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干切削加工关键技术的研究

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干式加工技术切削刀具的研究

干式加工技术切削刀具的研究

１ 切 削 刀具 需具 备 的性 能
在 干加 工时 ，由于在 切 削过程 中缺少 了冷 却 润滑 液 的润 滑 、冷 却 和冲 屑作 用 ，会 导 刀具 与工 件 间 的摩 擦 增 大 、切削 湿度 升高 、粘结 加剧 和 切 屑堵塞 ，从 而造 成 刀 具 寿命 、加 工精度 和 切 削效 率 的下 降。 因此 ，干 式加 工 刀具 必须具 备 以下条 件 ：① 刀 具材 料 必须 具有 极 高的 红
度 并保 持 同 轴度 误 差 ０ １ｍ ． ２ ｍ，在 此 我们 可 以选 用 洁 净 Ｏ
环 保 的干式 切削替 代传 统 的强化 冷却 的磨 削加工 。 （ ） 陶瓷 材料 ：陶瓷 具有 硬 度 高 、化 学稳定 性 和 抗 ２ 粘 结性 好 、摩 擦 系数 低 等优 点 ，是 相对 廉 价 的干 切削 刀 具 材料 ，但 其 强度 、韧性 和抗 冲击 性 能差 ，为 此加 入 各 种增 韧 补强相 并改 进其 压制 工艺 。 目前 ，通 常用 Ｓ３ ｉ 基 Ｎ 陶 瓷 刀 片 干切 削 灰 铸 铁 和球 墨铸 铁 ，用 Ａ ２ 陶 瓷 刀 ｌ 基 ０ 片 干切 削淬硬 钢和 冷硬 铸铁 。
为使干式切削加工可顺利进行达到甚至超过湿切削时的加工质量生产率和刀具耐用度我们可以通过分析干式切削刀具的材料涂层几何形状及结构等因素寻求相应的技术解决方案及措施来弥补不使用切削液的缺陷切削刀具需具备的性能在干加工时由于在切削过程中缺少了冷却润滑液的润滑冷却和冲屑作用会导刀具与工件间的摩擦增大切削湿度升高粘结加剧和切屑堵塞从而造成刀具寿命加工精度和切削效率的下降
开发 和 采用 耐 高温 磨 损 的刀具 材 料 。在 目前 ，用 于干 加 工 的主 要有 立 方氮 化 硼 （Ｂ ） Ｃ Ｎ 、陶瓷 刀具 材 料 、钛 基 硬 质 合金 （ｅｍｅｓ、聚 晶金刚 石 （Ｃ ）和 硬质合 金等 。 Ｃｒ ｔ ） ＰＤ （ ）立 方氮 化 硼 （Ｂ ） Ｂ １ Ｃ Ｎ ：Ｃ Ｎ是 一 种仅 次 于金 刚 石

高速干切削的关键技术和应用

高速干切削的关键技术和应用

高速干 切削 的 出现与高 速切 削和 干切 削有 着密 切关 系 。高速 切 削具有 切削 效率 高 、 切削 力小 、 加工
精度 高 、 削热集 中、 切 加工过 程稳 定 以及 可加工 某些
难 加 工材料 等特 点 ； 干 切 削在 加 工 过 程 中不 用 或 而
微 量使 用切 削液 ， 消除切 削液 带来 的负 面影 响 ， 可 是
进一 步研 究和 发展 的 主要 有 以 下 几 个 方 面 ： 刀具 涂
技术。
干切削 时 ， 由于 缺 少 了 切削 液 的润 滑 、 却 、 冷 排 屑 与断 屑等功 能 ， 刀具 与工件 、 具与 切屑 之 间的摩 刃 擦增 加 ， 切削 力增 大 ， 削 热 也 大 大增 加 ， 切 刀具 耐 用 度 大大 降低 ， 时 工 件 的加 工 质 量 也 得 不 到保 证 。 同
采 取 隔热措 施 。
ｌ 高速 干 切 削 的关 键 技 术
中图分类 号 ： ＴＧ５ ６ ０ 文献标 识码 ： Ｂ
切削加 工 是 汽车 、 空 航 天 、 源 、 具 等 制 造 航 能 模
（ Ｂ 等 材料 是 干式切 削 刀具 的首 选 材料 ； 切屑 ｃ Ｎ） ②
和 刀具 之 问的摩 擦 因数要 尽 可 能小 ， 常用 的方 法 是 对 刀具 表面 进行 涂 层 （ 层 除 了 有类 似 于切 削 液 的 涂 润 滑功 能外 ， 在刀具 与 切屑 问起 隔热 作用 ， 当于 还 相
一
种对 环境 污染源 头进 行控 制 的清 洁制造 工艺 。高
速 干 切削技术 则将 高速 切削 技术 与干 切削 技术 或准 干 切 削技 术 （ 采用 微 量 切削 液 ） 机地 融 合 ， 合 两 有 结

