干式切削加工关键技术及应用
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
先进制造技术之干切削加工
先进制造技术之干切削加工摘要：介绍了干切削加工的概念、产生的背景；阐述了干切削加工的一些关键技术以及应用等。
关键词：概念、背景、关键技术、应用干切削技术是对传统生产方式一个重大创新，是一种崭新清洁制造技术。
干切削加工技术是一种加工过程不用或微量使用切削液的加工技术，一种对环境污染源头进行控制的清洁环保制造工艺。
它作为一种新型绿色制造技术，不仅环境污染小，而且可以省去与切削液有关装置，简化生产系统，能大幅度降低产品生产成本，同时形成的切屑干净清洁，便于回收处理。
干切削已成为目前绿色制造工艺研究的一个热点，并已经得到了成功应用[1]。
一、干切削加工的概念及特点干切削就是在加工过程中不用任何切削液的工艺方法。
由于不用切削液，因而干切削可以完全消除切削液带来的一系列负面效应。
干切削具有以下特点：1)形成的切屑于净清洁无污染，易于回收和处理。
2)省去与切削液有关的传输、回收、过滤等装置及费用，简化了生产及处理系统，节约了生产成本。
3)不产生环境污染，也不产生与切削液有关的安全及质量事故[2]。
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。
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]。
准干式切削技术及其应用
１ 准干式切 削技 术介绍
准 干 式 切 削 是 相 对 干 式 切 削 和 湿 式 切 削 而 言
极大地降低了切削油的消耗 ， 对员工的作业环境和身 心健康也有很大的好处 。
２ 准干式切 削技术在齿轮Ｊ ｊ ｎ － ｒ 中的应用
基 于准 干式 切 削技 术 能很 好 地 解 决 目前 企 业 制
中图分类号 ： Ｔ Ｇ５ ０ ６
文献标识码 ： Ｂ
文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ４ ５ Ｘ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ８ — ０ １ ４ ９ — ０ ２
改革 开放 以来 ，我 国制造 业 的高速发展 带来 了 中
Байду номын сангаас
实 验研 究表 明 ， 在 采用 准 干式技 术 加工 钢件 的切
１ ４ ９
造上存在 的问题 ， 经研究讨论决定 ， 在本公司外环齿 轮 滚齿 加工 上应 用 准 干式切 削 技术 。 从外环齿轮滚齿湿式加工统计数据 （ 表１ 和表 ２ ） 分析可见 ： 外环齿 轮湿式 加工单件 的切削油成本 和刀具成本分别为 １ ． ０ ５ 元／ 件和 ２ ． ８ ３ 元／ 件 ，合计达 到３ ． ８ ３元／ 件 。新 滚 刀一 次 可 加 工 １ ６ ０件 ， 每 次 复磨
表 １ 传统滚齿加工单件切 削油 费用和７ Ｊ 具成 本
序 号 类 别 周 期 使 用 量 单 价 总 费 用
盖 集
收稿 日期 ： ２ ｏ １ ５ — ０ ５ — ０ ５ 作者简 介 ： 朱永军 （ １ ９ ８ ０ － ） ， 男， 湖南 省张家界人 ， 助理工程师 ， 大学本科 ， 工科学士学位 。研究方 向： 机械制造 。
国现代物质文明， 企业发展创造新高 ， 产品质量不断提 削实验时 ，在油雾润滑状态下 ，大大减小了切削力 ， 升， 人们生活水平不断提高。但是 同时也导致了资源、 减少了后刀面磨损 ， 改善了已加工表面质量 ， 避免 了 能源、 环境生态以及可持续发展等多方面的问题 ， 产品 切 削 中 的集 中热应 力 ，减小 了毛刺 重 量 和长 度 ， 极 大 成 本不能 满足企业 快速 发展 的需 要 。 作 为制造企业 ， 机 地 提 高 了刀具 的寿命 。它最 大特 点就 是能产 生 毫 、微 械 加工 能否绿 色化 ， 能 否进一 步降低成 本 ， 对 于企 业实 米级 气雾 ，这就 使 得微 粒 能更 容 易进 人 到切 削 区域 ， 现绿色制造 ，清洁生产和可持续发展起着举足轻重的 润滑冷却效果更 明显。 采用准干式切削技术除了能极 作 用 。准干式 切削技术 能很好 地解决 机械加 工绿 色化 大地提高刀具寿命 ， 降低刀具成本外 ， 由于切削切削 加 工制造 要求 ， 能进一 步降低企 业 的生产成本 。 过程 不 产 生 油 烟 ， 零件 上 基 本 不带 有 切 削 油 ， 这 样 也
