作者：西南交通大學(xué) 馬祖軍 代穎 來源：《制造技術(shù)與機床》
;WD,x:>blO :\b|dvI < 切削液的使用必須符合環(huán)保要求，為此人們進行了大量的探索與研究，如開發(fā)新型切削液、加強切削液管理、采用切削廢液處理技術(shù)以及改進冷卻方法等，試圖減小使用切削液所帶來的不利影響，但都未能取得很滿意的效果。而要從根本上消除傳統(tǒng)切削液帶來的不利因素，干切削(Dry Cutting)是一種可行的方法。本文結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)外在干切削加工技術(shù)方面的經(jīng)驗，分析了影響干切削加工的因素，在此基礎(chǔ)上探討了實現(xiàn)干切削加工的一些措施，最后簡要介紹了國內(nèi)外對干切削加工的研究與應(yīng)用情況。
DzC Df@TB" n!G.At'JP 1 影響干切削加工的因素
nL+p ~Hi CbOCk:,g5 干切削是指在切削加工中不使用切削液的工藝方法。它從源頭上消除了切削液帶來的一系列環(huán)境負面效應(yīng)，主要具有如下特點：(1)形成的切屑潔凈、無污染、易于回收和處理；(2)省去了與切削液有關(guān)的供應(yīng)、回收、過濾等有關(guān)裝置的購買及保養(yǎng)費用，以及與切屑、切削液處理有關(guān)的費用，既簡化了生產(chǎn)系統(tǒng)，又節(jié)約了生產(chǎn)成本；(3)不污染環(huán)境，工廠無需承擔(dān)切削廢液污染責(zé)任，也不會發(fā)生與切削液有關(guān)的安全及質(zhì)量事故。
yHNuU)Ft i5"5&r7r 然而在加工中若不使用切削液，會使切削狀態(tài)進一步惡化，即切削溫度升高，刀具/切屑及刀具/工件表面之間的摩擦?xí)M一步加劇，排屑不暢，刀具壽命降低，并使加工表面質(zhì)量變差。因此，要使干切削加工能順利進行，就必須尋求技術(shù)上的解決方案，使其能彌補切削液的主要功能。這就要求仔細分析各種特定的邊界條件和影響干切削加工的復(fù)雜因素。
ydQ!4 R,F gl2 2 實現(xiàn)干切削加工的措施
([R")~`(l2 _A{+H^, 1) 研制適合干切削加工的刀具材料
f# $|t> d v~pddOs 開發(fā)適合干切削加工的刀具材料是其成功應(yīng)用的關(guān)鍵之一。在干切削加工時，一般采用比普通加工要高的切削速度，這樣可以加速排屑及散熱，從而提高刀具壽命、增加刀具的抗熱性能。但在高速切削時，切削區(qū)會產(chǎn)生大量的熱量，切削用量越大，切削區(qū)的溫度也越高，傳統(tǒng)方法一般都要加冷卻液冷卻，然而采用新型刀具材料以及選擇合理的切削參數(shù)，既可承受切削過程中的高溫，進行高速切削，又可使產(chǎn)生的大部分熱量傳給切屑，即可進行干切削加工。
; F5"}x s\gp5MT 干切削刀具材料要具有優(yōu)良的熱性能，常用的有紅硬性較高和耐磨性較好的粘結(jié)硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、陶瓷、涂層HSS、金剛石及立方氮化硼(CBN)等。近年來，還在Al2O3基體中添加20%～30%的SiC晶須，形成了“晶須增韌陶瓷”。SiC晶須的作用猶如鋼筋混泥土中的鋼筋，它能成為阻擋或改變裂紋發(fā)展方向的障礙物，使刀具的韌性大幅度提高，是一種很有發(fā)展前途的干切削刀具材料。
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q jvHFFSK 2) 開發(fā)刀具涂層技術(shù)
iA' As%S1 6)}B"Qd 適宜的刀具涂層不僅可以增強刀具的抗熱性能，降低刀具/切屑及刀具/工件表面之間的摩擦系數(shù)，減少刀具磨損，而且能降低切削力和切削溫度，提高刀具壽命，并能改善加工表面質(zhì)量。因此，開發(fā)刀具涂層技術(shù)也是實現(xiàn)干切削加工的關(guān)鍵之一。
XJ gh>^R^ F_=1;,K% 目前，干切削刀具涂層技術(shù)的主要發(fā)展趨勢：一是采用“軟”涂層，如德國Guhring公司開發(fā)的“MOVIC”軟涂層工藝，就是在刀具表面涂覆一層固體潤滑劑-MoS2，這種涂層刀具表面有潤滑功能，在加工時可減少切屑與刀具之間的摩擦，避免產(chǎn)生積屑瘤，提高刀具壽命。試驗表明，在含9%Si的鋁合金上進行干攻絲加工，未涂層絲錐只能加工20個孔，TiAlN涂層絲錐可加工1000個孔，而MOVIC涂層絲錐可加工4000個孔。二是采用軟/硬組合涂層，即先在刀具上涂上“硬”涂層(如TiN)，再在其上涂“軟”涂層(如MoS2)。如采用一種(Ti，Al)N+MoS2涂層的鉆頭干鉆削灰鑄鐵發(fā)動機缸體上的深孔，刀具壽命高達1600min，而只涂TiN或TiCN涂層的鉆頭，其壽命分別為19.6min和44min。
A1),el-^5 &nY;=Hv`WY 3) 優(yōu)化刀具幾何形狀
Zw{MgoJ0Z =gjDCx$| 在干切削加工中，刀具幾何形狀的優(yōu)化非常重要。標(biāo)準(zhǔn)刀具不宜采用干式切削，為此干切削加工應(yīng)選擇優(yōu)化的刀具幾何形狀，以減少加工中刀具與切屑間的摩擦。刀具幾何形狀優(yōu)化應(yīng)做到：第一、減少刀具/工件表面之間的接觸面積，如鉆頭應(yīng)減少倒錐和螺旋角；第二、考慮刀具表面的最大潤滑性，防止積屑瘤的產(chǎn)生。
:et#0! $wV1*$1NM 此外在干切削加工時，細顆粒優(yōu)質(zhì)硬質(zhì)合金刀具和金剛石刀具的切削刃口可作輕微的小鈍化，以其自身基體的強度來保持刃口的鋒利，達到降低切削溫度的目的。這不但可保持刀具的高性能，而且還可保持刀具的最佳使用壽命。
nPFwPk8=M PD6_)PXn 4) 采用MQL技術(shù)
