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0 前言

淬 硬轧辊的最终加工过去常由磨削加工来完成，而磨削加工不仅效率低，而且所使用的切削液会给环境带来污染，并影响操作 者的身体健康，因此，采用干式切削刀具对淬硬轧辊的硬态干式切削加工已成为目前研究与应用的热点。淬硬轧辊的干式切削加工实现了以车代磨，加工效率提高了 5～10倍，并可避免环境污染，是一种高效、洁净的工艺方法，符合绿色制造、清洁生产模式，具有广泛的应用前景。

1 干式切削淬硬轧辊刀具

1. 刀具材料及其选用
   1. 陶瓷材料

      陶 瓷刀具具有高硬度(HRA91～95)、高强度(抗弯强度为750～1 000 MPa)、耐磨性好、化学稳定性好、良好的抗粘结性能、摩擦系数低且价格低廉等优点。陶瓷刀具还具有很高的高温硬度，1,200℃时硬度达到HRA80。 正常使用时，陶瓷刀具耐用度极高，车速可比硬质合金提高2～5倍，特别适合高硬度材料加工、精加工以及高速加工，加工硬度可达HRC65的各类淬硬钢和硬 化铸铁等。常用的有氧化铝基陶瓷、氮化硅基陶瓷、金属陶瓷和晶须增韧陶瓷。氧化铝基陶瓷刀具比硬质合金有更高的红硬性，高速切削状态下切削刃一般不会产生 塑性变形，但它的强度和韧性很低，为改善其韧性，提高耐冲击性能，通常一方面可加入氧化锆或TiC和TiN的混合物，另一种方法是加入碳化硅晶须。氮化硅 基陶瓷除红硬性高以外，还具有良好的韧性，与氧化铝基陶瓷相比，它的缺点是在加工钢时易产生高温扩散，加剧刀具磨损，氮化硅基陶瓷主要应用于断续车削灰铸 铁及铣削灰铸铁。金属陶瓷是一种以碳化物为基体材料，其中TiC为主要的硬质相(0.5～2µm)，它们通过Co或Ti粘结剂结合起来，是一种与硬质合金 相似的刀具，但它具有较低的亲和性、良好的摩擦性及较好的耐磨性。它比常规硬质合金能承受更高的切削温度，但缺乏硬质合金的耐冲击性、重型加工时的韧性以 及低速大进给时的强度。近年来通过大量的研究、改进和采用新的制作工艺，陶瓷材料的抗弯强度和韧性均有了很大的提高，如日本三菱金属公司开发的新型金属陶 瓷NX2525及瑞典山德维克公司开发的金属陶瓷刀片新品CT系列和涂层金属陶瓷刀片系列，其晶粒组织的直径细小至1µm以下，抗弯强度和耐磨性均远高于 普通的金属陶瓷，大大拓宽了陶瓷材料的应用范围。

   2. CBN

      CBN的硬度和耐磨性仅次于金刚石，有极好的高温硬度，与陶瓷刀具相比，其耐热性和化学稳定性稍差，但冲击强度和抗破碎性能较好。它广泛适用于淬硬钢(HRC50以上)、珠光体灰铸铁、冷硬铸铁和高温合金等的切削加工，与硬质合金刀具相比，其切削速度可提高一个数量级。

      CBN 含量高的PCBN刀具硬度高、耐磨性好、抗压强度高及耐冲击韧性好，其缺点是热稳定性差和化学惰性低，适用于耐热合金、铸铁和铁系烧结金属的切削加工。复 合PCBN刀具中CBN颗粒含量较低，采用陶瓷作粘结剂，其硬度较低，但弥补了前一种材料热稳定性差、化学惰性低的特点，适用淬硬钢的切削加工。

      使 用PCBN刀具干式切削淬硬轧辊还应遵循以下原则：在机床刚性允许条件下尽可能选择大切深，这样切削区生成的热量使得刃前区金属局部软化，能有效降低 PCBN刀具的磨损，此外在小切深时还应考虑采用PCBN刀具导热性差而使得切削区热量来不及扩散，剪切区也能产生明显的金属软化效应，减小切削刃的磨 损。

2. 刀片结构及几何参数确定

   刀片形状及几何参数的合理确定对充分 发挥刀具切削性能是至关重要的。按刀具强度来说，各种刀片形状的刀尖强度从高到低依次为：圆形、100°菱形、正方形、80°菱形、三角形、55°菱形、 35°菱形。刀片材料选定后，应选用强度尽可能高的刀片形状。硬态车削刀片也应选择尽可能大的刀尖圆弧半径，用圆形及大半径刀片粗加工，精加工时的刀尖半 径约为0.8µm。

   淬硬钢切屑为红而酥软的锻带状，脆性大，易折断，不粘结，一般在切削表面不产生积屑瘤，加工的表面质量高，但淬硬钢切削力比较大，特别是径向切削力比主切削力还要大，所以刀具宜采用负前角(g₀≥-5°)和较大的后角(a₀=10～15°)，主偏角取决于机床刚性，一般取45～60°，以减少工件和刀具颤振。

2 干式切削淬硬轧辊切削参数及其对工艺系统的要求

1. 切削参数的选择

   淬 硬轧辊材料硬度越高，其切削速度应越小。使用干式切削刀具进行硬态车削精加工的适宜切削速度范围为80～200m/min，常用范围为 100～150m/min。采用大切深，或强烈断续切削时，切削速度应保持在80～100m/min。一般情况下，背吃刀量为0.1～0.3mm之间。加 工表面粗糙度要求高时可选小的切削深度，但不能太小，要适宜。进给量通常可以选择0.05～0.25mm/r之间，具体数值视表面粗糙度数值和生产率要求 而定。当表面粗糙度为Ra0.6～0.8µm，采用干式切削刀具进行硬态车削比磨削经济得多。

2. 对工艺系统的要求

   除选 择合理的刀具外，采用干式切削刀具进行硬车削轧辊对车床或车削中心并无特殊要求，若车床或车削中心刚度足够，且加工软的工件时能得到所要求的精度和表面粗 糙度，即可用于硬态切削。由于加工淬硬轧辊时，径向力很大，这就要求机床功率要大，机床系统刚性要好，这既可保护干式切削刀具，又可获得满意的加工效果。 为了保证车削操作的平稳和连续，常用的方法是采用刚性夹紧装置和中等前角刀具。若轧辊在切削力作用下其定位、支承和旋转可以保持相当平稳，现有的设备就可 采用干式切削刀具进行硬车削。

