汽车工业切削与刀具技术现状（三）

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　　5新型刀柄和刀具夹持技术的应用

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　　与数控机床的应用和高速加工的发展相适应，切削过程中很多问题都要从高速的角度重新加以考虑，如刀具和刀柄的连接、刀柄和机床主轴的连接、快速换刀问题、切削系统的振动问题以及相应的刀具系统的动平衡问题，由此各种新型刀柄和刀具夹持技术也迅速发展起来。

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　　目前在汽车工业中用得比较多的有德国的HSK系列刀柄，HSK刀柄是一种新型的高速锥型刀柄，其接口采用了锥面和端面同时定位的过定位方式，消除了轴向定位误差，刀柄为中空，锥体长度较短，有利于加工中心换刀轻型化及高速化，有比较高的重复安装精度，刀柄与主轴间由扩张爪锁紧，在高速转动产生的离心力作用下，刀柄能牢固锁紧，在高速加工中心上应用很普遍。

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　　CAPTO刀柄也是一种新型的刀柄，这种刀柄不是圆锥型，而是三角体锥，其棱为圆弧型，锥度为1:20的空心短锥结构，也同样实现锥面与端面同时接触定位，锥型多角体结构可实现两个方向都无滑动的转矩传递，不再需要传动键，有利于动平衡，这种刀柄不易变形，磨损小，因而具有始终如一的位置精度。

　　另外在高速加工中应用的刀柄还有美国的KM系列刀柄、日本的BIG-PLUS刀柄等.但在汽车工业生产所使用的加工中心机床上大多还是采用了HSK刀柄。

　　在刀具的夹持技术方面，热套刀柄是近几年新发展起来的一门技术，其特点是具有液压刀柄相当的精度或更高，但价格比液压刀柄便宜得多，只是如要调整刀具长度，需要有专门的热套刀具调刀仪，但如果在生产中采用的热套刀具批量大，在经济上就很值得，同时也有可能提高刀具寿命，现在已有奇瑞汽车、神龙汽车等公司在新项目中采用这种热套刀柄。

　　6切削摩擦学的提出及其在金属切削加工中的应用

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　　金属切削理论的发展已有了很多年的历史，摩擦学自从六十年代产生这门学科和技术以来也有了不少年的发展，但摩擦学界的研究大多集中在一般运动副的摩擦、磨损及润滑的研究和相应的摩擦学技术的开发上，对刀具与工件所组成的这样一对特殊摩擦副及在切削过程中所发生的各种摩擦学现象、摩擦学特性以及相应的摩擦学解决方法还研究不多。而金属切削理论中虽然经常谈到切削过程中所发生的摩擦和润滑，也不可避免地要谈到刀具的磨损，却也很少利用当代摩擦学发展已积累起来的理论和技术，因此有必要提出切削摩擦学这样的概念，将摩擦学理论和金属切削理论结合起来，建立适应切削过程这样特殊的摩擦过程的切削摩擦学理论，通过实践进行验证，并反过来指导生产和金属切削加工问题的解决和刀具的优化。

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　　事实上刀具和被加工的工件组成了一对摩擦副，其中的润滑介质或切削过程中形成的各种产物组成了一个摩擦学系统，在金属切削过程中，这个系统发生着剧烈的摩擦，发生希望得到的工件上的摩擦磨损效应，也产生不希望的刀具的磨损，而这个系统的影响因素有设备、夹具、工件材料、润滑介质、润滑方式、刀具材料、刀具几何参数、切削参数等等。

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　　切削液在机械加工中的应用是非常普遍的，但其具有的润滑、冷却等多种功效对于切削加工的重要性并不是所有的人都了解的，最近我们曾在一种铝质直列四缸发动机缸盖的加工中遇到过这样一个问题，该工件的液压挺柱孔的加工采用带导条的PCD铰刀，采用水基乳化液，有人在换液时将一种表面上类似的另一种牌号的乳化液用到了该工序，结果加工出来的工件表面粗糙度一下子完全变差，超出图纸规定的要求，无论如何改进刀具的刃磨或调整方法，或改变不同的切削参数，就是不能加工出合格产品，于是不得不将该工序切削液又换回原来的切削液，令人很惊讶的是工件表面光洁度马上变好，完全符合图纸要求，为了得到试验结果的高的置信度，又接着继续试验了一次，再将那前一次试验效果不好的切削液换入机床，同样发现完全加工不出合格零件，于是在这道工序只能使用原来一直在使用的那种切削液，再一次证明了试验结果的正确性，也说明了摩擦学系统的配副性、正确的润滑介质和润滑方法的重要性。所以在金属切削加工的工艺过程控制中，必须将切削液及其润滑方式包括切削液品种、浓度、清洁度、PH值、流量、压力等作为过程控制参数严加控制，这样才能确保受控的切削加工性能和好的加工质量及高的生产效率。

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　　控制和改善刀具的润滑和冷却条件，还有利于切屑的排出，降低由于切屑与工件已加工表面或刀具表面的摩擦，由此减少可能产生的产品表面质量问题的风险，还能防止由此造成的刀具破损或断裂.有过这样的实例，发动机缸体长油孔的加工，原来采用的是麻花钻，经常发生钻头折断，造成经常更换刀具的停机损失，还会由此造成工件报废，将该钻头改成带内冷却孔的直槽钻后，由于冷却条件大为改善，切屑能顺利排出，钻头发生折断的情况就很少发生，既提高了生产率又降低了刀具成本。

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