绿色加工工艺--干和准干切削(二）

wuxiuqing

　　干切削刀具多以月牙洼磨损为主要失效形式，所以多采用较大的前角以减少切屑与前面的接触面积。为弥补大前角对刃口强度的削弱，常配以加强刃甚至前面上带有加强筋。较大的正前角、锐利而强有力的切削刃有利于断屑，不过在加工韧性材料时，还需根据工件材料和切削用量设计断屑槽，总之干切削刀具的结构设计必须?重考虑断屑和排屑的问题。此外，为了加速刀具的冷却以降低切削温度，也可采用热管式刀具或液氮冷却刀具。
: ]1 \: k" h3 H0 T0 U7 [/ R" {　　干切削不但对刀具要求很高，也对机床的排屑、防尘和热特性提出较高要求。干切削机床最好采用立式布局，至少床身应是倾斜的，理想的加工方式是工件在上、刀具在下，并在一些滑动导轨副上方设置可伸缩角形盖板，工作台上的倾斜盖板可用绝热材料制成，总的原则是尽可能依靠重力排屑。干切削易出现金属悬浮颗粒，故机床常加装真空吸尘装置和对关键部位进行密封。干切削机床的基础大件要采用热对称结构并尽量由热膨胀系数小的材料制成，必要时还应进一步采取热平衡和热补偿等措施。
　　干切削加工的工艺技术
3 c* b7 N- g7 l　　干切削时切削区的温度明显高于湿切削，所以在不少情况下干切削加工比湿切削加工时的切削用量要小。不过，在高速切削条件下，95%的切削热将被切屑带走，切削力也可降低30%，所以高速切削也是干和准干切削的发展方向之一。当然，干和准干切削采用的切削用量还要根据具体加工条件进行优选。
9 d2 P# T8 e$ U# a　　在高速干切削方面，美国Makino公司提出“红月牙”(Red Crescent)干切工艺。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。实现“红月牙”干切工艺的关键在刀具，目前主要采用PCBN和陶瓷等刀具来实现这种工艺，如用PCBN刀具干车削铸铁车盘时切速已达到1000m/min。
3 z( `8 b3 v9 P* J. c1 ^! @% `& c, {　　当然，选用什么刀具材料还要视工件材料而定。虽然上述PCBN很适合进行高速干切削，但主要是对高硬度黑色金属和表面热喷涂的硬质工件材料进行干切削，由于CBN与铁素体有亲和性，故不宜用于低硬度(HRC45以下)工件的加工。又如金刚石刀具的碳与铁元素有很强的化学亲和力，故不能用来加工黑色金属。
　　干切削的难易程度与加工方法和工件材料的组合密切相关。从实际情况看，车削、铣削、滚齿等加工应用干切削较多，因为这些加工方法切削刃外露，切屑能很快离开切削区。而封闭式的钻削、铰削等加工，干切削就相对困难一些，不过目前已有不少此类孔加工刀具出售，比如德国Titex公司可提供适用于干切削的特殊钻头Alpa22，其钻深与直径之比达到7-8。就工件材料而言，铸铁由于熔点高和热扩散系数小，最适合进行干切削，钢的干切削特别是高合金钢的干切削较困难，这方面曾进行大量试验研究并已取得重大进展。铝及铝合金虽然是难于进行干切削的材料，但通过采用MQL润滑的准干高速切削，在解决切屑与刀具粘连及铝件热变形方面获得突破，实际生产中已有加工铝合金零件的准干切削生产线在运行。对于难加工材料，则有使用激光辅助进行干切削的。
　　采用MQL润滑的准干切削
0 ?7 G1 p! O3 @; M0 z, k　　对于某些加工方式和工件材料组合，纯粹的干切削目前尚难于在实际生产中使用，故又产生了极微量润滑(Minimal Quantity Lubrication，MQL)技术。MQL是将极微量的切削油与具有一定压力的压缩空气混合并油雾化，然后一起喷向切削区，对刀具与切屑和刀具与工件的接触界面进行润滑，以减少摩擦和防止切屑粘到刀具上，同时也冷却了切削区(油雾在切削区汽化也会吸收不少切削热)并有利于排屑，从而显著地改善切削加工条件。
文章关键词：