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摘要：随着时代不断发展，社会不断进步，我国对金属进行了广泛使用，而人们对金属切削加工的表面质量也提出了越来越高的要求。基于此，本文论述了金属切削加工中的表面质量控制策略，希望能够为相关的研究者提供一定的参考依据。
关键词：金属切削；加工；质量控制；策略
经过大量实验，我们得出了结论：实际加工过程有很多因素会对金属切削加工表面质量产生影响，切削当中所用的材料和刀具以及切削液，还有加工当中所用的切削力都包括在其中。而在切削金属的时候，这些因素会在切削整个过程中贯穿始终，随时会对金属的加工切削的表面质量产生一定程度的影响。要想提高零件加工精度，确保表面加工质量，获得更多的经济效益，就要合理地对切削液、刀具以及材料进行选择。并在整个切削加工的过程加以控制，才能更有效地达到目的。
1.金属切削加工所受切削力的影响
金属切削过程是被切金属层在刀具的挤压、摩擦作用下产生变形后转变为切屑后形成已加工表面的过程。根据金属切削过程图1可知，切削层的变形分为三个变形区。
第一变形区为OA与OM之间的区域，是金属切削变形过程中最大的变形区，在这个区域内，金属将产生大量的切削热，并消耗大部分功率。产生塑性变形的金属切削层材料经过第一变形区后沿刀具前刀面流出，在靠近前刀面处形成第二变形区。
第二变形区域中由于切削层材料受到刀具前刀面的挤压和摩擦，变形进一步加剧，材料在此处纤维化，流动速度减慢，甚至停滞在前刀面。而且切屑与前刀面的压力很大，摩擦产生大量的热量使切屑底部与刀具前刀面发生粘结现象。
金属切削层在已加工表面受刀具刀刃钝圆部分的挤压与摩擦而产生塑性变形部分的区域叫第三变形区。切屑经过刀刃钝圆B点后，受到后刀面BC段的挤压和摩擦，经过BC段后，这部分金属开始弹性恢复，恢复后高度为Δh，在这过程中又与后刀面CD部分产生摩擦，这部分切削层OB，BC，CD段挤压和摩擦后，形成已加工表面的加工质量。
1.1 切削力所受工件材料表面质量的影响
当受到一定的切削力影响时，金属材料会有剪切应力产生，从而发生剪切变形。对于那些有很大的金属塑性变形材料，断面形状非但不会光滑，而且非常粗糙。很多金属在变形的时候，都要进入三个阶段：第一阶段是弹性阶段；第二阶段是屈服阶段；第三阶段就是弹性极限阶段。而这样的金属，总要先经过塑性变形，之后才会有断裂发生。从某种角度来讲，塑性变形能够在很大的程度上影响金属表面质量。并且屈服强度和切削力间有着一种正比关系，即当切削力不断增长的时候，屈服强度也会逐步地加大。此外，当金属有优良的韧性性能以及塑性的时候，切削力会很大。而当材料没有一定的韧性和塑性的时候，也会有很小的切削力，更能确保金属表面的质量。
1.2金属切削力所受刀具几何角度的影响
每种刀具都有独特的几何特征，而刀具的几何特征不同，也会在不同程度上，影响到切削力。一般情况上，刃倾角和主偏角以及前角都会影响到切削力。当角度不一样时，也会有不一样的切削力产生。假如前角减小角度，那么就会增大切削变形，而这样就会增大切削力。另外，材料本身也会影响到切削力，前角会对切削力产生影响，就同材料本身有一定关联。在刃倾角和主偏角以及前角这几种角中，主偏角主要会对切削力方向产生一定影响。当方向有偏差的时候，就会改变切削力方向。切削力方向很多，包括主切削力以及其他力等等。从某种角度来讲，刃倾角不会很大程度的影响主切削力，但是刃倾角会影响其他切削力，比方说会影响背向力和进给力。因此，要科学地对刀具几何形状进行选择，尽可能地降低刀具给切削力所带来的影响。
2.金属切削加工所受切削液的影响