3 干式切削淬硬轧辊中应注意的问题

1. 干式切削淬硬轧辊不用切削液，因为在切削过程中大量的热量将由切屑带走，很少会在工件表面产生热损伤及热变形。相反，若使用冷却液会给刀具寿命和表面质量带来不利影响。
2. 精车刀片最好选用强度高的方形、圆形刀片，虽然切削力加大，但粗糙度值更小，表面质量更佳。磨钝以后，转位换刃即可。也可以选用菱形刀片，刀尖半径在0.5～1mm之间。
3. 干 式切削刀具作低速切削时(如v<50m/min)，不但与硬质合金的切削性能相近，而且容易引起工艺系统的振动，使刀具发生崩刃，甚至无法切削。在>
4. 进给量对刀具破损的影响比切削速度大，选取较小的进给量，有利于防止或减少刀具的破损。因此，对干式切削刀具应选用较小的进给量和尽可能高的切削速度。
5. 装夹干式切削刀具时，刀具的悬伸长度要尽量短，以防止刀杆颤振和变形，使干式切削刀具保持良好的加工状态。
6. 对 于硬度高和不规则的工件，由于干式切削刀具较脆、怕冲击。刀具从工件端面切入、切出时，尤其表面有凹凸不平，最易发生冲击，刃口破裂，使耐用度降低。所以 在使用干式切削刀具前，最好在工件切入切出端先倒角，以减小刀具冲击力。毛坯切入处的倒角，可避免刀具刚接触工件时，承受过大的冲击载荷。毛坯切出处的倒 角，主要是为避免刀具切离零件时被留下的一圈料边打坏。
7. 为很好地使用干式切削刀具，稳定地控制工件质量，准确判断干式切削刀具的耐用度 至关重要。如果一直使用磨损已很严重的刀具，那么切削力及切削温度增加、切削不畅，就难以控制工件尺寸及表面完整性，甚至使干式切削刀具无法继续修磨而报 废。为保证刀具的正常使用，建议干式切削刀具后刀面磨损量达0.3～0.6mm(精车时取小值)时应进行重磨。但重磨需要一定的设备和技巧，多数工厂的机 床不具备合适的条件，一般干式切削刀具的重磨都应由专业厂来完成.

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BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.

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金 属切削加工是通过刀具和工件的相对运动来完成材料的移除。切削时会产生大量的切削热，使刀具、工件甚至机床的温度升高。为了减少刀具磨损、降低 加工部位的温升，通常使用大量的切削油。但是，使用切削油作为冷却润滑剂会造成很多问题。首先是环境问题：在加工过程中产生的大量油雾、飞溅的油沫以及泄 漏的切削油是车间厂房的主要污染源；粘附在切屑上的油污很难清除，往往随废水排入江河，污染环境；在切屑回收过程中，使用燃烧或化学处理方法清除油污，不 仅增加了回收成本，而且再次污染环境。其次是成本问题：据日本有关方面统计，在金属切削加工中，刀具使用费约占加工成本的8%，而与切削油有关的费用则高 达15～30%(如图1所示，包括油料采购费、油料管理费、废油料处理费、油料循环设施耗电费、油雾处理费等)。为了改善加工环境，ISO14000系列 标准对环境管理及监测进行了严格的规定。为此，各国政府花费大量资金资助“绿色加工”研究，并取得了明显成效，绿色金属切削加工技术的实施势在必行。干式 加工作为一种“绿色加工”技术，将成为未来切削加工的发展趋势。据有关方面估计，随着世界各国对环境保护的日益重视，今后几年，工业发达国家会设置禁止使 用油剂切削机床出口的国际贸易壁垒。因此，如果不充分认识绿色加工的重要性并采取积极措施，我国现有机床出口将可能遭受严重损失。同时，随着国内用户需求 的改变，传统金属切削加工机床的市场也会受到挑战。因此，应该充分认识“绿色加工”的重要意义，积极推广干式切削技术。 图1 金属切削加工的成本构成 1 干式切削工艺 干式切削加工工艺的成败，关键在于选择一种可以不用切削液的切削加工方式。目前，开发比较成功的干式切削工艺有两种，即高速干式切削法和空气流切削法。 高速干式切削工艺 高 速干式切削就是在无冷却液、润滑油的条件下，采用很高的切削速度进行切削加工。因此，干式高速切削需要在一定的切削条件下进行。首先是选用很高的切削速 度，尽量缩短刀具与工件的接触时间，再用压缩空气或其它方法移去切屑，以控制工作区域因切屑堆积而造成的温升。随着机床制造技术的发展，提高机床的切削速 度并非难事；当切削参数设置正确时，80%的切削热量将被切屑带走，使切削点的温升降低。 高速干式切削法对刀具有严格的要求，适合高速干式切削的刀具必须具有以下特点： 刀具材料应具有优异的耐高温性能，可在无切削液的条件下工作。通常采用新型硬质合金、聚晶陶瓷和CBN材料。 良好的刀具结构设计，使切屑与刀具之间的磨擦系数尽可能小以减少热堆积。最有效的方法是采用刀具表面涂层工艺。 比湿式切削刀具具有更高的强度和抗冲击韧性。 国外高速干式切削的研究工作开展较早，条件也较为成熟，西欧国家已有近1/3的企业开始采用。但是，由于高速干式切削对加工条件要求比较苛刻，给机床在线稳定生产造成一定的难度，使用复杂刀具加工时更为突出，因此，该工艺在我国短时期内难以普及。 空气流切削工艺 空 气流切削法包括MQL(微量润滑)切削、低温冷风切削、氮气流切削及蒸气切削法。MQL切削是在切削中用压缩空气加微量润滑剂代替切削油剂，低温冷风切削 是在MQL切削法的基础上降低压缩空气的温度进行切削，氮气流切削是在切削中用氮气流代替低温冷风，蒸气切削则是在切削时用蒸气代替切削油剂。 图2 干式车削、油剂车削、MQL车削与低温冷风车削时的刀具切削寿命对比 1996 年，日本横川技术士研究所、工学院大学的横川和彦教授、横川宗彦副教授等人对低温冷风切削加工技术的研究获得成功。低温冷风切削加工是在切削时使用- 10℃～-100℃的低温冷风和非常微量的植物油代替冷却润滑剂实施切削的方法。研究表明：在金属切削过程中，如果只给加工点提供非常微量、润滑效果良好 且未被氧化的植物油，加工点会因高温而丧失润滑性，使刀具很快磨损。如果加工时提供低温冷风，加工点的高温化就可得到缓解，达到延缓刀具磨损的目的。如果 在给加工点提供低温冷风的同时，再加上润滑效果良好且未被氧化的微量植物油，不仅加工点的高温化可得到缓解，而且刀具的润滑性也可得到保证。试验证明，采 用低温冷风切削时，车刀的寿命可以延长两倍以上。采用不同切削方法时的切削寿命对比见图2。 近几年来，国外对低温冷风切削技术的研究已 趋成熟，低温冷风切削技术已为机床生产企业所接受并相继推出采用该技术的机床产品。如日本安田工业公司的加工中心采用在电机轴、刀杆轴的中心插入绝热风管 的结构，使-30℃的低温冷风直通刀刃，该结构大大改善了切削条件，更有利于低温冷风切削加工工艺的实施。此外，日本三井精机推出的加工中心、罔本工作机 械推出的平面磨床、森精机推出的车床等都使用了低温冷风切削技术。为了保证切屑的迅速处理，这些机床的结构都作了较大的调整。同时，与之配套的低温冷风发 生系统的生产也实现了商品化，并正在成为日本机床行业新的销售热点。 2 低温冷风切削技术的特点 勿需作加工尺寸补偿 在使用油剂切削时，由于油剂温度高，工件受油温的影响会发生膨胀，加工时往往需要进行尺寸补偿。使用低温冷风切削工艺后，由于采用稳定的低温冷风，大大减少了工件的热变形，因此，勿需进行加工尺寸补偿。 有利于提高加工精度 研究表明，冷风可以使加工点的温升低于60℃，工件加工界面残留应力趋于零，对提高加工精度具有重要意义。 提高刀具寿命 试 验表明：在同一台机床上使用相同材料的车刀进行切削，分别用+10℃、-5℃、-10℃、-20℃、-30℃的冷风冷却切削点，试验结果大为不同：以横刃 面磨损至0.1mm为限，在风温为+10℃时切削长度为140米；风温为-5℃时切削长度为330米；风温为-10℃时切削长度为760米，风温为- 20℃时切削长度为1220米，风温为-30℃时切削长度高达1400米。从试验结果可知，采用低温冷风切削可明显提高刀具的使用寿命。 提高加工效率 在使用油剂切削时，为了防止油雾扩散和油沫飞溅，加工时需要使用护罩，高速切削机床还设有全密封护罩。护罩的使用阻碍了上下工件，增加了频繁开启时间。采用低温冷风切削可解决这个问题，明显提高加工效率。此外，刀具寿命的延长也提高了机床的加工效率。 除此之外，由于机床不再使用切削油，因此，可以直接观察加工状态，有利于操作；可以节约机床切削油循环系统、油雾分离装置等的制造费用，降低机床制造成本；可以节约机床切削油循环系统占用的车间面积，降低零件加工成本；同时，更有利于难切削材料的加工。 3 低温冷风发生装置的研究 要 采用低温冷风切削技术，最重要的是必须配置相应的低温冷风发生装置。目前国外如日本已有多家工厂生产这种装置，已形成商品的低温冷风发生装置的结构形式主 要有：氮气流发生装置、使用低沸点工质作冷媒的间接冷却装置以及通过压缩空气冷冻循环的间接冷却方式等，但其价格都比较昂贵。(日本生产的低温冷风发生装 置的价格随冷风排放量的大小不同，每台分别在150万日元～340日元之间)。 国内对低温冷风发生装置的研究也在顺利进行。目前，实验室样机已经投入试验使用。相信国产低温冷风发生装置的研制成功必将推动我国干式切削技术得到更广泛的应用和发展。