第二章 干切削加工工艺技术

第二章 干切削加工工艺技术

1、采用便于快速排屑的布局与结构：
干切削机床需要解决的问题就是在切屑的热量传到机床之前， 尽快将切削排除掉，使切屑远离切削区和机床。
2、采取适当的隔热措施：
采取适当的隔热措施，可以减少排屑过程中切屑传递给机床 部件的热量。如对于铸铁床身，采用保护罩来保护陡峭的倾斜壁， 防止切屑与床身之间的直接接触；排屑槽用绝热材料制造；刀具 和工件的安装处用绝热罩来隔离切屑等。
(3)不发生污染环境和与切削液有关的安全及质量事故。
(4)加工质量高 由于干切削没有冷却液对工件的急冷,工件没 有微淬火现象,不会产生表面微裂纹,同时加工后的工件不会因存 在残留切削液而形成腐蚀锈斑,因此提高了工件表面质量。 (5)延长刀具寿命 通常认为,由于切削液的冷却与润滑作用,对 提高刀具使用寿命有利。但美国密歇根技术大学进行的比较性 切削试验表明,在一定的切削速度(尤其在较高速度)下,湿式切削 由于冷却液加注过程中的不连续性与冷却程度的不均匀性,使刀 具产生不规则的冷、热交替变化,容易使刀头产生裂纹,进而引起 刀具破损,反而降低了刀具的使用寿命。高速加工中主轴高速旋 转产生的离心力使切削液难于进入切削区域,加工时在切削区产 生极高的温度,又使切削液在进入切削区之前已经气化,起不到冷 却作用,因而对刀具寿命延长几乎没有帮助。而用于干切削的刀 具经过特殊处理,降低了切削热的产生,耐热性也比普通刀具好,故 有较理想的使用寿命。 (6)高效率 由于干切削自身的特点,为了减小切削热的产生,并 将切削热及时带走,延长刀具使用寿命,在机床及刀具满足条件的 状况下,多采用提高切削速度的方法,从而提高了加工效率。
3、对皮肤的危害。Fra bibliotek极性添加剂氯化合物润滑性能好，但刺激皮肤和眼睛；甲醛 类化合物会使眼睛流泪，且能致癌。矿物油、表面活性剂、防腐 杀菌剂，均会使皮肤干燥、裂口、红肿而发生皮炎。

高速干切削加工技术

高速干切削加工技术

高速干切削加工技术[摘要]机械加工业对环境造成的污染日益严重，通过高速干切削技术在机械加工中的应用用来达到节约资源、保护环境的目的。

[关键词]机械加工切削液高速干切削加工技术金属材料在切削加工过程中，切削液的使用是必不可少的，其主要作用是：冷却润滑作用，它能吸收并带走切削区大量的热量，改善散热条件，降低刀具和工件的温度。

同时切削液能渗透到工件与刀具之间，在切屑与刀具的微小间隙中形成一层很薄的吸附膜，减小了摩擦系数，因此可减小刀具、切屑、工件间的摩擦；清洗和防锈作用，切削过程中产生的细小的切屑粘附在工件和刀具上，若使用一定压力的切削液，则可将切屑迅速冲走。

在切削液中加入防锈添加剂，能在金属表面形成保护膜，使机床、刀具和工件不受周围介质的腐蚀，起到防锈作用。

切削液在机械加工中扮演着重要的角色，但随着切削液低用量的增加，其负面影响也越来越显著：①增加了制造成本，这不仅包括切削液用量增加带来的成本增加，还包括运输、储存、废液处理等间接成本增加；②污染环境；③损害工人健康。

