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一种新型的绿色加工技术——干切削应用前景_绿色制造_先进制造技术 ??? 进人2l世纪，在制造业实施绿色制造已势在必行。对环境无污染的绿色制造被认为是可持续发展的现代制造业模式。绿色切削加工技术是一种充分考虑环境和资源问题的加工技术，它要求在整个加工过程中做到对环境的污染最小和对资源的利用率最高。而在加工过程中不用任何切削液的干切削正是控制环境污染源头的一项绿色制造工艺，它可获得洁净、无污染的切屑，省去了切削液及其处理等大量费用，可进一步降低生产成本。因此，未来切削加工的方向是不用或用尽量少的切削液。干切削(DryCutting)技术就是在这样的历史背景下应运而生，是一项前沿的先进制造技术。1干切削(DryCutting)技术简介??? 干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。1995年干切削的科学意义被正式确立，1997年在国际生产工程研究会(CIRP)年会上．德国Aachen工业大学的F．Klocke教授作了“干切削”的主题报告；1999年1月在美国国家科学基金“设计与制造学科”受资助者会议上，国际著名的刀具制造厂MAPAL公司的总裁B．P．Erdel博士也作了有关美国干切削发展的主题报告；在高速干切削方面，美国Makino公司提出“红月牙”(Red Crescent)干切削工艺。其机理是由于切削速度很高，产生的热量聚集于刀具前部，使切削区附近的工件材料达到红热状态，导致屈服强度明显下降，从而提高材料去除率。目前主要采用PCBN和陶瓷等刀具来实现这种工艺。??? 干切削技术已经在各国工业界和学术界引起广泛的关注。目前包括欧洲、美国和日本等工业发达国家，非常重视于切削的研究，于切削技术已经成功应用到了生产领域，这与这些国家的工业基础雄厚和环保法规特别严格有一定的关系。其中德国企业尤为普遍，在大批量生产中，已有20％的加工采用干切削技术，并且取得了良好的经济效益，世界许多知名的机床厂商在他们的产品目录中都有干切削机床加工中心。日本在干切削方面也进行了大量研究，最近他们已开发成功几种不使用切削液的干式加工中心。在其中的一种机床上，装有液氮冷却的干切削系统，从空气中提取高纯度氮气。在常温下以5—6个大气压的压力将液氮送往切削区，可顺利实现干切削。??? 我国干切削技术的研究起步较晚。成都工具研究所、山东工业大学和清华大学等单位对超硬刀具材料(如陶瓷、立方氮化硼、金刚石等)及刀具涂层技术进行过系统的研究，并取得了不少的研究成果。我国陶瓷刀具目前已形成了一定的生产能力。这些都为干切削技术的研究与应用提供了初步的技术基础。北京机床研究所开发成功的KT系列加工中心能实现高速干切削。但总的来说，我国在于切削理论研究方面和国外还存在较大的差距，有待于我们今后加快研究与推广应用。2干切削的特点及其适用条件??? 干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。其特点：??? (1)切屑干净清洁无污染，易于回收和处理。??? (2)省去了切削液传输，回收，过滤等装置及相应的费用，简化了生产系统，降低了生产成本。??? (3)省去了切削液与切屑的分离装置及相应的电气设备。机床结构紧凑，减少占地面积。??? (4)不会产生环境污染。??? (5)不会产生与切削液有关的安全事故及质量事故。??? 干式切削是一种在加工过程中不使用切削液的加工方法。但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、高产品质量、高的刀具耐用度以及切削过程的可靠性，这就需要用性能优良的干切削刀具、机床以及辅助设施替代传统切削中切削液的作用，来实现真正意义上的干切削。干式切削得以实施的必要条件：??? (一)干式切削的刀具技术??? (1)刀具应具有优异的耐热性能(高温硬度)与耐磨性能。??? (2)尽量减小刀具与切屑问的摩擦系数。??? (3)减少对切削液排屑作用的依赖。??? (二)干式切削的机床技术??? 切削热传出和切屑、尘埃的排出要迅速。??? (三)干式切削的工艺技术??? 应特别注意刀具材料与工件材料间的合理匹配。 3干式切削加工的应用??? (1)从加工方法上看，车削、铣削、滚齿等加工应用干式切削较多。我们以铣削加工为例，分析干式切削在铣削中的应用。??? 一般情况下我们习惯于在铣削中尤其是在立铣加工中加注冷却液，但在铣削中加注冷却液会使刀具产生温度的激烈变化，铣刀刀片自工件切出时冷却，再切人时温度又上升。温度急剧变化在刀片中产生应力，会导致裂纹的产生。尽管在干铣时也有加热和冷却循环产生，但相比之下要小得多，而且这可以通过合理选择刀具材料、结构和几何参数得到解决。