现代切削工艺技术研究进展

1、现代切削工艺技术研究进展 2013-11-4 报告提纲0 0 制造技术分类制造技术分类1 1 现代切削工艺技术产生的背景现代切削工艺技术产生的背景2 2 精密切削工艺技术（振动切削、微细切削、精密切削工艺技术（振动切削、微细切削、塑性（延性域）切削）塑性（延性域）切削）3 3 高效切削工艺技术（高速切削、高速磨削）高效切削工艺技术（高速切削、高速磨削）4 4 绿色切削工艺技术（干式切削、磨削淬硬）绿色切削工艺技术（干式切削、磨削淬硬）0 0 制造技术分类制造技术分类 按照在由原材料或毛坯制造成为零件的过程中，质量按照在由原材料或毛坯制造成为零件的过程中，质量mm的变化，可分为的变化，可分为m=

2、0, m0, m0, m0m0：材料累加工艺（堆积、结合加工）：材料累加工艺（堆积、结合加工） m0m00.2 m0的制造过程（堆积、结合加工）的制造过程（堆积、结合加工） 将零件以微元叠加或连接的方式逐渐累加形成的工艺方法将零件以微元叠加或连接的方式逐渐累加形成的工艺方法。常用的工艺方法有。常用的工艺方法有: :n RPM RPM （光固化法（光固化法SLASLA、选区片层粘结法、选区片层粘结法LOM LOM 、 激光选区激光选区烧结法烧结法SLSSLS、熔积法、熔积法FDMFDM、三维打印法等）、三维打印法等）n 表面覆层技术（电镀和化学镀表面覆层技术（电镀和化学镀 、涂料涂装工艺涂料涂装

3、工艺 、气相沉积气相沉积 等）等）n 表面渗入、注入表面渗入、注入n 连接成形（机械连接、胶接、焊接）连接成形（机械连接、胶接、焊接）0.3 m0.3 m0 0的制造过程（去除加工）的制造过程（去除加工） 按照一定的方式从毛坯上去除多余材料形成符合技术按照一定的方式从毛坯上去除多余材料形成符合技术要求的零件的工艺方法。主要包括切削加工和特种加工。要求的零件的工艺方法。主要包括切削加工和特种加工。现代化加工设备现代化加工设备先进的刀具与工具先进的刀具与工具1 现代切削工艺技术产生的背景1.1 1.1 大量难加工材料的出现和应用大量难加工材料的出现和应用超硬材料：淬硬钢、工程陶瓷、复合材料、工业搪

4、瓷、石材等，大多数材料硬度高于250HBS； 超塑材料：铜合金、锌合金、铝合金、钛合金和高温合金等，其最大伸长率可达1000，有的甚至2000；高强度材料：包括高强度钢和超高强度钢，如加有稀土元素的SiMnCrMoV系列钢，抗拉强度为170190kgf/mm2，断裂韧度可达250280kgf/mm2 ；半导体材料：硅（ Silicon ）,锗(Germanium Gallium Arsenide), 砷化镓(Gallium Arsenide)等；玻璃材料：纳钙玻璃（ Soda-Lime Glass）,光学玻璃 (BK7 )等。难加工材料的特性与切削加工特点之间的关系1.2 1.2 加工精度要求

5、越来越高加工精度要求越来越高 18世纪，加工精度为1mm； 19世纪末，0.05mm； 20世纪50年代末，实现了m级的加工精度； 目前达到10nm的精度水平。例如：1kg陀螺其质心偏离0.5nm，会引起100m导弹射程误差，50m轨道误差；民兵型洲际导弹陀螺仪精度为0.03-0.05，命中精度误差为500m；人造卫星轴承孔轴表面粗糙度1nm，其圆度和圆柱度均以nm为单位；飞机发动机叶片加工精度由 60m12m，粗糙度由Ra0.5m0.2m，则发动机效率 89% 94%；1.3 1.3 产品更新越来越快产品更新越来越快, ,生产周期越来越短生产周期越来越短生产方式的转变生产方式的转变 小批量少

