干式切削新技術(shù)

寂靜天花板

在切削加工中加注冷卻液，為降低切削溫度、斷屑與排屑起到了很好的作用，但也存在著許多弊端。例如，維持一個大型的冷卻液系統(tǒng)需花費很多資金。它需要定期添加防腐劑、更換冷卻液等，花去許多輔助時間。加之由于冷卻液中的有害物質(zhì)，對工人的健康造成危害，也使冷卻液使用受到限制。為此，干式切削則應(yīng)運而出。
但同樣，干式切削作為一門新技術(shù)，也帶來了新的問題，使人們產(chǎn)生了許多模糊的認識。為此，美國Michigan技術(shù)大學(xué)（MTU）進行了大量的調(diào)查研究和比較性的切削試驗，深入地分析研究了使用冷卻液對工人的健康、刀具使用壽命、切削力和力矩及加工質(zhì)量等多方面的影響，以提高人們對干式切削新技術(shù)的認識。
- p$ u* x8 n( J$ R, }# o1、工人的健康
, U% ?) J6 H. g8 l2 t! H從他們所作的大量調(diào)查研究認為，冷卻液的使用，會使生產(chǎn)環(huán)境惡化，長期接觸，可感染皮膚病與氣管炎等，給工人健康與安全造成威脅。所以，許多國家規(guī)定出嚴(yán)格的環(huán)衛(wèi)標(biāo)準(zhǔn)，例如，由美國環(huán)境保護局（EPA）規(guī)定，要求空氣中有害物質(zhì)的允許含量，由原來的5.0mg/m3下降到0.5mg/m3，且空氣中的有害物質(zhì)允許的顆粒（PM）（直徑大小）由原來的10µm下降至2.5µm。而要達到這樣的標(biāo)準(zhǔn)，它需要高精度的冷卻液過濾裝置、空氣凈化設(shè)備等，所花費用是相當(dāng)可觀的，就其這一個缺點，已大大超過使用冷卻液帶來的優(yōu)點。
2、刀具使用壽命
2 a* T5 \+ _8 J) i" R8 n$ m  D一般人認為，切削中加注冷卻液，可以提高刀具的使用壽命。然而，從MTU在切削速度為V=130m/min條件下，所作的切削試驗證明，加注冷卻液切削，由于加注過程的不連續(xù)性與冷卻程度的不均勻性，使刀具產(chǎn)生不規(guī)則的冷、熱交替變化，容易使刀頭產(chǎn)生裂紋，進而引起刀具破損，極大地降低了刀具的使用壽命。
% V+ g3 i" K! Q3、表面粗糙度
1 {* m1 M+ _+ _# \, ~3 a% _. T# l從MTU對鉆削加工所作的100多次切削試驗證明，不加注冷卻液的干式切削，比加注冷卻液的情況，將兩倍以上地提高了內(nèi)孔的表面粗糙度Ra。切削試驗條件為，加工材料為AL304和AL390，刀具選用不涂覆的硬質(zhì)合金鉆頭，選擇通常鉆孔時所用的切削參數(shù)。所以對內(nèi)孔表面粗糙度要求的零件加工，盡量避免采用干式切削。同樣，他們也對以上鋁合金進行了鏜削加工的比較性切削試驗，結(jié)果證明，在相同加工條件下，所獲內(nèi)孔表面粗糙度，加與不加注冷卻液，幾乎沒有關(guān)系。
9 m1 i  o" `: P& e8 J6 R4、切削力和力矩
從MTU對鉆削加工所作的鉆削試驗證明，加注冷卻液，可明顯地降低作用在鉆頭上的切削力和力矩，尤其對于封閉式的切削加工影響更大，例如，從他們對攻絲加工所進行的切削試驗也充分證明了這一點，還有深孔加工、拉削、鋸削等。
; Y) O6 W3 {) H  j& L1 }6 l然而，他們選用表面經(jīng)涂覆的硬質(zhì)合金鉆頭，進行干式切削試驗。由于涂覆刀具所具有的硬度高、切削性能好又具有很好的潤滑作用（同加注冷卻液的效果相同，減小了刀具/工件間的摩擦）等優(yōu)點，因而使作用在鉆頭上切削力和力矩的測量數(shù)據(jù)，基本上與加注冷卻液情況下相等（除封閉式切削加工）。同樣，對以上鋁合金進行了鏜削加工的比較性切削試驗，結(jié)果證明，在相同加工條件下，作用在鉆頭上的切削力和力矩大小，加與不加注冷卻液兩種情況，同樣幾乎沒有區(qū)別。
5、切削熱與內(nèi)孔尺寸精度
) g( Q4 i9 T9 U由MTU對鏜削加工試驗中的試件內(nèi)孔，分時段，在不同軸向和徑向位置上進行切削溫度測量，并根據(jù)所受切削溫度進行有限元分析。結(jié)果表明，不加注冷卻液可使試件內(nèi)孔不同位置的切削溫度上升，將使加工內(nèi)孔的尺寸變大。所以，對于內(nèi)孔尺寸精度要求高的零件加工，卻面臨著一個是否加注冷卻液的選擇問題。
6、結(jié)論
由以上幾個方面可以認為，對于零件尺寸精度、表面粗糙度要求不高的非封閉式的切削加工，完全可以采用干式切削。而對于尺寸精度、表面粗糙度要求高的非封閉切削加工，需采取一系列的技術(shù)措施，例如，提高主軸轉(zhuǎn)速、減小進給量等，這些勢必提高生產(chǎn)成本。但經(jīng)計算分析，這些費用正好與取消冷卻液的費用相等。加之采用最新的制造技術(shù)，如使用新型刀具材料、采用高速切削技術(shù)等，完全可以替代通用加工技術(shù)。
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hc2003

未來的方向，目前受困于刀具等因素，呵呵

無應(yīng)力夾具

感謝樓主的分享，有一種新技術(shù)，可以實現(xiàn)導(dǎo)熱良好材料的低溫加工，利用壓縮空氣實現(xiàn)被加工零件的降溫，保證整個加工過程零件溫度在零度以下而不用添加任何冷卻劑，既避免了添加冷卻劑的缺點又實現(xiàn)了低溫加工的優(yōu)點，一舉多得！

dxfzr

目前干式加工時一個發(fā)展的方向了。還有種微量潤滑加工，MQL。。也可以，減小環(huán)境污染，改善工人作業(yè)環(huán)境

173239808

開眼界了

aixn

值得探索研究

追尋wild

呵呵，不針對具體的加工進行分析就說干式加工是未來的方向？干式加工可以，但是一定代替不了所有的加切削液的方法，只能說能代替一部分。