摘要：干式切削是一种绿色制造工艺技术
摘要：干式切削是一种绿色制造工艺技术，它已成为金属切削加工发展的趋势之一。
文中分析了干式切削加工对刀具的要求，讨论了刀具材料的选择并结合实例分析了干式切削技术在铣削中的应用。
1、前言现今大部分的金属切削加工是以使用切削液的湿式方式进行的。
切削液具有冷却、润滑、清洗、排屑、防锈等功能，对延长刀具使用寿命，保证加工质量起着重要的作用。
但是近几年随着人类社会对环境保护的日益重视，人们开始关注切削液所带来的一系列负作用。
一方面，切削液的广泛使用需消耗大量的能源和资源，增加加工成本。
据德国许多公司统计计算的资料表明，使用冷却液费用占总制造成本的16%，而切削刀具消耗的费用只占成本的3～4%。
另一方面，切削液对环境的污染较为严重，甚至危害工人健康。
为使金属切削加工尽可能少地产生污染，人们提出了“清洁化生产”这一概念。
干切削是消除切削液污染，降低产品成本，实现清洁化生产的最有效的途径。
要实现干式切削，必须合理选择刀具材料，设计合理的刀具几何参数。
干式切削技术已成为金属切削加工发展的趋势之一。
近年来，它在车削和铣削中的应用已日益普遍，在钻削、镗削和滚齿方面也取得了重大的突破。
本文结合工作实际，仅就干式切削技术在不锈钢铣削中的应用进行论述。
2、干式切削加工对刀具的要求切削刀具的性能取决于刀具材料和刀具结构及几何参数。
不同加工方法对刀具的设计侧重点有所不同。
对于干式切削加工刀具必须具备下述性能：(1)刀具应具有较高的耐热性和良好的耐磨性。
(2)切屑和刀具之间的摩擦系数要尽可能小。
(3)刀具形状要保证排屑流畅和易于散热。
(4)刀具应具有更高的强度和耐冲击韧性。
在实际生产中，应根据工件材料的物理、力学性能和工序特点，合理选用刀具材料、涂层，优化刀具结构和几何参数，并注意刀具材料与工件材料的匹配，才能设计和制造出适用于干式切削的刀具。
1)干式切削加工的刀具材料干式切削时刀具材料最重要的是必须具各高的红硬性和高的耐冲击性。
干切削的关键技术及其应用【范本模板】
摘要随着当前社会对环境保护的要求越来越高，传统的盲目追求高效率的粗放型生产方式已经不能满足工业生产需要，而提倡最大限度的利用和减少废弃物的集约型绿色生产方式引起了人们的关注。
干切削加工作为绿色制造实施的具体体现，目前已成为了切削加工领域的研究热点之一。
干切削加工过程中,避免了切削液的使用。
在生产安全上看,减少了对工人身体的伤害，并且在食品、医药器械加工方面具有极大优势;从效益上看，大大降低了处理切削液所带来的成本。
干切削加工与普通加工的区别并不是仅仅减少或杜绝了切削液的使用.在普通切削过程中,切削液起到了润滑、冷却、排屑的作用；而在干切削过程中，由于缺少了切削液的辅助作用，切削力、切削热会大量增加，切削区温度急剧上升,刀具磨损和机床变形加剧；同时，工件加工质量变差.要使干切削在规定的时间达到与湿加工相当、甚至超过湿加工的质量和刀具耐用度，就必须对刀具技术、机床技术和加工工艺有更高的要求。
关键词:干切削加工刀具技术机床技术加工工艺目录一、研究现状 (2)二、刀具技术 (2)2.1 刀具材料 (3)2.2 刀具涂层 (4)2.2.1涂层介绍 (4)2.2.2涂层对刀具的影响 (4)2.2.3涂层对加工表面质量的影响 (5)2.3刀具结构 (5)2.3.1刀具结构设计准则 (5)2.3.2刀具机构优化的应用 (6)三、机床技术 (7)3.1干切削对机床的要求 (7)3.2干切削机床机构设计 (7)3.2.1干切削机床支撑件的设计 (7)3.2.3主轴的设计 (7)3.2.4排屑机构的设计 (8)四、工艺技术 (8)五、总结 (8)参考文献 (9)一、研究现状在目前的加工制造过程中，传统的湿切削仍然是主流加工方式。
不仅切削液给周围环境带来不利影响,而且对切削液的处理所带来的成本大大高于刀具成本,而这正是人们在成本计算中容易忽略的。
据美国企业统计，目前，采购、管理、处理切削液的费用已达成本的14％16％,而刀具费用只占成本的4%。
干切削的原理及其应用
干切削的原理及其应用1. 引言干切削是一种常见的金属加工方法，广泛应用于工业生产和制造领域。
本文将介绍干切削的原理以及其在实际应用中的相关技术和优势。
