論述金屬切削加工精度的工藝與方法研究

張 娜

（焦作市技師學(xué)院，河南 焦作 454000）

由于制造業(yè)的迅猛發(fā)展，在航天航空、機(jī)械制作、機(jī)床加工等諸多行業(yè)中，為了能夠有效降低自身重量，提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，一些中大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零部件，特別是主要活動(dòng)結(jié)構(gòu)部件一般情況下都會(huì)采取整體化結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)[1]。

對(duì)于此類整體化結(jié)構(gòu)部件來說，要想實(shí)現(xiàn)科學(xué)、有效、高精度、高品質(zhì)加工，就必須以金屬切削加工技術(shù)的一系列研究作為支撐。而機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展也對(duì)機(jī)械零部件的精度提出了更高的要求，金屬切削技術(shù)對(duì)于零部件的加工來說具備極其重要的意義，換句話說，零部件最終呈現(xiàn)的質(zhì)量好壞均是由金屬切削技術(shù)所決定的，所以，金屬切削技術(shù)的不合格會(huì)造成單位生產(chǎn)的零部件出現(xiàn)品質(zhì)問題，進(jìn)而會(huì)嚴(yán)重影響到我國機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展和市場(chǎng)搶占額[2]。然而目前國內(nèi)的金屬切削工藝相對(duì)來說還是較為比較落后的，某種程度上限制了我國機(jī)械制造業(yè)的未來發(fā)展。所以，單位在金屬加工生產(chǎn)過程中必須謹(jǐn)慎對(duì)待金屬切削技術(shù)人員的培養(yǎng)，重視和先進(jìn)國家進(jìn)行技術(shù)交流和共享，努力提高我國金屬切削加工工藝的水準(zhǔn)。

1 提高金屬切削加工精度的工藝選擇

金屬切削加工過程中，刀具與待加工工件之間會(huì)因?yàn)榱Φ南嗷プ饔茫a(chǎn)生一定的有規(guī)律的組織變化。在設(shè)計(jì)機(jī)床和刀具、制作零部件的切削工藝及其定額使用的時(shí)候，都需要根據(jù)上述的變化規(guī)律進(jìn)行金屬切削。為了有效提高金屬切削加工精度，選擇工藝至關(guān)重要。高速切削速度是傳統(tǒng)切削速度的6～15倍。因而高速切削金屬部件具備明顯的優(yōu)勢(shì)，具體見下表。

表1 兩種方法工作效率對(duì)比結(jié)果

首先，大大降低了零件加工變形對(duì)的狀況。高速切削的時(shí)候由于其極低的切削深度以及寬度，因而較傳統(tǒng)切削狀況下的切削力有所增大，最大幅度甚至高達(dá)30%，所以極其有利于確保零件的加工精度。

其次，減少零件出現(xiàn)熱變形的狀況。金屬加工零部件由于在其高速運(yùn)轉(zhuǎn)的加工制造過程中會(huì)產(chǎn)生大量不均勻分布的應(yīng)力，且同時(shí)熱處理工藝參數(shù)也會(huì)非優(yōu)化，這些均造成金屬零部件在加工過程中會(huì)由于殘余應(yīng)力的外泄而導(dǎo)致金屬零部件出現(xiàn)一定程度的變形或破損，從而引發(fā)金屬部件最后呈現(xiàn)的整體結(jié)構(gòu)的裝配精度大大下降，影響產(chǎn)品質(zhì)量。高速切削的時(shí)候大概會(huì)有90%的切削熱會(huì)被切屑隨之帶走，部件表面溫度并沒有明顯增幅，因而其熱變形也就會(huì)比較小，有利于確保零件的加工精度。

2 提高金屬切削加工精度的方法

金屬切削主要是為了獲取到一個(gè)形狀、大小、精度等各項(xiàng)要求均達(dá)到國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的零部件，所以金屬切削加工過程中使用的刀具便在切削加工工藝中占有關(guān)鍵地位[3]。

切削所應(yīng)用到的刀具性能好壞將會(huì)在一定程度上直接決定了零部件加工的優(yōu)劣，不合適的刀具會(huì)導(dǎo)致金屬零部件的精度達(dá)不到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)或者造成金屬表面嚴(yán)重粗糙、凹凸等，這些都會(huì)直接影響到整個(gè)機(jī)器的制造水平。所以，在金屬切削過程中，必須按照切削部件的特性去選擇最恰當(dāng)?shù)牡毒摺?/p>

2.1 正確的選用刀具

刀具的性能好壞將會(huì)直接決定金屬零部件最終的質(zhì)量，所以，我們?cè)谶x擇刀具的時(shí)候，必須在兼顧企業(yè)生產(chǎn)效益的同時(shí)，盡可能地選擇一些可以耐高溫、耐摩擦的刀具，如此一來，刀具的使用壽命也會(huì)適當(dāng)?shù)难娱L，降低生產(chǎn)成本。另外一方面，有必要按照不同材料屬性以及加工方法的不同去選取不同類型的刀具，比方說：金屬零部件在進(jìn)行打磨的時(shí)候，必須選擇那些做功比較精細(xì)、較硬程度、磨粒大小適宜的刀具，在進(jìn)行鋸切的時(shí)候，通常只需要選擇一些硬度比較大的刀具即可完成任務(wù)[4]。而且在選用刀具的時(shí)候，盡可能地多選擇一些使用壽命比較長、性能發(fā)揮比較穩(wěn)定的刀具，以降低在切削工具使用過程中因?yàn)榈毒弑旧淼脑蛟斐蓪?dǎo)致誤工、工期延遲現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2 合理選擇刀具的幾何角度

金屬零部件在實(shí)際加工過程中，合理選擇刀具的幾何角度對(duì)于改良零件表面品質(zhì)與完善部件熱變形都是非常重要的步驟環(huán)節(jié)[5]。首先，在刀具前角的選擇上。前角偏大的時(shí)候，切削力與摩擦力均會(huì)降低。且刀具的散熱狀況也會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)，加快部件磨損。按照金屬部件的基本結(jié)構(gòu)與加工特性，在對(duì)鑄鐵金屬部件進(jìn)行切削的時(shí)候，前角一般情況下會(huì)取2°～9°；使用硬質(zhì)合金刀具的時(shí)候，前角一般會(huì)取5°～18°。其次，在刀具后角的選擇上。后角偏大，會(huì)導(dǎo)致切削摩擦力降低，切削力也隨之降低。按照金屬部件的主要?jiǎng)幼鹘Y(jié)構(gòu)與加工特性，在對(duì)薄壁零件進(jìn)行切削的時(shí)候，一般會(huì)使用高轉(zhuǎn)速鋼用車刀，刀具后角往往會(huì)取3°～20°；對(duì)鑄鐵類薄壁掛件進(jìn)行切削的時(shí)候，后角則經(jīng)常會(huì)取3°～8°；在使用硬質(zhì)合金刀具的時(shí)候，后角一般情況下會(huì)取5°～13°。最后，在刀具主偏角選擇上。主偏角一旦偏大，部件徑向切削力就會(huì)相應(yīng)減小，而軸向切削力反而增大。

3 結(jié)語

本文對(duì)提高金屬切削加工精度的工藝與方法進(jìn)行論述分析，根據(jù)金屬加工切削要求，調(diào)整刀具的使用方式，并且修訂刀具使用的幾何角度，以此完成本文的研究。希望本文的研究能夠?yàn)檎撌鼋饘偾邢骷庸ぞ鹊墓に嚺c方法的實(shí)踐提供理論支持。