2.1切削液种类
切削液有不同种类，一般会分为三种种类。第一类切削液的性质是非水溶性的，针对工件刀具，这种非水溶性切削液能够起到一定的润滑作用，同油类物质有些类似。可以说，在润滑方面，这种切削液有非常明显的作用；第二种切削液的性质是水溶性的，它同水有一些相同的性质，其有很大的流动性，在实际的金属切削以及加工中，其不仅能够清洗切削加工中所产生的废屑，还能够使切削温度冷却，从而保障金属表面的整体质量；第三种切削液是一种表面活化剂，这种物质不仅能够溶于油还能够溶于水，它能够有效地连接油以及水，并使其变成一个整体，从这就可知，乳化是表面活性剂的作用[1]。
2.2切削液作用
在实行金属切削加工时，难免要使用切削液，可以说在整个切削加工中过程中，切削力所起到的作用是不可忽视的，因此其也会极大地影响到金属表面质量。以下就是切削液的几点作用：第一，冷却的作用。一般情况下，切削液的存在形式是液体，而当受到高温的时候，液体会慢慢蒸发，蒸发的时候会将热量带走，从而将金属表面温度降低。而这样不仅能够使切削温度降低，与此同时还能够冷却其中成分。另外，能够在切削中，最大限度地避免变形刀具和小工件发生变形、金属发生高温变形。第二，润滑作用，在刀具同小工件间，切削液会将一层油膜形成。众所皆知，油有潤滑的功能，可以有效避免摩擦力。因此，所形成的这层油膜，能够使刀具同小工件间的摩擦力得以减少，从而能够有效避免金属表面质量所受切削力的影响。第三，清洗以及排屑作用。在实际的生产加工中，由于切削液的状态是流动的，因此不仅能够将一部分垃圾带走，还能够冲走切削中所产生的废屑，起到清洗金属表面的作用，从而提高金属表面的质量。第四，防锈的作用。切削液当中有很多其他成分掺杂其中，像防锈剂这类的东西。而在金属表面，防锈剂能够将一层保护膜形成，这层保护膜能够防止金属接触外界的水分以及空气，从源头上避免金属出现生锈的情况，并在切削加工的整个过程中，提高金属表面质量[2]。
3.金属切削加工所受刀具材料的影响
3.1刀具材料性能
刀具的硬度很强，而且通常来说，刀具好会较为耐高温以及耐磨，导热性非常型好。在切削中，假如刀具有很高的硬度，那么就会有非常明显的切削效果，只有刀具有一定强度，才能够有效地把任务完成，确保安全以及质量。 3.2刀具材料种类
一般情况下，都会根据材料性质，来划分刀具的种类，主要会划分为高性能高速钢刀类以及通用型高速钢刀具。在实际的金属切削加工过程中，最广泛应用的就是高速钢。当刀具材料不同的时候，其特点和性质也会有所不同。所以，在对刀具进行选择的时候，要按照加工实际要求对刀具进行合理选择，这样才能保障金属切削加工中的表面质量。
4.控制表面质量具体措施
4.1工件材料合理选择
脆性材料切削加工时其切屑为崩碎状，极容易在工件表面形成留下麻点影响表面粗糙度，工件材料选择量尽可以选用塑性材料。
塑性材料加工过程其工件材料塑性、韌性愈好，金属塑性变形愈大，对表面质量影响越大。故对中碳钢和低碳钢材料的工件，为改善切削性能减小表面粗糙度，常在粗加工或精加工前安排正火或调质处理。
4.2刀具几何角度选择
通过试验证明，主偏角、副偏角及刀尖圆弧半径对零件表而粗糙度都有直接影响。在进给量一定的情况下，减小主偏角和副偏角，或增大刀尖圆弧半径，可减小表面粗糙度。另外，适当增大前角和后角，可减小切削变形和前后刀面间的摩擦，抑制积屑瘤的产生也可减小表面粗糙度。比如在加工塑性材料时若选择较大前角的刀具可以有效抑制积屑瘤的形成，这是因为刀具前角增大时，切削力减小，切削变形小，刀具与切屑的接触长度变短，减小了积屑瘤形成的基础，从而提高零件表面质量。
4.3切削液选择
