金属切削加工中的表面质量控制策略研究

摘要： 随着我国社会经济的不断发展，金属在我国广泛使用，人们对金属加工中表面质量的要求有所提高。本文对金属切削加工的表面质量进行有效的控制进行探究，旨在找到控制金属切削质量的有效方法。

Abstract： With the continuous development of social economy， metals have been widely used in China. People have raised higher requirements on the surface quality of metals machining. This article explores the effective measures for surface quality control， aiming to find the effective measures to control metals machining quality.

关键词： 金属的切削加工；表面质量；控制策略

Key words： machining of metals；surface quality；control strategy

中图分类号：TG506 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）33-0018-02

0 引言

在通过大量的实验与经验积累的条件下，我们认识到了很多可以影响金属切削加工表面质量的因素，其中包括切削加工中的切削力，切削过程中用的切削液以及道具材料等，在金属切削的过程中，这些因素存在于整个切削的过程中，时刻影响着金属切削加工的表面质量。只有对这些因素进行合理的选择和控制金属切削加工的整个过程，才能避免表面质量的粗糙的现象，保证金属的质量，得到更好的经济效益。

1 切削力对金属切削加工表面质量的影响

1.1 工件材料的表面质量对切削力的影响 金属材料受到切削力的影响，会产生剪切应力，从而会产生剪切变形，而对于金属塑性变形较大的材料，断面的形状不会很光滑，反而会很粗糙，对于大多数金属的变形都是经过弹性阶段，然后进入屈服阶段，最后进入弹性极限阶段，这样金属总会发生一定的塑性变形才会断裂，塑性变形对金属表面的质量影响很大，而且切削力与屈服强度成正比的关系，也就是屈服强度会随着切削力的增长而不断地加大，这就会造成切削力对金属表面的质量影响更大。另外，对于切削力，会随着金属的塑性和韧性性能的优良而增大，所以，对于塑性、韧性差的材料切削力更小，金属的表面质量也会更好。

1.2 刀具的几何角度对金属切削力的影响 刀具有自己的几何特征，不同几何特性的道刀具对切削力有不同的影响，切削力主要受到前角、主偏角、刃倾角等各方面的影响，当角度不同时，产生的切削力的大小也不同，当前角的角度减小时，切削的变形会增大，从而使得切削力随之增大，除此之外，切削力还受到材料本身的影响，前角对切削力的影响就与材料有关，在这些角度中，主偏角主要影响在切削力的方向，只要方向有偏差就会造成切削力方向的变化，切削力有很多的方向，分为主切削力等，而刃倾角对于主切削力的影响是不大的，但是刃倾角对于其他的切削力还是有一定的影响的，比如对进给力和背向力就会有一定的影响。所以还是要合理的选择刀具的几何形状，将刀具对切削力的影响降低到最小化。

2 切削液对于金属切削加工的影响

2.1 切削液的作用 在金属切削加工的过程中，少不了切削液的使用，在金属的切削加工中，切削液起着重要的作用，对于金属表面质量也有很重要的影响，它的作用可以概括为几点：

第一是冷却作用，切削液通常会以液体的形式存在，众所周知，液体在受到高温时会蒸发，这种蒸发的过程中就会带走热量，从而降低金属表面的温度，不仅能起到降低切削温度的作用，其中的成分还会起到冷却的作用，能够减小金属在切削过程中的高温变形、小工件和刀具的变形等。

第二是作用，切削液在小工件和刀具之间会形成一层油膜，大家都知道油具有的作用，能够有效地减少摩擦力，所以这层油膜对于减少了小工件与刀具之间的摩擦力，起到了剂的作用，这样就会有效地减小摩擦力，从而减小切削力对金属表面质量的影响。

第三是排屑和清洗作用，对于切削液来说，大家都知道也体会带走一部分的垃圾，所以，在生产加工中，切削液是处于流动状态的，可以随时将切削过程中产生的废屑冲走，还会达到对金属表面进行清洗的作用，使金属表面的质量有所提高。

第四是防锈作用，在切削液中掺杂着很多其他的成分，比如防锈剂，这样防锈剂就会在金属表面形成一层有效的保护膜，可以杜绝金属与外界的空气和水分的接触，从而在根源上防止了金属的生锈现象，提高金属在切削加工过程中的表面的质量。

2.2 切削液的种类 切削液分为不同的种类，大体上主要分为了三类，第一类是非水溶性的切削液，对工件的刀具主要起作用，就类似于油类的物质，这种切削液在方面的作用是相当明显的；第二类是水溶性的切削液，它就相当于水，流动性很大，在金属的切削加工中，主要起着清洗金属切削加工中的废屑的作用和冷却切削温度的作用，使得金属表面的质量得到保障；第三类是表面活性剂，这是一种既能溶于水又能溶于油的物质，它能将水和油有效地连接在一起，使其有效地融合成一个整体，从这里就可以看出，表面活性剂具有乳化的作用。

2.3 对于切削液的选择 对于切削液的选择，是要根据材料的性质和加工方法以及对于刀具材料的具体情况来选择切削液，第一可以根据工件的材料来选择合适的切削液，对于塑性材料或者韧性较好的材料就需要加入切削液，而对于脆性材料就不需要加入切削液了；第二是要根据加工的方法来进行切削液的选择，对于产生金属废屑较多的材料就需要考虑加入液体切削液了，对于需要冷却的材料，或者是对冷却要求较高的材料就必须要加入切削液。不同需求的材料需要加入不同类型的切削液，所以，要充分了解金属材料的各种性质和使用的要求，根据材料的具体需求和特点合理的选择切削液，提升金属的表面

质量。

3 刀具材料对金属切削加工的影响

3.1 刀具材料的性能 刀具具有很强的硬度和强度的性能，而且好的刀具会比较耐磨，比较耐高温和具有良好的导热性，对于硬度较高的刀具在切削过程中完成切削的效果是非常明显的，只有足够强度的刀具才能很好地完成任务，保证质量和安全。

3.2 刀具材料的种类 刀具这种材料一般都是按照材料的性质来分类的，一般分为通用型高速钢刀具和高性能高速钢刀具，在金属的切削加工中，高速钢是最常用的，也是应用最广泛的，不同的材料的刀具材料拥有不同的性质特点，在选择刀具时应该根据加工的实际要求来合理的选择刀具。

3.3 合理选择刀具材料 刀具材料的选择一般是根据金属切削加工的实际要求来选择的，在对金属加工的时候，对于有色金属的切削加工时一般会采用金刚刀，因为金刚刀的质地比较硬，耐磨性能比较好，而且很重要的一点是它的摩擦系数小，这在很大程度上减小了切削力，对金属切削加工的表面质量的控制是非常有利的；对于合金材料进行切削加工时，一般会采用立方氮化硼刀具材料，因为他的化学性质非常的稳定，并且它的硬度也很高，对金属切削加工时的影响非常小。总而言之，对于金属材料的加工要因材料和方法的不同来确定刀具材料。

4 结束语

金属在我们的生活中起着举足轻重的作用，通过上面的分析，我们知道有很多因素都影响着金属切削加工中金属的表面质量，我们要顺利的完成金属的加工，而且还要保证金属的表面质量是有一定的难度的，但是只要加强对金属切削加工过程中的表面质量的控制，我们就会得到更好的产品，保证金属产品在切削加工的表面质量。

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