切削加工蝴车，作為制造技術(shù)的主要基礎(chǔ)工藝蔗承，隨著制造技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)入了以發(fā)展高速切削蛹协、開發(fā)新的切削工藝和加工方法主瘸、提供成套技術(shù)為特征的發(fā)展新階段褥疆。其主要趨勢(shì)有四個(gè)方面：（1）高速切削將成為切削加工的新工藝。（2）實(shí)現(xiàn)難加工材料（如奧氏體不銹鋼糊怖、高錳鋼永铛、淬硬鋼、復(fù)合材料捻艳、耐磨鑄鐵等）加工技術(shù)的重大突破驾窟。（3）滿足制造業(yè)對(duì)切削加工新技術(shù)和新產(chǎn)品需求。（4）環(huán)境保護(hù)對(duì)切削加工行業(yè)提出要求认轨。實(shí)行“綠色工程”绅络，開發(fā)“綠色制造技術(shù)”是新世紀(jì)切削加工發(fā)展的重要課題。切削加工中的切削液對(duì)環(huán)境的污染嘁字、對(duì)操作者健康的傷害將成為治理重點(diǎn)恩急。而隨著高速加工技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，切削液用量越來(lái)越大纪蜒。高生產(chǎn)率的生產(chǎn)企業(yè)中切削液在生產(chǎn)成本中所占比例上升為13％至17％衷恭，因此高速切削派生的干切削應(yīng)運(yùn)而生，為新世紀(jì)提供一種清潔纯续、高效随珠、安全的新的切削方法，是對(duì)切削技術(shù)包括刀具材料猬错、涂層窗看、結(jié)構(gòu)的全面更新。干切削的關(guān)鍵技術(shù)包括：干切削機(jī)床兔魂、干切削刀具郑舷、刀具涂層技術(shù)、以及最小潤(rùn)滑技術(shù)等等锌拱。

　　1 干切削機(jī)床技術(shù)

　　干切削機(jī)床是從濕切削機(jī)床發(fā)展而來(lái)肘鹅，拋棄了濕切削機(jī)床污染環(huán)境的缺點(diǎn)，必然導(dǎo)致了其整體結(jié)構(gòu)及布局的變化姿抒。主要體現(xiàn)在其對(duì)機(jī)床的隔熱性能奇门、排屑速度、吸塵效果和機(jī)床的基礎(chǔ)件的三剛性要求等各方面有了更高的要求茂蓬。

　∑軉（1）干切削下機(jī)床面對(duì)的挑戰(zhàn)

　　切削液的主要作用是：冷卻、潤(rùn)滑和排屑吴钧。由于沒(méi)有切削液劫漠，干切削會(huì)產(chǎn)生以下幾種情況：①切削過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生比濕切削更多的熱量，而這些熱量主要集中在切屑中，如不及時(shí)地從機(jī)床的主體結(jié)構(gòu)中排出拄弯，就會(huì)使機(jī)床產(chǎn)生嚴(yán)重的熱變形兜飒，影響工件的加工精度和機(jī)床工作的可靠性。②在干切削石墨電極等材料時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量粉塵贞盯，如不能及時(shí)清除音念，會(huì)對(duì)操作工人的身體健康造成嚴(yán)重?fù)p害，同時(shí)細(xì)微顆粒也會(huì)侵入絲杠躏敢、軸承等關(guān)鍵部件闷愤，加大機(jī)床的磨損以及影響機(jī)床的加工精度和可靠性。③由于沒(méi)有切削液的潤(rùn)滑件余，干切削中的切削阻力會(huì)大大增加讥脐，相應(yīng)的振動(dòng)會(huì)增加。

