《现代切削理论与方法》概论

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1、现代切削理论与方法西北工业大学金属切削加工技术研究与发展状况1．金属切削理论与方法到目前为止，人们用于金属切削的加工方法很多，除了传统的车、镗、鉋、铣、磨等工艺方法之外，归纳起来有以下三十多种特种加工和复合加工方法：靠机械能去处金属的方法，有磨粒流加工、磨粒喷射加工、流体动力加工、低应力磨削、加热切削、超声波加工、水力喷射加工等；靠电解能去处金属的方法，有电解去毛刺、电解磨削、电解珩磨、电解研磨、抛光等；靠热能去处金属的方法，有电子束加工、电火花磨削、电火花线切割、激光束加工、等离子束加工等；靠化

2、学能去处金属的方法，有化学铣削、电化学抛光、光化学加工、热化学加工等。而且，新的加工方法还在不断的涌现，例如液中研磨、机械化学研磨、抛光、电泳磨削等用于金属和非金属晶体的超精密加工方法。2．刀具材料的发展状况金属切削技术的进步与材料技术的发展是密不可分的。随着工程材料品种的日益增多，对刀具材料的要求也在不断提高。从最初的碳素工具钢和合金工具钢，逐渐出现了硬质合金，使生产效率大幅度提高。近三十年来，刀具材料中有出现了涂层硬质合金、金属陶瓷、立方氮化硼、金刚石等超硬材料，促使金属切削效率和精度的进一步

3、提高，解决了难切（磨）材料加工问题。近年来，机械加工行业为了降低成本及保护环境，逐渐推广干式切削技术，使得某些材料的加工难度增大；同时航空航天、汽车、摩托车等行业使用材料的性能不断提高，轻质强韧性材料的使用不断增加，也使加工难度日益增大；随着机床制造业的发展，数控机床和加工中心的加工能力获得极大提高，并不断向高速、高效率加工发展，进而对刀具材料提出了更高的要求。在这些因素的影响下，切削刀具的材料也在高速发展，其中硬质合金涂层材料在刀具材料的发展中一直处于主导地位；新型硬质合金及金属陶瓷与陶瓷等材料

4、制作的刀具得到应用；金刚石和立方氮化硼等超硬刀具材料的高速发展为广泛采用新型硬韧材料和新型加工工艺提供了广阔的应用前景。近几年来，刀具材料的进展，主要表现在以下几方面：硬质合金涂层材料；中低温ＣＶＤ涂层；ＰＶＤ涂层；超细晶硬质合金材料；金属陶瓷材料；陶瓷材料；超硬材料：人造金刚石和立方氮化硼(ＣＢＮ)；金刚石涂层硬质合金刀具等材料的广泛应用。3．切削液及其绿色冷却技术在切削加工中，常常使用切削液改善切削过程，提高加工质量。切削液主要起冷却、润滑、清洗和防锈作用。从切削液的化学成分的功能来看，可区分

5、为三大类：化学性稳定的润滑剂，油性添加剂，极性添加剂与耐磨添加剂。切削液的选择可根据机床工序类型，切削速度，工件材料、刀具材料的化学性能，被加工材料机械组织特性以及供液方法和冷却条件等因素进行选取。而且，目前切削液的使用还要考虑绿色环保的要求。根据环境保护和可持续发展的要求，切削液在使用、处理、排放过程中占有和消耗大量的能源和资源，与此发生的相关费用约占生产加工总费用的30%。如何改善、减少冷却液等因素给环境带来的污染，实现制造过程的清洁化生产，探索新的冷却方法是绿色制造在工艺上应用的一个重要方面

6、。目前，绿色冷却技术的研究主要有下述几个方向：1）干式切削与“最小润滑技术”干式切削是为保护环境和降低成本而有意识地减少或完全停止使用切削液的加工方法，其特点为切削力大，切削温度高。完全的干式切削由于对刀具、工艺选择原则等条件要求过于苛刻而应用范围很窄。在介于完全干切削和湿切削之间，西欧一些专家提出了“最小润滑技术”，使用该方法切屑中切削液含量大大减少，因而处理费用大幅度下降。第4页共4页现代切削理论与方法西北工业大学2）采用蒸气作为切削加工时的冷却润滑俄罗斯专家在1998年首次采用蒸气作为冷却润

7、滑剂，导致对金属加工时摩擦学过程实质的新理解。试验证明，用此方法加工45钢、1Ｃｒ18Ｎｉ9Ｔｉ钢，刀具寿命可比空气中切削提高1～3倍。3）利用高压注液切削难加工材料日本学者采用高压注液精加工镍铬铁超耐热合金718等材料的研究表明：在一定的工艺条件下，射流冷却可比传统冷却提高切削速度2～2.5倍，刀具寿命可延长5倍左右。4）液氮冷却液氮冷却切磨削加工就是利用液氮使工件、刀具或切削区处于低温冷却状态进行切削加工，因此,又称之低温加工或超低温加工。低温、超低温冷却加工利用了材料的低温脆性，使其在韧性降

8、低、塑性减小情况下完成切屑和工件的分离，同时它保持了刀具在低温下工作，减少刀具磨损、提高寿命、维护工件加工精度。5）气体冷却日本等国一些学者研制出喷气冷却系统，也是一种低温切削方法，该系统使用的冷却气体是由液态氮或其它方式在热交换器中冷却过的，其温度可低达-45℃，冷却气体直接喷射于切磨削区，并可根据加工要求调节气体的温度、流量等参数以满足加工要求。实验表明，喷射气体冷却有助于提高切削效率，降低切削区温度，提高刀具耐用度，并有较好的零件加工表面质量。4磨削技术近年来，磨削技术的发展