为了降低生产成本，减少环境污染，最好的办法是不使用切削液，即采用干切削(Dry cutting)干切削并非只要简单的取消冷却润滑液就可以实现的。

由于在切削过程中缺少了冷却润滑液的润滑、冷却和冲屑作用，在高速干式切削加工中，相应地会出现以下问题：(1)由于缺少切削液的润滑作用，高速干式切削加工中的切削力会大大增加，刀具与工件之间的振动会加剧，从而导致工件加工表面质量变差，刀具磨损加快，刀具使用寿命缩短。

(2)由于缺少切削液的冷却作用，高速干式切削加工会在加工瞬间产生大量热量，这些热量主要集中在切屑中，会影响切屑的成型，过热的高温环境会导致形成带状和缠结状切屑并缠绕在刀具上，影响后续切削，加剧刀具磨损。

如不及时将热量从机床的主体结构中排出，同样会使机床产生严重的热变形，影响加工精度和降低工件表面质量。

(3)在高速干式切削加工某些材料(如石墨电极等)时，会产生大量粉尘．如不能及时清除，会严重损害操作工人的身体健康，同时细微颗粒也会侵入丝杠、轴承等机床关键部件，加大机床的磨损，影响机床的加工精度和稳定性。

干式深孔加工技术的研究

干式深孔加工技术的研究
的亚干 式深孔加 工 ， 对其 中的技 术难 题和 关键技 术进 行 了分析 探 讨 。 并 关键 词 干 式切 削 深 孔加 工 绿色 加工
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ａ － ｒ ｔｉ ｇ Ｍ ｅ ｈｏ ｓ ａ ｃ ｎ Ｎｅ ｒｄ ｙ Ｃｕ ｔｎ ｔ ｄ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａｓａ ｒ ｓ ｌ ｏ ｈ ｅ ｕ ｓ ｆ ｅ ｖ ｒ ｎ ｎ ａ ｒ ｔ ｃ ｉｎ，Ｔｈ ｅ ｐ ｅ ｈ ｐ Ｏ ｒ ａｉｅ ｇ ｅ ｎ ｍａ ｕ ａ — ｓｒ ｃ ｅ ｕｔ ｆｔ ｅ ｒ ｑ ｅ ｔｏ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔ ｌ ｏ ｅ ｔ ｐ ｏ ｅ ｐ ｏ ｌ ｏ ｅ ｔ ｅ ｌ ｒ ｅ ｎ ｆ ｃ ｚ
生产 中金属加 工业 产生 的废 料约 占工 业废 物来 源的 ５９ 排 第 ４位 。同时 ， 削 加 工 中切 削 液 的处 理 ， ／ ６， 切
枪钻、 内排 屑深 孔钻 等 ， 专用 的深 孔加 工机 床 。在加 工中， 要使 用大 量 的循 环 切 削 液 （ 如深 孔 切 削液 、 切
切削技 术 的研 究 及 推 广 应 用 ， 得 了一 定 的 成 果 。 取
时顺 利地 排屑 及冷却 润 滑刀 具是 深孑 加工 的必备条 Ｌ
件 。所 以在 深孔 加工 中 ， 主要 采取 措 施 ， 切 削油产 使
而 国内 ， 干式 切 削 技术 的研 究 目前 还 处 在初 期 阶 对
ｔ ｒｎ ｕ ｉｇ，ｗｈ ｃ ｓ ｅ ｓｏ ｏ ｆｕ ｄ ｉｈ ｕ ｅ ｌｓ ｒｎ ｌ ｉ ．Ｂ ｎ ｅ ｓ ａ ｄ ｎ ｒ ｕ ｔｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｈ ｃ ｅ ｆｈ ｌ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｙ ｕ ｄ ｒ ｔ ｎ ｉ ｇ ｄ ｙ ｃ ｔ ｉｇ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ，ｔ ｅ ｓ ｈ ｍｅｏ ｏ ｅ ｒ ｃ ｓ ｉｇ Ｕ ｓｎ ｒ ｕ ｔ ｇ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｓ ｐ ｏ ｏ ｅ ． Ｔｈ ｅ ｒｄ ｙ ｄ ｅ ｏ ｅ ｍａ ｈ ｎ ｎ ｙ ｍｅ ｎ ｆｃ ｌ ｎ ｏ ｌ ｇ ｏ ｉ ｇ ｄ ｙ ｃ ｔｉ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｉ ｒ ｐ ｓ ｄ ｎ ｅｎ ａ－ ｒ ｅｐ ｈ ｌ ｃ ｉ ｉ ｇ ｂ ａ ｓ ｏ ｏ ｄ ｗｉｄ ｃ ｏ ｉ ｒ ｎ ｓ ｒ ｙ ｃ ｏ ｉ ｇ ｃ ｉ ｅ ｖ ｌｉ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｐ ａ ｏ ｌ ｈ ｐ ｒ ｍｏ ａ ｓ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ，ａ ｄ ｓ ｍｅ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｒ ｂ ｅ ｎ ｅ ｅ ｈ ｏ ｏ ｉ ｓａ ｅ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ｎ ｎ ｏ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｐ ｏ ｌｍｓａ ｄ ｋ ｙ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｅ ｒ ｉ ｃ ｓ ｅ ．

