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【摘 要】在提高产品质量的前提下，尽可能地降低成本和提高生产率，就是提高金属切削加工的技术经济效益。本文主要针对金属切削原理和加工刀具的基础知识，从改善工件材料加工性、合理选用切削液、刀具几何角度的选择、切削用量的选择、切屑的控制等方面分析，研究、提高机械加工质量和生产率的途径。
【关键词】加工质量；生产率；金属切削；途径
1.改善工件材料的切削加工性
切削加工性对加工质量和生产率都有很大的影响，所以在保证零件使用性能前提下，尽可能选用切削加工性好的材料。材料的强度和硬度高，则切削力大，切削温度高，刀具易磨损，故切削性能差；材料塑性好，不容易断屑，不容易获得好的表面质量，故切削性能差；材料导热性差，切削热不易传散，切削温度高，故切削加工性差。
针对各种材料不易切削的原因，可采用不同措施来解决：
（1）对材料进行适当热处理，是改善切削加工性重要途径。如对低碳钢进行正火，降低塑性，提高硬度，容易断屑，加工表面获得较小粗糙度值；高碳钢和工具钢进行球化退火，降低硬度，改善加工性能；铸铁件在加工前进行退火，降低表层硬度。
（2）采用合适的刀具材料。 如选用强度高、韧性、耐热、导热性好，同工件材料中某些元素发生化学反应的亲和力小的刀具材料。如选用硬质合金刀具切削不锈钢时，应采用钨钴类硬质合金。
（3）合理选用切削用量和刀具几何参数。对于韧性好、强度高、容易造成加工硬化的工件材料，宜采用前角较大且有负倒棱的刀具，以较低的Vc、较高f 和ap，使刀具刃口既锋利又有一定强度，改善散热条件和加工硬化情况。
2.合理选择切削液，可以改善金属切削加工条件
2.1切削液的种类
（1）水溶液：主要成分是水，为防止机床和工件生锈，常加入防锈剂，主要用于粗加工和普通磨削加工，常用的有肥皂水和苏打水。
（2）乳化液：乳化油加95%～98%水稀释而成的一种乳白色切削液，主要起润滑作用。
（3）切削油：以矿物油（机械油、轻柴油、煤油）为主要成分并加入一定添加剂而构成的切削液。加入添加剂可提高润滑效果，切削油的润滑、防锈性能好，但流动性差，冷却、清洗作用比较差。
2.2切削液的合理选择和使用方法
根据刀具材料、工件材料、加工方法和技术要求等具体情况，来合理选用切削液。
（1）硬质合金耐热性高，一般不用切削液。必要时可用低浓度乳化液或水溶液，则必须连续、充分地浇注，以免冷热不匀使刀具产生应力而引起裂纹。
（2）高速钢刀具耐热性差，需采用切削液。
（3）加工铸铁、铸造黄铜等脆性材料，一般不用切削液。
使用切削液时，还要注意使用方法，切削液应浇注在切削变形区（发热核心区），不应该浇注在刀具和工具上。
3.刀具几何角度的选择
合理选择刀具的角度，可以保证工件的加工质量，获得较高刀具寿命，提高生产率，降低生产成本。
3.1前角的选择
前角的选择应遵循“锐字当先，锐中求固”的原则，同时，还要考虑工件材料、刀具材料及加工工艺要求等因素：
（1）工件材料的强度和硬度低，可采用较大前角，减小切削变形；工件材料的强度和硬度高，可采用较小前角，以保证刀尖强度；当工件特别硬时，应选用很小的前角，甚至负前角。
（2）加工塑性材料应取较大前角，加工脆性材料应取较小前角。
（3）粗加工、断续切削和承受冲击载荷时，为保证切削强度，取较小前角甚至负前角。
（4）高速钢刀具比硬质合金刀具韧性好，前角比硬质合金刀具大5°～10°。
通常情况下，采用硬质合金刀具加工有色金属时，前角较大，可达30°。加工铸铁和钢件时，强度和硬度高，r。=10°～15°；加工高锰钢钛合金时，为了提高刀具强度和导热性能，选用小于10°的前角；加工淬硬钢时选负前角（-15° 3.2后角的选择
3.2.1后角选择原则
通常在保证加工质量和刀具耐用度前提下，后角a。取小值。一般粗加工、工件硬度较大时，为使刀刃强固，取较小后角，a。=6°～8°；精加工或工件硬度较小时，为减小摩擦和粗糙度值，取较大后角，a。=8°～12°；在相同条件下，高速钢刀具的后角比硬质合金刀具稍大些；强力车削、车断或工件刚性差时，后角a。=3°～6°。
3.2.2副后角选择
副后角的作用是减少副后刀面与已加工表面间摩擦，其数值一般与主后角相同，但对切断刀、车槽刀等，为保证刀刃强度，一般副后角a。′=1°～3°。
3.3主偏角Kr的选择
（1）一般粗车时（无中间切入），工件刚性好，Kr取45°、60°、75°；工件刚性差时，Kr取65°、75°、90°。