　√淦鳌（2）干切削機(jī)床的特性

　　由于干切削會(huì)產(chǎn)生前面所提到的情況攘烛，所以，干切削機(jī)床必須具有良好的散熱镀首、排屑及吸塵裝置和具有良好三剛性的基礎(chǔ)部件。為了排屑方便鼠次，干切削機(jī)床應(yīng)盡可能采用立式主軸更哄、傾斜式床身。工作臺(tái)四周采用傾斜的隔板齿矗，有助于熱切屑?jí)嬋肱判疾壑杏苗瑁判疾鄄捎酶魺岵牧希乐骨行紵崃總鹘o機(jī)床部件爷凫，而且排屑槽輸出速度要快疗涎。而堆積在機(jī)床工作臺(tái)和其它支承部件上的熱切屑會(huì)造成機(jī)床的熱變形，所以需要一個(gè)吹氣系統(tǒng)直接作用在工作臺(tái)和夾具上罪团，加速切屑?jí)嬋肱判疾壑欣砣簟Ｓ捎诟汕邢鲿?huì)在加工區(qū)產(chǎn)生非常高的熱量，會(huì)影響切屑的成型嗤渔。過(guò)熱的高溫會(huì)導(dǎo)致形成帶狀和纏結(jié)狀的切屑涡似，影響加工精度和降低工件表面質(zhì)量。所以還有必要在加工區(qū)設(shè)置溫度傳感器薯湾，用以監(jiān)控機(jī)床溫度場(chǎng)的變化情況怨怒。為了防止粉塵集聚，在加工區(qū)應(yīng)具有抽風(fēng)裝置线满，將加工產(chǎn)生的粉塵抽出到機(jī)床外部的過(guò)濾裝置榴痢，避免污染環(huán)境。機(jī)床的基礎(chǔ)件（即立柱、床身粤策、工作臺(tái)）的靜剛度樟澜、動(dòng)剛度和熱剛度要大。如床身可采用人造花崗巖等新材料整體制造掐场，不僅三剛性好往扔，而且減振效果明顯。

　　2 干切削刀具

　　干切削由于不使用切削液熊户，在加工區(qū)會(huì)產(chǎn)生比濕切削更多的熱量萍膛，同時(shí)工件材料的粘性也會(huì)加大。這些因素會(huì)大大縮短刀具壽命和降低工件表面質(zhì)量嚷堡。所以干切削刀具在干切削過(guò)程中具有舉足輕重的地位蝗罗。干切削刀具材料不僅要有很高的紅硬性和熱韌性，還必須要有良好的耐磨性蝌戒、抗熱沖擊和抗熱粘性串塑。對(duì)刀具材料、涂層技術(shù)北苟、刀具結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)有更高的要求桩匪。

　　（1）干切削刀具材料

　　陶瓷刀具（AL2O3酌涮，SI3N4）冶侮、金屬陶瓷（CERAMET）等材料的硬度在高溫下變化不大，具有很好的紅硬性丑炒，因此很適合于一般目的干加工而無(wú)須冷卻液们萄。但是這類材料一般較脆，即熱韌性不好芬阀，故不適用于進(jìn)行斷續(xù)切削焦驰。也就是說(shuō)，陶瓷刀具較適用于進(jìn)行干車削而不適用于干銑削讽渐。立方氮化硼（CBN）搭照、聚晶金剛石（PCD）、超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金等各具特點(diǎn)的超硬刀具材料也日益廣泛使用于干切削驹毁。

　⊙⊙ⅰ（2）干切削刀具的涂層技術(shù)

　　干切削刀具涂層技術(shù)是在刀具的刀體上涂上一層或多層不同性質(zhì)的材料，從而具有對(duì)刀具整體性能的加強(qiáng)和提高的作用廊席。涂層材料的化學(xué)穩(wěn)定性好杰刽、紅硬度高、絕熱性好等優(yōu)點(diǎn)而且能減少刀刃與工件表面的磨擦王滤，起到潤(rùn)滑液的作用贺嫂。刀具涂層技術(shù)發(fā)展迅速滓鸠，涂層材料多達(dá)15種，有的刀具在刀體上的涂層多達(dá)13層第喳。例如糜俗，日本三菱重工業(yè)公司的CNCGIVIDA滾齒機(jī)是日本第一臺(tái)采用全干切削技術(shù)的機(jī)床，用涂特殊鈦的高速鋼滾刀曲饱。而德國(guó)柏林大學(xué)進(jìn)行的采用PCD涂層刀具（HC＋PCD）和未采用涂層的刀具（HW）的干車削對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究表明悠抹，涂層刀具（HC＋PCD）在車削過(guò)程的切削力、推力以及進(jìn)給力都小于未涂層刀具（HW）扩淀。研究使用了原子力顯微鏡來(lái)分析刀具的內(nèi)部晶體的形態(tài)楔敌、特征、孔隙度以及分層粗糙度驻谆。從PCD涂層的原子力顯微鏡照片看出其晶體具有規(guī)則的排列結(jié)構(gòu)卵凑。研究得出PCD涂層刀具的耐磨性好于未涂層的刀具。PCD涂層較小的摩擦系數(shù)意味著它較適合干切削胜臊。

