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什么是干式切削技術(shù)
隨著全球環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)以及環(huán)保法規(guī)的要求越來(lái)越嚴(yán)格，切削液對(duì)環(huán)境的負(fù)面作用也越來(lái)越明顯。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，二十年后，切削液的費(fèi)用不到工件成本的3%左右，目前，在高生產(chǎn)率的生產(chǎn)企業(yè)，切削液的供給，保養(yǎng)及回收處理費(fèi)用加載一起要占到工件制造成本的13%-17%，而刀具費(fèi)用僅占2%-5%,。在與切削液有關(guān)的總費(fèi)用中，有22%左右是切削液處理的費(fèi)用。
干式切削技術(shù)就是在這樣的歷史背景下應(yīng)運(yùn)而生，并從九十年代中期以來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)，其發(fā)展歷史至今不過(guò)十幾年，是先進(jìn)制造技術(shù)的一個(gè)前沿研究課題。
干式切削是為保護(hù)環(huán)境，降低成本而有意識(shí)地不使用切削液，在無(wú)冷卻液條件下進(jìn)行切削加工的機(jī)械加工方法。
干切削不是簡(jiǎn)單地停止使用切削液，而是要在停止使用切削液的同時(shí)，保證高效率，高產(chǎn)品質(zhì)量，高的刀具耐用度以及切削過(guò)程的可靠性，這就需要用性能優(yōu)良的切削刀具。
機(jī)床以及輔助設(shè)施替代傳統(tǒng)切削中切削液的作用，來(lái)實(shí)現(xiàn)真正意義上的干切削。
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干式切削技術(shù)特點(diǎn)
① 切屑干凈潔凈無(wú)污染，易于回收和處理。
② 省去了切削液傳輸，回收，過(guò)濾等裝置及相應(yīng)的費(fèi)用，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)系統(tǒng)，降低了生產(chǎn)成本。
③ 省去了切削液與切屑的分離裝置及相應(yīng)的電氣設(shè)備，機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊，減少占用面積。
④ 不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染。
⑤ 不會(huì)產(chǎn)生于切削液有關(guān)的安全事故及質(zhì)量事故。
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關(guān)于刀具
① 刀具應(yīng)有優(yōu)異的耐高溫性能，可在無(wú)切削液條件下工 作。新型硬質(zhì)合金，聚晶陶瓷和CBN等材料是干式切 削刀具的首選材料。
② 切屑和刀具之間的摩擦系數(shù)盡可能?。ㄗ钣行У姆椒?是刀具表面涂層），并輔以排屑良好的刀具結(jié)構(gòu)，減 少熱量堆積。
③ 干式切削刀具還應(yīng)具有比濕式切削刀具更高的強(qiáng)度和抗沖擊韌性。
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刀具材料
01.涂層材料
涂層的作用就像一層熱屏障，因?yàn)樗斜鹊毒呋w和工件材料低得多的熱傳導(dǎo)系數(shù)。因此，這些刀具吸收的熱量較少，能承受較高的切削溫度。無(wú)論是車削還是銑削，涂層刀具都允許采用更高的切削參數(shù)，而不會(huì)降低刀具壽命。
較薄的涂層比厚的涂層在沖擊切削時(shí)，受溫度變化的性能要好，這是因?yàn)檩^薄的涂層應(yīng)力較小，不易產(chǎn)生裂紋，進(jìn)行干式切削可以延長(zhǎng)刀具壽命高達(dá)40%，這就是物理涂層常用來(lái)涂圓形刀具和銑刀片的原因。
