切削加工技术系统和刀具应用技术三要素

金属切削加工是一个多因素的复杂过程，使刀具的应用技术包含着很广泛的内容。本讲座通过对切削加工过程的分析，抓住构成并影响切削过程的主要因素，作为刀具应用技术共性基础内容加以探讨，希望能对刀具的正确使用有所帮助。 图1是车削加工的简图和相关的术语，切削过程发生在刀具与工件相互作用的切削区，工件材料经过切削区以后转变为切屑，沿前刀面排出。切削区的放大图给出了刀具与工件相互作用的细节。切削时，工件上需要切除的材料层，进入变形区，在刀具前刀面的作用下，发生变形和晶格的滑移，并沿着假想的滑移面OA产生剪切，变成切屑排出。排出时，切屑底面的新鲜金属表面与前刀面在OB段产生剧烈的摩擦，形成了前刀面摩擦区。而从刀尖下滑过的已加工表面，因材料的回弹作用与后刀面在OC段产生摩擦，形成了后刀面摩擦区。刀具就这样在变形区和摩擦区的力和热的共同作用下工作着。

由上可见，刀具和工件材料是切削加工的主体。然而，要实现切削加工的全过程还需要相应的支撑技术。作为一门金属加工的工艺技术，金属切削加工工艺可用图2所示的技术系统来描述。该系统包括三部分内容：切削工艺系统、切削机理、切削加工效果，在图中用虚线划分，分述如下： 第一部分是由机床、刀具和被加工工件组成的切削技术的工艺系统。机床和刀具是实现切削加工必不可少的工艺装备，依靠机床提供的运动和动力，由具备切削功能的刀具将工件上多余的金属以切屑的形式将其切除，按预定的要求实现对工件的切削加工过程。为了进一步了解切削过程，有必要将刀具、机床和工件的技术内涵加以细化。 刀具是切削加工的主体之一，参与切削加工的刀具包含着三个主要的技术内涵，即刀具材料和涂层、几何角度、刀具结构。刀具必须由特殊的刀具材料制造，并具有确定的几何形状和适用的结构，三者共同赋予刀具切削的功能，同时又决定着刀具的切削性能。因此，有关这三个因素的内容、作用是切削技术的重要内容。 与机床相关的切削技术内涵有切削参数、工序类别、切削条件等。机床为刀具实施各种切削工序提供了一个技术平台，包括刀具切削所需要的动力、刀具与工件的相对运动、提供冷却润滑的条件、可靠地夹持刀具和工件。其中刀具与工件相对运动的速度，有主运动的切削速度和辅助运动的进给速度，是切削加工中两个主要的切削参数。切削加工要求机床有足够的功率和系统的刚性、高的运动速度和自动化程度，以及运动和定位的精度。因此，机床的性能对切削加工的效果好坏起着十分重要的作用，并与切削加工的水平密切相关。了解和掌握机床的性能，正确地运用和操作机床是做好具体切削加工的前提。机床和刀具两者相互促进共同推动切削加工技术的进步和发展。