（2）精车（无中间切入）时，工件刚性好，Kr取45；工件刚性差时，Kr取60°、75。
（3）车细长轴、阶台轴、薄壁件时，Kr取90°。
4.切削用量的合理选择
4.1粗加工时切削用量的选择
粗加工时切削用量的选择次序是：先采用尽量大切削深度ap，其次选尽可能大进给量f，最后根据刀具耐用度，确定合理切削速度Vc。
（1）切削深度ap：根据工件加工余量和工艺刚性确定，保证精加工、半精加工余量前提下，尽量将粗加工余量h一次切除，即ap=h；若余量过大，工艺系统刚性不足时，分多次走刀。
（2）进给量f ：根据工艺系统刚性并考虑断屑情况尽量选用较大值。`选择时可根据工件材料、表面粗糙度、刀尖圆弧半径，预选一个切削速度后，再选取进给量。
（3）切削速度Vc：根据机床功率、刀具耐用度、工件材料、刀具材料，通过计算确定切削速度。在实践生产中，一般按经验或有关手册资料来选取切削速度。
4.2半、精加工时切削用量的选择
（1）切削深度ap：精加工余量较小，所以半精车时ap=1-2㎜；精车时ap=0.5-0.8㎜。
（2）进给量f：主要受加工精度和表面粗糙度的限制，一般应选得小些。
（3）切削速度Vc：Vc主要受刀具耐用度的限制，所以，硬质合金刀具采用较高速度（1.33-1.6m/s）；高速钢刀具采用较低速度（0.05-0.13 m/s）。
5.切屑的控制
5.1切屑的卷曲和流向
（1）切屑的卷曲是由于切屑变形及切屑排出时遇到刀具上断屑槽、凸台、附加挡块及其它障碍物所造成的。
（2）切屑的流向主要受刃倾角的影响。
5.2断屑
在生产实践中，断屑主要有两种形式，一种是切屑在流出的过程中遇到障碍物，受到弯曲力矩作用而折断；另一种是切屑在流动过程中靠自重甩断（理想状态下，L=40㎜-60㎜）。
控制断屑最常用的措施，是在前刀面上磨制断屑槽或在刀具前面安装断屑器。断屑槽的形式通常有折线型、直线圆弧型、全圆弧型断屑槽三种。
6.结束语
提高机械加工质量和生产率是一项复杂的系统工程，目前，我国大力发展职业技术教育，为社会培养了一大批高素质的技能型人才。那么，在职业教育中，教师在传授理论知识同时，更要重视学生实际操作能力训练，达到理论和实践相结合目的。
【参考文献】
[1]周星元，梅顺齐.机械制造技术（下册），中国水利水电出版社，2008.
[2]司乃钧.机械加工工艺基础（第二版），高等教育出版社，2007.
【关键词】加工质量；生产率；金属切削；途径
1.改善工件材料的切削加工性
切削加工性对加工质量和生产率都有很大的影响，所以在保证零件使用性能前提下，尽可能选用切削加工性好的材料。材料的强度和硬度高，则切削力大，切削温度高，刀具易磨损，故切削性能差；材料塑性好，不容易断屑，不容易获得好的表面质量，故切削性能差；材料导热性差，切削热不易传散，切削温度高，故切削加工性差。
针对各种材料不易切削的原因，可采用不同措施来解决：
（1）对材料进行适当热处理，是改善切削加工性重要途径。如对低碳钢进行正火，降低塑性，提高硬度，容易断屑，加工表面获得较小粗糙度值；高碳钢和工具钢进行球化退火，降低硬度，改善加工性能；铸铁件在加工前进行退火，降低表层硬度。
（2）采用合适的刀具材料。 如选用强度高、韧性、耐热、导热性好，同工件材料中某些元素发生化学反应的亲和力小的刀具材料。如选用硬质合金刀具切削不锈钢时，应采用钨钴类硬质合金。
（3）合理选用切削用量和刀具几何参数。对于韧性好、强度高、容易造成加工硬化的工件材料，宜采用前角较大且有负倒棱的刀具，以较低的Vc、较高f 和ap，使刀具刃口既锋利又有一定强度，改善散热条件和加工硬化情况。
2.合理选择切削液，可以改善金属切削加工条件
2.1切削液的种类
（1）水溶液：主要成分是水，为防止机床和工件生锈，常加入防锈剂，主要用于粗加工和普通磨削加工，常用的有肥皂水和苏打水。
（2）乳化液：乳化油加95%～98%水稀释而成的一种乳白色切削液，主要起润滑作用。
（3）切削油：以矿物油（机械油、轻柴油、煤油）为主要成分并加入一定添加剂而构成的切削液。加入添加剂可提高润滑效果，切削油的润滑、防锈性能好，但流动性差，冷却、清洗作用比较差。
2.2切削液的合理选择和使用方法
根据刀具材料、工件材料、加工方法和技术要求等具体情况，来合理选用切削液。
（1）硬质合金耐热性高，一般不用切削液。必要时可用低浓度乳化液或水溶液，则必须连续、充分地浇注，以免冷热不匀使刀具产生应力而引起裂纹。
