jic35導(dǎo)讀：干切削并不是簡單地取消切削液就能實(shí)現(xiàn)，有意義且經(jīng)濟(jì)可行的干切削加工要求仔細(xì)分析特定的邊界條件和掌握干切削加工的復(fù)雜因素，并為干切削工藝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供所需的技術(shù)數(shù)據(jù)。干切削加工刀具工作條件惡劣，壽命縮短。因此，須合理選擇刀具材料及涂層，設(shè)計(jì)合理的刀具幾何參數(shù)。本文分析干切削加工的特點(diǎn)，提出了干切削對刀具的具體要求，討論了干切削刀具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
2.干切削加工對刀具的要求
干切削加工就是要在沒有切削液的條件下創(chuàng)造具有與濕切相同或相近的切削條件。因此，對刀具提出了更高的要求。
刀具應(yīng)具有優(yōu)異的耐高溫性能
目前的刀具材料，如新性能硬質(zhì)合金、聚晶陶瓷和cbn等有足夠的耐高溫磨損性能，能夠在干切削條件下使用。此外，zui有效的方法就是對刀具進(jìn)行涂層。涂層在切削過程中的作用如同在刀具與切屑之間增加了一道力和熱的隔離層，可阻止將熱量傳遞到刀具基體，因而能保證刀具切削刃鋒利，使刀頭硬度不會(huì)很快下降，可大大提高其耐高溫性能。生產(chǎn)實(shí)踐證明，盡管在干切削中還不能將切削區(qū)產(chǎn)生的熱量*隨切屑排出，但只要合理選擇刀具幾何形狀、切削參數(shù)，將能使絕大部分切削熱隨切屑排出，取得良好的加工效果。
切屑和刀具之間的摩擦系數(shù)要盡可能小
干切削加工時(shí)，在切削區(qū)產(chǎn)生的高溫產(chǎn)生化學(xué)不穩(wěn)定性、刀具與切屑之間的摩擦增大、排屑速度減慢，極易產(chǎn)生積屑瘤，加劇刀具磨損。因此，須減小切屑和刀具之間的摩擦系數(shù)，zui有效的方法就是進(jìn)行刀具表面涂層，并設(shè)計(jì)排屑良好的刀具結(jié)構(gòu)。如大螺旋角tialn涂層絲錐就是具有這種性能的干切削刀具。
刀具的結(jié)構(gòu)要能快速排屑
干切削加工中，為了保證工件加工質(zhì)量和刀具壽命，要求刀具能快速排出切屑，使傳入工件和刀具的熱量大大減少。
刀具應(yīng)有更高的強(qiáng)度和耐沖擊韌性
選擇適宜于干切削的刀具材料，如超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金、陶瓷和金屬陶瓷刀具材料、金剛石和cbn等，也可在高速鋼、硬質(zhì)合金基體上進(jìn)行適宜的涂層，如tialn涂層、ticn涂層、tialn+mos2涂層、類金剛石dlc（diamond-like-carbon）涂層等。金剛石和cbn可用于干切鑄鐵、過共晶鋁合金、各種鋼和鈦合金等。
3.干切削刀具設(shè)計(jì)要點(diǎn)及應(yīng)用
3.1干車（銑）刀具設(shè)計(jì)要點(diǎn)
干切削刀具通常以月牙洼磨損為主要失效原因，這是因?yàn)榧庸ぶ械毒吲c切屑接觸區(qū)域的溫度升高所致。因此，通常應(yīng)使刀具有大的前角和刃傾角。但前角增大后，刀刃強(qiáng)度會(huì)受影響，此時(shí)應(yīng)配合以適宜的負(fù)倒棱或前刀面加強(qiáng)單元，使刀尖和刃口有足夠體積的材料和較合理的方式承受切削熱和切削力，減緩沖擊和月牙洼擴(kuò)展，使刀尖和刃口可在較長的切削時(shí)間里保持足夠的強(qiáng)度。此外，配合大的刀尖前角和刀尖后角，可使刀具刃口楔角增大，減少刀具與已加工表面之間的接觸長度，有效降低后刀面的磨損和破損幾率。
采用幾何形狀刀片，可大大減小刀具與切屑之間的接觸面積，使切屑帶走大量熱量。圖2為干切削和普通車、銑的加工過程示意圖。由圖可見，當(dāng)切屑流過普通刀片前刀面時(shí)，由于接觸面積大，傳入刀具的熱量多，從而產(chǎn)生月牙洼磨損，降低刀具壽命;而采用圖1所示的刀片，刀具前刀面上有加強(qiáng)棱，刀具與切屑的接觸面積也大大減小，絕大部分熱量被切屑帶走，切削溫度可比普通刀片降低約400℃，同時(shí)也增大了剪切角，使刀具壽命顯著提高，可允許采用更高的切削速度，提高了生產(chǎn)效率，若保持普通的切削速度，則刀具壽命可提高3～4倍。
