制造業是產生工業污染的主要來源之一，其中傳統加工所使用的切削液給環境造成了嚴重的污染。隨著人們對環境保護的日益重視，尤其是環境保護法規的嚴格實施，對制造業產生的環境污染提出了更高的要求。一種能減少對環境污染、節約資源和能源的綠色制造技術——干切削加工技術，越來越受到人們的重視。近年來，許多發達國家在工廠條件允許的情況下正積極地采用干式切削加工技術，以達到減少切削加工 的潤滑污染、降低加工成本的目的。

　　1 干式切削加工相關技術

　　干式切削加工技術是在無冷卻或少許潤滑油、劑的條件下，采用高切削速度進行切削加工的方法。在于式切削條件下，失去切削液、冷卻、清洗、排屑的作用，切削條件非常惡劣。在切削區域會產生大量的切削熱將無法及時的散發，溫度和切削力大幅度上升，摩擦力增大，刀具磨損加快，生產效率降低。因此要使干式切削加工工藝得到很好地推廣，充分發揮其優勢，克服其缺點，就必須要很好地解決干式切削加工相關地技術難題。 
  

1. 刀具結構
     
   干式切削刀具應滿足以下要求： 
     

   1. 刀具材料應有良好的耐熱性和耐磨性；
   2. 切屑及刀具之間的摩擦系數要盡可能小；
   3. 刀具的結構要保證排屑流暢與散熱；
   4. 刀具應有高的強度和抗沖擊韌性。

   
     

   圖1 熱管式車刀

   圖2 熱管式銑刀

   圖3 ALPHA22鉆尖結構

   
     
   刀具結構為了保證干式切削對斷屑、排屑及自冷卻的要求，必須對刀具結構和幾何參數進行優化。如： 
     

   1. 在切削力較小的情況下，可采用大前角和大圓度切削角； 
   2. 采用負前角或前后刀面凸起，以延緩月牙哇對刀刃的損傷； 
   3. 增大負刃傾角，改善刀刃及刀頭的切入狀態，提高刀具的抗沖擊和抗熱震能力。 
        
   圖1 為熱管式車刀結構、圖2為熱管式銑刀結構。其結構特點是在車刀的刀體和銑刀的每個刀齒內部制成空心的熱管，配以冷氣系統，可把大量的切削熱量帶走。圖3為德國TITEX公司開發的干式深孔鉆頭“ALPHA22”鉆尖結構。該鉆頭刀刃經過專門優化設計，以減少刀具與工件間的接觸強度。
2. 刀具材料
     
   近幾年，高硬度材料的出現，為干式切削提供了可能。目前應用于干式切削加工的刀具材料主要是：超細硬質合金、陶瓷刀具、金剛石與氮化硼等超硬度材料。 
     

   1. 超 細 硬 質合金可以提高普通硬質合金的韌性，具有很好的耐磨性和耐高溫性，可用于制作大前角的深孔鉆頭、刀片作銑削和鉆削的干式加工。
        
   2. 立方氮化硼(CBN)材料的硬度高，達3，200～4，000HV，僅次于金剛石、熱傳導率好，達1，300W/MK、具有良好的高溫化學穩定性，在1，200℃下熱穩定很好。采CBN刀其用于加〔鑄鐵，可大大提高切削速度、用于加工粹火鋼，可以以車削代替磨削。
        
   3. 聚晶金剛石(PCD)刀具硬度高，可達7，000～8，000HV，熱導率可達2，100 W/MK，線膨脹系數小。PCD刀具切削時產生的熱能很決從刀尖傳遞到刀體，從而減少刀具熱變形引起的加工誤差。PCD刀具適用于干式加工銅、鋁及鋁合金工件。
        
   4. 涂層硬質合金刀具很適合干式切削加工。涂層的作用主要是在刀具與切削材料之間形成隔熱層，抑制切削的熱沖擊，減少摩擦系數，減少刀具的磨損。刀具涂層厚度為 1～5μm。涂層的材料有TiC， TiAlN， TiCN等，其中TiAlN具有較好的耐熱性能和高溫性能，其高溫連續切削性能是TiC涂層的4倍，高溫硬度高于TiN。表1是SECO公司用涂層刀具進行干式銑削的情況。

   
     
3. 低溫冷風切削
     
   低溫冷風切削的概念是由日本人橫川和尹首先提出來的是一種在-10～-100℃冷風冷卻和非常微量的植物油潤滑條件下進行干式切削的技術。有關研究表明，在刀具表面涂一層薄薄的植物油，在切削加上點進行低溫冷風冷卻，其干式加工的效果很理想。如，在切削條件為：工件直徑：?92～?98mm；切削速度45.1～48.Om/min；進給 O.5mm；切削余角：45°；刀具：刀具半徑RO.4mm， SKH高速鋼不重磨刀片的試驗結果：以刀具后刀面磨損寬度達0.2mm為評價嚴重磨損的指標的話，完全干式切削時刀具切削長度為1000mm、只供給 Acc-Lube精密潤滑油的刀具切削長度為1500mm、只用-12℃的冷風，切削長度為2000mm、在供給-12℃冷風的同時，在切削部位注入 1ml/h的Acc-Lube精密潤滑油，切削長度為4000mm。 
   
      表1 涂層硬質合金刀片的應用
    

1. 氣霧潤滑切削
     
   氣霧潤滑是采用一定的噴射冷卻裝置，將冷卻液霧化為毫米級的氣霧，不斷噴射到刀具表面進行潤滑的切削加工。其工作原理是把冷卻液通過噴射裝置與空氣充分混合，并且，在高壓下通過多孔噴射出內噴嘴形成冷卻循環、外噴嘴形成氣柱，對刀具進行冷卻與潤滑。該方法能節約大量的冷卻液，其冷卻液用量在50ml/h以下。在鋼加工和孔深為5倍以上的孔加工中采用此辦法效果很好。

2 干式切削加工的應用