的种类多样，划分方式也多样，如今机械制造正全面向机床加工发展，切削工具在设计时也主要考虑机用的需求，切削工具的材料不同，适合被加工的金属种类及机械部件也不同。在机床加工中，刀具虽然占机床整体成本中比例很小，但对加工质量的影响很大，加工中需要把握的因素也十分多，包括切削工具的材料、相关参数、切削程度及周边环境等，合理的把握这些因素，才能根据设计方案合理的应用切削工具，以达到工件加工的要求，提升企业机械制造的水平。

1 金属切削工具的分类、材料

1.1金属切削工具分类

根据切削工艺不同，可将金属切削工具划分为车、铰、刨、锯、铣等种类，对应刮削、锯切、螺纹等切削加工形式。切削工具本身是机械制造业中不可缺少的加工工具，如今对毛坯零件加工精度的要求日益提高，使得精锻、精铸、挤压、等加工工艺被逐渐推广。应用金属切削工具时选择的方法和工艺，取决于切削工具的结构及加工时工具与工件间的运动情况。

根据加工工件按表面形式的不同，可将切削工具划分为滚切法、仿形法、刀尖轨迹法等工艺类型：①滚切法，基于齿圈啮合械原理，应用于齿圈类零件的加工，一般在滚齿、弧齿等机床中进行，能准确加工齿形，运用该法时，金属切削工具分别对齿圈插齿、齿圈刨齿等部分进行单独加工，在确定齿轮面的基础上，加工时需准确确定同齿轮各部分零件的位置及同齿轮间的相对运动情况，从而使金属切削工具表面同齿轮面形成共轭;②仿形法，是为了保障零件加工完成后表面和切削工具表面轮廓相互对应，主要基于切削工具与零件相对运动的情况做线性运动，以保障零件精确度，从而达到精确加工的目的，加工时母线并由运动产生，更多取决于切削工具形状。考虑到成形后加工及养护较困难，且机床、零件和切削工具组成部的整个系统整能够承担的荷载力有限，因此该技术常应用于零件成形面较短时内，且需有效控制切削力;③刀尖轨迹法，切削工具刀尖轨迹一般由机床内切削工具与目标工件间的相对运动情况决定，因此实际机械加工时，可利用切削工具的刀尖在的运动轨迹，来确定零件工件最终所需的表面形式、几何形状与，可应用与刨削、车削等形式。

1.2刀具材料

机械制造对刀具材料的硬度、韧性、耐磨性、耐热性等性能提出了较高要求，要求刀具材料硬度必须高于零件材料硬度，要求刀具具有足够强度与韧性以承受切削时较大的冲击、振动、切削力，要求刀具具有较好耐磨性以具备较长的使用寿命，要求道具具备较高耐热性以承受切削时产生的较高温度。刀具材料有高速钢、硬质合金、金刚石，一般都能满足以上基本要求：①高速钢，由W、Mo、C等元素组成，具有较好综合性能，目前应用范围广。热处理后金属工件硬度提升，高速钢仍能保证切削加工的性能，相关刀具的切削速度相比碳素工具钢、台金合金工具更快，高速钢自身强度、韧性较好，刀具的刀刃锋利，且制造容易，因此常应用于精车刀、形状复杂刀具，如铰刀、铣刀、拉刀、齿轮刀具、钻头等;②硬质合金，由高硬度难熔金属碳化物粉末、黏结剂钴烧结而成，其常温硬度可达89～95HRA，具有较好耐磨性、耐热性和切削速度，但硬质合金抗弯强度、冲击韧性相比高速钢低，因此刃口不能被磨得锋利，刀具制造工艺也较困难;③超硬材料的刀具材料，如金刚石、立方氮化硼，以金刚石为例，其莫氏硬度可达10级，金刚石刀具可超精密的切削有色金属，在硬脆材料切削加工上有巨大优势。

2 金属切削工具中机械制造过程的合理应用研究

2.1合理选择切削工具

在选择切削工具时，应优先选择具备较好耐磨性能的切削工具，然后适当调整切削工具几何参数，使用前应反复的研磨刀具刃口，以确保刃口锋利而平滑。若采用磨具加工机械零件，应当保证磨具的磨粒细且硬度高，使用前应准确调整磨具砂轮。

2.2合理选择切削润滑油

常用的切削润滑油为液体形式，浇注于切削区域内。切削加工时，切削润滑油能使切削区域产生的大量热量及时消散，从而降低切削区域温度，保证工具和工件不受温度影响发生不符合加工要求的形变等问题。同时，使用切削润滑油能够减少切削加工时工具与工件间因切屑过多等因素承受的摩擦力，进而控制加工产生的热量。合理的选择润滑油，能有效避免加工工件、切削工具在加工时的相互粘连，减少各自的磨损，防止切削工具对机械、机床表面造成不良磨损，并对切削工具发挥这防锈蚀养护的作用。

2.3准确确定切削角度等数据

为准确把握切削过程中切削工具的几何角度，需要提前构建科学、完善的加工平面及参考空间坐标系。根据切削工具静止与加工时的不同角度，一般需构建静止时参考坐标系与工作时参考坐标系。设计切削工具、刀具刃磨等工作需要参考静止时坐标系，确定静止坐标系，需确保刀具主运动方向与切削运动方向大致相同，工具安装的定位方向应与主运动方向平行或垂直，此外还应使切削工具的刀柄轴线与切削运动方向平行或垂直。

切削力作为计算功率、刀具设计、夹具设计的重要依据，在切削过程中产生的切削力对切削热的影响十分明显，对工件加工表明质量有较大影响，并且影响切削刀具的磨损性。刀具对工件进行切削时，切屑会使工件内部出现弹性、塑性变形，切屑对刀具产生较大摩擦阻力，形成作用于刀具的台力，而台力作用于近切削刃的某方向，作用力大小与方向都很难确定，困此为了保证切削质量，需要将切削力分解为几个方向上的分力，然后进行测量、计算，从而反映实际切削加工的需要，最终合理计算并确定切削力。

切削过程中切削区域温度上升，产生切削热影响切削过程，可能使工件、刀具、机床发生热变形，对工件加工精度、表面质量产生不良影响，还会影响刀具使用寿命。不同切削工具材料、工件材料也會影响切削热热量，如加工塑性较大的金属工件时，工件会因塑性变形产生较大摩擦阻力，从而使切削热增大，加工导热系数大的金属工件时，由于材料热传导快，因此切削区域温度较低，因此需要通过自然热电偶法、人工热电偶法等实验方法测定切削温度，合理的调整切削速度等参数。

3 结束语

综上，随着机械制造业的发展，金属切削工艺不断进步。为保证金属切削加工的精确、质量，保证切削工具具备较好耐磨性等性能，需要根据机械产品的加工需求和机床类型等实际情况，合理的选择切削工具的类型、材料，并通过合理使用润滑油、准确计算及合理确定切削角度等参数的方式，来科学合理的在机械制造中应用金属切削工具。

参考文献：

[1]李辉.机械制造中金属切削工具的应用研究.山东工业技术，2019，（4）：46-47.

[2]王长文.金属切削工具的创新应用[J].黑龙江科学，2016，（22）：18-19.

作者简介：

邵建华（1969.09—），男，汉族，籍贯：江苏省南通，职称：副教授，学历：大学本科，学士学位，研究方向：机械制造。