6、品种大批量多品种变批量2121世纪的产品特征世纪的产品特征 个性化和多样化 产品制造定制化、模块化，满足不同消 费者喜好 寿命周期不断缩短 摩尔定律-微处理器芯片性能每18个月提高1倍，而价格却保持不变 智能化 包括产品自身智能和生产设施工具的智能1.4 可持续战略的实施和人类环境意识的增加要求制造工艺的革新 当前资源匮泛，污染严重 环境问题不能以牺牲今后几代人的利益为代价 由粗放经营、掠夺式开发向集约型、可持续发展转变 绿色产品 全寿命周期无污染、低资源消耗和可回收利用 绿色制造的提出 基于上述背景制造技术发生了巨大的变革。 * 特种加工技术的出现与应用 * 快速成型(RP)技术的发明及应用

7、 * 传统切削技术朝着两个方向发展： 1）工艺系统（机床、工件、刀具）的改善 2）精密、高效、清洁的切削工艺技术的发明与创新2.0 金刚石切削与精密磨削2.1 振动切削技术2.2 微细切削技术2.3塑性（延性域)切削技术2 精密切削工艺技术2.1.1 振动切削的原理2.1.2 振动切削的分类2.1.3 振动钻削2.1.4 振动切削技术的发展趋势2.1 振动切削技术 振动切削方法首先由日本宇都宫大学的隈部淳一郎教授于60年代提出的。目前，在日本、中国、俄罗斯、德国、韩国、印度、美国、奥地利、英国等开展了广泛的研究与生产应用。振动切削的应用解决了我国飞机起落架、涡轮盘、薄壁件等国防关键制造难题，降

8、低废品率带来上千万元的经济效益。2.1.1 振动切削的原理振动切削的原理2.1.1 2.1.1 振动切削的原理振动切削的原理 实现振动切削的条件： 整个振动周期可分为三个阶段： 切削阶段（AB段） 刀-屑分离阶段（BD段） 再切削阶段（CD段）2vaf2.1.2 2.1.2 振动切削的分类振动切削的分类 按加工方式可分为：振动车削、振动钻削、振动铣削、振动攻丝、振动磨削等 按振动方向可分为：吃刀抗力方向、进刀抗力方向和主切削力方向振动切削。2.1.2 2.1.2 振动切削的分类振动切削的分类按振动性质可分为：自激振动切削和强迫振动切削。 按振动频率可分为：超声波振动切削和低频振动切削。a)直线

9、振动切削 b)弯曲振动切削 c) 椭圆振动切削 三种不同振动切削方式的示意图 特殊形式的振动切削2.1.3 2.1.3 振动钻削振动钻削f , Afrfrfrnnnfc ,cfc ,cf , A 实现振动钻削的三种方式1、实现方式2 振动钻削装置3、运动学原理断续切削原理3、运动学原理断续切削原理3、运动学原理变角切削原理 轴向振动钻削的分离冲击特性轴向振动钻削的分离冲击特性BCDacAAachO0O1R3R0R1R2Evf, A刀具刀具工件工件3、运动学原理分离冲击特性4、工艺效果断屑排屑效果 普通钻削时不同转速下的切屑形态（fr=0.02mm/rev） 普通钻削和振动钻削的切屑形态比较（f

10、=40Hz、A=11.3m） 振动钻削的切屑尺寸比较（n=1800rpm、fr=0.01mm/r、A=16.5m） 振动钻削的切屑尺寸验证（n=400rpm、fr=0. 1mm/r、 f=22Hz 、A=0.5mm） （a）振幅的影响（f=62Hz ）（b）振动频率的影响（A=80m ）排屑效果验证试验(6mm麻花钻、工件材料45#钢、n=930mm/r )4、工艺效果入钻偏移（a）普通钻削（b）振动钻削 普通钻削和振动钻削微孔的入钻偏移4、工艺效果加工质量（a）干切削表面划伤表面划伤(b) MQL图9 普通钻削时不同润滑方式下的表面形貌（n=2400rpm、 fr=0.03mm/r） (a)

11、 干切削图12 振动钻削时不同润滑方式下的表面形貌 (n=2400rpm, fr=0.03mm/rev, f=60Hz, A=16.5m)(b) MQL振动钻削的毛刺高度（工件材料：工业铝L5, 刀具材料：高速钢麻花钻，干切削，内孔孔径3mm，n =1350rpn，fr=0.02mm/r, f=90Hz） 钻削毛刺的形成示意图 5 5、振动攻丝的工艺效果、振动攻丝的工艺效果 可靠、适用的振动切削装置的开发；可靠、适用的振动切削装置的开发； 新材料的实验研究及工艺参数优化；新材料的实验研究及工艺参数优化； 振动切削系统（过程）的非线性研究；振动切削系统（过程）的非线性研究； 振动切削过程的有限元

