金屬切削加工是通過刀具和工件的相對運(yùn)動來完成材料的移除。切削時會產(chǎn)生大量的切削熱土榴，使刀具、工件甚至機(jī)床的溫度升高响牛。為了減少刀具磨損玷禽、降低加工部位的溫升，通常使用大量的切削液呀打。但是矢赁，使用切削液作為冷卻潤滑劑會造成很多問題。首先是環(huán)境問題：在加工過程中產(chǎn)生的大量油霧、飛濺的油沫以及泄漏的切削液是車間廠房金屬切削加工是通過刀具和工件的相對運(yùn)動來完成材料的移除蹈瑟。切削時會產(chǎn)生大量的切削熱夯铡，使刀具、工件甚至機(jī)床的溫度升高相誓。為了減少刀具磨損闷墅、降低加工部位的溫升，通常使用大量的切削液贡按。但是缰畦，使用切削液作為冷卻潤滑劑會造成很多問題。首先是環(huán)境問題：在加工過程中產(chǎn)生的大量油霧栋固、飛濺的油沫以及泄漏的切削液是車間廠房的主要污染源肥稠；粘附在切屑上的油污很難清除，往往隨廢水排人江河埋署，污染環(huán)境玫桅；在切屑回收過程中，使用燃燒或化學(xué)處理方法清除油污绷匀，不僅增加了回收成本哭振，而且再次污染環(huán)境。其次是成本問題：據(jù)日本有關(guān)方面統(tǒng)計楔绞，在金屬切削加工中结闸，刀具使用費(fèi)約占加工成本的8%，而與切削液有關(guān)的費(fèi)用(包括采購費(fèi)用酒朵、管理費(fèi)用桦锄、廢液處理費(fèi)用、切削液循環(huán)設(shè)施耗電蔫耽、油霧處理費(fèi)等)則高達(dá)15～30%结耀。為了改善加工環(huán)境，IS0 14000系列標(biāo)準(zhǔn)對環(huán)境管理及監(jiān)測進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定匙铡。為此图甜，各國政府花費(fèi)大量資金資助“綠色加工”研究，并取得了明顯成效鳖眼，綠色金屬切削加工技術(shù)的實(shí)施勢在必行黑毅。干式加工作為一種“綠色加工”技術(shù)，將成為未來切削加工的發(fā)展趨勢钦讳。據(jù)有關(guān)方面估計矿瘦，隨著世界各國對環(huán)境保護(hù)的日益重視，今后幾年停迫，工業(yè)發(fā)達(dá)國家會設(shè)置禁止使用油劑切削機(jī)床出口的國際貿(mào)易壁壘刹震。因此，如果不充分認(rèn)識綠色加工的重要性井采取積極措施擎若，我國現(xiàn)有機(jī)床出口將可能遭受嚴(yán)重?fù)p失环自。同時，隨著國內(nèi)用戶需求的改變漂肖，傳統(tǒng)金屬切削加工機(jī)床的市場也會受到挑戰(zhàn)辰襟。因此，應(yīng)該充分認(rèn)識“綠色加工”的重要意義躯括，積極推廣干式切削技術(shù)赏赔。

　　一 干式切削工藝

　　干式切削加工工藝的成敗，關(guān)鍵在于選擇一種可以不用切削液的切削加工方式轮昧。目前雷倦，開發(fā)比較成功的干式切削工藝有兩種，即高速干式切削法和空氣流切削法熟排。

　　1. 高速干式切削工藝

　　高速干式切削就是在無冷卻液肺灭、潤滑油的條件下，采用很高的切削速度進(jìn)行切削加工筏餐。因此开泽，干式高速切削需要在一定的切削條件下進(jìn)行。首先是選用很高的切削速度魁瞪，盡量縮短刀具與工件的接觸時間穆律，再用壓縮空氣或其它方法移去切屑，以控制工作區(qū)域因切屑堆積而造成的溫升导俘。隨著機(jī)床制造技術(shù)的發(fā)展峦耘，提高機(jī)床的切削速度并非難事；當(dāng)切削參數(shù)設(shè)置正確時旅薄，80%的切削熱量將被切屑帶走贡歧，使切削點(diǎn)的溫升降低。