数控高速切削加工关键技术的研究

数控高速切削加工关键技术的研究
加 工表面 质 量 。 二、 数控 高 速切 削 加工 应用 的关键 技 术
数控 高速 切削加工是集高效 、 优质 、 耗于一身 低
的先 进制 造 技 术 。其 切 削 速 度 、 给 速 度 相 对 于传 统 进
的切 削加 工 ． 以级数级提高 ， 切削机理也发生 了根本
的变 化 。切 削加 工质 量 发 生 了本质 性 的 飞跃 和提 高 。
塑料 铝台奢
制 铸铁 钢 铁 台盒
镶 台垒
Ｉ ｔ ） １０ ０ １￣ ０ｌ Ｏ １０ ０ ００
高速 加 工 是 一 项 先进 的 、复杂 的系 统 工程 技术 ．
与传统加工工艺技术相 比， 它对机床 、 刀柄 、 刀具 、 加 工工艺、控制系统、 Ａ ，Ａ Ｃ Ｄ Ｍ软件等 多项指标都有较 ， Ｃ
Ｐ ＣＤ Ｐ ＣＢＮ
高硬钢 耐热 钛台金 镍基随 簿 纯 高硅铝 Ｆ Ｐ Ｒ 复 ☆ 金 赧 合 彘 铁 锕 台 金 古 村 料
× 日 × ０ 口 Ｏ × 口 × ０ × 口 ▲ 口 ▲
专 业研 究与技术实践
数控高速切削加工关键 技术 的研究
２ １年第 ２期 ０１
高速切 削技术是切 削加 工技术 的主 要发展方 向
之 一 ． 高速 切 削 技 术 是 切 削 加 工 的 发 展 方 向 ， 是 超 也 时代发展 的产物 ， 随着 Ｃ Ｃ技 术 、 电 子技 术 、 材 Ｎ 微 新 料 和 新 结 构 等 基础 技 术 的发 展 而迈 上 更 高 的 台 阶 。 高 速 切 削 的 高 效 应 用 要 求 机 床 系 统 中 的部 件 都 必 须 同 时先 进 ， 要 包 括在 以下 几 个 方面 的要 求 ： 主
高要 求 。