在选择切削液的时候，要按照刀具材料的实际情况、材料的加工方法和材料性质对切削液进行选择。首先，要按照工件材料，对适当的切削液进行选择。假如材料有比较好的韧性，或者是塑性材料，那么就要将切削液加入到其中。假如是脆性材料，那么就不需将切削液加入到其中。其次，要按照加工方法来选择切削液，假如材料有较高的冷却要求或者需冷却，那么就要将切削液加入到其中。材料有不同的需求，就要把类型不同的切削液加入其中。总之，要对金属材料的使用要求和各种性质有足够的了解，并按照材料的特点和实际需求对切削液进行科学地选择，这样才能够将金属表面质量有效提升[3]。
4.4刀具材料合理选择
一般情况下，会按照金属切削加工的具体要求去选择刀具材料。在实际的金属加工中，一般会用到金钢刀来加工有色金属，这是因为金刚刀有很硬的质地，而且有很好的耐磨性能，更重要的是，其有很小的摩擦系数，能够在一定程度上，使切削力得以减少，从而控制切削加工的表面质量。当切削加工所面对的对象是合金材料时，一般会对立方氮化硼刀具材料进行采用，这是由于这种材料有较为稳定的化学性质以及很高的硬度，所以金属切削加工不会受到其太大的影响。总之，要按照加工方法，并结合材料，对刀具材料进行选择。
5.结束语
在我们的实际生活中，金属能够起到非常至关重要的作用。从以上可以知道，很多的因素都会对金属表面质量产生影响，要想将金属加工的任务顺利完成，确保金属表面质量有很大的难度，但只要不断强化控制金属切削加工的金属表面质量，总有一天能有效地达到目的。
参考文献
[1] 张秀宇，刘翠平，林岩等.具有磁滞输入的可调金属切削系统鲁棒自适应动态面控制[J].控制理论与应用，2014，31（9）：1274-1282.
[2]张慧云.全启发式教学法在“金属切削机床与刀具”课程中的应用[J].成都工业学院学报，2016，19（3）：93-95.
[3]杨红科，宋海潮.金属切削过程中晶体塑性变形的有限元分析[J].工具技术，2010，44（9）：44-46.
关键词：金属切削；加工；质量控制；策略
经过大量实验，我们得出了结论：实际加工过程有很多因素会对金属切削加工表面质量产生影响，切削当中所用的材料和刀具以及切削液，还有加工当中所用的切削力都包括在其中。而在切削金属的时候，这些因素会在切削整个过程中贯穿始终，随时会对金属的加工切削的表面质量产生一定程度的影响。要想提高零件加工精度，确保表面加工质量，获得更多的经济效益，就要合理地对切削液、刀具以及材料进行选择。并在整个切削加工的过程加以控制，才能更有效地达到目的。
1.金属切削加工所受切削力的影响
金属切削过程是被切金属层在刀具的挤压、摩擦作用下产生变形后转变为切屑后形成已加工表面的过程。根据金属切削过程图1可知，切削层的变形分为三个变形区。
第一变形区为OA与OM之间的区域，是金属切削变形过程中最大的变形区，在这个区域内，金属将产生大量的切削热，并消耗大部分功率。产生塑性变形的金属切削层材料经过第一变形区后沿刀具前刀面流出，在靠近前刀面处形成第二变形区。
第二变形区域中由于切削层材料受到刀具前刀面的挤压和摩擦，变形进一步加剧，材料在此处纤维化，流动速度减慢，甚至停滞在前刀面。而且切屑与前刀面的压力很大，摩擦产生大量的热量使切屑底部与刀具前刀面发生粘结现象。
金属切削层在已加工表面受刀具刀刃钝圆部分的挤压与摩擦而产生塑性变形部分的区域叫第三变形区。切屑经过刀刃钝圆B点后，受到后刀面BC段的挤压和摩擦，经过BC段后，这部分金属开始弹性恢复，恢复后高度为Δh，在这过程中又与后刀面CD部分产生摩擦，这部分切削层OB，BC，CD段挤压和摩擦后，形成已加工表面的加工质量。