2. 原理干切削是通过将刀具直接应用于金属工件表面，通过摩擦和切削力来移除材料的加工方法。
其主要原理包括以下几个方面：•摩擦力：当刀具与工件表面接触时，由于两者之间的接触面积较小，会产生较大的局部摩擦力。
这种摩擦力将刀具推进并产生切削力。
•切削力：切削力是干切削中最重要的力之一。
它是指刀具在切削过程中对工件施加的力，使刀具能够切削和去除材料。
•热量产生：在干切削过程中，由于摩擦和变形导致能量转化，部分能量会转化为热能。
这些热量会导致材料表面温度升高，可能会影响切削质量和工件表面精度。
3. 应用干切削方法在各个行业和领域都有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：3.1 金属加工干切削在金属加工领域中被广泛采用。
它可应用于各种金属材料的加工，如钢铁、铜、铝等。
干切削具有高效、精密和灵活的特点，能够满足各种复杂形状和高精度要求的加工需求。
3.2 刀具制造干切削方法在刀具制造过程中也发挥着重要作用。
通过干切削可以对刀具进行精密的修整、修磨和抛光。
这些工艺可以提高刀具的质量和精度，同时延长其使用寿命。
3.3 高精度零件加工在一些对加工精度要求非常高的应用中，如航空航天、汽车制造等行业，干切削被广泛应用于高精度零件的加工。
通过干切削可以实现对工件表面的高精度加工，满足复杂工艺和精密装配的要求。
3.4 快速原型制造干切削在快速原型制造中也有应用。
通过使用干切削技术，可以对原型进行快速加工和制造。
这种方法可以缩短原型开发周期，并降低制造成本。
4. 技术优势干切削作为一种常见的金属加工方法，具有以下几个技术优势：•高效性：干切削方法具有高速切削和高加工效率的特点。
它可以大幅提高工件的加工效率和生产效率。
•灵活性：干切削方法适用于各种金属材料和复杂形状的加工。
它可以满足不同工件加工需求，提供灵活的解决方案。
干式切削
干式与准干式切削技术目前绝大部分的金属切削加工是以使用切削液的湿式方式进行的。
切削液具有冷却、润滑、清洗和排屑等功能，对延长刀具使用寿命和保证加工质量起着重要的作用。
但是近年来，随着人们对环境保护的日益重视，切削液所带来的一系列负作用已受到关注。
一方面，切削液的广泛使用需消耗大量的能源和资源，增加加工成本，据德国一些公司的统计数据显示，冷却液费用占总制造成本的16%，而切削刀具消耗的费用只占成本的3%^-4%；另一方面，切削液对环境的污染较为严重，甚至危害操作人员的健康。
为此，越来越多的学者开始倡导“清洁生产”的理念。
干式切削是消除切削液污染、降低产品成本、实现清洁生产的最有效途径。
实现干式切削的最大技术难题是刀具，它是使干式切削加工得以顺利进行的关键因素。
必须选择合理的刀具结构和刀具材料，设计合理的刀具几何参数，并采取相应的工艺措施。
干式切削技术己成为金属切削加工发展的趋势之一。
（1)干式切削加工对刀具材料的要求干式切削加工过程中，刀具要承受很大的压力，同时由于切削时产生的金属塑性变形，以及在无切削液的情况下刀具、切屑、工件相互接触表面间将产生更强烈的摩擦，使刀具切削刃上产生极高的温度并受到很大的应力作用，在这样的条件下，刀具将迅速磨损或破损。
因此，干式切削刀具必须具备以下性能：①具有较高的耐热性和良好的耐磨性；②具有更高的强度和耐冲击韧性；③切屑和刀具之间的摩擦系数要尽可能小。
目前适用于干式切削的刀具材料有超细颗粒硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷及金属陶瓷、CBN及PCD等。
对硬质合金刀具来说，表面涂层是提高其性能的最有效措施。
涂层在切削过程中的作用如同在刀具与切屑／工件之间增加了力和热的隔离层，可有效地阻止将热量传递到刀具基体上。
另外，MOS2等“软”涂层可有效降低刀具表面的摩擦系数。
近年来开发成功的纳米涂层技术，将数百层具有软、硬不同特性的涂层复合叠加，总厚度仅为2^-5卿，既使刀具的硬度和韧性显著增加，又使其具有优异的抗摩擦、抗磨损和自润滑性能，非常适合干式切削。
绿色制造—高速干切削概述
绿色制造—高速干切削概述高速干切削是一种先进的切削加工技术，它在提高加工效率的同时，也有效地降低了环境污染和能源消耗。
本文将概述高速干切削技术的原理、应用领域以及对绿色制造的积极影响。
一、高速干切削的原理高速干切削是指在高速旋转的切削工具与工件接触时，不使用冷却液进行冷却和润滑的切削过程。