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1 引言

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Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace cutting tool、hss drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Milling cutter、CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.

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弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、

豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。

弊社は各領域に供給できる内容は：

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（７）医療用品エンド・ミル設計

（８）自動車部品＆材料加工向けエンド・ミル設計

弊社の製品の供給調達機能は：

（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計

（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給

（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給

（４）オートメーション整備調達

（５）スポット対応～流れ生産対応

弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.

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1 引言

环 境和资源问题是当今和未来人类社会实现可持续发展需要解决的主要问题。消除和减少环境污染危害已成为全人类的共识和 行为准则。制造业是产生环境污染的主要来源之一。二十世纪九十年代以后，工业发达国家的机械制造业在政府环保立法和降低生产成本的双重压力下，提出了“绿 色制造”的新概念。 在传统切削加工中，湿式切削占有主要地位。虽然使用切削液有利于降低切削温度、延长刀具寿命、提高断屑和排屑性能 等，但由于切削液污染环境，危害操作者身体健康，因此其使用受到环保法规越来越严格的限制。此外，冷却装置及供液系统的安装、切削液的使用、储存、保洁、 处理等过程十分繁琐，且成本很高。由于切削液的处理费用一般包含在间接费用中，因此常常被低估。据美国企业对加工成本的统计(见图1)，在集中冷却加工系 统中，切削液成本占加工总成本的14%～16%，而刀具成本只占2%～4%。近年来，世界各国(特别是工业发达国家)为了贯彻环境保护政策、降低加工成 本，大力研究、开发和推广应用干式切削加工技术。据测算，如果20%的切削加工采用干式切削，总的制造成本可降低1.6%。新型刀具材料、涂层技术及设计 工艺的发展使干式切削加工的实现成为可能，干式切削加工已成为未来金属切削加工的重要发展方向之一。 图1 加工成本构成 2 干式切削刀具的设计原则 设 计干式切削刀具时，不仅应考虑适用刀具材料的选择或单纯采用涂层方法将传统刀具用于干式切削，而且应当综合考虑刀具材料、刀具几何形状和刀具涂层之间的相 互兼顾和优化。不同的切削加工方式对刀具设计提出了不同要求，干式切削刀具必须满足以下条件：①刀具材料应具有良好的耐热性和耐磨性；②切屑与刀具之间的 摩擦系数应尽可能小；③刀具的槽型应保证排屑流畅、易于散热；④刀具应具有较高的强度和抗冲击韧性。 刀具几何形状 有效散热是实现干式切削需要解决的关键问题。为尽量减小刀具加工时产生的切削热，刀具几何形状的设计应使刀具具有较小的切削力和摩擦力。 深孔加工刀具切削中的主要问题是排屑困难，对于干式切削刀具这一问题更为突出，因此刀具几何形状的设计必须保证刀具良好的排屑性能：在切削力较小的情况下，可采用大前角和大圆度切削角的设计原则。 刀具材料 干式切削刀具材料必须具有良好的耐高温性能。对于大前角刀具则必须采用高硬度材料。目前适合干式切削加工的刀具材料主要有超细颗粒硬质合金、CBN、PCD、陶瓷和金属陶瓷等。 超细颗粒硬质合金 P类硬质合金具有良好的耐高温性，但并不适合所有的加工场合。超细颗粒硬质合金具有极好的韧性和刃口强度，可用于制作大前角刀具，用超细颗粒硬质合金材料制成的钻头、深孔钻、刀片等可用于干式切削加工。 立方氮化硼(CBN) CBN 材料的硬度高达3200～4000HV，热传导率为1300W/m·K，具有良好的抗化学腐蚀性，且在1200℃的高温下具有良好的热稳定性。CBN的高 耐热性和高红硬性使其非常适合用于干式切削。CBN刀具主要用于加工铸铁和淬火钢。采用CBN刀具进行干式切削可实现淬硬工件(淬火硬度 60～70HRC)的以车代磨加工。用CBN刀具干式切削铸铁可大幅度提高切削速度，改善刀具寿命。 