切削加工
 切削加工是用切削工具，把坯料或工件上多余的材料層切去，使工件獲得規(guī)定的幾何形狀、尺寸和表面質(zhì)量的加工方法。
任何切削加工都必須具備三個(gè)基本條件：切削工具、工件和切削運(yùn)動(dòng)。切削工具應(yīng)有刃口，其材質(zhì)必須比工件堅(jiān)硬；不同的刀具結(jié)構(gòu)和切削運(yùn)動(dòng)形式，構(gòu)成不同的切削方法。用刃形和刃數(shù)都固定的刀具進(jìn)行切削的方法有車(chē)削、鉆削、鏜削、銑削、刨削、拉削和鋸切等；用刃形和刃數(shù)都不固定的磨具或磨料進(jìn)行切削的方法有磨削、研磨、珩磨和拋光等。
切削加工是機(jī)械制造中最主要的加工方法。雖然毛坯制造精度不斷提高，精鑄、精鍛、擠壓、粉末冶金等加工工藝應(yīng)用日廣，但由于切削加工的適應(yīng)范圍廣，且能達(dá)到很高的精度和很低的表面粗糙度，在機(jī)械制造工藝中仍占有重要地位。
切削加工的歷史可追溯到原始人創(chuàng)造石劈、骨鉆等勞動(dòng)工具的舊石器時(shí)期。在中國(guó)，早在商代中期(公元前13世紀(jì))，就已能用研磨的方法加工銅鏡；商代晚期(公元前12世紀(jì))，曾用青銅鉆頭在卜骨上鉆孔；西漢時(shí)期(公元前206～公元23)，就已使用桿鉆和管鉆，用加砂研磨的方法在“金縷玉衣”的4000多塊堅(jiān)硬的玉片上，鉆了18000多個(gè)直徑1～2毫米的孔。
17世紀(jì)中葉，中國(guó)開(kāi)始利用畜力代替人力驅(qū)動(dòng)刀具進(jìn)行切削加工。如公元1668年，曾在畜力驅(qū)動(dòng)的裝置上，用多齒刀具銑削天文儀上直徑達(dá)2丈(古丈)的大銅環(huán)，然后再用磨石進(jìn)行精加工。
18世紀(jì)后半期，英國(guó)工業(yè)革命開(kāi)始后，由于蒸汽機(jī)和近代機(jī)床的發(fā)明，切削加工開(kāi)始用蒸汽機(jī)作為動(dòng)力；到19世紀(jì)70年代，切削加工中又開(kāi)始使用電力。
對(duì)金屬切削原理的研究始于19世紀(jì)50年代，對(duì)磨削原理的研究始于19世紀(jì)80年代，此后各種新的刀具材料相繼出現(xiàn)。19世紀(jì)末出現(xiàn)的高速鋼刀具，使刀具許用的切削速度比碳素工具鋼和合金工具鋼刀具提高兩倍以上，達(dá)到25米/分左右；1923年出現(xiàn)的硬質(zhì)合金刀具，使切削速度比高速鋼刀具又提高兩倍左右；30年代以后出現(xiàn)的金屬陶瓷和超硬材料(人造金剛石和立方氮化硼)，進(jìn)一步提高了切削速度和加工精度。
隨著機(jī)床和刀具的不斷發(fā)展，切削加工的精度、效率和自動(dòng)化程度不斷提高，應(yīng)用范圍也日益擴(kuò)大，從而大大促進(jìn)了現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。
金屬材料的切削加工有許多分類(lèi)方法，常見(jiàn)的有按工藝特征、按材料切除率和加工精度、按表面成型方法三種分類(lèi)方法。
切削加工的工藝特征決定于切削工具的結(jié)構(gòu)，以及切削工具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形式。因此按工藝特征，切削加工一般可分為：車(chē)削、銑削、鉆削、鏜削、鉸削、刨削、插削、拉削、鋸切、磨削、研磨、珩磨、超精加工、拋光、齒輪加工、蝸輪加工、螺紋加工、超精密加工、鉗工和刮削等。
按材料切除率和加工精度，切削加工可分為粗加工、半精加工、精加工、精整加工、修飾加工、超精密加工等。
粗加工是用大的切削深度，經(jīng)一次或少數(shù)幾次走刀，從工件上切去大部分或全部加工余量的加工方法，如粗車(chē)、粗刨、粗銑、鉆削和鋸切等，粗加工效率高但精度較低，一般用作預(yù)先加工；半精加工一般作為粗加工與精加工之間的中間工序；精加工是用精細(xì)切削的方式，使加工表面達(dá)到較高的精度和表面質(zhì)量，如精車(chē)、精刨、精鉸、精磨等，精加工一般是最終加工。
精整加工是在精加工后進(jìn)行，其目的是為了獲得更小的表面粗糙度，并稍微提高精度。精整加工的加工余量小，如珩磨、研磨、超精磨削和超精加工等；修飾加工的目的是為了減小表面粗糙度，以提高防蝕、防塵性能和改善外觀，而并不要求提高精度，如拋光、砂光等；超精密加工主要用于航天、激光、電子、核能等需要某些特別精密零件的加工，其精度高達(dá)IT4以上，如鏡面車(chē)削、鏡面磨削、軟磨粒機(jī)械化學(xué)拋光等。
切削加工時(shí)，工件的已加工表面是依靠切削工具和工件作相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)獲得的。按表面形成方法，切削加工可分為刀尖軌跡法、成形刀具法、展成法三類(lèi)。
