CBN刀片切削热难题何解？四大策略开启“控热”新征程

一、切削参数优化

切削参数的合理选择对切削热的产生起着决定性作用。切削速度、进给量和切削深度这三个主要参数相互关联且对切削热有着不同程度的影响。

（一）切削速度调整

切削速度与切削热的产生量大致呈正比关系。通常情况下，适当降低切削速度能够显著减少切削热。例如，在对淬硬钢进行切削加工时，若将切削速度从较高的常规值适度降低，会发现切削温度明显下降。这是由于切削速度越快，刀具与工件之间的摩擦以及金属变形所产生的热量就越多。但需要注意的是，切削速度也不能过低，否则会严重影响加工效率，导致生产周期延长。因此，在实际加工过程中，需要根据工件材料的特性、刀具材料的性能以及具体的加工要求等多方面因素综合权衡，确定一个既能有效控制切削热，又能保证加工效率的合适切削速度。

（二）进给量合理设置

进给量的变化对切削热的影响较为复杂。当进给量增加时，切削厚度增大，切削力也会相应增大。然而，切削热并不一定会按相同比例增加。在一定范围内，适当增加进给量可以使切削热分散在更大的切屑体积中，从而降低切屑的平均温度。例如，在粗加工某些材料时，适当增大进给量可以在一定程度上控制切削热的升高，同时提高材料去除率。但如果进给量过大，会导致切削力过大，可能引起刀具的损坏以及加工精度的严重下降。所以，必须依据工件材料的硬度、韧性，刀具的强度和锋利度，以及加工表面质量要求等因素，科学合理地确定进给量。

（三）切削深度控制

切削深度对切削热的影响相对切削速度而言较小，但合适的切削深度选择对于控制切削热同样不容忽视。增大切削深度会增加切削力和切削热。在粗加工阶段，为了快速去除大量材料，可以采用较大的切削深度，此时切削热能够在较厚的切屑层中得以分散，不至于使局部温度过高。而在精加工时，切削深度通常较小，重点在于保证加工精度和表面质量，此时也需要密切关注切削热对工件尺寸精度和表面粗糙度的影响，避免因切削热导致工件变形或表面烧伤等问题。

二、刀具几何参数优化

刀具的几何参数直接影响着切削过程中的切削力、切削变形以及刀具与工件之间的摩擦状况，进而对切削热产生重要影响。

（一）前角优化

增大刀具前角能够有效减小切削变形，从而减少切削力和切削热。当刀具前角增大时，刀具更容易切入工件，金属的变形程度显著降低，由此产生的热量也相应减少。例如，在加工一些较软的金属材料时，适当增大前角可以明显降低切削热的产生。然而，前角过大可能会导致刀具强度降低，在切削过程中容易发生破损。所以，在选择刀具前角时，需要综合考虑刀具的材质、工件材料的硬度以及加工工艺的要求等因素，确定一个既能有效降低切削热，又能保证刀具强度和耐用性的最佳前角值。

（二）后角调整

合适的后角对于减少刀具后刀面与已加工表面之间的摩擦至关重要，从而有助于控制切削热。若后角过小，刀具后刀面与工件之间的摩擦会加剧，产生较多的切削热，同时还可能影响已加工表面的质量；而后角过大，则会降低刀具的强度，使其在切削过程中容易发生损坏。在精加工过程中，为了获得较好的表面质量，通常可以适当增大后角，以减少后刀面的摩擦；而在粗加工时，由于切削力较大，后角可以相对小一些，以确保刀具的强度和稳定性，从而在整体上控制切削热的产生。

（三）刃口修磨

对刀具刃口进行适当的修磨处理，如倒棱或钝化处理，能够显著增强刃口的强度和耐磨性，进而对控制切削热产生积极影响。倒棱可以使刃口在切削过程中更加稳定，减少刃口的破损和热量产生。钝化处理则能够去除刃口的微观缺陷，使刃口在切削时更加平滑地切入工件，有效减少摩擦和切削热。例如，在高速切削或加工高硬度材料时，对CBN刀片进行适当的刃口修磨，可以有效延长刀具寿命并控制切削热。

三、切削液的使用

切削液在切削过程中起着冷却、润滑和清洗等重要作用，是控制切削热的有效手段之一。

（一）选择合适的切削液类型

根据加工材料的特性和加工方式的要求，选择合适的切削液类型至关重要。对于CBN刀片切削加工，乳化液是一种常用的切削液，它兼具良好的冷却和润滑性能，能够有效地降低切削区域的温度并减少刀具与工件之间的摩擦。在一些高精度加工或高速切削场合，合成切削液则更为适用，其具有出色的冷却性能，能够迅速带走大量切削热，从而更好地控制切削温度。而切削油主要用于一些低速、高精度的加工，其润滑性能卓越，但冷却效果相对较弱，在特定的加工需求下也能发挥重要作用。

（二）切削液的供给方式

除了选择合适的切削液类型外，采用有效的切削液供给方式对于控制切削热同样关键。例如，通过高压喷射切削液，可以使切削液以较高的压力和速度到达切削区域，增强冷却效果，及时带走切削过程中产生的热量。喷雾冷却也是一种高效的方式，它将切削液以雾状喷射到切削区域，利用汽化潜热带走大量热量，特别适用于高速切削等容易产生大量切削热的场合。此外，还可以采用切削液的浇注方式，确保切削液能够充分覆盖切削区域，持续发挥冷却和润滑作用。

四、加工系统的稳定性

加工系统的稳定性包括机床精度和工件装夹稳定性等方面，它对切削热的控制有着间接但不可忽视的影响。

（一）机床精度维护

机床的精度状况直接关系到切削过程的平稳性。如果机床的主轴精度不高，在切削过程中会导致刀具和工件之间的振动和偏心，从而增加切削力和切削热。例如，主轴的径向跳动或轴向窜动过大，会使刀具与工件的接触状态不稳定，产生额外的摩擦和热量。因此，定期对机床进行精度检测和调整，如检查主轴的径向跳动和轴向窜动等参数，并及时进行修复和校准，能够保证刀具和工件之间的切削过程更加平稳，有效减少因机床精度问题引起的切削热增加。

（二）工件装夹稳定性

工件装夹的牢固程度和位置准确性是保证切削过程稳定的关键环节。如果工件装夹不牢，在切削过程中会产生位移或振动，这不仅会影响加工精度，还会使切削力不均匀，进而导致切削热增加。采用合适的夹具和装夹方式，如使用高精度的卡盘或夹具，并确保工件与夹具之间的接触良好，能够有效减少因工件装夹问题引起的切削热增高。例如，在加工一些形状不规则或薄壁类工件时，需要特别设计专用夹具，以保证工件在切削过程中的稳定性，从而控制切削热的产生。

综上所述，有效控制CBN刀片在切削过程中切削热的增高需要综合考虑切削参数优化、刀具几何参数优化、切削液的使用以及加工系统的稳定性等多个方面。在实际生产加工过程中，需要根据具体的加工任务和要求，对这些因素进行全面、系统的分析和合理的调整，以实现切削热的有效控制，提高加工质量和效率，延长刀具使用寿命，降低生产成本，推动金属切削加工技术的不断发展和进步。