绿色干切削关键技术研究

～
４ ％， ０ 是制造业 中最 主要和最常用 的零件加 工方法 ， 也是能源消耗 和环
境 污染 的最 大来 源 ， 因此 ， 用绿 色切 削技 术 就成 为 了实 施 绿 色制 造 的基 采 础 和关 键 。所谓 绿色 切 削技 术是 指 满 足 零 件 加 工 时 间 、 工质 量 要 求 ， 加 能 以最经 济 的成本 ， 大 生 态 环境 和／ Ｊ工 现场 都 无 毒 副 作用 或 副 作 用 最 对 Ｊｌ ｑｌ 小 ， 源消耗 最少 ， 人及 环 境 无 害 的切 削 加 工技 术 。绿 色切 削技 术 是 资 对
３ ５
维普资讯
Ｊｕ ａ ｏ ｕ ｎ ｄ ｎ Ｂ Ｐ ｌｔｃ ｎｃＣ ｌ ｇ ｏ ｒ ｌ ｆＧ ａ ｇ ｏ ｇＡＩ ｏｙｅ ｈ ｉ ｏｌ ｅ ｎ ｅ
Ｖ １２ ． Ａｕ ．， ０ ７ ｏ． ３ Ｎｏ ３ ｇ ２ ０
一
、
切 削液 的资 源 消耗 和环 境影 响属 性
一
个 系统工 程 ， 文 仅从 切 削液 的资 源 消 耗 和 环 境 影 响 属 性 （ 色 性 ） 本 绿 分
析 人手 ， 阐述 绿色 干切 削技 术 及 其特 点 ， 针 对 性 地 提 出 为 实现 绿 色 干 切 有
削而应在刀具材料及涂层 、 刀具几何形状优化 、 机床结构优化设计等方面
维普资讯
第２ ３卷第 ３ 期
２０ ０ ７年 ８月
广东农 工商 职业 技术 学院 学报
Ｊｕｎｌ ｆ ｕｎ ｄｎ Ｉ ｏ ｔ ｈｉ ｏｅｅ ｏｒａ ｏ Ｇ ａ ｇｏｇＡ ＢＰ ｌ ｅ ｎｃＣ ｌ ｇ ｙｃ ｌ
Ｖｏ ． ３ Ｎｏ ３ １２ ．
工过程 中切 削液 的资源 消耗 和环境 影 响属 性 ， 阐述 了绿色干切 削技术 及其特 点， 并结

低碳加工方法研究——高速干切削技术

并提 出了相关解决方案 。 关键词 ： 低碳 ； 可持 续发展 ； 高速干切 削 高 速干切 削技术是实 现优质 、 高效 、 低 耗加 １ 二 的先 进制造技 的磨损 ； 若进入机 床电气控制线路 ， 则 会造成短路 。同时 ， 应增 加 术 。起源于 ２ Ｏ世纪 ３ ０年代 ， 但当时由于机床 和刀具技术 的限制 ， 辅助安全装置 ， 保证操作者安全 。 这项技术并未得到实际应用。 ２ ０世纪 ９ ０年代 以来 ， 随着高速机床 ２ 干切 削刀具技术
科技论 坛
民营 科技２ ０ １ ４年第３ 期
低碳 加工 方法研究
刘飞龙 姜 波
高速 干切 削技术
宋 晓君

（ 北方华安工业集团有限公 司技术部 ， 黑龙 江 齐齐哈 尔 １ ６ １ ０ ０ ６ ）
摘 要： 在２ ０ １ ０月举行的全 国人 民代表 大会上 ， 与会代表提 出了低碳概念 ， 作 为机械加工制造厂 家， 发现并使 用低碳２ ） ｕ ． Ｙ － － 技 术是 摆在 面前的难题 ， 因此 ， 现 首先从 可持 续发展 战略的角度 出发 ， 阐述 了高速 干切 削的概念 ， 高速干切 Ｎ￣－ ｘ － 对机 床和刀具性能的要 求 ，
摩擦 加剧 ， 切 削力 增大 。以下就从 机床 、 刀具 和工艺三个 方 面人 工质 量 ， 快速排 出铁屑 ， 使传人刀具和工件 的热量减少 。因此 ， 干 手， 论 述三者 与高速干切 削技术研 究的关 系 ， 为提高切 削技术研 切 削刀具通 常采用较大的前 角和刃倾角 ， 使刀具 与切 屑之间面积 究 打下基础 。 大大减少 。但前角增 大后 ， 刀刃强度会受 到影 响， 因此应采用适宜 １ 高速干切削机床技术 的 Ｔ形刃带 、 加强棱 刀刃等措施来强化刃 口和加强 刀刃强度［ ３ １ ， 使 目前 ， 高速机床 的优越性 能 已经得 到大多 数人 的认可 ， 高速 刀尖和刃 口在较长时间内保持 足够 的强度 。 ． ３ 刀具涂层 的干切削机床更具实际意义 。高速干切削机床和普通高速切 削机 ２ 床相 比在主轴单元 、 进 给单元 和床身设计等方面有更 高的要求ｌ ｌ ｌ 。 采用 在刀面上涂 覆隔热性 好 的硬 涂层 和具有 固体 润滑性 能 １ ． １ 高速干切削机床的主轴 的软涂层 ， 使刀具具有 更高 的切 削温度 。常 用的硬涂 层有 Ｔ ｉ Ｎ、 主轴应 具有较 高的转速 和较高 的刚度 ， 特别 是动 刚度 ， 以适 Ｔ ｉ Ｃ Ｎ和 Ｔ ｉ Ａ １ Ｎ， 其中Ｔ ｉ Ａ １ Ｎ硬涂 层 由于添 加 了 Ａ ｌ 元素 ， 从 而使刀 对高温 、 重载荷 的切 削刃 ， 起到抗 磨损 作 应干切削过程 中切 削力增 大 、 切削振动 增强的影响 ， 因此 ， 通过动 具 的抗氧化性得 到改善 ， 用 。在高速干切削 中常常使用 多层复合涂层刀具 ， 如把硬 涂层和 态优化 设计 的高速大功率 的 电主 轴技术能 有效适合 高速 干切削

