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1 前言
切削液具有冷却、润滑、清洗、排屑、防锈等功能，对延长刀具使用寿命，保证加工质量起着重要的作用。但是近几年随着人类社会对环境保护的日益重视，人们开始关注切削液所带来的一系列负作用。一方面，切削液的广泛使用需消耗大量的能源和资源，增加加工成本。据德国许多公司统计计算的资料表明，使用冷却液费用占总制造成本的16 % ，而切削刀具消耗的费用只占成本的3～4%。另一方面，切削液对环境的污染较为严重，甚至危害工人健康。为使金属切削加工尽可能少地产生污染，人们提出了“清洁化生产”这一概念。干切削是消除切削液污染，降低产品成本，实现清洁化生产的最有效的途径。要实现干式切削，必须合理选择刀具材料，设计合理的刀具几何参数。干式切削技术已成为金属切削加工发展的趋势之一。近年来，它在车削和铣削中的应用已日益普遍，在钻削、镗削和滚齿方面也取得了重大的突破。本文结合工作实际，仅就干式切削技术在不锈钢铣削中的应用进行论述。
2 干式切削加工对刀具的要求
切削刀具的性能取决于刀具材料和刀具结构及几何参数。不同加工方法对刀具的设计侧重点有所不同。对于干式切削加工刀具必须具备下述性能：(1)刀具应具有较高的耐热性和良好的耐磨性。(2)切屑和刀具之间的摩擦系数要尽可能小。(3)刀具形状要保证排屑流畅和易于散热。(4)刀具应具有更高的强度和耐冲击韧性。在实际生产中，应根据工件材料的物理、力学性能和工序特点，合理选用刀具材料、涂层，优化刀具结构和几何参数，并注意刀具材料与工件材料的匹配，才能设计和制造出适用于干式切削的刀具。
- 干式切削加工的刀具材料
干式切削时刀具材料最重要的是必须具各高的红硬性和高的耐冲击性。目前适用于干式加工的刀具材料有超细颗粒硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷及金属陶瓷材料、金刚石(PCD)及立方氮化硼(CBN)等。
- 超细颗粒硬质合金
通常用的普通硬质合金脆性大、易崩刃。超细颗粒硬质合金可以提高普通硬质合金的韧性，具有很好的耐磨性和耐高温性能，可用于铣削和钻削加工。
- 涂层硬质合金
涂层刀具最适用于干式切削加工，因为适宜的涂层既可承受高的切削温度，降低刀具/切屑以及刀具/工件表面之间的摩擦系数，减小刀具磨损和产生的热量，还可使刀具具有强韧的基体及满足切削要求的切削刃或工件表面。因此，适宜的基体与涂层组合及经济可行的涂层工艺技术是干式切削加工的关键技术之一。常用的涂层基体材料主要是硬质合金。涂层材料主要有TiC、TiN、TiAlN、金刚石等。其中TiAlN 涂层是干式切削加工时最好的涂层之一。如SECO公司开发的用于干式铣削的涂层硬质合金刀片：T150M、T25M 、F20M、F40M 。见表1。
表1 涂层硬质合金刀片的种类和应用范围
| 刀刀种类 |
涂层材料 |
应用 |
切削液使用 |
| T15OM |
Ti(C, N)+Al2O3 |
灰口铸铁/球墨铸铁 |
干切削 |
| T25M |
TiC/Ti(C, N)+TiN |
碳钢/不锈钢 |
湿/干切削 |
| F20M |
Ti(C, N)+(Ti, Al) N+TiN |
不锈钢 |
干切削 |
| F40M |
Ti(C, N)+(Ti, Al) N+TiN |
不锈钢 |
湿/干切削 |
- 陶瓷及金属陶瓷
陶瓷刀具由于高耐热性和良好的化学稳定性，非常适合于干式加工铸铁和淬火钢。但其韧胜差，易折断，在很大程度上限制了它在干式切削中的应用。为了解决这一难题，国外已开发了一些新型氧化铝陶瓷刀片。如日本学者开发的一种用微细颗粒(0.22µm)、高纯度(99.99 %)的新型氧化铝陶瓷粉末制造的陶瓷刀片，在干车、干铣碳钢和铸铁件时具有优异的切削性能。
金属陶瓷是硬质合金的种类型，它含有钛基化合物，粘结剂是镍或镍相。金属陶瓷刀具适合于干式切削。以往对硬质磨具通常采用磨削或电火花加工，现在可用金属陶瓷刀具进行干铣加工，不仅提高了工效，表面质量也得到了提高。
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