金屬切削工具機械制造論文
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刀尖軌跡法機械制造過程中，切削工具的刀尖運行軌跡主要是由加工機床內(nèi)可用的金屬切削工具與目標(biāo)機械與工件相互間的相對運動決定的。考慮到這一點，在實際機械制造時，可以利用切削工具刀尖在加工零件表面的運動軌跡，進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2013年金屬切削工具的生產(chǎn)情況來看，共生產(chǎn)金屬切削工具近7.61億件，同比增長了近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動的形式，也會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，主要加工方法包括拉削、鋸切、鉆削及刨削等多種方式。要有效提高機械制造效益，結(jié)合零件特點，選擇相應(yīng)的切削工具也尤為重要。以常見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部分。刀柄主要是在加工零件時，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，對金屬切削工具性能的完善發(fā)揮了重要作用，進一步推動了機械制造業(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不易切削、緊密度難以把握好等問題。此外，金屬切削工具配套的輔助工具在機械制造過程中也具有重要意義，以原有組合夾具為例，在制造該機械零件的過程中，為全面提高夾具強度，逐漸從槽系加工演變成了孔系加工。目前機械制造實踐當(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，給機械制造業(yè)實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，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)秀的抗彎強度，焊接性及刃磨性均較為良好，故在中等或低等速度的機械切削工具中具有較好的表現(xiàn)，但若是高速型機械切削，則使用高速鋼或者硬質(zhì)合金更為適宜。
3合理運用金屬切削工具提高機械設(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，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。若使用磨具進行機械加工，則應(yīng)當(dāng)確保磨具磨粒較細且硬度較高，在使用前應(yīng)當(dāng)準確調(diào)整其砂輪。金屬切削工具的未來發(fā)展方向，會在金屬材料的類型方面進行不斷優(yōu)化創(chuàng)新，并進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)也會得到進一步優(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，使得工具更為實用。
3.2切削潤滑油的選擇
切削潤滑油通常實用液體形式，在切削區(qū)域內(nèi)進行澆注，其作用一方面是確保及時散發(fā)切削區(qū)域在加工過程中產(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，切削潤滑油的使用，也能夠進一步減少機械制造過程中因切屑過多等原因?qū)е碌倪^大摩擦力，從而控制加工過程產(chǎn)生的熱量。通過合理運用潤滑油，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床及機械表面造成磨損。此外，潤滑油還能夠在金屬切削工具的防銹蝕養(yǎng)護中發(fā)揮重要作用。
3.3切削角度等相關(guān)數(shù)據(jù)的測定
為了準確把握金屬切削工具的在進行切削時的幾何角度，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。一部分為靜止時的參考系，另一部分為進行加工工作時的參考坐標(biāo)系。靜止參考坐標(biāo)系，主要用于對切削工具的設(shè)計、指導(dǎo)以及刃磨等工作時的參考。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，應(yīng)當(dāng)確保主運動方向同合成切削運動的方向保持一致，此外工具安裝定位方向也應(yīng)該同主運動方向呈平行或者垂直狀。此外，切削工具刀柄位置，應(yīng)確保其軸線同運動方向保持平行狀，視情況可調(diào)整為垂直狀。
4結(jié)語
綜合上述情況，金屬切削工具在機械制造業(yè)中雖然屬于較為傳統(tǒng)的加工方式，但是隨著時代的發(fā)展，該類型加工工藝也獲得了巨大的進步。目前金屬切削加工工具的精確度等方面，已經(jīng)基本可以滿足機械制造加工業(yè)的各方面需要。這要求我們在積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，實現(xiàn)其長遠發(fā)展。
作者：陳華 單位：無錫隆盛科技股風(fēng)有限公司