高速干式切削加工技术研究


以及先 进 的润 滑 技 术 ， 降低 主 轴 在 加 工 过 程 中 的
热 影 响 。主轴 的密 封技 术 也是 实现 高 速干 切削 的 重 要 因素 。 目前 ， 我们 在高 速 主轴设 计 中 ， 采用 动
态 优化 的 电 主轴结 构 ， 并结 合通 过热 平 衡设 计 、 循 环 内冷 技术 和 轴承 的油气 润滑 、 喷射 润 滑等 技术 ，
冷 或气 冷 。 １ ２ 高速 干切 削机 床 进给 单元 － 进 给 单元 应具 有较 高 的 刚度 和较 大 的推 力 ， 高 速进 给单 元 常用 的有 “ 服 电 机 ＋ 大 导 程 的 密 伺 珠 滚珠 丝 杠副 ” 直 线 电机 直 接 驱 动 ２种 主 要 的 和
切 削 液 的冷 却 润 滑 和排 屑 作用 ， 导致 切 削 区 刀 会
于金 伟
（ 坊学 院 ， 潍 山东
潍坊Байду номын сангаас
２ １６ ） ６ ０ １
摘 要 ： 综合 评述 了高速 干 式切 削加 工技 术 的特 点及优 势 ， 析 了实现 高速 干 式切 削加 工 的关键 技 分
术（ 括机 床 、 包 刀具 及涂 层 、 工辅 助技 术 等） 介 绍 了高 速 干式 切 削加工 技 术 的实 际应用 。 加 ， 关键 词 ： 高速 加 工 ；干 式切 削 ；机床 ；刀具 ；涂层 ；应用
出和 实施 ， 速干 式 切 削 加 工 技 术 日益 成 为 人们 高 关 注 的焦点 和 热 点 。所 谓 高 速 干式 切 削 加 工 ， 是
指在 高速机 械 加工 中 ， 为保 护环 境 、 降低 成本 而有
意识地 减少 或 完全停 止 使用 切 削液 。 高速 切削 因具 有 降低 切 削力 、 件 热 影 响 小 工 等特 点 ， 实现 干切 削 提供 了有 利条 件 。 因此 ， 为 高 速 干切 削技 术 作为 金属 切削 加工 领 域 中的 高新绿 色制 造技术 获 得 了广泛 关注 。高速 干切 削 不仅 要 限制或 停止 使 用 切 削液 ， 且 要 保证 高 的 加工 效 而 率 和好 的加 工 质量 。但 在 高 速 干切 削 中 ， 缺 乏 因

