干切削技术

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　　1前言

　　随着高速加工技术的迅猛发展，加工过程中使用的切削液用量越来越大，其流量有时高达80～100L/min。但大量切削液的使用造成了非常突出的负面影响：(1)零件的生产成本大幅度提高，在零件加工的总成本中，切削液费用约占16%，而刀具的费用只占总成本的4%。(2)造成对环境的严重污染，如把未经处理的切削液排入江河湖海，就会污染土地、水源和空气，严重影响动植物的生长，破坏生态环境。(3)直接危害车间工人的身体健康，目前生产中广泛使用的水基切削液含有对人体有害的化学成分。在切削(磨削)过程中，切削液受热挥发形成烟雾，在车间常常弥漫着难闻的异味，会引起操作工人肺部和呼吸道的诸多疾病，人手和切削液直接接触，还会诱发多种皮肤病，直接影响工人健康。

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　　上述负面影响，已成为机械工业发展的一大障碍。这就使人们会提出这样一个问题：机械加工中能不能不用或少用切削液呢？干切削(Dry Cutting)技术就是在这样的历史背景下应运而生，并从90年代中期以来迅速发展起来的。

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　　干切削技术起源于欧洲，目前在西欧各国也最为盛行。据统计现在已有8%左右的德国企业采用了干切削技术。到2003年，德国制造业将有20%以上采用干切削技术。在干切削研究和应用方面，目前德国处于国际领先地位。

　　日本已开发成功不使用切削液的干式加工中心。装有液氮冷却的干切削系统，从空气中提取高纯度氮气，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。

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　　我国成都工具研究所、山东工业大学和清华大学等单位对超硬刀具材料及刀具涂层技术进行过系统的研究，陶瓷刀具在我国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打下了初步的技术基础。北京机床研究所最近开发成功了能实现高速干切削的KT系列加工中心。

　　2切削液的功能和实现干切削的主要难点

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　　干切削并不是简单地停止使用切削液就能实现的。必须分析在停用切削液以后，会出现什么问题？应采取什么措施来消除这些不利影响？为此，首先应对切削液在机械加工中的作用和功能有一个全面、深入的认识。

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　　在机械加工中，切削液主要有三大功能：

　　润滑功能——当切削液进入切削区以后，它就会渗入到刀具、工件和切屑之间的接触面，形成一层润滑膜。这层润滑膜可减少切削过程的摩擦，减小切削力，减轻切屑与刀具的粘结现象并抑制积屑瘤的产生，有利于改善加工表面技术质量。

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　　冷却功能——切削过程所消耗的能量90%以上都转化为切削热。切削液能有效地把切削热从机床的加工区迅速带走，从而大大降低机床切削区的温升，提高刀具的耐用度和工件的加工精度。

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　　协助排屑与断屑——切削液作为高压大流量的冲洗剂，能把细小的切屑冲离工件或刀具，将切屑迅速从机床中排出，以利于提高零件的加工精度和刀具的使用寿命。带状切屑则主要靠刀具的几何结构来实现断屑，但高压切削液对断屑和排屑也起一定的辅助作用。

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