提高金属切削加工精度的工艺与方法研究

朱志鹏

摘要：当前，随着社会的不断发展进步，制造业也获得了突飞猛进的发展，制造业体现在诸多行业中，比如机械制造以及航天航空等，目前这些行业一般将结构部件中的一些大中型部件，尤其是主要部件设计成整体化结构，因为这样不仅可以减轻结构本身的重量，而且可以稳固整个结构。而完成整体化结构部件的构造则离不开金属切削技术，金属切削技术不仅可以保证整体结构部件的高品质，而且还可以保证高精度、高效率。

关键词：金属切削加工精度；工艺；方法

1导言

金属切削技术是影响零件最终呈现质量好坏的关键，因此，如果在操作过程中，由于金属切削技术不精湛，不仅仅影响的是部件的质量问题，甚至会影响我国机械制造业的发展，影响我国机械制造业的上市。由此可见金属切削工艺对我国机械制造业的发展发挥着关键的作用。但是目前我国在这方面存在许多的问题，与发达国家相比还存在许多不足，因此，单位在实施金属加工过程中，必须注重金属切削相关技术的培训，重视金属切削技术的学习，提高我国金属切削技术水平。

2机械加工表面质量和精度的影响因素

2.1砂轮粒度、硬度带来的影响

砂轮的粒度也会对金属表面粗糙程度造成影响。金属表面的磨粒越多，粒度的程度越细致，金属表面加工留下的刻痕就会愈加致密，从而使得金属表面粗糙程度降低。此外，砂轮的硬度也会对金属表面的粗糙度造成影响，砂轮的硬度适度，会在磨粒钝化使其自觉及时脱落，从而对新露出来的磨砺进行加工。以上，就是金属具有的“自砺性”。要注意砂轮不能使用过度，所以要注意在日常作业中进行及时、有效的检修，从而去掉已经被钝化的魔粒，这样做可以确保砂轮拥有正常的微刃性和等高性。

2.2切削加工运动对加工质量和精度的影响

切削加工运动对加工质量和精度也具有重要的影响，其中最主要的两种运动是切削用量以及刀具运动，刀具在切削运动过程中，会因为与工件之间的摩擦而产生磨损，比如由于刀具与工件之间相互运动时由于摩擦产生大量的热，这时会使刀具表面温度升高，从而使刀具的硬度降低，加速了刀具的磨损程度，这样会影响加工的质量。除此之外，刀具所使用的材料以及选择的种类不同所带来的加工质量也存在一定的差异。切削用量中影响加工质量和精度的因素主要是切削速度以及被吃刀量。因此在加工过程中，不仅要注重切削技术，还要注意切削工具的选择以及对切削工具的保养。

2.3工件材料带来的影响

不同工件材料，他们在塑性、导热性、硬度和韧性上有很大区别，因此，工件材料的选择也会对金属表面的粗糙度造成影响。比如，过硬会钝化磨粒，过软会堵塞砂轮；又比如，韧性大的会增加金属表面粗糙度，导热性能差的也是如此。

3提高金属切削加工精度策略

3.1提高金属切削加工精度的工艺选择

在金属切削加工过程中，可通过推测刀具与加工工件之间相互的作用力来推测其中的规律，这些规律可作为机床以及刀具、部件等设计的标准。金属加工的工艺对加工精度发挥着重要的作用。通过调查研究发现，新兴的高速切削速度要高出传统速度的6~15倍，具有突出优势。一方面，高速的切削加工可以降低零件加工过程的变形率。因为切削速度的加快，从而缩短了切削的深度以及宽度，大大降低了切削力，所以可以降低零件加工过程中变形的几率，保证零件的加工精度。另一方面，在高速切削过程中可以减少热变形情况的发生率。因为在加工过程中，由于机器是高速运转的，所以工件的表面会有许多不均匀的应力，这就会产生大量的热，但是目前许多热处理工艺参数依然存在许多不足，它会导致金属部件因为残余应力的变化而出现变形的情况，这极大降低了部件的加工精度。但是，目前新兴的高速切割会将切屑表面接近90%的切削热散发出去，迅速降低部件表面的温度，从而降低了部件热变形的几率，提高了加工精度。