　　涂層刀具可分二大類：一類是“硬”涂層刀具淋话，如TIN，TIC和AL2O3等涂層刀具筝便。這類刀具表面硬度高性里，耐磨性好。其中TIC涂層刀具抗后刀面磨損的能力特別強(qiáng)匆力；而TIN涂層刀具則有較高的抗“月牙洼”磨損能力柒杯。另一類是“軟”涂層刀具，如：MOS2八领，WS等涂層刀具。這類涂層刀具也稱為“自潤(rùn)滑刀具”磷妻，它與工件材料的摩擦系數(shù)很低鼠灼，只有0.01左右，能減少切削力和降低切削溫度搁赘。例如瑞士開發(fā)的“MOVIC”涂層絲錐眯词，刀具表面涂覆有一層MOS2。切削實(shí)驗(yàn)表明愁反，未涂層絲錐只能加工20個(gè)螺孔延届；用TIALN涂層絲錐時(shí)可加工1000個(gè)螺孔，而MOS2涂層的絲錐可加工4000個(gè)螺孔贸诚。而最近的研究表明金剛石涂層SI3N4刀具比未涂層SI3N4刀具的加工光潔度提高一級(jí)方庭，使用壽命提高10倍以上。TIALN是干切削常用的涂層材料酱固，當(dāng)它與MOS2為基的“MOVIC”“軟”涂層結(jié)合起來(lái)可去得更好的效果械念。如表所示對(duì)熱處理鋼鉆孔的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，TIALN＋MOVIC涂層刀具比TIN涂層刀具使用壽命提高了4倍，比TIALN涂層刀具使用壽命提高了1.66倍龄减。

　∠钆ァ（3）干切削刀具的結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)

　　采用干切削還應(yīng)根據(jù)不同的加工條件考慮優(yōu)化刀具的結(jié)構(gòu)和凡何參數(shù)。刀具的兒何參數(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須滿足十切削對(duì)斷屑和排屑的要求希停。眾所周知烁巫，斷屑槽在韌性材料加工中對(duì)斷屑起著很關(guān)鍵的作用〕枘埽可針對(duì)不同的工件材料和切削用量亚隙，設(shè)計(jì)相應(yīng)的斷屑槽結(jié)構(gòu)與尺寸，提高切削工程中切屑折斷能力和對(duì)切屑流動(dòng)方向的控制能力盼掘。而在封閉空間進(jìn)行干切削（如干鉆削督羊、干鉸削、干攻絲等）時(shí)彰巫，則應(yīng)增大刀具的容屑槽空間和背錐的錐度塑赁。例如德國(guó)的WZL（WERKZEUGMASCHINENLABOR－RWTHAACHEN）試驗(yàn)得出，在用硬質(zhì)合金鉆頭（HC－P＋涂層TIN）干鉆削回火鋼【CK45K（AL－SI1045）】童丢，孔深30MM孔徑11.8MM糠味，切削速度：VC＝80M／MIN，每次進(jìn)給量F＝0.2MM時(shí)择车，標(biāo)準(zhǔn)鉆頭只能鉆削約400個(gè)孔渊伐，而經(jīng)過(guò)優(yōu)化加寬鉆頭排屑槽幾何形狀的鉆頭可鉆削高達(dá)2200個(gè)孔，優(yōu)勢(shì)明顯阀严。