對于陶瓷刀具，由于脆性較大，因此，可以選用t型或雙t型棱面，或者研磨，或幾種方法組合。如美國valenite公司推薦將0.5×30°的t型棱面用于al2o3+tic刀片，干式加工淬硬鋼，并盡量采用大的余偏角。根據(jù)不同刀片幾何形狀，半精車時(shí)的刀具余偏角為-5～30°，常用的刀片幾何形狀是正方形、三角形和80°菱形。
對cbn刀具，倒棱太大，加工淬硬鋼時(shí)，在刀具與工件接觸處產(chǎn)生高溫使刃口很快磨損。因此，一般不采用大倒棱，刃口可采用斜面或倒圓及負(fù)前角，盡可能大的余偏角。建議取值范圍為：（15°～25°）×0.25mm的t型倒棱，再進(jìn)行0.01～0.03mm的研磨。
#book@mark#
3.2干式螺紋加工刀具設(shè)計(jì)要點(diǎn)
目前，在用絲錐攻絲時(shí)，以采用含有機(jī)氯化物抗極壓的乳化液效果。但有機(jī)氯化物對環(huán)境污染很大。德國emuge螺紋刀具廠為減少環(huán)境污染，研制開發(fā)了生態(tài)有利絲錐，它可在較廣范圍的材料上攻絲而無須切削液。為了完成干式攻絲，在絲錐參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮：
有小的摩擦阻力，以獲得尺寸準(zhǔn)確和表面粗糙度值小的螺紋;
槽型設(shè)計(jì)應(yīng)使切屑易于卷曲，并自由離開螺孔;
對絲錐表面進(jìn)行涂層處理，以獲得理想的表面狀態(tài)，減小切削應(yīng)力，保護(hù)絲錐。
這種絲錐的尺寸范圍有兩種，即m5～m10的加強(qiáng)柄尺寸系列和m12～m20的尺寸系列。
干切削加工鋼件螺紋的絲錐其槽型通常為螺旋槽，加工通孔螺紋和盲孔時(shí)的螺旋角大小不同。如加工盲孔螺紋時(shí)，往往采用35°的大螺旋角;當(dāng)孔深大于2倍絲錐直徑時(shí)，可采用小螺旋角，通常5°，此時(shí)絲錐切削錐部長度為c/2～3牙。而干切削加工鑄鐵螺紋時(shí)，無論是通孔還是盲孔，絲錐槽型均為直槽，其切削錐部長度為c/2～3牙。對于小直徑絲錐，為了提高強(qiáng)度和剛度，其槽型也可設(shè)計(jì)成特殊形狀，如無槽擠壓絲錐。無槽擠壓絲錐用于加工小直徑螺紋或塑性較大材料上的螺紋是非常有效的。干切削加工絲錐通常均需進(jìn)行涂層處理，常用的涂層有tin或ticn。
加工條件：m6×1—g7p，通孔螺紋，工件材料：鋅鋼板，
螺紋長度3.2mm，底孔直徑：f5.55mm，切削速度：15m/min
試驗(yàn)條件：m5×0.8絲錐，工件材料：純鋁ly-2，螺紋孔形狀：盲孔，
螺紋長11mm，底孔直徑：4.2mm（切削），4.5mm（擠壓）
切削速度：15m/min（切削），10m/min（擠壓），機(jī)床：ag—32
除此之外，筆者對在a3、45鋼等薄板件（厚2mm以下）上加工螺紋的工藝進(jìn)行了探討，采用了新型底孔成孔工藝，并成功地應(yīng)用了干式切削及擠壓螺紋工藝，采用專門設(shè)計(jì)和制造的底孔成型刀具和涂層擠壓絲錐可使底孔和螺紋的加工同時(shí)完成，避免了原有工藝需要焊接螺母或設(shè)計(jì)制造模具沖孔的麻煩，解決了長期困擾汽車、鈑金等行業(yè)的薄板件螺紋加工工藝，并有優(yōu)異的加工效果。
4.結(jié)語
刀具干切削加工一方面要選擇合理的刀具材料并進(jìn)行適宜的表面涂層;另一方面須具有合理的刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)。根據(jù)國外成功應(yīng)用實(shí)例并結(jié)合筆者的研究表明：只要條件選擇適當(dāng)，在我國現(xiàn)有技術(shù)條件下，它的干切削加工是可以實(shí)現(xiàn)的。
干切削加工是一種理想的綠色制造工藝方法。雖然目前干切削加工的應(yīng)用范圍不是很廣泛，但對它的研究卻已成了目前的熱點(diǎn)之一。國外的應(yīng)用研究比較廣泛，主要是迫于有關(guān)法律法規(guī)的嚴(yán)格要求和對干切削加工前景的看好，某些成功應(yīng)用示范，推動(dòng)了干切削加工技術(shù)的發(fā)展。國內(nèi)對干切削加工目前尚有不同看法，但從發(fā)展的角度看，干切削的應(yīng)用是必然的趨勢。