作者：西南交通大學(xué) 馬祖軍 代穎 來(lái)源：《制造技術(shù)與機(jī)床》
\5_^P{p7< 1#u w^{n 切削液的使用必須符合環(huán)保要求，為此人們進(jìn)行了大量的探索與研究，如開(kāi)發(fā)新型切削液、加強(qiáng)切削液管理、采用切削廢液處理技術(shù)以及改進(jìn)冷卻方法等，試圖減小使用切削液所帶來(lái)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(lái)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(guó)內(nèi)外在干切削加工技術(shù)方面的經(jīng)驗(yàn)，分析了影響干切削加工的因素，在此基礎(chǔ)上探討了實(shí)現(xiàn)干切削加工的一些措施，最后簡(jiǎn)要介紹了國(guó)內(nèi)外對(duì)干切削加工的研究與應(yīng)用情況。
h0pr"]sO;$ N#ObxOE6T" 1 影響干切削加工的因素
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er "s; 8hA=$}y&x 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(lái)的一系列環(huán)境負(fù)面效應(yīng)，主要具有如下特點(diǎn)：(1)形成的切屑潔凈、無(wú)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(guò)濾等有關(guān)裝置的購(gòu)買(mǎi)及保養(yǎng)費(fèi)用，以及與切屑、切削液處理有關(guān)的費(fèi)用，既簡(jiǎn)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(wú)需承擔(dān)切削廢液污染責(zé)任，也不會(huì)發(fā)生與切削液有關(guān)的安全及質(zhì)量事故。
vGDo?X~#o ' qVa/GJ 然而在加工中若不使用切削液，會(huì)使切削狀態(tài)進(jìn)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(jìn)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(jìn)行，就必須尋求技術(shù)上的解決方案，使其能彌補(bǔ)切削液的主要功能。這就要求仔細(xì)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。
p+?WhxG) uwzT? C A6 2 實(shí)現(xiàn)干切削加工的措施
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c^'5 1) 研制適合干切削加工的刀具材料
M*uG`Eo& GjG3aqP&! 開(kāi)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(shí)，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(shí)，切削區(qū)會(huì)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(guò)程中的高溫，進(jìn)行高速切削，又可使產(chǎn)生的大部分熱量傳給切屑，即可進(jìn)行干切削加工。
<ZdNPcT<s K@hUif|([ 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(lái)，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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d 2) 開(kāi)發(fā)刀具涂層技術(shù)
(La iHB)wC`u 適宜的刀具涂層不僅可以增強(qiáng)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(kāi)發(fā)刀具涂層技術(shù)也是實(shí)現(xiàn)干切削加工的關(guān)鍵之一。
b>WT- .b0 vL0Ol -Vt 目前，干切削刀具涂層技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)：一是采用“軟”涂層，如德國(guó)Guhring公司開(kāi)發(fā)的“MOVIC”軟涂層工藝，就是在刀具表面涂覆一層固體潤(rùn)滑劑-MoS2，這種涂層刀具表面有潤(rùn)滑功能，在加工時(shí)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(yàn)表明，在含9%Si的鋁合金上進(jìn)行干攻絲加工，未涂層絲錐只能加工20個(gè)孔，TiAlN涂層絲錐可加工1000個(gè)孔，而MOVIC涂層絲錐可加工4000個(gè)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(dòng)機(jī)缸體上的深孔，刀具壽命高達(dá)1600min，而只涂TiN或TiCN涂層的鉆頭，其壽命分別為19.6min和44min。
i|GC 'XD@ ( v}: 3) 優(yōu)化刀具幾何形狀
zBfBYhS- b<7f:drVC 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(rùn)滑性，防止積屑瘤的產(chǎn)生。
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