其原理是通过提高切削速度、降低加工温度和减少摩擦力来实现高效率的切削加工。
在高速干切削过程中，切削温度相对较低，切削力较小，从而减少了工具磨损和加工成本。
二、高速干切削的应用领域高速干切削技术广泛应用于机械制造、航空航天、汽车、电子、光学器件等领域。
例如，高速干切削技术在汽车制造中被用于发动机零部件的加工，可大幅提高生产效率和减少废液处理成本。
同时，在电子器件制造领域，高速干切削技术具备高精度和高表面质量等优势，被广泛应用于半导体芯片、光纤组件等的加工。
三、高速干切削对绿色制造的影响1. 节约能源：高速干切削不需要冷却液，大大减少了能源消耗。
与传统切削相比，高速干切削可节约能源30%以上，减少了对环境的负荷。
2. 降低环境污染：传统切削过程中，大量的冷却液被使用后会成为废液，对环境造成严重的污染。
而高速干切削技术无需冷却液，减少了废液的产生，降低了对水资源的消耗和水污染的风险。
3. 提高生产效率：高速干切削技术采用高速切削工具和高速传动设备，加工速度更快，提高了生产效率。
同时，由于无需处理废液等附加工序，工艺流程更加简化，进一步提高了生产效率。
4. 减少工具磨损：高速干切削的切削速度相对较高，与工件接触时间短，减少了工具磨损。
这可以延长工具的使用寿命，减少了资源消耗和废弃物的产生。
综上所述，高速干切削技术具有降低能源消耗、减少环境污染、提高生产效率和减少工具磨损的优势，为绿色制造的实践提供了重要的技术支持。
随着高速干切削技术的进一步发展和应用，相信将在制造业领域取得更加显著的绿色效益和可持续发展。
干式切削技术培训课件
干式切削技术干式切削的基本概念金属切削加工普遍采取使用切削液的湿式方式，因为切削液具有冷却、润滑、清洗、排屑、防锈等功能，同时对延长刀具使用寿命、保证加工表面质量起到重要作用。
切削液所带来的负作用：消耗资源和能源，增加加工成本（据统计，切削液使用费用占总制造成本的16%，而切削刀具费用仅占总制造成本的3%～4%）；切屑上的残留切削液提高了清洁处理成本。
干式切削是指在切削加工过程中不使用切削液的工艺方法，它能从源头上消除切削液带来的系列环境负面效应，符合绿色制造的理念和需求。
干式切削的优点①形成的切屑洁净、无污染、易于回收和处理，可以降低切削残屑的回收成本；②可以省去与切削液有关的供应、回收、过滤、处理等费用；③不污染环境，实现绿色切削，工厂无须承担切削废液污染的责任；④干式切削法加工产品效率高、成本低。
干式切削的局限性①干式切削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干式切削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，导致形成带状缠绕在刀具上，影响后续切削，加剧刀具磨损。
③由于摩擦使工件和刀具的温度升高，导致刀具磨损加快，工件产生残留应力，刀具和工件发生热变形，表面质量下降；④无润滑作用，会使刀具分屑困难，切屑堵塞容屑槽，还可能损坏已加工的工件表面；⑤切屑如不及时排出，残留切屑可能导致夹紧误差、损坏机床导轨等。
干式切削关键技术刀具技术、排屑方法、使用的机床等三项技术①干式切削的刀具技术为了使得在干式切削过程中，产生的热量减少，提高刀具的润滑效果和断屑功能，首先要优化刀具的几何形状：◆减少刀具/工件表面之间的接触面积；◆考虑刀具表面的最大润滑性，防止积屑瘤的产生。
如美国公司把刀片制成超大正前角+34°加强刃，前刀面呈多条弧形沟，以减少切屑与前刀面的接触，使切削温度大大降低，采用常规切削速度加工时，刀具寿命可提高3～4倍。
干式切削加工技术及其应用
干式切削加工技术及其应用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。
一绿色制造的定义近年来,由于严峻的资源和环境形势，产生了绿色制造的概念。
所谓的绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式,是一个面向环境的复杂的制造系统工程,它把制造过程中涉及到的每一个环节、每一个因素都与对环境的影响和资源的利用紧密结合起来。
绿色制造的目标是使得产品从设计、制造、使用到报废、回收、处理的全产品生命周期中,对环境的负面影响达到最小、资源效率最高、能源消耗最低,实现经济效益和社会效益的协调和优化。
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。