聚晶金刚石(PCD) PCD 材料的硬度为7000～8000HV，约为CBN材料的两倍，其热导率可达2100W/m·K，热膨胀系数很小。PCD刀具切削时能迅速将切削热从刀尖传 递至刀体内部，从而减小因刀具热变形引起的加工误差，避免刀具发生热损伤。PCD刀具主要用于加工铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金等有色金属材料，也可用 于加工耐磨性极好的高性能材料如纤维增强型塑料、金属复合材料、木材复合材料等。用PCD刀具干式切削铝合金可达到很高的切削速度和理想的刀具寿命，采用 锋利的切削刃和大正前角进行干式切削时，可使切削压力和积屑瘤达到最小。 陶瓷和金属陶瓷 陶瓷刀具具有良好的耐热性、高温硬度和化学稳定性，非常适合干式切削加工铸铁和淬火钢。金属陶瓷实际上是含钛基化合物、粘结剂为镍或镍钼的一类硬质合金。金属陶瓷刀具在加工硬度>40HRC 的工件时红硬性较差，主要适于加工高精度工件和表面质量要求较高的工件。 陶瓷刀具的化学稳定性优于硬质合金刀具，可在较高切削速度下进行长时间切削加工。在陶瓷刀具中，Al2O3基陶瓷刀具的缺点是强度和韧性较低；与此相比，Si3N4基陶瓷刀具的高温机械冲击性能较好，但在加工钢材时化学稳定性欠佳。 刀具涂层 涂 层技术的发展是干式切削加工得以推广应用的重要条件之一。在干式切削过程中，刀具涂层可起到以下作用：①在刀具与被切削材料之间形成隔离层；②减少摩擦力 及摩擦热；③通过抑制从切削区到刀片的热传导来降低热冲击。刀具通过涂层处理，可实现固体润滑，减少摩擦和粘结，使刀具吸收热量减少，可承受较高切削温 度。干切削刀具较多采用涂层，涂层厚度在1～5µm 之间。在各类涂层中，TiAlN涂层具有较好的耐热性能和高温性能，与TiN、TiCN涂层相比，由于添加了A1 元素，使刀具抗氧化性能显著改善，非常适合高速加工和干切削加工。在高温下连续切削时，TiAlN涂层的性能优于TiC 涂层四倍，其高温硬度不仅高于TiN涂层，且稳定性更好。图2 所示为采用不同涂层的刀具干切削灰口铸铁(Ø8mm，f=0.25mm，ap=3D)时的刀具寿命比较。 图2 不同涂层刀具干切削灰口铸铁时的寿命比较 3 干式切削的冷却与润滑 干 式切削虽然可克服采用切削液加工的负面影响，但在某些加工场合，切屑与刀具分离时间较短，刀具和工件难以充分冷却；润滑条件差，排屑较为困难，影响加工质 量。为解决这些问题，除可采用改善刀具设计、合理选择涂层等措施外，在必要时还可采用准干式切削方式，即在加工中采用风冷或微量冷却(润滑)等方法。干式 切削时，可采用压力约6巴的压缩空气(或冷风)辅助冷却及排屑(车削时可采用-20℃冷风；磨削时可采用-30℃冷风加少量润滑油；钻削时可采用喷雾冷却 及润滑)。在微量混合润滑系统(MML)中，由于在压缩空气中添加了少量高性能润滑剂，尽管流量很小(5～50ml/h)，仍可起到防止刀具冷焊(如加工 铝件时粘刀)的作用。图3 所示为用TiN涂层硬质合金钻头进行钻削时(Ø11.8mm， f=0.2mm)，分别采用干式切削、MML和湿式切削时切削温度随切削速度变化的对比情况。由图3可知，与完全干式切削相比，采用MML 可明显降低切削时的刀具温度。 图3 采用不同切削方式时切削温度变化情况 4 干式切削的应用 由于采用干式切削有利于环境保护，且可降低加工成本(可节省加工费用10%～15%)，因此干式切削加工技术的研究开发在欧美和日本受到高度重视，目前欧洲约10%～15%的批量机械加工已采用干式切削加工，且已应用于钻削、铣削、镗削等加工方式。 干式钻削 普通钻头 干 式钻削加工除要求采用热稳定性好的刀具材料(如细颗粒硬质合金等，钻头直径较小时可采用钴高速钢)和优化的刀具几何形状外，还需要采用隔热性好的刀具硬涂 层(如TiAlN涂层)。为进一步提高干式钻削刀具的加工性能，德国Guhring公司开发了一种新型M-涂层，即在硬涂层外面再加涂一层软涂层。这种M -涂层在干式钻削钢件时优势明显。图4为采用TiAlN涂层和M-涂层的M10高速钢丝锥加工AlSiCu3材料时(vc=30m/min)加工寿命的对比。 图4 不同涂层钻头加工寿命比较 图5 ALPHA22深孔钻钻尖形状 深孔钻头 德国Titex公司开发了一种用于深孔干式加工的特殊深孔钻“ALPHA22”(钻尖形状见图5)。该钻头材料为含钴量较高的超细颗粒硬质合金，钻头刃形经过专门优化，适用于干式加工孔深l=(7～8)d的深孔。 图6 发动机缸体的干式铣削 图7 Si3N4粗镗刀 干式铣削 细颗粒硬质合金铣刀片 为了实现干式铣削加工，需要研究开发专用刀片及涂层。如Sandvik公司为干式铣削加工设计了多种专用刀片，其中较典型的有带厚型氧化铝涂层的细颗粒硬质合金刀片。 陶瓷、CBN、PCD铣刀片 陶瓷、CBN、PCD材料刀片用于干式铣削加工可大大提高切削速度。陶瓷刀片和CBN刀片一般用于铣削灰铸铁工件(如发动机缸体，见图6)；PCD刀片一般用于铝合金和非金属材料的铣削加工。 干式镗削 采用氮化硅陶瓷刀片对发动机缸体上的缸孔进行干式粗镗加工，可显著提高加工效率。如用Si3N4镗刀片(见图7)粗镗Ø72mm 缸孔时，转速可达3200r/min，进给量为0.75mm/r，加工一个缸孔只需5 秒钟。切削时产生的大量切削热被刀具和切屑带走，减少了工件的热变形。