1.1 切削力所受工件材料表面质量的影响
当受到一定的切削力影响时，金属材料会有剪切应力产生，从而发生剪切变形。对于那些有很大的金属塑性变形材料，断面形状非但不会光滑，而且非常粗糙。很多金属在变形的时候，都要进入三个阶段：第一阶段是弹性阶段；第二阶段是屈服阶段；第三阶段就是弹性极限阶段。而这样的金属，总要先经过塑性变形，之后才会有断裂发生。从某种角度来讲，塑性变形能够在很大的程度上影响金属表面质量。并且屈服强度和切削力间有着一种正比关系，即当切削力不断增长的时候，屈服强度也会逐步地加大。此外，当金属有优良的韧性性能以及塑性的时候，切削力会很大。而当材料没有一定的韧性和塑性的时候，也会有很小的切削力，更能确保金属表面的质量。
1.2金属切削力所受刀具几何角度的影响
每种刀具都有独特的几何特征，而刀具的几何特征不同，也会在不同程度上，影响到切削力。一般情况上，刃倾角和主偏角以及前角都会影响到切削力。当角度不一样时，也会有不一样的切削力产生。假如前角减小角度，那么就会增大切削变形，而这样就会增大切削力。另外，材料本身也会影响到切削力，前角会对切削力产生影响，就同材料本身有一定关联。在刃倾角和主偏角以及前角这几种角中，主偏角主要会对切削力方向产生一定影响。当方向有偏差的时候，就会改变切削力方向。切削力方向很多，包括主切削力以及其他力等等。从某种角度来讲，刃倾角不会很大程度的影响主切削力，但是刃倾角会影响其他切削力，比方说会影响背向力和进给力。因此，要科学地对刀具几何形状进行选择，尽可能地降低刀具给切削力所带来的影响。
2.金属切削加工所受切削液的影响
2.1切削液种类
切削液有不同种类，一般会分为三种种类。第一类切削液的性质是非水溶性的，针对工件刀具，这种非水溶性切削液能够起到一定的润滑作用，同油类物质有些类似。可以说，在润滑方面，这种切削液有非常明显的作用；第二种切削液的性质是水溶性的，它同水有一些相同的性质，其有很大的流动性，在实际的金属切削以及加工中，其不仅能够清洗切削加工中所产生的废屑，还能够使切削温度冷却，从而保障金属表面的整体质量；第三种切削液是一种表面活化剂，这种物质不仅能够溶于油还能够溶于水，它能够有效地连接油以及水，并使其变成一个整体，从这就可知，乳化是表面活性剂的作用[1]。
2.2切削液作用
在实行金属切削加工时，难免要使用切削液，可以说在整个切削加工中过程中，切削力所起到的作用是不可忽视的，因此其也会极大地影响到金属表面质量。以下就是切削液的几点作用：第一，冷却的作用。一般情况下，切削液的存在形式是液体，而当受到高温的时候，液体会慢慢蒸发，蒸发的时候会将热量带走，从而将金属表面温度降低。而这样不仅能够使切削温度降低，与此同时还能够冷却其中成分。另外，能够在切削中，最大限度地避免变形刀具和小工件发生变形、金属发生高温变形。第二，润滑作用，在刀具同小工件间，切削液会将一层油膜形成。众所皆知，油有潤滑的功能，可以有效避免摩擦力。因此，所形成的这层油膜，能够使刀具同小工件间的摩擦力得以减少，从而能够有效避免金属表面质量所受切削力的影响。第三，清洗以及排屑作用。在实际的生产加工中，由于切削液的状态是流动的，因此不仅能够将一部分垃圾带走，还能够冲走切削中所产生的废屑，起到清洗金属表面的作用，从而提高金属表面的质量。第四，防锈的作用。切削液当中有很多其他成分掺杂其中，像防锈剂这类的东西。而在金属表面，防锈剂能够将一层保护膜形成，这层保护膜能够防止金属接触外界的水分以及空气，从源头上避免金属出现生锈的情况，并在切削加工的整个过程中，提高金属表面质量[2]。
3.金属切削加工所受刀具材料的影响
