作者：西南交通大學 馬祖軍 代穎 來源：《制造技術與機床》
q[b-vTzI Eln"RKCt}9 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。本文結合當前國內(nèi)外在干切削加工技術方面的經(jīng)驗，分析了影響干切削加工的因素，在此基礎上探討了實現(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用情況。
Vk$zA<sw" c?eV8h1G 1 影響干切削加工的因素
;oULtQ m5zP|s1`[' 干切削是指在切削加工中不使用切削液的工藝方法。它從源頭上消除了切削液帶來的一系列環(huán)境負面效應，主要具有如下特點：(1)形成的切屑潔凈、無污染、易于回收和處理；(2)省去了與切削液有關的供應、回收、過濾等有關裝置的購買及保養(yǎng)費用，以及與切屑、切削液處理有關的費用，既簡化了生產(chǎn)系統(tǒng)，又節(jié)約了生產(chǎn)成本；(3)不污染環(huán)境，工廠無需承擔切削廢液污染責任，也不會發(fā)生與切削液有關的安全及質(zhì)量事故。
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:H\6wJ 然而在加工中若不使用切削液，會使切削狀態(tài)進一步惡化，即切削溫度升高，刀具/切屑及刀具/工件表面之間的摩擦會進一步加劇，排屑不暢，刀具壽命降低，并使加工表面質(zhì)量變差。因此，要使干切削加工能順利進行，就必須尋求技術上的解決方案，使其能彌補切削液的主要功能。這就要求仔細分析各種特定的邊界條件和影響干切削加工的復雜因素。
r,MgIv(L Tc\^=e^N? 2 實現(xiàn)干切削加工的措施
?i(Tc! =X> 3C"] 1) 研制適合干切削加工的刀具材料
"~7| !9< _e8@y{/~Fd 開發(fā)適合干切削加工的刀具材料是其成功應用的關鍵之一。在干切削加工時，一般采用比普通加工要高的切削速度，這樣可以加速排屑及散熱，從而提高刀具壽命、增加刀具的抗熱性能。但在高速切削時，切削區(qū)會產(chǎn)生大量的熱量，切削用量越大，切削區(qū)的溫度也越高，傳統(tǒng)方法一般都要加冷卻液冷卻，然而采用新型刀具材料以及選擇合理的切削參數(shù)，既可承受切削過程中的高溫，進行高速切削，又可使產(chǎn)生的大部分熱量傳給切屑，即可進行干切削加工。
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O t\l X&M4 c5Li 干切削刀具材料要具有優(yōu)良的熱性能，常用的有紅硬性較高和耐磨性較好的粘結硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、陶瓷、涂層HSS、金剛石及立方氮化硼(CBN)等。近年來，還在Al2O3基體中添加20%～30%的SiC晶須，形成了“晶須增韌陶瓷”。SiC晶須的作用猶如鋼筋混泥土中的鋼筋，它能成為阻擋或改變裂紋發(fā)展方向的障礙物，使刀具的韌性大幅度提高，是一種很有發(fā)展前途的干切削刀具材料。
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x 2) 開發(fā)刀具涂層技術
QKZm<lUL "a`0s_F,^ 適宜的刀具涂層不僅可以增強刀具的抗熱性能，降低刀具/切屑及刀具/工件表面之間的摩擦系數(shù)，減少刀具磨損，而且能降低切削力和切削溫度，提高刀具壽命，并能改善加工表面質(zhì)量。因此，開發(fā)刀具涂層技術也是實現(xiàn)干切削加工的關鍵之一。
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J^# 目前，干切削刀具涂層技術的主要發(fā)展趨勢：一是采用“軟”涂層，如德國Guhring公司開發(fā)的“MOVIC”軟涂層工藝，就是在刀具表面涂覆一層固體潤滑劑-MoS2，這種涂層刀具表面有潤滑功能，在加工時可減少切屑與刀具之間的摩擦，避免產(chǎn)生積屑瘤，提高刀具壽命。試驗表明，在含9%Si的鋁合金上進行干攻絲加工，未涂層絲錐只能加工20個孔，TiAlN涂層絲錐可加工1000個孔，而MOVIC涂層絲錐可加工4000個孔。二是采用軟/硬組合涂層，即先在刀具上涂上“硬”涂層(如TiN)，再在其上涂“軟”涂層(如MoS2)。如采用一種(Ti，Al)N+MoS2涂層的鉆頭干鉆削灰鑄鐵發(fā)動機缸體上的深孔，刀具壽命高達1600min，而只涂TiN或TiCN涂層的鉆頭，其壽命分別為19.6min和44min。
5HL JkOV5 Y#{KGVT< 3) 優(yōu)化刀具幾何形狀
VrO$SmH v[r:1T@ 在干切削加工中，刀具幾何形狀的優(yōu)化非常重要。標準刀具不宜采用干式切削，為此干切削加工應選擇優(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)化應做到：第一、減少刀具/工件表面之間的接觸面積，如鉆頭應減少倒錐和螺旋角；第二、考慮刀具表面的最大潤滑性，防止積屑瘤的產(chǎn)生。
*xU^ e` P cdP+X'Y4D 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。
>}u?{_s *0 6l [T Q 4) 采用MQL技術
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