提高陶瓷刀具干切削加工性能的途径研究


目前 ， 陶瓷刀具 在 机 械 加工 中越 来 越发 挥着 重 要
的作用 。特别 是 在 “ 色 ” 工—— 干 切 削 技 术 出现 绿 加
ห้องสมุดไป่ตู้
温度通 常 比湿切 削 高得 多 ， 求 刀 具材 料 具 有 极 高 的 要 红硬性 和 热韧性 ， 以承受 高温 ， 保持 高 的耐 磨性 。 ② 刀具 材料 应有 更高 的强度 和 耐冲击 韧性 。干切 削时产 生 的切 削力 比湿切 削要 大 ， 加工环 境差 ， 其 因此 刀具应 具有 较高 的强度 和 耐 冲击 韧性 。 ③ 刀具 与切 屑之 问 的摩擦 系数要 小 。干切 削加工 时 ， 削 区产 生 的高温 是 刀 具 使 用 中产 生 化 学不 稳 定 切 性 的主 要 因素 。切削 区产生 的高 温会使 刀具 与切 屑之 问 的摩擦 增 大 ， 易 产 生 积 屑瘤 ， 剧 刀具 磨 损 。 因 极 加 此 ， 小 切屑 和刀具 之 间 的摩 擦系 数就 显得 非常重 要 。 减 ④合 理 的刀具 结构 和几何 参数 。要 满足 上述这 些
１ ％左右 。采用 于 式切 削技 术 ， 一 种 环境 效益 和 经 ６ 是 济效 益俱 佳 的工 艺选 择 ， 这 一 新 技术 的应 用 对 刀具 但
材料及 使用 技术 提 出 了更 高 的要 求 。 干切 削加工 由 于不 采 用 切 削液 ， 刀具 工 作 条 件更
为恶劣， 寿命也会缩短。因此 ， 除选择合理的刀具几何 参数及进行适宜的设计 ， 刀具材料的选择对于切削具
①刀 具应 具有优 异 的耐 高温性 能 。干切 削 的切削
形 的主要 因素 。只 要建 立 正 确 的有 限元 分 析 模 型 ， 按
实际加工条件进行铣削加工仿真 ， 其模拟结果可 以真 实反映工 件 的加 工 变形规 律 。 （ ） 仿 真 和实 验 结 果 可 知 ， 坯 初 始 残余 应 力 ２从 毛
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３ 干切 削加 工的 关键 技 术
３ １ 干 切 削 的 刀 具 技 术 ．
只要加工过 程不使用 切削液 或使用微量切 削液 ，ｊ － 出 ｊ ｒ ￣－
工件 形成 切屑干燥 、 干净 ” 清洁 ） “ （ 且能保证 加工质 量方法 ， 就
可 归结 为干切削 技术范 畴 。如采用 最小量 润滑技 术 （ ｎｍ ｌ Ｍｉｉ ａ Ｑ ａｔ ｕ ｒ ａ ｏ ， Ｌ 法加工时 ， ｕ ｎ ｔ Ｌ ｂｉ ｔ ｎ ＭＱ ） ｉ ｙ ｃｉ 工件 切屑 可保持 干燥 ， 过 去文献称 之为“ 准干切削 ” Ｎ ａ－ ｒ ｃ ｔｎ ）实际上从广 义来 （ ｅｒＤ ｙ ｕｔ ｇ ， ｉ 说， 可认为其 属于干切削 范畴。
干 切 削 技 术 可 表 述 为 ：切 削 过 程 不 使 用 切 削 液 或 使 用 微
由于不使用 切削液 ，干切削时 的切 削温度 比普通湿 切削
高很 多 ， 刀具能否 承受 干切削时 的巨大热 能 ， 实现 干切削的 是
关键 。这方面主要措施有 ：
（） １ 采用新型 的刀具材料 。 干切削不仅 要求刀具材料 具有
用 ， 化 了生产系统 ， 约了生产成本 。 简 节
新 工艺 和新技术 。随着绿色制造 、 清洁制造等生产理念 的成熟 ，
人们越来越清醒地意识到 ， 切削液大量使用所带来负 面影 响 ：
一
（） ３ 节省 了与切 削液及切 屑处理有关 的费用 ； （） ４ 不产生环境污染及 与切削液有关 的安 全与质量事故 。
收 稿 日期 ：０ ０ ０ — ４ ２ １－ ３ ０
（） ２ 采用 涂层 技术 。对刀具进行 涂层处理 ， 是提高刀具性
能 的重要途 径。刀具的涂层不仅提 高了刀具表面硬度 ， 而且 能 降低刀具 ／ 件和刀具 ， 削表面之前 的摩擦 ， 能隔断切削 工 切 也