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1997 年12月，在日本京都召开了防止地球变暖的国际会议，会上通过了“京都议定书”，提出了有害气体的排放规定。议定书通过6年来，已得到世 界许多国家的认同，俄罗斯也于2004年10月下旬正式批准该议定书。迄今，在生产技术领域已认真讨论过不少全球环境保护的相关问题。在机械加工过程中， 为了降低环境污染程度，已把建立绿色工厂作为重要课题提上议事日程。在切削加工中，切削液的使用存在两方面的问题，即使用阶段和废液处理阶段均会产生二氧 化碳等有害气体，从环保角度来看，危害性极大。因此，应尽可能控制切削液的使用和排放，为此，工业发达国家正在大力开发干式和半干式加工技术。这里重点介 绍半干式加工技术。 半干式加工系统由硬件技术和软件技术两大部分组成，硬件技术包括：主轴及工作台等机械设备、半干式加工用的雾液喷供 装置、尘雾回收装置、切屑处理装置及所采用的刀具等；软件技术包括：设定最佳加工条件及加工状态监控手段等，硬件技术和软件技术必须高度配合，融为一体。 切削加工过程大力减少切削液的新技术，通常称作“微量切削液供给法”，即MQL(Minimal Quantity Lubrication)。目前，MQL正在制造业中大力推广。在实践过程中，有些问题亟待解决，有关的研究开发工作也正在加紧开展。本文拟就半干式加工 技术的发展现状及存在的问题作一个概略的介绍。 图1 半干式加工的相关技术 图2 主轴转速与雾液喷出量的关系(采用原主轴送液结构) 图3 主轴转速与雾液喷出量的关系(采用非回转型主轴线路) 图4 雾液在高速回转主轴内的作用 图5 液滴直径与主轴内气流路线对液滴平均到达距离的影响(计算机模拟) 工件材料：S55C 所用刀具：硬质合金钻头(Ø5mm) 涂层：TiN 切削速度：200m/min 进给量：0.1mm/r 孔深：15mm 图6 加工孔数与后刀面磨损的关系 图7 曲轴油孔的半干式高速加工(EMG公司) 图8 富士精工和富士BC技研公司配合开发的MQL镗孔刀具(主要用户对象为汽车行业) 工件材料：A2017 切削速度：100m/min 进给量：0.1mm/r 孔深：15mm(L/D=3) 加工孔数：200 图9 铝材半干式加工的已加工表面粗糙度 半干式加工技术涉及到的加工技术如图1所示。 利用主轴供油孔的MQL装置 与 切削液相比，雾液流动的运动量较小，因此，刀具或工件在高速回转时，附近发生的空气流动将会影响冷却雾液的流向，使其不能充分到达切削位置。这种现象在主 轴转速超过10000r/min的高速切削、孔加工、切槽等加工中尤为明显。解决此问题最有效的手段，便是让冷却雾液经过回转主轴的内部，再通过钻头、立 铣刀等回转工具的供油孔，直接送到切削部位。这种由主轴内孔供应冷却雾液的方式，在原有的湿式加工中也曾使用过，但过去供给的是液体，而现在供应的却是雾 状液流，于是便出现了下述问题。图2所示为采用原有主轴供液方式的高速主轴供油孔送出雾液时主轴转速与雾液喷出量的关系。由图可知，主轴转速超过 10000r/min时，刀具刃尖部喷出的雾液量便急剧下降。原因在于，当主轴高速回转时，受离心力的作用，液滴附着在主轴内的回转通道内壁上；当主轴转 速达30000r/min这样的高速回转时，雾液几乎全从雾流中分离出来，从刀具油孔中喷出的几乎纯为空气。为了解决这个问题，研究人员采用了如下措施： (1)让压缩空气和切削液从不同的路线送出，通过主轴，让两者在主轴端部的刀柄附近混合，形成雾液；(2)将主轴内雾液通道改为非回转结构，藉以抑制离心 力的作用。在主轴内配有特殊结构的非回转线路后，即便在高速回转条件下，也可获得非常稳定的雾液喷出量。 模拟雾液作用的供给装置 利 用高速回转主轴输送雾液的供给性能，受雾液粒径、密度、主轴孔内回转路线的形状、尺寸等因素的制约。为了在设计阶段定量预测出上述各项参数，研究人员采用 通常的流体解析软件来模拟雾液的作用。图4即为采用该软件(Star-CD)解析通过回转线路的作用实例之一。当主轴不回转时，雾液从主轴后端直接流向前 端；当主轴高速回转时，在回转路线内便会产生旋转性流动，液滴受离心力影响，接触到路线侧壁，这将减少送到主轴前端的液滴数量，从而降低冷却润滑效果。图 5为通过计算机模拟的不同直径液滴平均可到达的距离进行比较结果。液滴直径越小，越不易受离心力的影响，液滴随着回转路线的回转旋流，也更容易到达刀具的 刃尖部位。但是，如果液滴直径过小，当它从刀具端部流出后，附着于刃尖或工件加工面的性能也就更差，这些微细液滴易于浮游在周边环境中，既污染环境，又减 弱了冷却效果。考虑到各种因素，推荐液滴直径约2μm最为适用。这一数值与目前使用的雾液产生装置的标准水平大体一致。雾液供给装置在性能方面的要求是： 产生具有最佳雾滴直径的雾液，利用必要的空气压力及适当的流量，能够稳定地将雾液输送到加工部位。 新型MQL方式的效果 润滑和冷却效果良好 雾 液通过主轴内孔，再由刀具供油孔直接流向加工部位，这种结构和半干式加工组合起来，可获得良好的润滑和冷却效果，而这是过去采用湿式加工无法达到的。