绿色高效金属切削刀具是未来刀具行业的发展方向

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金属切削加工是指用刀具将工件上多余的材料切除,从而获得图纸要求的形状,尺寸,位置和表面质量等要求的加工方法。实现这一切削过程需具备三个条件:一是工件和刀具之间要有相对运动,也就是所谓的切削运动;二是刀具材料必须具备一定的切削性能;三是刀具必须具有适当的几何参数,也就是切削角度。 
    金属的切削加工过程是通过机床或手持工具来进行切削加工,其主要方法有车,铣,镗,磨,钻,攻丝等,其形势虽然所中多样,但他们有很多共同的现象和规律。 
一、金属切削加工中的技术要点 
    1、切削力 
    在切削过程中,刀具切入工件,使切削层变为切屑并沿着刀面流出,同时获得已加工表面。期间不仅需要客服工件材料产生剪切变形的欧用力,还需要克服发生在刀具前刀面和后刀面上的内摩擦阻力。 
    2、切削热 
    切削金属时,由于切屑剪切变形所做的功和刀具前面,后面摩擦所做的功都转变为热,这种热就叫做切削热。同时,切屑,工件已加工表面和刀具间的摩擦,也会消耗一部分功率,从而相应的产生热量。而部分工件加工过程中使用切削液,则刀具,工件和切屑上的切削热被切削液带走,部分不适用切削液的工件,择主要有切屑,工件和刀具带走,其中切屑带走绝大部分的热量,但还是有部分热量没能及时带走,故前刀面和后刀面的温度就影响着切削过程及刀具的磨损情况,所以了解切削温度的变化规律是十分重要的。 
    3、切削温度 
    切削过程中切削区各处的温度是不同的,形成一个温度场切屑和工件的温度分布,这个温度场影响切屑变形,积屑瘤的大小,加工表面质量,加工精度以及刀具的磨损程度等,还影响切削速度的提高。一般来说,在切削过程中,由于切削力所做的机械工绝大部分转化为热能,如果切削热得不到及时的传散,则切削区的平均温度将大幅度的提升。切削温度的升高,一方面使得切削区工件材料的强度,硬度降低,并且使一些耐热性好,脆性大的刀具材料的韧性有所改善从而切削过程进行比较顺利,但更重要的一点是切削温度的升高,会家督刀具的磨损,使工件及刀具产生热变形,从而影响加工精度,造成工件表面的热损伤。 
    4、影响切屑变形,切削力和切削温度的因素 
    影响切屑变形,切削力和切削温度的因素包括工件材料,切削速度,进给量,切削深度,切削液和刀具前角等。首先工件材料因素,工件材料的强度越大、硬度越高、塑性越小,则产生的切屑变形也就相应的小。其次是切削速度,进给量,吃刀深度大家都很了解,这三要素中切削速度影响大。第五是切削液的因素,切削液的冷却和润滑功能越好,切屑变形、切削力和切削温度都会得到改善;第六是前角的影响,前角增大则切屑变形会变小,对切削力影响比较明显,切削力也会变小,其中在三个方向力中,主要是进给力和背向力收到的影响较大。 
二、未来金属切削刀具的性能要求 
    1、高效切削 
    随着数控机床的广泛使用,和现代制造业的要求逐渐提高,金属切削刀具已经不能满足现代制造业的发展要求,如硬质合金刀具是近代先研发出的刀具材料,在早时期数控机床没有得到广泛使用时,线速度350m/min的硬质合金刀具可以完全满足生产需要,但随着现代制造业的迅猛发展和数控机床的普遍存在,350m/min的线速度肯本不能满足生产,效率太低,如目前批量生产灰铸铁的企业都采用CBN刀具代替硬质合金刀具生产,线速度可达到1000m/min。 
    2、绿色切削 
    所谓的绿色切削就是不用或少用切削液,也可称之为干式切削,而切削液是金属切削加工中造成环境污染的一个重要根源,并且生产中不用或少用切削液,可以减少10%-15%的加工成本,部分零件的总成本可下降55%。 
    同样实现绿色切削的关键之处在于刀具,刀具在切削过程中,不仅要承受很大的压力,而且还要承受加工过程中产生的热量,如果刀具的性能达不到要求,则会出现快速磨损,甚至崩损。因此绿色切削的刀具材料必须具备较高的硬度和耐热性,耐磨损性,及较强的抗冲击性和抗断裂性能。 
三、总结 
    随着人类对资源和环境保护的逐渐重视,金属切削加工逐渐的引起人们的关注,绿色高效切削加工,是制造业可持续发展的方向,目前虽然已研制出超硬CBN刀具应用于金属加工领域,但和国际形势相比,还是需要不断的研究和实践,故随着机床技术及其相关工艺研究的深入,绿色高效金属切削加工技术必将成为金属切削加工的主要发展方向。 

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