因此，绿色制造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。
二干式切削加工特点（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。
三干式切削实施条件1. 干式切削的刀具技术（1）刀具应具有优异的耐热性能(高温硬度)与耐磨性能（2）尽量减小刀具与切屑间的摩擦系数（3）减少对切削液排屑作用的依赖2. 干式切削的机床技术切削热传出和切屑、尘埃的排出要迅速。
干式切削加工技术及其应用
2009-5-18
id=zoom>制造业是产生工业污染的主要来源之一，其中传统加工所使用的切削液给环境造成了严重的污染。随着人们对环境保护的日益重视，尤其是环境保护法规的严格实施，对制造业产生的环境污染提出了更高的要求。一种能减少对环境污染、节约资源和能源的绿色制造技术——干切削加工技术，越来越受到人们的重视。近年来，许多发达国家在工厂条件允许的情况下正积极地采用干式切削加工技术，以达到减少切削加工 的润滑污染、降低加工成本的目的。
低温冷风切削
低温冷风切削的概念是由日本人横川和尹首先提出来的是一种在-10～-100℃冷风冷却和非常微量的植物油润滑条件下进行干式切削的技术。有关研究表明，在刀具表面涂一层薄薄的植物油，在切削加上点进行低温冷风冷却，其干式加工的效果很理想。如，在切削条件为：工件直径：?92～?98mm；切削速度45.1～48.Om/min；进给 O.5mm；切削余角：45°；刀具：刀具半径RO.4mm， SKH高速钢不重磨刀片的试验结果：以刀具后刀面磨损宽度达0.2mm为评价严重磨损的指标的话，完全干式切削时刀具切削长度为1000mm、只供给 Acc-Lube精密润滑油的刀具切削长度为1500mm、只用-12℃的冷风，切削长度为2000mm、在供给-12℃冷风的同时，在切削部位注入 1ml/h的Acc-Lube精密润滑油，切削长度为4000mm。
1 干式切削加工相关技术
干式切削加工技术是在无冷却或少许润滑油、剂的条件下，采用高切削速度进行切削加工的方法。在于式切削条件下，失去切削液、冷却、清洗、排屑的作用，切削条件非常恶劣。在切削区域会产生大量的切削热将无法及时的散发，温度和切削力大幅度上升，摩擦力增大，刀具磨损加快，生产效率降低。因此要使干式切削加工工艺得到很好地推广，充分发挥其优势，克服其缺点，就必须要很好地解决干式切削加工相关地技术难题。
高速干切削技术及其实现
高速干切削技术及其实现摘要：在切削加工中大量使用切削液进行冷却、润滑，不但提高了加工成本，也带来了环境污染，消除这些问题的合理措施是采用高速干切削方式。
提出了干切削技术的新内涵，分析了实现高速干切削的机床技术、刀具技术和工艺技术。
通过该技术实现了绿色制造，保证了企业的经济效益和社会效益最优化。
0 前言高速切削加工因具有增进生产效率、减少切削力、提高加工精度和表面质量、降低生产成本，且可加工高硬材料等诸多优点，已在航空、汽车、模具等制造业界得到广泛应用，并取得了显著的经济效益。
在高速加工中，通常都大量使用切削液，以发挥其润滑、冷却、排屑作用。
但随着绿色制造、清洁制造等生产理念的成熟，人们越来越清醒地意识到大量使用切削液所带来的负面影响：①零件的生产成本大幅度提高。
有统计数据表明，在零件加工总成本中，切削液费用约占16%，而刀具费用只占总成本的4%。
②造成对环境的严重污染，破坏生态环境，不利于可持续发展战略的实施。
③直接危害车间工人的身体健康。
为提高产品竞争力，实现经济效益与社会效益的统一，本研究探讨将高速切削加工和干切削技术有机结合的高速干切削技术，对于实现绿色制造及指导业界的生产，具有重要的现实意义。
1 高速干切削技术的内涵在所见论述干切削技术的文献中，干切削技术通常都是指不使用切削液来进行切削加工的技术方法，是相对于传统的使用切削液加工(湿加工)方法而言的。
笔者认为这只是狭义上的干切削技术，今天更应该从广义上来理解干切削技术：只要是在加工过程中不使用切削液或很少使用切削液，加工出的工件和形成的切屑是干燥的、“干净”(清洁)的且能保证加工质量的方法就应归人干切削技术范畴。
如采用最小量润滑技术(Minimal Quantity Lubrication)法加工时，工件和切屑可保持干燥，过去称之为“准干切削”(Near-Dry cutting) ，实际上从广义来说，可认为其属于干切削范畴。