图6 所示为用钻头加工孔的的实例，试验采用干式、半干式、湿式三种方式加工，图中列出了各种加工方法产生的刀具后面磨损宽度比较。结果表明，采用主轴内孔供液 的MQL加工，能有效抑制刀具磨损，其结果与湿式加工大体相同，而其环保效应则远远优于湿式加工。 可实现小直径深孔的高速加工 最 近，富士BC技研公司开发出一种新型雾液装置EBT系列，这是一种小直径深孔加工专用的外部混调内部送液装置(在机外调制成雾液，通过主轴内孔，再由刀具 供油孔喷出)。EBT系列的雾液喷出量比2000年该公司开发的同类产品提高3倍以上。另外，在工具生产厂的配合下，他们在直径相同的钻头上，增大供油孔 径，使喷出的雾液大幅度增加，据称雾液喷出量最多可增大7倍。这种装置与刀具的各种参数相配合进行切削试验，结果表明，刀具寿命提高2倍以上；将其用于立 式加工进行试验时，无需增添加压装置即可进行小直径深孔加工。图7所示为曲轴油孔的半干式高速加工实例。 可用于难加工材料的切削加工 Inconel 是一种典型的难加工材料，在这种耐热合金工件上加工小孔尤其困难。过去大都采用湿式加工，效率低，污染重；现在采用半干式加工，效率成倍增长，污染也很轻 微。如用6mm钻头在Inconel工件加工小孔，采用水溶性冷却液进行湿式加工(v=7～10m/min，f=0.04～0.05mm/r)，加工长度 最多可达30m左右，而采用MQL方式加工(v=15～20m/min，f=0.06～0.10mm/r)，切削长度可达186m，约为湿式加工的6倍。 由此可见，MQL方式用于难加工材料的切削加工是大有可为的。 汽车行业大量采用MQL加工技术 汽 车行业的铝合金零件数量非常多，过去采用湿式加工，污染非常严重，加工效率也不理想。现在，许多厂家正在考虑大量采用MQL技术进行加工，如马自达公司轿 车的气缸体生产线，两年前就着手全面采用干式和半干式加工方式，目前，除个别工序外，均已采用MQL加工技术。丰田汽车公司在齿轮加工和各种孔加工中，已 部分采用干式或MQL方式加工。图8是富士精工和富士BC技研公司配合开发的MQL镗孔刀具。 刀具涂层的效果 各 类湿式加工均须在高压下供给大量切削液，而半干式加工则只需要极少量切削液和压缩空气，同时还应考虑与加工过程相关的其它因素，诸如刀具形状、材质的明显 影响等。图9所示为硬质合金钻头和DLC涂层钻头在铝材上加工孔的结果，就已加工孔的表面粗糙度来看，DLC涂层钻头的效果要好得多。在铝材的半干式加工 中，DLC涂层可有效抑制工件材料在刀具切削刃上的粘附现象，因此，DLC涂层可作为防止产生粘附现象的有效手段。此外，CVD涂层、PVD涂层、钛化物 涂层等，在干式和半干式加工中，作为延长工具寿命的必要技术，也占有相当重要的地位。 刀具切削刃形状及螺旋槽形状 以 空气作为介质的MQL加工，与采用高压冷却的湿式加工相比较，前者从加工部位往外排屑的性能较差，尤其是在钻头进行深孔加工时，如果所生成的切屑形状不理 想或切屑不能从已加工孔内顺利排出，将在短时间内使刀具产生破损。因此，必须重视切削刃形状、螺旋槽形状和摩擦力等因素，它们是保证顺利排屑的重要条件。 供油孔形状及喷出口的位置 使 用带供油孔的钻头、立铣刀、丝锥等刀具进行半干式高速加工时，供油孔的尺寸和位置对加工性能有着直接的影响。一般的供油孔均设置在刀具端部附近，由于半干 式加工形态的特点，雾液往往不能充分送至加工部位。例如，用丝锥加工通孔时，如果雾液从丝锥端部喷出，则雾液便会从通孔出口处流走，冷却润滑效果较差；如 果雾液从刀具侧面喷出，冷却润滑效果将更加显著。另外，还可在工具系统的弹簧夹头处设计出适当的间隙，从该处将雾液喷射至刀具整个侧面，冷却润滑效果将更 为理想。总之，在半干式加工中，工具厂家应加紧开发出带有适宜的供油孔形状和喷出口位置的刀具制品，以便充分发挥半干式加工的良好效果。 雾液回收装置 MQL加工由于能将雾液喷射装置所构成的系统发挥出最佳效果，因此可获得与湿式加工同样的加工性能。尽管它能用雾液来取代大量的切削液，但在这种半干式加工过程中，还存在尚待解决的问题 问 题之一是雾液的飘浮将污染工厂环境。虽然半干式加工所用切削液是以对人体影响较小的植物油为基础的混合液体，而且使用量也很少，但操作者长期吸入决非良 策。另外，飘浮的雾液粘附在机床上，容易造成滑溜或倾倒等危害。从机床方面来看，在设计阶段就应特别重视罩盖的高密封性能，应预留安装雾液回收装置的位置 等。在通常情况下，为了提高雾液回收率，应提高回收装置过滤器的精密程度和增大吸收量。另外，在开发这类产品时，应避免由于装置大型化而带来电力消耗的增 加。目前，广大用户迫切希望开发出高性能、高效率、结构紧凑的半干式加工专用雾液回收装置。 切屑回收装置 半干式加工 的重要课题之一，是提高排屑性能。飞散于工件或机床内的切屑，随着雾液的溅射，极易粘附在操作者的双手上，要清除这些细小的尘屑并不是一件容易的事情。因 此，采用半干式加工工艺时，为了排屑顺畅，有时不得不增加一个喷射高压冷却液的工序。尽管目前已开发出在加工位置附近安装吸入切屑的装置，但随着加工形态 的变化，该装置的效果并不理想。因此，今后应大力开发易于排屑的机床结构及夹具，设计出能够适应各种加工条件的切屑回收方式，开发出低粘稠性切削液等。

歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！

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BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.

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从世界范围看，我们正处在机械制造技术快速发展的时期，切削加工作为制造技术的基础工艺，随着高速切削和“绿色制造工程”的提出和实施，干切削技术已成为 人们关注的热点。传统的湿切削在提高切削效率和延长工具寿命等方面发挥了重要的作用，但冷却液及其后处理费用占成本的16%左右，而且冷却液还会危及工人 健康、污染环境，与可持续发展战略背道而驰。
在市场竞争十分激烈和社会日益注重环保的形势下，提高效率和保护环境是众望所归，干切削技术应运而生。
干切削优点
干切削具有以下显著优点：

* 由于不用冷却液，降低了生产成本；
* 对环境无污染，对操作工无伤害，有利于清洁生产；
* 提高切削效率，部分工件加工可实现以车代磨；
* 提高被加工件的表面质量；
* 适用范围广，车、铣、刨、钻、镗等高速钢刀具加工领域，干切削都可以大展其能。

干切削技术应用实例
经TiAlN涂层的高速钢拉刀，在几何尺寸及齿升量等方面都进行优选，采用半干切削，在通常的拉削条件下，涂层拉刀的寿命比未涂层拉刀提高20%以上，且被拉工件表面质量也较好。
使用Ø5mm9341高速钢双后角135°全磨制TiAlN涂层钻头钻削185HB45钢，在干切削，线速度35m/min，钻16mm深盲孔，进给量由 0.10mm/r提高到0.15mm/r条件下,钻孔数由200个下降到80个，较未涂层钻头寿命提高1倍，效率提高2倍多。
Ø6mm M2钢轧制伍尔特钻头，经氧氮化处理，钻削HRC31～的40CrMnMoS钢板，在干切削，线速度25.2m/min,钻18mm深盲孔，进给量 0.10mm/r条件下,钻孔数110个以上，是普通同规格、同材质钻头、寿命的8～10倍。这种高性能高寿命的钻头，已获“2006年度中国名牌产品” 称号，产品畅销欧美市场。
M35钢拉刀经TiN涂层，干式拉削42CrMoV钢，其寿命比未涂层湿拉提高3倍多。
采用国产陶瓷刀片干车削淬硬钢已很普遍，模具工业发展如此迅速，在很大程度上也得益于干切削技术的进步，不仅加快了模具制造周期，更重要的是提高了经济效益。
在P1600/2000带有内齿铣头的高效滚齿机上加工107齿、9模数、8°螺旋角、120mm齿宽、42CrMoS4材料的内齿，采用干切削的铣齿时间为135min(一次性切削)，而用插齿方法在普遍机床上加工同样的切除量，至少也得两三天。
干切削的关键技术
机床 干切削对机床的隔热性能、排屑速度、洗尘效果、精度及刚度等提出了严格的要求。
刀具 传统的刀具材料——高速钢在车、铣等诸多领域已逐步淡出。目前，干切削刀具的主要材料有超细颗粒硬质合金、聚晶金刚石、立方氮化硼、SiC晶须增韧陶瓷及纳米晶粒陶瓷等。
研究开发适应干切削的涂层技术大有前途，TiN、TiAlN涂层技术远远不能满足市场需要，迫切要求开发硬度更高，耐磨性更好，防震、抗磨损能力强的综合涂层。
针对干切削加工的特殊性，粉末高速钢刀具应大量上市，同时需要对刀具的尺寸参数及结构重新设计或优化；对加工工艺各参数也必须进行深入研究。以Ø5mm伍 尔特钻头为例，随着钻孔速度的提高，钻孔数明显下降，当切削速度由28m/min升至35m/min时，钻孔数由324个跌至120个，其他刀具干切削时 亦有类似情况。
干切削技术前景
干切削加工技术是金属切削领域的一场革命，是对传统制造观念和生产方式的一种挑战，其推广和应用必将引起广泛而深远的影响。国外对干切削加工技术的研究与 应用成效卓著，有目共睹。而我国还处于启蒙阶段，差距太大，幸而政府有关部门、行业协会及各界审时度势，逐渐开始重视和推广干切削加工技术，这将有利于干 切削加工技术在我国得到普及和提高.

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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。目前适用于干式加工的刀具材料有超细颗粒硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷及金属陶瓷材料、金刚石(PCD)及立方氮化硼(CBN)等。
1. 超细颗粒硬质合金
通常用的普通硬质合金脆性大、易崩刃。超细颗粒硬质合金可以提高普通硬质合金的韧性，具有很好的耐磨性和耐高温性能，可用于铣削和钻削加工。
2. 涂层硬质合金
涂层刀具最适用于干式切削加工，因为适宜的涂层既可承受高的切削温度，降低刀具/切屑以及刀具/工件表面之间的摩擦系数，减小刀具磨损和产生的热量，还可 使刀具具有强韧的基体及满足切削要求的切削刃或工件表面。因此，适宜的基体与涂层组合及经济可行的涂层工艺技术是干式切削加工的关键技术之一。常用的涂层 基体材料主要是硬质合金。涂层材料主要有TiC、TiN、TiAlN、金刚石等。其中TiAlN 涂层是干式切削加工时最好的涂层之一。如SECO公司开发的用于干式铣削的涂层硬质合金刀片：T150M、T25M 、F20M、F40M 。见表1。
表1 涂层硬质合金刀片的种类和应用范围刀刀种类 涂层材料 应用 切削液使用
T15OM Ti(C, N)+Al2O3 灰口铸铁/球墨铸铁 干切削
T25M TiC/Ti(C, N)+TiN 碳钢/不锈钢 湿/干切削
F20M Ti(C, N)+(Ti, Al) N+TiN 不锈钢 干切削
F40M Ti(C, N)+(Ti, Al) N+TiN 不锈钢 湿/干切削
3. 陶瓷及金属陶瓷
陶瓷刀具由于高耐热性和良好的化学稳定性，非常适合于干式加工铸铁和淬火钢。但其韧胜差，易折断，在很大程度上限制了它在干式切削中的应用。为了解决这一 难题，国外已开发了一些新型氧化铝陶瓷刀片。如日本学者开发的一种用微细颗粒(0.22µm)、高纯度(99.99 %)的新型氧化铝陶瓷粉末制造的陶瓷刀片，在干车、干铣碳钢和铸铁件时具有优异的切削性能。
金属陶瓷是硬质合金的种类型，它含有钛基化合物，粘结剂是镍或镍相。金属陶瓷刀具适合于干式切削。以往对硬质磨具通常采用磨削或电火花加工，现在可用金属陶瓷刀具进行干铣加工，不仅提高了工效，表面质量也得到了提高。
4. CBN
CBN 材料具有韧性好，高温化学稳定性好，硬度高的特点，硬度高达3200～4000HV ，仅次于金刚石。因此很适合干式切削铸铁和淬火钢。SECO公司开发了一系列的CBN刀片，如适用于高速铣削淬硬钢的CBN20刀片；适用于干式粗、精铣 珠光体灰口铸铁和球墨铸铁的CBN300刀片。CBN300是从CBN30 基础上用特殊工艺改变颗粒尺寸大小得到的抗冲击牌号，其晶粒尺寸为22µm 。这一种纯烧结体，PCBN含量(90%)较高，具有很好的耐磨性、优良的导热性和抗冲击性，同原先已有的PCBN产品相比，是一种新的更成熟的PCBN 产品。
5. PCD
PCD刀具具有硬度高、热传导率大、线膨胀系数小的特点。PCD刀具适用于干式精加工铜合金、铝及铝合金、复合材料等。用PCD刀具干式加工铝合金可以达 到很高的切削速度和很长的刀具使用寿命。但是PCD刀具与铁元素反应大，只能用于切削非铁零件。另外，PCD刀具不能经受切削区超过600℃的高温，因 此，它不能切削韧性、高延展性材料。
2. 刀具结构和几何参数
干式切削时，刀尖和刃口材料承受的热负荷大大增加，容易产生各种刃口损伤．最终导致刀具失效。为了保证工件加工质量和刀具寿命，要求刀具设计时要考虑加工 时产生的切削力和摩擦力要小，排屑效应要好。干式切削刀具必须对刀具结构和几何参数进行优化设计，如①设计使刀具为负前角或使前后刀面凸起，以延缓月牙洼 对刀刃的损害。②增大负刃倾角，改善刀刃及刀尖的切入状态，以提高刀具的抗冲击和抗热震能力等等。欧洲的一些刀具制造商已开发出许多有利于干式切削几何形 状的刀具可供选用。如SECO公司设计的ME型断屑槽的八角形铣刀片采用了能有效控制切屑形成和排屑的断屑槽，专门适用于干式铣削。

