人類社會已經邁入21世紀媳惦，切削加工作為制造技術的主要基礎工藝原环，隨著制造技術的發(fā)展箕肃，進入了以發(fā)展高速切削、開發(fā)新的切削工藝和加工方法粹懒、提供成套技術為特征的發(fā)展新階段重付。其主要趨勢有四個方面：（1）高速切削將成為切削加工的新工藝顷级。（2）實現(xiàn)難加工材料（如奧氏體不銹鋼、高錳鋼涵店、淬硬鋼裁国、復合材料、耐磨鑄鐵等）加工技術的重大突破卫跺。（3）滿足制造業(yè)對切削加工新技術和新產品需求表季。（4）環(huán)境保護對切削加工行業(yè)提出要求。實行“綠色工程”钥忌，開發(fā)“綠色制造技術”是新世紀切削加工發(fā)展的重要課題虏淤。切削加工中的切削液對環(huán)境的污染、對操作者健康的傷害將成為治理重點虏爸。而隨著高速加工技術的發(fā)展和廣泛應用舶惕，切削液用量越來越大。高生產率的生產企業(yè)中切削液在生產成本中所占比例上升為13％至17％挑明，因此高速切削派生的干切削應運而生，為新世紀提供一種清潔善婉、高效沪翔、安全的新的切削方法，是對切削技術包括刀具材料抄瓦、涂層潮瓶、結構的全面更新。干切削的關鍵技術包括：干金屬切削機床钙姊、數(shù)控刀具毯辅、刀具涂層技術、以及最小潤滑技術等等煞额。

　　1 干切削機床技術

　　干切削機床是從濕切削機床發(fā)展而來思恐，拋棄了濕切削機床污染環(huán)境的缺點，必然導致了其整體結構及布局的變化膊毁。主要體現(xiàn)在其對機床的隔熱性能胀莹、排屑速度、吸塵效果和機床的基礎件的三剛性要求等各方面有了更高的要求婚温。

　∶柩妗（1）干切削下機床面對的挑戰(zhàn)

　　切削液的主要作用是：冷卻、潤滑和排屑栅螟。由于沒有切削液荆秦，干切削會產生以下幾種情況：①切削過程中會產生比濕切削更多的熱量，而這些熱量主要集中在切屑中力图，如不及時地從機床的主體結構中排出蚜宠，就會使機床產生嚴重的熱變形厘乱，影響工件的加工精度和機床工作的可靠性。②在干切削石墨電極等材料時會產生大量粉塵处膛，如不能及時清除坚呜，會對操作工人的身體健康造成嚴重損害，同時細微顆粒也會侵入絲杠胆抓、軸承等關鍵部件闸虹，加大機床的磨損以及影響機床的加工精度和可靠性。③由于沒有切削液的潤滑辽察，干切削中的切削阻力會大大增加敌痴，相應的振動會增加。

　⊙健（2）干切削機床的特性

　　由于干切削會產生前面所提到的情況溪臊，所以，干切削機床必須具有良好的散熱堆鸦、排屑及吸塵裝置和具有良好三剛性的基礎部件镊鹊。為了排屑方便，干切削機床應盡可能采用立式機床主軸烛芬、傾斜式床身隧期。機床工作臺四周采用傾斜的隔板，有助于熱切屑墜入排屑槽中赘娄，排屑槽采用隔熱材料仆潮，防止切屑熱量傳給機床部件，而且排屑槽輸出速度要快遣臼。而堆積在機床工作臺和其它支承部件上的熱切屑會造成機床的熱變形性置，所以需要一個吹氣系統(tǒng)直接作用在工作臺和夾具上，加速切屑墜入排屑槽中揍堰。由于干切削會在加工區(qū)產生非常高的熱量鹏浅，會影響切屑的成型。過熱的高溫會導致形成帶狀和纏結狀的切屑屏歹，影響加工精度和降低工件表面質量篡石。所以還有必要在加工區(qū)設置溫度傳感器，用以監(jiān)控機床溫度場的變化情況西采。為了防止粉塵集聚凰萨，在加工區(qū)應具有抽風裝置，將加工產生的粉塵抽出到機床外部的過濾裝置眠便，避免污染環(huán)境笤碍。機床的基礎件（即立柱、床身、工作臺）的靜剛度支赖、動剛度和熱剛度要大荸冒。如床身可采用人造花崗巖等新材料整體制造，不僅三剛性好访跪，而且減振效果明顯扬饰。