　　高速干式切削法對刀具有嚴(yán)格的要求赋秀，適合高速干式切削的刀具必須具有以下特點(diǎn)：

　　a. 刀具材料應(yīng)具有優(yōu)異的耐高溫性能利朵，可在無切削液的條件下工作。通常采用新型硬質(zhì)合金猎莲、聚晶陶瓷和CBN材料绍弟。

　　b. 良好的刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計，使切屑與刀具之間的摩擦系數(shù)盡可能小以減少熱堆積石阵。最有效的方法是采用刀具表面涂層工藝郁表。

　　c. 比濕式切削刀具具有更高的強(qiáng)度和抗沖擊韌性。

　　國外高速干式切削的研究工作開展較早豌楷，條件也較為成熟罕腿，西歐國家已有近1/3的企業(yè)開始采用桶眠。但是，由于高速干式切削對加工條件要求比較苛刻看群，給機(jī)床在線穩(wěn)定生產(chǎn)造成一定的難度沦煤，使用復(fù)雜刀具加工時更為突出，因此涯锅，該工藝在我國短時期內(nèi)難以普及寇祈。

　　2. 空氣流切削工藝

　　空氣流切削法包括MQL(微量潤滑)切削、低溫冷風(fēng)切削漱南、氮?dú)饬髑邢骷罢魵馇邢鞣ㄑ纭QL切削是在切削中用壓縮空氣加微量潤滑劑代替切削油劑；低溫冷風(fēng)切削是在MQL切削法的基礎(chǔ)上降低壓縮空氣的溫度進(jìn)行切削笔喉，氮?dú)饬髑邢魇窃谇邢髦杏玫獨(dú)饬鞔娴蜏乩滹L(fēng)取视；蒸氣切削則是在切削時用蒸氣代替切削油劑。

　　1996年常挚，日本橫川技術(shù)研究所贫途、工學(xué)院大學(xué)的橫川和彥教授、橫川宗彥副教授等人對低溫冷風(fēng)切削加工技術(shù)的研究獲得成功待侵。低溫冷風(fēng)切削加工是在切削時使用-10℃～-100℃的低溫冷風(fēng)和非常微量的植物油代替冷卻潤滑劑實(shí)施切削的方法丢早。研究表明：在金屬切削過程中，如果只給加工點(diǎn)提供非常微量秧倾、潤滑效果良好且未被氧化的植物油怨酝，加工點(diǎn)會因高溫而喪失潤滑性，使刀具很快磨損那先。如果加工時提供低溫冷風(fēng)农猬，加工點(diǎn)的高溫化就可得到緩解，達(dá)到延緩刀具磨損的目的售淡。如果在給加工點(diǎn)提供低溫冷風(fēng)的同時斤葱，再加上潤滑效果良好且未被氧化的微量植物油，不僅加工點(diǎn)的高溫化可得到緩解揖闸，而且刀具的潤滑性也可得到保證帮廉。試驗(yàn)證明，采用低溫冷風(fēng)切削時阐赖，車刀的壽命可以延長兩倍以上闲耿。
近幾年來，國外對低溫冷風(fēng)切削技術(shù)的研究已趨成熟皆舅，低溫冷風(fēng)切削技術(shù)已為機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)所接受并相繼推出采用該技術(shù)的機(jī)床產(chǎn)品减组。如日本安田工業(yè)公司的加工中心采用在電機(jī)軸、刀桿軸的中心插入絕熱風(fēng)管的結(jié)構(gòu)特植，使-30℃的低溫冷風(fēng)直通刀刃哆卓，該結(jié)構(gòu)太大改善了切削條件肋漏，更有利于低溫冷風(fēng)切削加工工藝的實(shí)施。此外岂苏，日本三井精機(jī)推出的加工中心茶黄、岡本工作機(jī)械推出的平面磨床、森精機(jī)推出的車床等都使用了低溫冷風(fēng)切削技術(shù)报斗。為了保證切屑的迅速處理菊榨，這些機(jī)床的結(jié)構(gòu)都作了較大的調(diào)整运杭。同時夫啊，與之配套的低溫冷風(fēng)發(fā)生系統(tǒng)的生產(chǎn)也實(shí)現(xiàn)了商品化，并正在成為日本機(jī)床行業(yè)新的銷售熱點(diǎn)辆憔。