3 干式切削的冷却和润滑
在有些场合(如深孔钻削、攻丝等)要实现不用切削液的完全干式切削是困难的，因此，完全干式切削工艺的应用范围有一定限制，这时可采用最少量润滑(MQL)的准干式切削方式和冷风切削。
最少量润滑，也称喷雾润滑，它是用压缩空气使微量的植物油雾化，并以很高的速度喷向高温的切削区，可以起到冷却、润滑和排屑的作用。植物油的用量是湿式切 削的万分之一。同等用量所吸收的热量是浇注法的1000倍，因而大大减低了切削液成本。冷风切削是利用压缩空气进行冷却和排屑，部分代替了切削液的功能， 但一般与MQL并用，以提高润滑效果。
4 干式切削在铣削中的应用
一般情况下我们习惯于在铣削中尤其是在立铣加工中加注冷却液，但在铣削中加注冷却液会使刀具产生温度的激烈变化，铣刀刀片自工件切出时冷却，再切入时温度 又上升。温度急剧变化在刀片中产生应力，会导致裂纹的产生。尽管在干铣时也有加热和冷却循环产生，但相比之下要小得多，可以通过合理选择刀具材料、结构和 几何参数得到解决。对于铣削加工采用干式切削可以得到比湿式切削理想的切削效果。以下是干式铣削加工的典型应用实例。

1. 涂层硬质合金F20M干铣不诱钢阀门座(工件材料：CF -8M ，不锈耐酸铸钢)
某厂在加工不锈钢阀门座底面时原先采用SECO公司的T25M(CVD涂层)刀片湿式粗铣和精铣，由于生产批量的急剧上升，刀具寿命的矛盾就显得比较突 出。该厂用于粗铣的铣刀刀盘型号为R220.43-0080-07W(主偏角43°，直径80mm) ，所选用的刀片涂层等级为T25M，刀片型号为OFER070405TN-ME15(八角形边长7mm的铣刀片)。粗铣切削参数：Vc= 130m/min，fz=0.1mm/z，ap=2～3mm，ae=80%，每个切削刃的刀具寿命4～6件。精铣切削参数：Vc=250m/min，fz =0.16mm/z，ap=0.7～0.8mm，ae=80%。每个切削刃的刀具寿命：12～16件。工厂要求粗铁加工提高刀具寿命，第一次改进后选用与 原先相同的切削参数，采用SECO公司的F40M(PVD物理涂层)刀片湿式粗铣，刀具寿命为9～10件。这个结果仍没有达到厂方希望的目标。据国外同行 介绍用干切的办法加工不锈钢可使其刀具寿命大大提高，可超过20 件。最后采用SECO公司的F20M(PVD物理涂层)刀片干式粗铣，刀片型号为OFEN070405TN-D18(断屑槽为D18 ，难加工型)。切削参数：Vc=180m /min，fz=0.16mm/z，ap=2～3mm。每个切削刃的刀具寿命：24～28件。其结果是刀具寿命大幅度提高。
分析：切削力和切削温度的变化关系是一根驼峰曲线。当切削温度高至超越驼峰时，随着切削温度的进一步提高，切削力会下降，使得切削变得相对容易，故刀具寿 命提高。而如果在此时加人冷却液，会使切削区温度下降，导致切削力上升，磨损加剧，使刀具寿命降低。而在切削力、切削温度关系曲线驼峰的左方，情况则是相 反，添加冷却液会引起切削力的降低，使得切削轻决．刀具寿命改善。但通过切削试验来确定该关系曲线是一项工作量浩大的工程，这方面的工件有待进一步地深 入。
2. 涂层硬质合金T150M干式切削铸铁排气管端面
上海某汽车零部件加工企业在加工上海通用汽车公司别克轿车的排气管时，采用SECO公司的T150M 黑色涂层硬质合金刀片干式铣削铸铁排气管端面。与原先采用另一公司的陶瓷刀片相比，生产效率明显提高，刀具寿命每个刃口超过100 件。刀盘型号：R220.43-0088-S(直径88mm，齿数：z=5) ；刀片涂层等级：T150M ；刀片型号：OFET070405TN-16；切削参数：n=11OOr/min ，ap=1～1.2mm，Vf=600mm/min。每个切削刃的刀具寿命大于100个工件。四方形的陶瓷刀片只有4个刃口，价格比硬质合金的八角形刀片 高，而且刃口只有八角刀片的一半，经济性更差。
3. PCBN刀具干铣灰口铸铁缸体平面
SECO 公司开发的整体结构PCBN刀片系列的CBN300在干式铣削灰口铸铁缸体平面时表现了不凡的特胜，其刀具寿命为一般PCBN刀片的4倍而对于陶瓷刀片来 说，CBN300可以提高50 倍刀具寿命。CBN300已成功运用于上海通用汽车公司新建成的发动机柔性生产线上干式铣削灰口铸铁缸体平面，铣削速度可达1600m/min，大大提高 了发动机的加工效率。刀片型号SNMN090312S；刀盘型号：R22033-0100-12CT(z=8)，切削参数：ae=80mm，ap= 4～5mm，fz=0.15mm，Vc=1600m/min。每个切削刃的刀具寿命：170件。

5 结论
干式切削加工是一种理想的清洁制造工艺方法。国外对干式切削加工的研究和应用已比较广泛，我国在此项技术上同国外相比有很大的差距。但以上的成功应用实例 可以表明，在现有技术条件下，干式切削加工在我国是可以实现的，并随着在车削和铣削中的广泛应用，必将推动在其它加工方法中的应用。当然，干式切削技术的 发展，必须依托于先进的刀具结构和刀具材料。相信随着干式切削技术的深入研究和推广应用，我国的切削加工效率和加工质量都将达到一个新的水平。

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