　　2 干切削刀具

　　干切削由于不使用切削液，在加工區(qū)會產生比濕切削更多的熱量化威，同時工件材料的粘性也會加大班跟。這些因素會大大縮短刀具壽命和降低工件表面質量。所以干切削刀具在干切削過程中具有舉足輕重的地位肪误。干切削刀具材料不僅要有很高的紅硬性和熱韌性板径，還必須要有良好的耐磨性、抗熱沖擊和抗熱粘性郎闹。對刀具材料疾捍、涂層技術、刀具結構和幾何參數(shù)有更高的要求栏妖。

　÷叶埂（1）干切削刀具材料

　　陶瓷刀具（AL2O3，SI3N4）吊趾、金屬陶瓷（CERAMET）等材料的硬度在高溫下變化不大宛裕，具有很好的紅硬性，因此很適合于一般目的干加工而無須冷卻液趾徽。但是這類材料一般較脆续滋，即熱韌性不好翰守，故不適用于進行斷續(xù)切削孵奶。也就是說，陶瓷刀具較適用于進行干車削而不適用于干銑削蜡峰。立方氮化硼（CBN）了袁、聚晶金剛石（PCD）、超細晶粒硬質合金等各具特點的超硬刀具材料也日益廣泛使用于干切削湿颅。

　≡芈獭（2）干切削刀具的涂層技術

　　干切削刀具涂層技術是在刀具的刀體上涂上一層或多層不同性質的材料，從而具有對刀具整體性能的加強和提高的作用斟策。涂層材料的化學穩(wěn)定性好研歧、紅硬度高、絕熱性好等優(yōu)點而且能減少刀刃與工件表面的磨擦胡傅，起到潤滑液的作用氧悦。刀具涂層技術發(fā)展迅速，涂層材料多達15種母烘，有的刀具在刀體上的涂層多達13層国享。例如侈兄，日本三菱重工業(yè)公司的CNCGIVIDA滾齒機是日本第一臺采用全干切削技術的機床，用涂特殊鈦的高速鋼滾刀队笑。而德國柏林大學進行的采用PCD涂層刀具（HC＋PCD）和未采用涂層的刀具（HW）的干車削對比實驗研究表明版痪，涂層刀具（HC＋PCD）在車削過程的切削力、推力以及進給力都小于未涂層刀具（HW）狞荤。研究使用了原子力顯微鏡來分析刀具的內部晶體的形態(tài)什箭、特征酝润、孔隙度以及分層粗糙度窟她。從PCD涂層的原子力顯微鏡照片看出其晶體具有規(guī)則的排列結構勇劣。研究得出PCD涂層刀具的耐磨性好于未涂層的刀具帕卦。PCD涂層較小的摩擦系數(shù)意味著它較適合干切削硫戈。

　　涂層刀具可分二大類：一類是“硬”涂層刀具看剃，如TIN忍饰，TIC和AL2O3等涂層刀具卡儒。這類刀具表面硬度高蜜葱，耐磨性好全景。其中TIC涂層刀具抗后刀面磨損的能力特別強；而TIN涂層刀具則有較高的抗“月牙洼”磨損能力牵囤。另一類是“軟”涂層刀具爸黄，如：MOS2，WS等涂層刀具揭鳞。這類涂層刀具也稱為“自潤滑刀具”炕贵，它與工件材料的摩擦系數(shù)很低，只有0.01左右野崇，能減少切削力和降低切削溫度称开。例如瑞士開發(fā)的“MOVIC”涂層絲錐，刀具表面涂覆有一層MOS2乓梨。切削實驗表明舞涮，未涂層絲錐只能加工20個螺孔；用TIALN涂層絲錐時可加工1000個螺孔浓蜈，而MOS2涂層的絲錐可加工4000個螺孔未然。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，使用壽命提高10倍以上芳迅。TIALN是干切削常用的涂層材料哮昧，當它與MOS2為基的“MOVIC”“軟”涂層結合起來可去得更好的效果。如表所示對熱處理鋼鉆孔的實驗結果表明蕾胶，TIALN＋MOVIC涂層刀具比TIN涂層刀具使用壽命提高了4倍仓貌，比TIALN涂層刀具使用壽命提高了1.66倍。涂層對刀具壽命的影響刀具壽命比涂層TIN改進程度

　　TIN1000

　　TIALN2400240％

　　TIALN＋MOVIC4000400％

　　注：該實驗條件是采用0.3346英寸（8.5MM）金剛石鉆頭、鉆削深度1.0英寸（25.4MM）浴恐、線速度為395英尺／分（120M／MIN）咪枷、進給量為0.07英寸／轉（1.78MM／R）。

　∽苁唷（3）干切削刀具的結構和幾何參數(shù)

