干式切削加工关键技术及应用

干式切削关键技术及应用

绪论：由于生态效益和经济效益的驱动，绿色制造技术被广大的

学者提了出来。对于传统的机械加工方式而言，干式切削加工方式是

最可行的应用之一。要实现干式切削有许多问题需要解决，主要是关

于刀具、机床和切削参数方面的。这几个方面的选择要兼顾，才能很

好的实现干式切削。干式切削是我国未来的机械加工发展的一个趋

势。

关键词：干式切削技术材料涂层意义

Abstract：As the drive of the ecological and economic benefits, green manufacturing technology has been put out by the majority of scholars. In terms of the traditional manufacturing , the method of dry cutting is one of the most feasible application. In order to achieve the dry cutting, there are still many problems to be solved, mainly about the tools, machine tools and cutting parameters.In order to make a right choice,you had better think all of those factors. Dry cutting machining is a trend in the development of manufacturing in our country. Keywords:Dry cutting Technology Material Coating Significance

随着环境意识在全球范围内的增强以及环保法规的要求越来越

严格，传统加工方式中所用的切削液对环境的负面作用也越来越明

显。与此同时，对环境无污染的绿色制造被越来越多的国家和企业所

认可，被称为是可持续发展的现代制造业模式。干式切削加工由于不使用冷却液，可获得洁净、无污染的切屑，省去了大量处理费用，为用户降低了不少成本。在这样的历史背景下，干式切削技术就产生了，并从上世纪九十年代中期以来迅速发展，是先进制造技术的一个比较前沿性的研究课题。

一、干式切削的定义

据统计,造成全球环境污染的70%以上排放物来自制造业,它们每年约产生55亿吨无害废物和7亿吨有害废物。干式切削作为一种新型的制造模式,适应了时代的发展要求，是现代制造业未来的发展方向。

干式切削是为保护环境、降低成本而有意识地不使用切削液，在无冷液条件下进行切削加工的切削加工的方法。干式切削由于没有切削液，它的实现就需要用性能优良的切削刀具、先进的机床以及辅助设施替代传统切削液的作用。只有这样才能在不使用切削液的情况下，同时保证被加工件的精度及其他方面的要求，同时保证产品的加工效率。

干式切削加工在传统的机械加工方法中，采用了无液切削模式，减少了对环境的污染、节约了大量资源，是绿色制造理念在传统机械加工领域中的一种具体可实践的应用。

现代干式切削技术，就是要研究、寻找不使用(或少使用)切削液，能起到降温、润滑、排屑三个作用，改善切削条件、满足加工要求的方法。目前，国际上流行的不使用切削液的切削方法主要有：①完全

不使用切削液的——全干式切削(高速干式切削法)；②用气体混合微量润滑剂代替切削液的——半干式切削（低温冷风切削法）。

干式切削加工通过先进的刀具、现代的机床和合理的工艺相配合，具有许多优越于传统机械加工的特点：

（1）切屑干净清洁无污染，易于回收和处理

（2）省去了切削液传输，回收，过滤等装置及相应的费用，简化了生产系统，降低了生产成本

（3）省去了切削液与切屑的分离装置及相应的电气设备。机床结构紧凑，减少占地面积

（4）不会产生环境污染

（5）不会产生与切削液有关的安全事故及质量事故

二，干式切削技术研究的现状

干式切削[1]技术是为适应全球日益高涨的环保要求和可持续发展战略而发展起来的一项绿色切削加工技术。1995年干切削的科学意义被正式确立，1997年的国际生产工程研究会(CIRP)年会上，德国Aachen工业大学的F.Klocke教授作了“干切削”的主题报

告;1999年1月在美国国家科学基金“设计与制造学科”受资助者会议上，国际著名的刀具制造厂MAPAL公司的总裁B.P.Erdel博士也作了有关美国干切削发展的主题报告，干切削技术已经在各国工业界和学术界引起广泛的关注。目前包括欧洲、美国和日本等工业发达国家，非常重视干切削的研究，干切削技术已经成功应用到了生产领域，这与这些国家的工业基础雄厚和环保法规特别严格有一定的关系。其中

德国企业尤为普遍，在大批量生产中，已有10%-15%的加工采用干切削技术，并且取得了良好的经济效益，世界许多知名的机床厂商在他们的产品目录中都有干切削机床加工中心。日本在干切削方面也进行了大量研究，最近他们已开发成功几种不使用切削液的干式加工中心。在其中的一种机床上，装有液氮冷却的干切削系统，从空气中提取高纯度氮气。在常温下以5-6个大气压的压力将液氮送往切削区，可顺利实现干切削。

我国干切削技术的研究也已起步。成都工具研究所、山东工业大学和清华大学等单位对超硬刀具材料(如陶瓷、立方氮化硼、金刚石等)及刀具涂层技术进行过系统的研究，并取得了不少的研究成果。我国陶瓷刀具目前已形成了一定的生产能力，这些都为干切削技术的研究与应用提供了初步的技术基础。北京机床研究所开发成功的KT 系列加工中心能实现高速干切削。但总的来说，我国在干切削理论研究方面和国外还存在较大的差距，在工业中的应用规模更小，有待于我们今后加快研究与推广应用。

三、干式切削技术面临的主要问题及解决方法

干式切削的工艺方法从原理上讲并不新鲜,且已在生产中有较长时间的应用,比如铸铁的加工就不使用切削液。现代制造中的干式切削不仅仅局限于铸铁材料的加工,而是力图在所有材料加工及所有加工方法中均不使用切削液。

干式切削技术并不是简单地取消切削液就能实现,由于在干式切