所以高速干切削技术可表述为：高速干切削技术是使用高速切削加工方法，在切削过程中不使用切削液或使用微量切削液，加工出的工件和形成的切屑是干燥的、“干净”(清洁)的高精度、高效率的先进加工技术。
干式(绿色)切削技术
4.3.1 风冷却切削
冷却原理
（4）涡流管直接制冷
1—喷嘴，2—孔板，3—涡流室，4—控制阀 图4-8 涡流管直接制冷原理
15
4.3.1 风冷却切削
冷却原理
制冷方法
低沸点液体制冷
压缩机循环制冷 空气绝热膨胀制
冷 涡流管制冷
表4-2 四种制冷方法性能的比较
装置复 杂程度
初始成本 运行成本
可控性
现代机械加工新技术
第4章干式（绿色）切削技术
4.1 概述
1
4.1 概述
概述
人们正试图少使用或不使用切削液，以适应21世纪清洁 生产和降低成本的要求。干式切削技术就是这样的实用绿色 切削技术，可以较好地解决当前的生态环境、技术与经济间 的协调与持续发展。
图4-1 干式切削
2
现代机械加工新技术
第4章干式（绿色）切削技术
21
4.3.4 用水蒸气作冷却润滑剂
uc = 230 m/min, ap = 1 mm, f = 0.15 mm/r
uc = 50 m/min, ap = 1 mm, f = 0.1 mm/r
1—干切，2—浇水，3—水蒸气
图4-10 用水蒸气作为冷却润滑剂的车刀磨损VB值
22
4.3.4 用水蒸气作冷却润滑剂
6
4.2.2 实施干式切削的必要条件
干式切削的刀具技术
（3）减少对切削液排屑作用的依赖 对于干式切削，排屑则成了要解决的主要问题。 ① 重力排屑法。 ② 虹吸原理排屑法。 ③ 利用真空或喷气系统改善排屑条件，以实现干式切削。 ④ 用复杂的刀具几何结构解决封闭空间的排屑问题。
7
4.2.2 实施干式切削的必要条件
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高速干式切削加工技术及其应用
高速干式切削加工技术及其应用来源：慧聪网1.引言随着“21世纪绿色制造工程”的提出和实施，高速干式切削加工技术日益成为人们关注的焦点和热点。
迄今，大多数金属切削加工仍是以使用切削液的湿式加工方式来进行。
切削液具有冷却、润滑、排屑、清洗、防锈等功能，并对延长刀具使用寿命、保证加工表面质量起着重要作用。
但是，在切削过程中使用切削液，一方面造成了资源和能源的巨大浪费（据德国公司的统计资料，切削液使用费用占总制造成本的16%，而切削刀具费用仅占总制造成本的3%～4%）。
另一方面，切削液会对环境产生较严重的污染，甚至会危害工人健康。
随着全球环境保护意识的不断增强和环境保护立法的日益严格，对环境无污染的“绿色制造”被认为是可持续发展的现代制造业模式。
为使金属切削加工尽可能达到绿色制造的要求，可减少环境污染、节省资源和能源的高速干式切削技术越来越多地受到人们的关注。
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。
高速切削加工具有以下优越性：（1）随着切削速度的提高，单位时间内的材料切除率（切削速度、进给量和切削深度的乘积，v×f×ap）增加，切削加工时间减少，从而可大幅度提高加工效率，降低加工成本。
（2）在高速切削加工范围内，切削力随着切削速度的提高而减小，根据切削速度的提高幅度，切削力平均可减少30%以上，有利于对刚性较差的零件和薄壁零件的切削加工。
（3）高速切削加工时，切屑以很高的速度排出，可带走大量切削热。
切削速度愈高，带走的热量愈多（约90%以上），传给工件的热量大幅度减少，有利于减小加工零件的内应力和热变形，提高加工精度。
（4）从动力学的角度，在高速切削加工过程中，切削力随切削速度的提高而降低，而切削力正是切削过程中产生振动的主要激励源。
转速的提高使切削系统的工作频率远离机床的低阶固有频率，而工件的加工表面粗糙度对低阶固有频率最敏感，因此高速切削加工可大大降低加工表面粗糙度。
干切削加工
干切削加工技术的发展与应用孙宇机092 0910012052环境保护是人类生存生产持续发展及高质量生产的需要，工业生产对环境的污染和破坏主要体现在生产过程，产品的运行过程产生的废弃物的排放及能源，原材料和其它资源的不合理消耗等方面，消除或减少工业生产对环境污染的根本出路在于推广应用清洁制造工艺技术，为此我们必须仔细分析生产过程的每一要素，改进传统工艺或开发新型替代工艺。
