刘伟

摘 要 实现干式切削加工的关键技术，近年来，特别是工业发达国家，非常重视干式切削，为了贯彻和执行环境保护政策，更是大力研究、开发和实施这种新一代的加工技术。

关键词 刀具；机床；切削液；高速干式切削

前言

干式切削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。

1 什么是干式切削

干式切削是在加工过程中不使用冷却润滑液而采用压缩空气冷却刀具的一种加工工艺，它是目前在机械加工中为保护环境和降低成本而有意识地停止使用切削液的加工方法和技术[1]。

2 为什么要采用干式切削

为何要选用干式切削加工技术主要出于经济和环保两方面的考虑，第一是切削液的大量使用会造成生产成本的大幅提高；第二是切削液会严重污染加工工区环境，加工过程中使用的切削液无论是乳化油或者是切削油，在加工的过程中挥发在空气中的喷雾状气体都会对操作工造成极大的健康损害，所以在条件允许的条件下，尽可能采用干式切削[2]。

3 实现干式切削存在的一系列问题

干式切削不是简单地停止使用切削液，而是要在停止使用切削液的同时，保证高效率、高质量、高的刀具耐用度以及切削过程中的可靠性、可行性，这就需要用性能优良的干式切削刀具、机床以及辅助工具替代传统切削中切削液的作用，来实现真正意义上的干式切削，也就是说如果没有好的机床、好的刀具及其辅助工具，干式切削是无法实现的。

4 实现干式切削的必备条件

目前，我们用得多的且比较成功的干式切削法有高速干式切削，该加工方法是在无冷却液和润滑油剂的作用下，采用很高的切削速度进行切削加工。如何来实现高速干式切削呢？我们从以下三个方面来分析：

4.1 机床

首先，由于高速干式切削加工过程中会产生更大的切削力和更多的切削热，从而导致刀具与工件之间的振动以及机床的热变形明显增大，因此选用的机床构件如立柱、床身、工作台等的刚性度要大，比如采用人造花岗岩等新材料整体制造床身，不仅刚性度好，而且减振效果明显；其次，由于高速干式切削采用了很高的切削速度，也就决定了机床必须要采用高转速，目前，能实现这一条件的首选数控机床，尤其是数控铣床和加工中心。在数控铣床和加工中心加工的过程中，切削速度一旦增大，转速也就相应的提高，从而也就尽量的缩短了刀具与工件间的加工瞬间的接触时间，会大大减少由于加工而产生的热量，很大程度上对机床起到了一定的保护作用，而干式切削加工也就可以很顺利的实现。

4.2 刀具

大家都知道，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，那请试想一下，如果不用切削液的情况下，又是如何选择刀具的呢？干式切削法对刀具有着相当之严格的要求，总而言之，刀具必须要是高硬度、耐高温、耐冲击、耐磨性好、抗黏结性好才能实现干式切削加工这一技术。所以干式加工刀具设计必须考虑下面三个要素：第一是刀具的几何角度。热效应是干式切削加工的基本问题，刀具设计时要考虑使得刚开始加工产生熱量的可能性要小，因此必须切削力要小，摩擦要小；深孔加工时很难将切屑排出，因此刀具设计必须保证有好的切屑排出效应，所以在切削力很小的情况下，设计原则通常情况都是采取增大前角和增大切削后角。第二是刀具材料。干式切削加工时刀具材料最重要的是耐高温性，如果必须用大的前角和后角的话，高硬度也是必需的。目前适用于干式加工的刀具材料有超细颗粒硬质合金、陶瓷、金属陶瓷和金刚石等等。第三是刀具涂层。近年来，切削加工可以不采用切削液的原因之一就是刀具涂层技术，它通过抑制从切削区到刀片的热传导来降低温度冲击，因此刀具材料可通过涂层处理，实现“固体润滑”来减少摩擦和粘接，所以刀具吸收的热量就会比较少，因此刀具能承受较高的切削温度。涂层在干式加工中有几种功能：将刀具和切削材料隔离，减少摩擦以及隔热性能好。

4.3 辅助工具

我们用于干式切削的机床一般安装了自动排屑装置。用压缩空气或其他类似的方法移去切屑，以控制加工工作区域的温度。因为切屑能带走一部分热量，使切屑内部大部分的热量无法传到机床床身和机床内部，机床床身及内部结构也就不会因为热量集中而产生微量变形，从而也就大大降低了因干式切削而带来的对机床加工精度的影响，而实践也同时证明在加工的过程中切削三要素把握恰当的时候，切削产生的热量60%～80%可被切屑带走，所以有了这个装置，干式切削也就很顺利的得以实现。

5 展望未来

干式切削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。近年来，特别是工业发达国家，非常重视干式切削，为了贯彻环境保护政策，更是大力研究、开发和实施这种新型加工方法。我国在干式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。个人觉得，在不久的将来，随着我们国家的不断发展、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，高速干式切削技术会完全代替传统的使用切削液的加工技术。

6 结束语

干式切削加工与传统（使用切削液）切削加工相比，降低了生产成本，有利于环保，是一种理想的、清洁的绿色制造技术。尤其是在数控车、铣、加工中心中得到广泛应用，必将提高我们的加工效率，提高零件的加工质量。

参考文献

[1] 赵正文.数控铣床/加工中心加工工艺与编程[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2006：51.

[2] 李兴凯.数控车床编程与操作[M].北京：北京理工大学出版社，2016：

37-39.