干式切削技术的研究现状

　　在切削加工中加注冷却液，为降低切削温度，断屑与排屑起到了很好的作用，但也存在着许多弊端。例如，维持一个大型的冷却液系统需化费很多资金。它需要定期添加防腐剂，更换冷却液等，化去许多辅助时间。加之由于冷却液中的有害物质，对工人的健康造成危害，也使冷却液使用受到限制。为此，干式切削则应运而出。但同样，干式切削作为一门新技术，也带来了新的问题。使人们产生了许多模糊的认识。为此，美国Michigan技术大学(MTU)进行了大量的调查研究和比较性的切削试验，深入地分析研究了使用冷却液对工人的健康、刀具使用寿命、切削力和力矩及加工质量等多方面的影响。以提高人们对干式切削新技术的认识。

　　1　工人的健康

　　从他们所作的大量调查研究认为，冷却液的使用，会使生产环境恶化，长期接触，可感染皮肤病与气管炎等，给工人健康与安全造成威胁。所以许多国家规定出严格的环卫标准，例如，由美国环境保护局(EPA)规定，要求空气中有害物质的允许含量，由原来的5.0mg/m3下降到0.5mg/m3。且空气中的有害物质允许的颗粒(PM)(直径大小)由原来的10µm下降至2.5µm。而要达到这样的标准，它需要高精度的冷却液过滤装置、空气净化设备等，所化费用是相当可观的，就其这一个缺点已大大超过使用冷却液带来的优点。

　　2　刀具的使用寿命

　　一般人认为，切削中加注冷却液可以提高刀具的使用寿命。然而从MTU在切削速度为V=130m/min条件下，所作的切削试验证明，加注冷却液切削，由于加注过程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，极大地降低了刀具的使用寿命。

　　3　表面粗糙度

　　从MTU对钻削加工所作的100多次切削试验证明，不加注冷却液的干式切削，比加注冷却液的情况将两倍以上地提高了内孔的表面粗糙度Ra。切削试验条件为，加工材料为AL304和AL390，刀具选用不涂覆的硬质合金钻头，选择通常钻孔时所用的切削参数。所以对内孔表面粗糙度要求的零件加工，尽量避免采用干式切削。同样他们也对以上铝合金进行了镗削加工的比较性切削试验。结果证明，在相同加工条件下，所获内孔表面粗糙度与加不加注冷却液，几乎没有关系。

　　4　切削力和力矩

　　从MTU对钻削加工所作的钻削试验证明(条件同上)，加注冷却液，可明显地降低作用在钻头上的切削力和力矩。尤其对于封闭式的切削加工影响更大，例如，从他们对攻丝加工所进行的切削试验也充分证明了这一点。还有深孔加工拉削锯削等。然而，他们选用表面经涂覆的硬质合金钻头，进行干式切削试验。由于涂覆刀具所具有的硬度高、切削性能好又具有很好的润滑作用(同加注冷却液的效果相同，减小了刀具/工件间的摩擦)等优点，因而使作用在钻头上切削力和力矩的测量数据，基本上与加注冷却液情况下相等(除封闭式切削加工)。同样，对以上铝合金进行了镗削加工的比较性切削试验。结果证明，在相同加工条件下，作用在钻头上的切削力和力矩大小，加与不加注冷却液两种情况，同样几乎没有区别。

　　5　切削热与内孔尺寸精度

　　由MTU对镗削加工试验中的试件内孔，分时段，在不同轴向和径向位置上进行切削温度测量，并根据所受切削温度进行有限元分析。结果表明，不加注冷却液可使用试件内孔不同位置的切削温度上升，将使加工内孔的尺寸变大。所以对于内孔尺寸精度要求高的零件加工，确面临着一个是否加注冷却液的选择问题。

　　6　结论

　　由以上几个方面可以认为，对于零件尺寸精度、表面粗糙度要求不高的非封闭式的切削加工，完全可以采用干式切削。而对于尺寸精度表面粗糙度要求高的非封闭切削加工，需采取一系列的技术措施，例如，提高主轴转速、减小进给量等，这些势必提高生产成本。但经计算分析，这些费用正好与取消冷却液的费用相等。加之采用最新的制造技术，如使用新型刀具材料、采用高速切削技术等，完全可以替代通油加工技术。因而，干式切削具有很好的发展前景。

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