　　另外多析，干切削還可采用一些特殊的刀具（如熱管刀具和自冷卻刀具）來(lái)降低刀具溫度，提高刀具的耐用度砚凳。

　〕蹯簟（4）準(zhǔn)干切削與最小潤(rùn)滑技術(shù)

　　近年來(lái)干切削急速發(fā)展，在對(duì)不能用純粹的干切削加工的材料加工時(shí)鳄橘，可采用最小潤(rùn)滑技術(shù)（MINIMALQUANTITIESOFLUBRICATION（MQL））進(jìn)行切削声离。這種使用微量冷卻液的方法被稱為“準(zhǔn)干切削”√绷“汽束”噴霧冷卻切削就是一種典型的“準(zhǔn)干切削”术徊。該方法是將一定壓力（0.3～1MPA）的壓縮空氣與微量的潤(rùn)滑液（50～125ML／H）混合霧化后形成油霧，然后高速噴射到切削區(qū)鲸湃，對(duì)加工接觸面進(jìn)行充分有效的潤(rùn)滑赠涮，同時(shí)液體氣化吸收大量的熱量，工件仍然保持表面干燥團(tuán)暗挑。MQL方式分以下三種：1）內(nèi)部潤(rùn)滑世囊；2）外部潤(rùn)滑别瞭；3）介質(zhì)潤(rùn)滑。

　　眾所周知株憾，高速銑削鋁合金蝙寨、銅合金等輕合金具有切削力和切削功率小、切屑短嗤瞎、切削不蜷曲等獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)墙歪。用涂層硬質(zhì)合金、多晶金剛石等刀具在高速下切削輕合金材料糠歧，刀具磨損小抄瀑，可以達(dá)到很高的刀具壽命；而在切削熔點(diǎn)低预第、高速下粘性大的材料則需要采用最小潤(rùn)滑（MQL）和涂層刀具的方法隆惊，在近乎完全干切削的情況下，可采用很高的切削速度和進(jìn)給速度進(jìn)行加工害媚，切削速度可高達(dá)1000～7500M／MIN蹬寸，不用再經(jīng)過(guò)任何加工或手工研磨，零件即可得到很高的表面質(zhì)量财军。例如德國(guó)的（WERKZEUGMASCHINENLABOR－RWTHAACHEN）試驗(yàn)得出广柴，采用硬質(zhì)合金刀具【HC＋涂層（TIALN＋MOS2）】鉆削鋁合金（ALSI9CU3），孔徑8.5MM欧移，盲孔（BLINDHOLE）深30MM切削速度VC＝300M／MIN才嘀，每次進(jìn)給量F＝0.5MM該實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行完全干鉆削的刀具只加工了16個(gè)孔，而采用了MQL技術(shù)的刀具加工了128個(gè)孔时簸，是前者的8倍之多跋炕。由此可見在加工鋁合金時(shí)，完全有必要采用MQL技術(shù)律适。

　　干切削作為一種新的切削工藝與高速切削是相輔相成的枣购。它不僅降低了切削成本，也避免了環(huán)境的污染擦耀。干切削技術(shù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及刀具涩堤、機(jī)床眷蜓、工藝、材料和生產(chǎn)管理諸多方面的改革和創(chuàng)新胎围。必須強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)吁系，干切削是把切削刀具、加工中心結(jié)構(gòu)參數(shù)和加工策略等要素綜合于一體的加工新工藝白魂。針對(duì)不同的切削條件和切削材料應(yīng)充分權(quán)衡以上三要素在可節(jié)約的加工成本和可得到的加工效果間的利弊汽纤，然后制定正確的加工方案上岗。各種超硬、耐高溫刀具材料及其涂層技術(shù)的迅猛發(fā)展蕴坪，為干切削技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了極為有利的條件膀概；最小量潤(rùn)滑裝置的有效應(yīng)用和各種帶中心小孔的孔加工標(biāo)準(zhǔn)刀具的出現(xiàn)，再與新型機(jī)床相結(jié)合础甜，必將促進(jìn)干切削技術(shù)的迅猛發(fā)展度限。

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