3.1刀具材料性能
刀具的硬度很强，而且通常来说，刀具好会较为耐高温以及耐磨，导热性非常型好。在切削中，假如刀具有很高的硬度，那么就会有非常明显的切削效果，只有刀具有一定强度，才能够有效地把任务完成，确保安全以及质量。 3.2刀具材料种类
一般情况下，都会根据材料性质，来划分刀具的种类，主要会划分为高性能高速钢刀类以及通用型高速钢刀具。在实际的金属切削加工过程中，最广泛应用的就是高速钢。当刀具材料不同的时候，其特点和性质也会有所不同。所以，在对刀具进行选择的时候，要按照加工实际要求对刀具进行合理选择，这样才能保障金属切削加工中的表面质量。
4.控制表面质量具体措施
4.1工件材料合理选择
脆性材料切削加工时其切屑为崩碎状，极容易在工件表面形成留下麻点影响表面粗糙度，工件材料选择量尽可以选用塑性材料。
塑性材料加工过程其工件材料塑性、韌性愈好，金属塑性变形愈大，对表面质量影响越大。故对中碳钢和低碳钢材料的工件，为改善切削性能减小表面粗糙度，常在粗加工或精加工前安排正火或调质处理。
4.2刀具几何角度选择
通过试验证明，主偏角、副偏角及刀尖圆弧半径对零件表而粗糙度都有直接影响。在进给量一定的情况下，减小主偏角和副偏角，或增大刀尖圆弧半径，可减小表面粗糙度。另外，适当增大前角和后角，可减小切削变形和前后刀面间的摩擦，抑制积屑瘤的产生也可减小表面粗糙度。比如在加工塑性材料时若选择较大前角的刀具可以有效抑制积屑瘤的形成，这是因为刀具前角增大时，切削力减小，切削变形小，刀具与切屑的接触长度变短，减小了积屑瘤形成的基础，从而提高零件表面质量。
4.3切削液选择
在选择切削液的时候，要按照刀具材料的实际情况、材料的加工方法和材料性质对切削液进行选择。首先，要按照工件材料，对适当的切削液进行选择。假如材料有比较好的韧性，或者是塑性材料，那么就要将切削液加入到其中。假如是脆性材料，那么就不需将切削液加入到其中。其次，要按照加工方法来选择切削液，假如材料有较高的冷却要求或者需冷却，那么就要将切削液加入到其中。材料有不同的需求，就要把类型不同的切削液加入其中。总之，要对金属材料的使用要求和各种性质有足够的了解，并按照材料的特点和实际需求对切削液进行科学地选择，这样才能够将金属表面质量有效提升[3]。
4.4刀具材料合理选择
一般情况下，会按照金属切削加工的具体要求去选择刀具材料。在实际的金属加工中，一般会用到金钢刀来加工有色金属，这是因为金刚刀有很硬的质地，而且有很好的耐磨性能，更重要的是，其有很小的摩擦系数，能够在一定程度上，使切削力得以减少，从而控制切削加工的表面质量。当切削加工所面对的对象是合金材料时，一般会对立方氮化硼刀具材料进行采用，这是由于这种材料有较为稳定的化学性质以及很高的硬度，所以金属切削加工不会受到其太大的影响。总之，要按照加工方法，并结合材料，对刀具材料进行选择。
5.结束语
在我们的实际生活中，金属能够起到非常至关重要的作用。从以上可以知道，很多的因素都会对金属表面质量产生影响，要想将金属加工的任务顺利完成，确保金属表面质量有很大的难度，但只要不断强化控制金属切削加工的金属表面质量，总有一天能有效地达到目的。
参考文献
[1] 张秀宇，刘翠平，林岩等.具有磁滞输入的可调金属切削系统鲁棒自适应动态面控制[J].控制理论与应用，2014，31（9）：1274-1282.
[2]张慧云.全启发式教学法在“金属切削机床与刀具”课程中的应用[J].成都工业学院学报，2016，19（3）：93-95.
[3]杨红科，宋海潮.金属切削过程中晶体塑性变形的有限元分析[J].工具技术，2010，44（9）：44-46.