刀尖軌跡法是依靠刀尖相對(duì)于工件表面的運(yùn)動(dòng)軌跡，來(lái)獲得工件所要求的表面幾何形狀，如車(chē)削外圓、刨削平面、磨削外圓、用靠模車(chē)削成形面等，刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡取決于機(jī)床所提供的切削工具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；
成形刀具法簡(jiǎn)稱(chēng)成形法，是用與工件的最終表面輪廓相匹配的成形刀具，或成形砂輪等加工出成形面，如成形車(chē)削、成形銑削和成形磨削等，由于成形刀具的制造比較困難，因此一般只用于加工短的成形面；
展成法又稱(chēng)滾切法，是加工時(shí)切削工具與工件作相對(duì)展成運(yùn)動(dòng)，刀具和工件的瞬心線相互作純滾動(dòng)，兩者之間保持確定的速比關(guān)系，所獲得加工表面就是刀刃在這種運(yùn)動(dòng)中的包絡(luò)面，齒輪加工中的滾齒、插齒、剃齒、珩齒和磨齒等均屬展成法加工。有些切削加工兼有刀尖軌跡法和成形刀具法的特點(diǎn)，如螺紋車(chē)削。
切削加工質(zhì)量主要是指工件的加工精度和表面質(zhì)量(包括表面粗糙度、殘余應(yīng)力和表面硬化)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，切削加工的質(zhì)量不斷提高。18世紀(jì)后期，切削加工精度以毫米計(jì)；20世紀(jì)初，切削加工的精度最高已達(dá)0.01毫米；至50年代，切削加工精度已達(dá)微米級(jí)；70年代，切削加工精度又提高到0.1微米。
影響切削加工質(zhì)量的主要因素有機(jī)床、刀具、夾具、工件毛坯、工藝方法和加工環(huán)境等方面。要提高切削加工質(zhì)量，必須對(duì)上述各方面采取適當(dāng)措施，如減小機(jī)床工作誤差、正確選用切削工具、提高毛坯質(zhì)量、合理安排工藝、改善環(huán)境條件等。
提高切削用量以提高材料切除率，是提高切削加工效率的基本途徑。常用的高效切削加工方法有高速切削、強(qiáng)力切削、等離子弧加熱切削和振動(dòng)切削等。
磨削速度在45米／秒以上的切削稱(chēng)為高速磨削。采用高速切削(或磨削)既可提高效率，又可減小表面粗糙度。高速切削(或磨削)要求機(jī)床具有高轉(zhuǎn)速、高剛度、大功率和抗振性好的工藝系統(tǒng)；要求刀具有合理的幾何參數(shù)和方便的緊固方式，還需考慮安全可靠的斷屑方法。
強(qiáng)力切削指大進(jìn)給或大切深的切削加工，一般用于車(chē)削和磨削。強(qiáng)力車(chē)削的主要特點(diǎn)是車(chē)刀除主切削刃外，還有一個(gè)平行于工件已加工表面的副切削刃同時(shí)參與切削，故可把進(jìn)給量比一般車(chē)削提高幾倍甚至十幾倍。與高速切削比較，強(qiáng)力切削的切削溫度較低，刀具壽命較長(zhǎng)，切削效率較高；缺點(diǎn)是加工表面較粗糙。強(qiáng)力切削時(shí)，徑向切削力很大故不適于加工細(xì)長(zhǎng)工件。
振動(dòng)切削是沿刀具進(jìn)給方向，附加低頻或高頻振動(dòng)的切削加工，可以提高切削效率。低頻振動(dòng)切削具有很好的斷屑效果，可不用斷屑裝置，使刀刃強(qiáng)度增加，切削時(shí)的總功率消耗比帶有斷屑裝置的普通切削降低40％左右。高頻振動(dòng)切削也稱(chēng)超聲波振動(dòng)切削，有助于減小刀具與工件之間的摩擦，降低切削溫度，減小刀具的粘著磨損，從而提高切削效率和加工表面質(zhì)量，刀具壽命約可提高40％。
對(duì)木材、塑料、橡膠、玻璃、大理石、花崗石等非金屬材料的切削加工，雖與金屬材料的切削類(lèi)似，但所用刀具、設(shè)備和切削用量等各有特點(diǎn)。
木材制品的切削加工主要在各種木工機(jī)床上進(jìn)行，其方法主要有：鋸切、刨切、車(chē)削、銑削、鉆削和砂光等。
塑料的剛度比金屬差，易彎曲變形，尤其是熱塑性塑料導(dǎo)熱性差，易升溫軟化。故切削塑料時(shí)，宜用高速鋼或硬質(zhì)合金刀具，選用小的進(jìn)給量和高的切削速度，并用壓縮空氣冷卻。若刀具鋒利，角度合適，可產(chǎn)生帶狀切屑，易于帶走熱量。
玻璃(包括鍺、硅等半導(dǎo)體材料)的硬度高而脆性大。對(duì)玻璃的切削加工常用切割、鉆孔、研磨和拋光等方法。對(duì)厚度在三毫米以下的玻璃板，最簡(jiǎn)單的切割方法是用金剛石或其他堅(jiān)硬物質(zhì)，在玻璃表面手工刻劃，利用刻痕處的應(yīng)力集中，即可用手折斷。
對(duì)大理石、花崗石和混凝土等堅(jiān)硬材料的加工，主要用切割、車(chē)削、鉆孔、刨削、研磨和拋光等方法。切割時(shí)可用圓鋸片加磨料和水；外圓和端面可采用負(fù)前角的硬質(zhì)合金車(chē)刀，以10～30米／分的切削速度車(chē)削；鉆孔可用硬質(zhì)合金鉆頭；大的石料平面可用硬質(zhì)合金刨刀或滾切刨刀刨削；精密平滑的表面，可用三塊互為基準(zhǔn)對(duì)研的方法，或磨削和拋光的方法獲得。
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