金属切削摩擦理论解析

结论：摩擦学研究进展 

无论是摩擦学的研究和理论，还是为了解决积屑瘤等问题而开发的工艺和刀具技术（参见附注），它们的主要目标都是加工出符合客户要求的表面质量。其次是关注尺寸要求、形状要求以及表面粗糙度，这些都是衡量部件质量的常用标准。特别是在航空航天和核应用中，表面粗糙度是一个极其重要的因素，因为任何加工缺陷都可能是关键飞机和发电组件发生断裂的起源。 

积屑瘤会导致表面粗糙度较差，并且需要经常更换刀具。随着各方的不断努力（包括摩擦学研究），人们在限制积屑瘤的发生和影响方面已取得了诸多进展。工艺可以通过性价比进行量化：具体而言，就是正确加工 1 平方毫米的工件表面所需的成本。在过去的五年中，钛合金加工的性价比提高了近 20 倍。切削刀具材料和刀具槽型的不断发展有助于取得成功，但最重要的是精心开发两者的组合。在了解涉及刀具应用的摩擦学原理后，机加工技师可以控制积屑瘤等现象，并能以较低的成本加工出所需的表面光洁度，从而最大限度提高了生产力和盈利能力。 

附注：摩擦学研究成果的应用 

刀具工程师们在开发刀具和加工工艺的过程中应用了摩擦学研究的成果。在加工工艺方面，采用较高的切削速度和锋利的切削刃槽型可在许多情况下有效控制积屑瘤的形成。其他刀具槽型选项，例如使用正前角刀具，可以帮助引导切削材料离开工件。 

刀具镀层是一种行之有效的、可以减少工件材料对切削刀具粘附的方法。TiN 等润滑镀层通常被用来缓解钢件 

加工中的切屑流，在铝合金加工中使用金刚石镀层也是同样的道理。 

最近的开发工作重点关注镀层对最大限度地减少积屑瘤的作用。例如，山高最新一代的 CVD 氧化铝 Duratomic® 金刚甲镀层就是根据摩擦学原理研发的。随着对切屑和切削刀具之间相互作用的了解不断加深，开发工程师可以更容易地控制镀层组件。 

山高另一个旨在控制积屑瘤的镀层示例是针对 MS2050 铣削刀片开发的新银色 PVD 镀层。该镀层不仅具有很高的耐热能力，而且在切削钛合金等粘性材料时，还能切实消除积屑瘤的发生。由于没有积屑瘤，刀片的使用寿命比现有刀具长约 50%，而且允许使用更高的切削参数。 

摩擦学领域的前沿研究是努力使积屑瘤等现象成为加工效率的有利推动因素。在某些情况下，刀具表面上有一层薄薄的工件材料可以减缓刀具磨损的速度。面临的挑战是将该刀具保护层的厚度限制在一定的范围内，使它既不影响刀具的几何形状及刃口锋利度，也不会与刀具表面分开。 

随着新的高性能合金不断推出，加工越来越难，这使摩擦学研究成为一个蓬勃发展的领域。切削刀具和加工工艺的开发人员正在利用摩擦学呈现的新视角，以创新的方式应对和解决挑战。