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當前，我國正處于由制造業大國向制造業強國轉變的關鍵時期，裝備制造業是實現產業結構調整的基礎，切削刀具則是裝備制造業的重要配套。一直以來，傳統刀具切削研究以機床試驗為主要方式，然而，機床試驗設備成本高、耗時長，在一定程度上限制了切削刀具的發展。伴隨著信息時代的到來，計算機科學和有限元仿真軟件迅速發展，基于有限元軟件的刀具切削仿真應用日益普及，為刀具切削研究提供了全新的思路。

金屬加工會產生大量的鐵屑、磨屑等固體雜質，這些雜質若附著在刀具、工件表面或堆積在加工區域，會造成刀具刃口磨損、工件表面劃傷，還可能堵塞設備的加工間隙和過濾系統。切削液具備良好的滲透和沖刷能力，能快速滲透到刀具與工件的切削面，將產生的切屑、磨屑及時剝離并沖刷帶走，保持加工區域和刀具、工件表面的清潔，同時能防止雜質在設備部件上堆積，減少設備故障風險。 防銹作用能有效保護工件和加工設備，避免金屬銹蝕。

相較于普通切削液易因雜質懸浮導致的油液渾濁問題，沉降型切削液能始終保持上層液的清潔度，減少雜質在刀具、工件表面的粘附，有效避免工件表面劃傷、刀具刃口磨損等問題，保障基礎加工精度。

潤滑性方面，可通過簡單的試用對比，優質切削液能有效減少刀具與工件的摩擦，加工過程中無明顯刺耳噪音，工件表面無劃痕、毛刺，刀具磨損速度慢；劣質切削液則易出現干磨、粘刀現象，加工后工件表面精度差，刀具易崩刃、磨損。

高應力和高溫區域容易導致刀具磨損和工件表面質量下降，因此需要通過優化切削工藝參數（如降低切削速度、增加進給量）、改善冷卻條件等措施來降低損傷風險。（2） 拓展：本方法可擴展至其他切削加工場景（如銑削、磨削、鏜削）或材料類型（如鋁合金、鈦合金、復合材料），通過調整熱源模型、刀具幾何參數和邊界條件，實現跨領域應用。

在刀具切削仿真領域，應用SPH算法進行金剛石刀具切削工件逐漸成為一個熱點。應用SPH算法表征材料在加工過程中的磨屑狀態、損傷情況、亞表面裂紋擴展對于揭示刀具切削原理更加直觀高效，是此方法的最大優勢之處。關于SPH算法的原理及建模思路本帖不加說明，讀者可自行前往技術鄰平臺搜索閱覽。本帖主要給出金剛石磨粒在加工過程中形成的SPH磨屑狀態分布云圖方法。

潤滑抗磨性是核心，優質切削液能在刀具與工件表面形成致密穩定的潤滑膜，可通過抗磨測試判定，指標達標者能有效減少刀具磨損、避免粘刀崩刀，保障工件表面精度；潤滑性不佳的切削液會導致加工表面出現毛刺、劃痕，大幅縮短刀具壽命。冷卻性能要求切削液具備良好的熱傳導性，能快速帶走加工產生的熱量，防止工件與刀具過熱變形，尤其適配高速、重負荷切削工況。

隨著主偏角的增大，徑向切削力明顯減小，在不影響刀具強度的情況下應盡量增大主偏角。 主偏角Kr=90°（裝刀時裝成85°～88°），配磨副偏角Kr＇=8°～100°，刀尖圓弧半徑γS=0.15～0.2mm，有利于減少徑向分力。 3）刃傾角（λs）傾角影響著車削過程中切屑的流向、刀尖的強度及3個切削分力的比例關系。

粗加工環節切削量較大、產熱多，核心需求是快速冷卻，應選用冷卻性能突出的切削液，及時帶走加工熱量，防止工件與刀具過熱變形；精加工環節對工件表面精度、光潔度要求高，需優先考慮潤滑性能優異的切削液，減少刀具與工件的摩擦，提升加工表面質量；磨削加工尤其是光學玻璃、金屬研磨等精密磨削，要選用清潔性好、雜質含量低的切削液，避免磨屑殘留影響磨削精度。

使用U鉆技術不但能減少鉆削工具，且因U鉆采用的是頭部鑲硬質合金刀片方式，其切削壽命為普通鉆頭的十幾倍，同時，刀片上有四個切削刃，刀片磨損時可隨時更換切削，新的切削節省了大量磨削和更換刀具時間，能平均提高工效6—7倍。 U鉆在數控機床上的使用技巧 1． U鉆使用時對機床的剛性、刀具與工件的對中性要求較高，因此U鉆適合在大功率、高剛性、高轉速的數控機床上使用。2．

2）切削深度的選擇 由于螺紋車削加工為成型車削，刀具強度較差，且切削進給量較大，刀具所受切削力也很大，所以，一般要求分數次進給加工，并按遞減趨勢選擇相對合理的切削深度。表1列出了常見米制螺紋切削的進給次數和切削深度參考值，供讀者查閱。 表1 常見米制螺紋切削的進給次數和切削深度

切削液更注重高負荷下的綜合性能，能應對金屬切削過程中產生的大量熱量，快速冷卻刀具與工件，同時減少刀具磨損，降低換刀成本；磨削液則在清潔性與精密度上更勝一籌，搭配專用配方，能在精細研磨中保持工件表面平整，滿足精密加工的工藝要求。

圖8 切削力系數、比切削力、切削力等隨未切削切屑厚度和切削刃半徑的變化b）在微銑削加工中，微銑刀剛度相對較差，導致它對切削力非常敏感，如圖9所示。圖9 微銑削中切削條件對切削力影響的有限元模型c）刀具刃口半徑、刀具磨損、刀具涂層和微觀尺度材料均勻性等對于微銑削質量的影響不可忽略。

因為工藝系統的振動對陶瓷刀具極為不利，所以主偏角的選擇要有利于減少這種振動，一般選取30°～75°。選用CBN作為刀具材料時，刀具幾何參數為前角0°～10°，后角12°～20°，主偏角45°～90°。 3）前刀面刃磨時粗糙度值要小 為避免出現切屑粘刀現象，刀具的前、后刀面應仔細刃磨以保證具有較小的粗糙度值，從而減少切屑流出阻力，避免切屑粘刀。