　　采用干切削還應根據(jù)不同的加工條件考慮優(yōu)化刀具的結構和凡何參數(shù)打恕。刀具的兒何參數(shù)和結構設計必須滿足十切削對斷屑和排屑的要求。眾所周知渠缕，斷屑槽在韌性材料加工中對斷屑起著很關鍵的作用鸽素。可針對不同的工件材料和切削用量亦鳞，設計相應的斷屑槽結構與尺寸馍忽，提高切削工程中切屑折斷能力和對切屑流動方向的控制能力。而在封閉空間進行干切削（如干鉆削燕差、干鉸削遭笋、干攻絲等）時，則應增大刀具的容屑槽空間和背錐的錐度徒探。例如德國的WZL（WERKZEUGMASCHINENLABOR－RWTHAACHEN）試驗得出瓦呼，在用硬質合金鉆頭（HC－P＋涂層TIN）干鉆削回火鋼【CK45K（AL－SI1045）】，孔深30MM孔徑11.8MM测暗，切削速度：VC＝80M／MIN央串，每次進給量F＝0.2MM時，標準鉆頭只能鉆削約400個孔碗啄，而經過優(yōu)化加寬鉆頭排屑槽幾何形狀的鉆頭可鉆削高達2200個孔质和，優(yōu)勢明顯。

　　另外隅贫，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）來降低刀具溫度甸诽，提高刀具的耐用度。

　■ㄓ（4）準干切削與最小潤滑技術

　　近年來干切削急速發(fā)展饼贰，在對不能用純粹的干切削加工的材料加工時斯智，可采用最小潤滑技術（MINIMALQUANTITIESOFLUBRICATION（MQL））進行切削各祠。這種使用微量冷卻液的方法被稱為“準干切削”「缴啵“汽束”噴霧冷卻切削就是一種典型的“準干切削”渺纯。該方法是將一定壓力（0.3～1MPA）的壓縮空氣與微量的潤滑液（50～125ML／H）混合霧化后形成油霧，然后高速噴射到切削區(qū)蛉差，對加工接觸面進行充分有效的潤滑正蹋，同時液體氣化吸收大量的熱量，工件仍然保持表面干燥團。MQL方式分以下三種：1）內部潤滑钧宠；2）外部潤滑男窿；3）介質潤滑。

　　眾所周知瑟曲，高速銑削鋁合金饮戳、銅合金等輕合金具有切削力和切削功率小、切屑短洞拨、切削不蜷曲等獨到的優(yōu)勢扯罐。用涂層硬質合金、多晶金剛石等刀具在高速下切削輕合金材料烦衣，刀具磨損小歹河，可以達到很高的刀具壽命；而在切削熔點低花吟、高速下粘性大的材料則需要采用最小潤滑（MQL）和涂層刀具的方法秸歧，在近乎完全干切削的情況下，可采用很高的切削速度和進給速度進行加工衅澈，切削速度可高達1000～7500M／MIN寥茫，不用再經過任何加工或手工研磨，零件即可得到很高的表面質量矾麻。例如德國的（WERKZEUGMASCHINENLABOR－RWTHAACHEN）試驗得出纱耻，采用硬質合金刀具【HC＋涂層（TIALN＋MOS2）】鉆削鋁合金（ALSI9CU3），孔徑8.5MM仁墅，盲孔（BLINDHOLE）深30MM切削速度VC＝300M／MIN刺盏，每次進給量F＝0.5MM該實驗中進行完全干鉆削的刀具只加工了16個孔，而采用了MQL技術的刀具加工了128個孔冲倡，是前者的8倍之多锡迅。由此可見在加工鋁合金時，完全有必要采用MQL技術蒸橡。

　　干切削作為一種新的切削工藝與高速切削是相輔相成的单葡。它不僅降低了切削成本，也避免了環(huán)境的污染每玛。干切削技術是一項系統(tǒng)工程雳梧，涉及刀具、機床芦赔、工藝托逝、材料和生產管理諸多方面的改革和創(chuàng)新。必須強調一點桥膝，干切削是把切削刀具萤皂、加工中心結構參數(shù)和加工策略等要素綜合于一體的加工新工藝撒穷。針對不同的切削條件和切削材料應充分權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，然后制定正確的加工方案裆熙。各種超硬端礼、耐高溫刀具材料及其涂層技術的迅猛發(fā)展，為干切削技術的發(fā)展創(chuàng)造了極為有利的條件入录；最小量潤滑裝置的有效應用和各種帶中心小孔的孔加工標準刀具的出現(xiàn)齐媒，再與新型機床相結合，必將促進干切削技術的迅猛發(fā)展纷跛。

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