12、仿真。振动切削过程的有限元仿真。2.1.4 2.1.4 振动切削技术的发展趋势2.2.1 2.2.1 微机械的发展及其特征2.2.2 2.2.2 微细切削的工艺特点2.2.3 微细切削机床2.2.4 微细切削刀具2.2.5 微细切削的工艺效果2.2.6 微细切削未来研究方向2.2 微细切削技术1 微机械的发展微小机械 1-10mm；微机械 1m-1mm； 纳米机械 1nm-1m。 1959年，Richard P Feynman（1965年诺贝尔物理奖获得者）就提出了微型机械的设想; 1987年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径为6012m的利用硅微型静电机; 日本通产省1991年开始启动一项

13、为期10年、耗资250亿日元的微型大型研究计划，研制两台样机； 微型机械是一门交叉科学，随着微电子学、材料学、信息学等的不断发展，微型机械具备了更好的发展基础。 2.2.1 2.2.1 微机械的发展及其特征2 微机械的特征体积小、精度高、重量轻 如直径如发丝的齿轮、开动3mm大小的汽车、花生米大的飞机、在5mm2内放置1000台的微型发动机。性能稳定、可靠性高 微机械体积小，热膨胀、噪声、挠曲等影响小，具有抗干扰性，可在较差环境下稳定的工作。能耗低、灵敏度、工作效率高 不存在信号延迟问题，可进行高速工作。消耗的能量远小于传统机械 如5*5*0.7mm3微型泵流速是比其体积大得多的小型泵流量的1

14、000倍。多功能和智能化 集传感器、执行器、信号处理和电子控制电路为一体，易于实现多功能化和智能化。制造成本低 类似半导体制造工艺。全球最小的硅基MEMS麦克风芯片 （1.2mm1.3mm0.4mm）3 微细加工的主要方法 微型机械加工技术作为微型机械的最关键技术，也必将有一个大的发展。 当前，微细加工方法很多，有微细切削、特种加工技术、光刻加工、体刻蚀加工、面刻蚀加工、LIGA (制版、电铸成形和微注塑) 、分子装配技术等1 尺度效应 * 切削力随切削深度的减小而变大； * 由于零件尺度的减小，传统的切削理论已经变得不适应，出现了微摩擦学、微电子学等。2.2.2 2.2.2 微细切削的工艺特

15、点2 精度的衡量方式的变化 以去除微粒的尺寸大小来衡量3 各切削分力的变化 主切削力小于横向切削力2.2.3 微细切削机床 微细切削加工对所用的加工设备要求很高，其所用的加工设备应满足以下要求：1 高精度（静态精度、动态精度） 当前高水平超精密机床的主轴回转精度大多在0.020.03m，导轨的直线度在0.025/100000内，定位精度为0.013m，重复定位精度在0.006m左右，进给分辨率在0.003m，分度精度在0.5秒内。2 高刚度（精刚度和动刚度）3 高稳定性和保持性（良好的耐磨性、抗振性以及热稳定性）4 高自动化 微细切削机床朝着微型化和工序集成化的两个方向发展 微小型化机床概念是

16、Dutta等人在1970年首次提出的，当时只是作为硅微细加工制作的微电机一种应用，但是并没有被广泛地接受。1990年，日本通产省工业技术研究院机械工程实验室（MEL）提出了微型制造系统即微型工厂的概念，并于1996年开发了世界上第一台微型车床，体积322530.5mm3，重量约100g，主轴电机额定功率1.5W，转速为10000r/min。 切削黄铜获得表面粗糙度Rmax1.5m，圆度2.5m，加工出的最小外圆直径为60m。切削试验中的功率消耗仅为普通机床的1/500。 2001年美国国家科学基金会(NSF)资助了“Micro/Meso-Scale Machine Tool Systems”研