3.2科学装夹工件

对于薄壁金属零部件，壁薄是其典型特征，在切削力作用下径向形体容易发生变化。科学装夹操作有助于提升产品加工的精确度。因此，在具体生产实践中，不推荐简单的采用三爪卡盘直接装夹薄壁零件，这主要是因为夹紧力汇聚于三位点时，增加了工件变形的风险。若能够增设薄壁零件的装夹接触面，使装紧力尽量均匀分布，则可以较为明显改善金属构件的受力状态，降低初有形体改变的概率。结合物理学压强公式，当压力F一定时，伴随物体受力面积S的扩增过程，压强P有不断降低趋势，这也从理论层面证实了上述观点。为拓展薄壁零件的夹持面积，推荐使用开缝夹套、扇形爪等辅助器具，实践表明这些均是成本低廉、效果较好的工艺方法。在科学技术日新月异的大背景下，金属切削加工也逐渐践行现代化运作路线。数控机床应用范畴有不断拓展趋势，要求夹具定位精确、安装快捷，且能智能化夹紧。依赖弹性心轴在薄壁套上制造孔定位，夹具体完成端侧面定位任务，拉杆和数控车床主轴的回转油缸衔接，回转油缸对拉杆运作过程起到驱动作用，达成智能化夹紧目的。

3.3正确选用刀具

第一，选用刀具时，要以节约成本，提高生产效益为出发点，选择耐热性能以及具有耐摩擦性的刀具，这样可以有效延长刀具的使用年限，同时也降低了刀具的购买成本，大大提高了刀具的使用率。另一方面刀具的选择不应该盲目从众，而是要根据具体的切削工艺选择适当的刀具，不同的刀具具有不同的性能，因此要选择合适的规格，比如做工精细，硬度比较高的道具都适合用来打磨一些金属零部件，选择此类刀具不仅可以有效提高切削的质量，而且还可以提高加工的效率，因为此类刀具在切削金属部件过程中，很少出现质量问题大大节约了加工的时间。第二，刀具的几何角度的设定要科学有效。刀具的几何角度对切削环节具有重要的影响，比如在加工一些薄壁金属构件时，由于金属构件质薄，所以切削的力度以及轴向等都会严重影响切削的效果。一方面刀具前角大小影响着刀具的锋利程度，当刀具前角角度变大时，刀具的锋利度也会逐渐变大；而刀具的切削力大小与刀具以及零部件之间的摩擦力和热变形量成正比，当然，刀具的前角值的增大是有一定限度的，如果前角值超过了设定的范围，则会使刀具的使用年限下降。例如，对40Cr金属工件进行切削处理，若选用硬质合金刀具，粗车时前角取值为5～8°，有助于增强刀具刚性；精车时前角取8～12°，这样可以减少两者之间的摩擦强度，从而降低由于摩擦而对工件带来的损坏程度。其次，刀具的后角与加工部件表面的摩擦程度以及刀具背面都密切相关。后角增大会降低两者之间的摩擦力，从而也会降低由摩擦产生的热度。但是也不能盲目增大后角值，当后角超过一定限度时，刀具的强度会随之下降，因此后角的设定有一个临界值，此时摩擦力是最小的，且强度是最大的。若切削对象为薄壁零件时，粗车设定的后角偏小，精车后角可以适度提高。除此之外，刀具的主偏角的大小还会影响切削力的轴向和径向。伴随主偏角增加过程，径向切削力随之降低，轴向切削力不减反增。在切削薄壁零件时，推荐尽量选用主偏角偏大的刀具。最后，刀具副偏角大小影响被加工金属构件表层粗糙程度，和刀具的强低有直接的联系。

结束语

总之，机械零件加工精度对质量具有重要的影响，在目前科学技术突飞猛进发展过程中，零件加工工艺的优化与零件的质量密切相关。本文对机械加工表面质量和精度的影响因素分析，针对影响因素提出相关的提升策略。希望本文的研究能够为论述金属切削加工精度的工艺与方法的实践提供理论支持。

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