区的热量传 人刀具（ 。目前使 用的刀具 中有 ４ ％是涂层刀 片） Ｊ ０ 具 ， 的涂层 还在不断 出现 ， 用涂层刀具 实现 干切削加工 的 新 使 趋 势在不断增 长。近 １ ０年来 ， 刀具涂层技 术发展十分迅速 ， 涂
关键词 ： 干切 削 ； 削液 ； 键 技 术 切 关 中 图 分 类 号 ： Ｇ５ １ Ｔ ０ 文献标 识码 ： Ｂ
文章编号 ：６ ２ ５ ５ ２ １ ０ － １ ９ ０ １ ７ — ４ Ｘ（ ０ ６ ０ — ２ ０） ５
伴 随着信息技术 的发展 ， 制造技术 ａ ＿ 方法上涌现 了许 多 ｎ＿ Ｔ
发展 战略实施 ； 三 是 直 接 危 害 车 间工 人 身 体 健 康 。
究 的热 点之一 ， 并在 车、 、 、 、 削加 工 中得到 了成功 的 铣 钻 铰 镗
应 用。
２２ 干 切 削工 艺 的不 足 之 处 。 和 相 同条件 下 的湿 切 削加 工 相 比 ， 切 削也 有 不 足 的地 方 ： 千
环 境 问题 和资源 问题 ，是 当前 以至今 后人类 社会 面临主
要 问题 。为实现可持续发展 战略 目标 ， 制造企业取得经 济效 使
益 与 社 会 效 益 协 调 优 化 ， 究 实 现绿 色 制 造 ， 指 导 业 界 生 产 研 对
具有十分重要 现实意义 。
（） １ 直接的加工能耗 （ 加工变形能 和摩 擦能耗 ） 大 ， 削 增 切 温度增 高 ； （） ２ 刀具 、 切削接 触 区的摩 擦状 态及磨损 机理 发生改 变 。 刀具磨损加 快 ； （） ３ 切屑 因较 高的热塑性而难 以折 断和控制 ， 切屑 的收集
作者 简介 ： 青 （９ ４ ）男 ， 南岳阳人 ， 柳 １７ 一 ， 湖 讲师 ， 一直 从事数控加 工与操作 的教 学工作 。
１９ ５
Ｅｑ ｉ ｕ ｐｍｅ ｔ ａ ｕ ａ ｔｉ ｃ ｏｏ ｙ Ｎｏ６， ０１ ｎ Ｍ ｎ ｆ ｃｒｎｇＴｅ ｈｎ ｌｇ ． ２ ０
《 装备制造技术｝０ ０ ２ １ 年第 ６ 期
干切 削加 工关 键技 术 的研 究
柳 青
（ 阳职业技术 学院 ， 岳 湖南 岳 阳 ４ ４ ０ ） １０ ０
摘 要： 阐述 采用干切 削技 术加工这种绿 色制造技 术 的意义 ， 并对干切 削技 术在应 用中保 证 实施 的措施做 了探 讨和研 究。
加具有 优异高温力 学性能 、高化学稳定 性和热稳 定性及 高抗
热震性 的刀具材料 ，是推动 干切削技术 发展和 广泛应用 的重
要前提 。
Байду номын сангаас２ 干 切 削加 工 的特 点
２１ 干切削工艺 的优点 ． 由于不使用切 削液 ，完全 消除 了切 削液导致 的一系列 负 面效应 。与湿 切削相 比 ， 干切削具有 以下 优点 ： （） １ 形成 的切屑干净 、 清洁 、 无污染 ， 易于 回收和处理 ； （） ２ 省去 了与 切削液有 关 的传 输 、 过滤 、 回收等装 置及 费
极 高的热硬性 和热韧性 ， 而且还须有 良好 的耐磨性 、 耐热 冲击
和抗粘 结性。目前 已发展 的刀具材料 主要有金 刚石 、 立方 氮化 硼、 陶瓷 、 金属陶瓷 、 涂层和超细 晶粒硬 质合金等 。 发展具 有更
量切 削液 ，加工 出工件形成切 屑干燥 、 干净” 清洁 ）的高精 “ （ 度、 高效率先进 加工技术 。
由 于具 有 这 些 优 点 ，干 切 削 已成 为 目前 清 洁 制 造 工 艺 研
是零件生 产成本大 幅度提 高 ， 有统 计数据表 明 ， 零件加
工 总成 本 中， 切削液费用约 占 １ ６％， 而刀具 费用仅 占 ４％； 二 是造成对环境 严重 污染 ， 坏生态环境 ， 利于可 持续 破 不
和排除较 为困难 ； （ ） 工 表 面质 量 易 于 恶 化 。 ４ 加
１ 干 切 削技术 的 内涵
干切削 技术 ，通 常都指不 使用切削液来 进行切 削加工 的 技术方法 ， 相对传统 使用切 削液加工 （ 湿加工 ） 法而言 ， 天 方 今
更应 该从广义上来理 解干切削技术 ：