（2）高速钢刀具耐热性差，需采用切削液。
（3）加工铸铁、铸造黄铜等脆性材料，一般不用切削液。
使用切削液时，还要注意使用方法，切削液应浇注在切削变形区（发热核心区），不应该浇注在刀具和工具上。
3.刀具几何角度的选择
合理选择刀具的角度，可以保证工件的加工质量，获得较高刀具寿命，提高生产率，降低生产成本。
3.1前角的选择
前角的选择应遵循“锐字当先，锐中求固”的原则，同时，还要考虑工件材料、刀具材料及加工工艺要求等因素：
（1）工件材料的强度和硬度低，可采用较大前角，减小切削变形；工件材料的强度和硬度高，可采用较小前角，以保证刀尖强度；当工件特别硬时，应选用很小的前角，甚至负前角。
（2）加工塑性材料应取较大前角，加工脆性材料应取较小前角。
（3）粗加工、断续切削和承受冲击载荷时，为保证切削强度，取较小前角甚至负前角。
（4）高速钢刀具比硬质合金刀具韧性好，前角比硬质合金刀具大5°～10°。
通常情况下，采用硬质合金刀具加工有色金属时，前角较大，可达30°。加工铸铁和钢件时，强度和硬度高，r。=10°～15°；加工高锰钢钛合金时，为了提高刀具强度和导热性能，选用小于10°的前角；加工淬硬钢时选负前角（-15°
3.2.1后角选择原则
通常在保证加工质量和刀具耐用度前提下，后角a。取小值。一般粗加工、工件硬度较大时，为使刀刃强固，取较小后角，a。=6°～8°；精加工或工件硬度较小时，为减小摩擦和粗糙度值，取较大后角，a。=8°～12°；在相同条件下，高速钢刀具的后角比硬质合金刀具稍大些；强力车削、车断或工件刚性差时，后角a。=3°～6°。
3.2.2副后角选择
副后角的作用是减少副后刀面与已加工表面间摩擦，其数值一般与主后角相同，但对切断刀、车槽刀等，为保证刀刃强度，一般副后角a。′=1°～3°。
3.3主偏角Kr的选择
（1）一般粗车时（无中间切入），工件刚性好，Kr取45°、60°、75°；工件刚性差时，Kr取65°、75°、90°。
（2）精车（无中间切入）时，工件刚性好，Kr取45；工件刚性差时，Kr取60°、75。
（3）车细长轴、阶台轴、薄壁件时，Kr取90°。
4.切削用量的合理选择
4.1粗加工时切削用量的选择
粗加工时切削用量的选择次序是：先采用尽量大切削深度ap，其次选尽可能大进给量f，最后根据刀具耐用度，确定合理切削速度Vc。
（1）切削深度ap：根据工件加工余量和工艺刚性确定，保证精加工、半精加工余量前提下，尽量将粗加工余量h一次切除，即ap=h；若余量过大，工艺系统刚性不足时，分多次走刀。
（2）进给量f ：根据工艺系统刚性并考虑断屑情况尽量选用较大值。`选择时可根据工件材料、表面粗糙度、刀尖圆弧半径，预选一个切削速度后，再选取进给量。
（3）切削速度Vc：根据机床功率、刀具耐用度、工件材料、刀具材料，通过计算确定切削速度。在实践生产中，一般按经验或有关手册资料来选取切削速度。
4.2半、精加工时切削用量的选择
（1）切削深度ap：精加工余量较小，所以半精车时ap=1-2㎜；精车时ap=0.5-0.8㎜。
（2）进给量f：主要受加工精度和表面粗糙度的限制，一般应选得小些。
（3）切削速度Vc：Vc主要受刀具耐用度的限制，所以，硬质合金刀具采用较高速度（1.33-1.6m/s）；高速钢刀具采用较低速度（0.05-0.13 m/s）。
5.切屑的控制
5.1切屑的卷曲和流向
（1）切屑的卷曲是由于切屑变形及切屑排出时遇到刀具上断屑槽、凸台、附加挡块及其它障碍物所造成的。
（2）切屑的流向主要受刃倾角的影响。
5.2断屑
在生产实践中，断屑主要有两种形式，一种是切屑在流出的过程中遇到障碍物，受到弯曲力矩作用而折断；另一种是切屑在流动过程中靠自重甩断（理想状态下，L=40㎜-60㎜）。
控制断屑最常用的措施，是在前刀面上磨制断屑槽或在刀具前面安装断屑器。断屑槽的形式通常有折线型、直线圆弧型、全圆弧型断屑槽三种。
6.结束语
提高机械加工质量和生产率是一项复杂的系统工程，目前，我国大力发展职业技术教育，为社会培养了一大批高素质的技能型人才。那么，在职业教育中，教师在传授理论知识同时，更要重视学生实际操作能力训练，达到理论和实践相结合目的。
【参考文献】
[1]周星元，梅顺齐.机械制造技术（下册），中国水利水电出版社，2008.
[2]司乃钧.机械加工工艺基础（第二版），高等教育出版社，2007.