　　二 低溫冷風(fēng)切削技術(shù)的特點(diǎn)

　　1. 勿需作加工尺寸補(bǔ)償

　　在使用油劑切削時．由于油劑溫度高撇眯，工件受油溫的影響會發(fā)生膨脹，加工時往往需要進(jìn)行尺寸補(bǔ)償虱咧。使用低溫冷風(fēng)切削工藝后熊榛，由于采用穩(wěn)定的低溫冷風(fēng)，太大減少了工件的熱變形腕巡，因此玄坦，勿需進(jìn)行加工尺寸補(bǔ)償。

　　2. 有利于提高加工精度

　　研究表明绘沉，冷風(fēng)可以使加工點(diǎn)的溫升低于60℃煎楣，工件加工界面殘留應(yīng)力趨于零，對提高加工精度具有重要意義车伞。

　　3. 提高刀具壽命

　　試驗(yàn)表明：在同一臺機(jī)床上使用相同材料的車刀進(jìn)行切削择懂，分別用+10℃、-5℃关读、-10℃蝶映、-20℃、-30℃的冷風(fēng)冷卻切削點(diǎn)够戒，試驗(yàn)結(jié)果太為不同：以橫刃面磨損至0.1mm為限擦斑，在風(fēng)溫為+10℃時切削長度為140m；風(fēng)溫為-5℃時切削長度為330m驼牵；風(fēng)溫為-10℃時切削長度為760m昵诅，風(fēng)溫為-20℃時切削長度為1220m，風(fēng)溫為-30℃時切削長度高達(dá)1400m腌哎。從試驗(yàn)結(jié)果可知貌梦，采用低溫冷風(fēng)切削可明顯提高刀具的使用壽命。

　　4. 提高加工效率

　　在使用油劑切削時晰淋，為了防止油霧擴(kuò)散和油沫飛濺尸饵，加工時需要使用護(hù)罩自驹，高速切削機(jī)床還設(shè)有全密封護(hù)罩。護(hù)罩的使用阻礙了裝卸工件苔寝，增加了頻繁開啟時間肤叼。采用低溫冷風(fēng)切削可解決這個問題，明顯提高加工效率竹祷。此外谈跛，刀具壽命的延長也提高了機(jī)床的加工效率。
除此之外塑陵，由于機(jī)床不再使用切削油感憾，因此，可以直接觀察加工狀態(tài)令花，有利于操作阻桅；可以節(jié)約機(jī)床切削油循環(huán)系統(tǒng)、油霧分離裝置等的制造費(fèi)用兼都，降低機(jī)床制造成本嫂沉；可以節(jié)約機(jī)床切削油循環(huán)系統(tǒng)占用的車間面積，降低零件加工成本扮碧；同時趟章，更有利于難切削材料的加工。

　　三 低溫冷風(fēng)發(fā)生裝置的研究

　　要采用低溫冷風(fēng)切削技術(shù)慎王，最重要的是必須配置相應(yīng)的低溫冷風(fēng)發(fā)生裝置蚓土。目前國外如日本已有多家工廠生產(chǎn)這種裝置，已形成商品的低溫冷風(fēng)發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)形式主要有：氮?dú)饬靼l(fā)生裝置她忱、使用低沸點(diǎn)工質(zhì)作冷媒的間接冷卻裝置以及通過壓縮空氣冷凍循環(huán)的間接冷卻方式等蝇莲，但其價格都比較昂貴。(日本生產(chǎn)的低溫冷風(fēng)發(fā)生裝置的價格隨冷風(fēng)排放量的大小不同园秫，每臺分別在150萬日元～340日元之間)闭腊。

　　國內(nèi)對低溫冷風(fēng)發(fā)生裝置的研究也在順利進(jìn)行。目前峡稿，實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)已經(jīng)投入試驗(yàn)使用哀呕。相信國產(chǎn)低溫冷風(fēng)發(fā)生裝置的研制成功必將推動我國干式切削技術(shù)得到更廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。

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