对切削过程的研究表明;切削液传统的冷却，润滑，排屑等作用在加工过程中得不到充分而有效的发挥，因此，人们试图不用或少用切削液来改变这种状况，以适应清洁生产工艺及减小生产成本的要求。
干切削加工技术就是这样的一种方法，它能较好地解决生存环境，技术与经济之间的协调关系并促进加工技术的持续发展。
1.干切削技术的内涵干切削加工已不是新名词了。
早已为人们所熟知"干切削加工是金切领域近年来发展起来的一项关键技术" 所谓干切削并不是真正意义上的干切削，而是相对于传统的切削加工中用大量冷却润滑液的所谓湿式加工而言的" 干切削过程中取消了传统的冷却润滑液，而改用油雾冷却润滑。
消耗的润滑剂很少" 因此，干切削也叫少量润滑剂加工法，即MMS加工。
例如德国公司加工铝制变速箱壳体时，每个箱体用300L空气与1g油混合成油雾通过工作主轴供给刀具切削刃，达到冷却润滑的目的。
应用MMS加工法时要用专门的油雾发生器"。
2.干切削的特点a.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、回收等装置及费用，简化了生产系统，节约了生产成本。
(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。
由于具有这些优点，干切削已成为目前清洁制造工艺研究的热点之一，并在车、铣、钻、铰、镗削加工中得到了成功的应用。
干式切削在齿轮加工中的作用
干式切削在齿轮加工中的作用干式切削在齿轮加工中的作用，关键在于找到一种代替冷却和润滑的方法。
目前，比较成功的干式切削法有两种：高速干式切削和低温冷风切削。
一、高速干式切削与低温冷风切削高速干式切削法该加工方法是在无冷却、润滑油剂的作用下，采纳很高的切削速度进行切削加工。
干式切削必需选用适当的切削条件。
首先，采纳很高的切削速度，尽量缩短刀具与工件间的接触时间，再用压缩空气或其他仿佛的方法移去切屑，以掌控工作区域的温度。
随着数控技术的广泛使用，机床刚性和动态性能不断提高，提高机床的切削速度并非难事。
实践证明，当切削参数设置正确时，切削产生的热量80%可被切屑带走。
高速干式切削法对刀具有严格的要求：①刀具应具有优异的耐高温性能，可在无切削液条件下工作。
新型硬质合金、聚晶陶瓷和CBN等切削材料是干式切削刀具的首选材料；②切屑和刀具之间的摩擦系数要尽可能小（最有效的方法是刀具表面涂层），并辅以排屑良好的刀具结构，削减热量聚积；③干式切削刀具还应具有比湿式切削刀具更高的强度和抗冲击韧性。
低温冷风切削该切削方法是一种用—10～—100℃的冷风和特别微量的植物油代替冷却和润滑油剂冷却的加工方法。
它由日本明治大学的横川和彦等最早提出。
讨论发觉，在金属切削加工过程中，假如只给加工点供给特别微量、润滑效果良好且未氧化的植物油，加工点就会因高温而失去润滑性。
若给加工点供给冷风（—10～—100℃），就可以防止加工点的高温化，避开上述情况发生。
冷风切削时切削性能大大提高。
试验表明，冷风切削、磨削在性能方面比油剂切削、磨削提高了2倍以上。
有、无植物油切削剂与冷风时的切削性能对比情况。
可以看出，仅使用冷风切削就比使用植物的效果好，而冷风与微量植物油一起使用时，刀具的切削性能进一步加强。
试验时的切削条件：工件直径：f92～f98mm，切削速度：45.1～48.0m/min，进给：0.5mm，切削刀具：刀尖半径R0.4，相当于SKH4高速钢，不重磨刀片。
基于绿色制造的干式切削技术的研究与应用
料 的选型 方法 ， 以及 干切 削加 工工 艺规 划模 型设计 方 法研 究。
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关键词： 绿色制造 ； 切削加工； 工艺规划 ； ； 涂层 干式切削
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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,由于在干式切削过程中缺少了切削液的冷却、润滑和排屑作用,会导致刀具与工件间的摩擦增大、切削温度升高、粘连加剧和切屑堵塞,从而造成刀具寿命缩短、加工精度和切削效率的下降。
为克服由于缺少切削液而造成的困难,需要通过开发和应用耐热的刀具材料及涂层,设计合适的刀具几何形状,以及通过采用适合于干式切削的机床和选择相应的切削参数等措施来解决冷却、摩擦、排屑等问题。