加工大多數(shù)黑色金屬時(shí)，CVD涂層表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。在CVD加工過(guò)程中，沉積溫度較高，有助于提高結(jié)合強(qiáng)度，并且允許基體中有較高的鈷含量，這樣刀刃的韌性好，提高抗塑性變形的能力。由于CVD涂層比PVD涂層厚，就要求在它們的刃口出進(jìn)行鈍化，以防止涂層剝落，同時(shí)也能有助與提高刀具的抗磨損性能。
02.金屬陶瓷
金屬陶瓷比常規(guī)硬質(zhì)合金能承受更高的切削溫度，但是缺乏硬質(zhì)合金的耐沖擊性，在中型到重型加工時(shí)的韌性，以及在低速大進(jìn)給時(shí)的強(qiáng)度。但是它在高速干式切削下的耐高溫和耐磨性能更好，持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，加工的工件表面光潔度更好。當(dāng)用于加工軟的和粘性的材料時(shí)，它也有較好的抗積屑瘤性能，表面質(zhì)量很好。金屬陶瓷比起涂層好非涂層硬質(zhì)合金，對(duì)斷裂和進(jìn)給引起的壓力更敏感。因此，它最好用于高精度工件和表面質(zhì)量較高時(shí)的連續(xù)切削加工場(chǎng)合。
03.陶瓷
穩(wěn)定性，可在高溫的切削速度下進(jìn)行加工并持續(xù)較長(zhǎng)的時(shí)間。純氧化鋁可以耐非常高的溫度，但是它的強(qiáng)度和韌性很低，，工作條件如果不好，容易破碎，添加氧化鋁或氮化鈦的混合物，可減低陶瓷對(duì)破碎的敏感性，改善其韌性，提高耐沖擊性能。另一個(gè)提高氧化鋁陶瓷韌性的方法是在材料中加入結(jié)晶紋理或碳化硅晶須，能一定程度增加陶瓷的韌性，強(qiáng)度和抗熱沖擊性能。
04.CBN
CBN是用非常硬的刀具材料，最適合用于加工硬度高于HRC48的材料，它有極好的高溫硬度-高達(dá)2000℃，盡管它比陶瓷刀具有較高的沖擊強(qiáng)度和抗破碎性能。
CBN具有低的導(dǎo)熱系數(shù)和高的壓縮強(qiáng)度，經(jīng)受得了由高切削速度和負(fù)前角產(chǎn)生的切削熱。在切削區(qū)由于較高的溫度使工件材料軟化，有助于切屑的形成。
在干式車削淬硬工件的情況下，由于CBN刀具可以獲得較高的精度和表面光潔度，因此常用它取代磨削工序。CBN刀具和陶瓷刀具都適合淬硬車削和高速銑削加工。
05.PCD
聚晶金剛石作為最硬的刀具材料，它是耐磨的。將PCD小片焊接到硬質(zhì)合金刀片上，可增加他的強(qiáng)度和抗沖擊性能，其刀具壽命是硬質(zhì)合金的100倍。
然而，PCD對(duì)黑色金屬中鐵的親和力，使得這種刀具只能加工非鐵材料。另外，PCD不能經(jīng)受切削區(qū)超過(guò)600℃的高溫，因此，它不能切高韌性，高延展性材料。
PCD刀具特別適用于加工有色金屬，特別是對(duì)摩擦很厲害的高硅鋁合金。采用鋒利的切削刃和大前角高效切削這些材料，使切削壓力和積屑瘤達(dá)到最小。
Q:CBN刀具一般適合加工什么材料？
A:高硬度鑄鐵
如高鉻鑄鐵、合金鑄鐵、鎳硬鑄鐵、白口鑄鐵均屬于高硬度鑄鐵，典型零部件有軋輥、工業(yè)泵等。針對(duì)高硬度鑄鐵常用BN-K1和BN-K10材質(zhì)，優(yōu)勢(shì)顯著。
高硬度鋼件（硬度HRC45以上）
如高錳鋼、高速鋼、淬火鋼等，典型零部件包括軋臼壁、高速鋼軋輥、淬硬齒輪/齒輪軸、軸承、滾珠絲杠、模具等。針對(duì)高硬度鋼件常用的CBN材質(zhì)為BN-S10、BN-S20、BN-S200、BN-H10、BN-H21材質(zhì)等。
普通灰鑄鐵（HT150/200/250/300等）
如發(fā)動(dòng)機(jī)缸體/缸蓋、剎車盤、制動(dòng)鼓、皮帶輪、離合器壓盤等均屬于灰鑄鐵件。常用CBN材質(zhì)為BN-S300和BNK30。
其他難加工材料
如粉末冶金、高溫合金材料，及鎳基、鐵基、鈷基等高硬度堆焊/噴焊/激光熔覆/熱噴涂材料工件。常見(jiàn)的CBN材質(zhì)為BN-S300、BN-S200、BDN80等。