1、干式加工刀具设计。
干式切削技术刀具设计时，要考虑道具的几何形状、材料和图层之间的兼容性。
就是要在没有切削液的条件下，创造与湿式切削相同的切削条件。
因此,对刀具提出了更高的要求。
1.1刀具材料。
由于干式切削时会产生强烈的摩擦和极高的温度,所以用于干式切削的刀具要具有较高的高温硬度和耐磨性。
目前,用于干式切削的主要有超细颗粒硬质合金、立方氮化硼(CBN)、和聚晶金刚石(PCD)、陶瓷和金属陶瓷等刀具材料。
（1）超细颗粒硬质合金硬质合金中P类硬质合金有最好的耐高温性，因此适用场合需要大前角的话，细颗粒硬质合金有很好的韧性和韧口强度。
超细颗粒硬质合金是为同时提高硬度和抗弯强度而开发的合金材料，与普通硬质合金材料相比，在硬度相同时具有强度更高、在强度相同时具有硬度更高的特点。
普通硬质合金的WC颗粒为1～6μm左右，超细颗粒硬质合金的WC颗粒则仅为0.6μm左右，因为WC颗粒非常微小，所以周围起粘结作用的Co成分的厚度较薄，同时，因折断起始尺寸小，使抗弯强度较高。
虽然超细颗粒硬质合金在低温下显示出优异的特性，但在高温状态下容易出现塑性变形，在切削速度高的情况下使用时，有时会产生塑性变形、磨损增大等现象，应予以注意。
此材料适合与干式加工，如转头、深空钻、刀片（2）立方氮化硼CBN(Cubic Boron Nitride）CBN主要用来加工铸铁和淬火钢。
淬火硬度HRC60-65、HRC70等应共建可采CBN进行干式加工，以取代磨削来加工的工序。
起源：立方氮化硼CBN(Cubic Boron Nitride）是20世纪50年代首先由美国通用电气（GE）公司利用人工方法在高温高压条件下合成的，其硬度仅次于金刚石而远远高于其它材料，因此它与金刚石统称为超硬材料。
应用：采用PCBN刀具精车淬硬钢，其工件硬度高于45HRC，效果最好。
其切削速度一般为80～120m/min，工件硬度越高，切削速度宜取低值，如车硬度为70HRC的工件，其切削速度宜选60～80m/min。
精车的切深在0.1～0.3mm，进给量在0.05～0.025mm/r，精车后的工件表面粗糙度为Ra0.3～0.6μm，尺寸精度可达0.013mm。
若能采用刚性好的标准数控车床加工，PCBN刀具的刚性好和刃口锋利，则精车后的工件表面粗糙度可达Ra0.3μm，尺寸精度可达0.01mm，可达到用数控磨床加工的水平。
如果机床刚性好，选用的切削速度较低，则选用PCBN复合刀片可精车断续表面。
精车加工余量一般为0.3mm左右，尽可能提高工件淬火前的尺寸精度和减少热变形，以保证精车时切削余量均匀，延长PCBN刀具的使用寿命。
（3）PCD金刚石作为一种超硬刀具材料应用于切削加工已有数百年历史。
金刚石刀具具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性，可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率。
金刚石刀具的上述特性是由金刚石晶体状态决定的。
在金刚石晶体中，碳原子的四个价电子按四面体结构成键，每个碳原子与四个相邻原子形成共价键，进而组成金刚石结构，该结构的结合力和方向性很强，从而使金刚石具有极高硬度。
由于聚晶金刚石（PCD）的结构是取向不一的细晶粒金刚石烧结体，虽然加入了结合剂，其硬度及耐磨性仍低于单晶金刚石。
但由于PCD烧结体表现为各向同性，因此不易沿单一解理面裂开。
工业发达国家对PCD刀具的研究开展较早，其应用已比较成熟。
PCD刀具主要应用于以下两方面：①难加工有色金属材料的加工：用普通刀具加工难加工有色金属材料时，往往产生刀具易磨损、加工效率低等缺陷，而PCD刀具则可表现出良好的加工性能。
如用PCD刀具可有效加工新型发动机活塞材料——过共晶硅铝合金（对该材料加工机理的研究已取得突破）。
②难加工非金属材料的加工：PCD刀具非常适合对石材、硬质碳、碳纤维增强塑料（CFRP）、人造板材等难加工非金属材料的加工。
如华中理工大学1990年实现了用PCD刀具加工玻璃；目前强化复合地板及其它木基板材（如MDF）的应用日趋广泛，用PCD 刀具加工这些材料可有效避免刀具易磨损等缺陷金刚石工具主要用在铜合金、铝及铝合金，钛及其合金，也可用于及耐磨的高性能材料，如纤维增强的塑料，金属复合材料，木材复合材料。