17、究计划资助所研制的两台微小型机床试验台，本体尺寸为250150200mm3和6090100mm3，主轴最高转速分别为150000r/min和320000r/min。二者都采用了闭环反馈控制，且装备了测力传感器测量微细切削力。 在国内，哈工大精密加工研究所研制的三轴微小型立式铣床，其尺寸300300290mm3，主轴最大转速为160000r/min，最大径向跳动为1m，驱动系统重复定位精度0.25m，速度范围1m250mm/s；采用全闭环控制分辨率可达0.1m。 北京理工大学研制的微细车铣加工中心，铣削主轴最高转速60,000rpm，车削主轴最高转速8,000rpm，四轴可控，重复定位精度达到微

18、米级。 目前国外制备的微型刀具一般采取线电极电火花磨削(WEDG)技术和聚焦离子束(FIB)加工技术，对高速钢和细晶粒硬质合金进行刻蚀加工，实现刀具的成型和精度控制。2.2.4 微细切削刀具美国Sandia国家实验室应用聚焦离子束技术制备出的微细铣刀2.2.5 微细切削的工艺效果微细铣削加工的直径为1mm，表面高度差为30m，表面粗糙度为Rz0.058m 座体零件的结构特征：1 整体尺寸16mm8mm2 回转表面的不同圆周上布置多个台阶面3 零件上有多个微小孔，孔径在0.5mm2.6mm之间，最大深径比为6，孔径误差为0.02mm。4 回转表面上布置有两个等深圆弧槽（0.3mm3mm），槽宽误

19、差为0.02mm。* 微细切削过程监控，特别是刀具磨损破损监控及数控误差；* 微细切削刀具的设计和制造技术；* 微细切削毛刺的预报、控制和去除技术；* 适合于微细切削的机床开发和研制。2.2.6 微细切削的未来研究方向2.3 塑性（延性域）切削技术 2.3.1 2.3.1 塑性切削的提出塑性切削的提出 2.3.2 2.3.2 实现塑性切削的条件实现塑性切削的条件 2.3.3 2.3.3 塑性切削的特性塑性切削的特性 2.3.4 2.3.4 发展展望发展展望2.3.1 2.3.1 塑性切削的提出塑性切削的提出磨削加工磨削加工 中间裂纹 (15.9m) 树枝状裂纹 (17.8m) 人字形裂纹 (1

20、9.9m)* 粗磨所导致的表层损伤粗磨所导致的表层损伤: :* Pei, Z.J. et al. Int. J Mach. Tools Manu., 39 (7), 1999, pp. 1103-1116. 磨床脆性材料常用的加工技术 (晶片材料)即使采用精磨即使采用精磨: :表层损伤的厚度也大约在表层损伤的厚度也大约在 7 7 mm左右左右. .化学机械抛光化学机械抛光(Chemical-Mechanical Polishing CMP) 工时长工时长 成本高成本高 环境污染环境污染 硅片抛光1 1 实现塑性切削的可能实现塑性切削的可能 切削过程中位错产生和裂纹扩展共存，并且两者相互抑制。

21、加工脆性材料时，通过施加大的压应力可以使抑制裂纹扩展，激发位错发生。2.3.2 2.3.2 实现塑性切削的条件实现塑性切削的条件塑性切削的切削变形 脆性切削的切削变形 300m A A 凹槽表面凹槽表面 塑性切削模式塑性切削模式 脆性切削模式脆性切削模式半导体材料, 例如 硅（Silicon）,锗（Germanium）、砷化镓（Gallium Arsenide）等玻璃材料, 例如纳钙玻璃（Soda-Lime Glass）,光学玻璃(BK7) 等陶瓷材料, 例如硬质合金（ Tungsten Carbide）, 氮化硅（Silicon Nitride）等东芝超精密车床(a) 塑性切削表面 (b)

22、抛光表面(d) dmqx = 40 nm(e) dmax = 50 nm (f) dmax= 66 nm(a) dmax = 10 nm (b) dmax = 20 nm(c) dmax = 30 nm刀具刃口半径为刀具刃口半径为 45 nm（以硅片切削为例）（以硅片切削为例）:2 2 产生大压应力的临界条件产生大压应力的临界条件刀具刃口半径为刀具刃口半径为335 nm:dc = 118 nm dc = 178 nm dc = 298 nmdmax = 307 nm dmax = 320 nm dmax = 325 nm dmax= 337 nm 通过试验发现，切削加工过程中产生很高压应力产生

23、的通过试验发现，切削加工过程中产生很高压应力产生的条件是：条件是：v 临界切削深度应小于刀具的刃口半径；v 刀具刃口半径的应该磨的非常小，达到纳米级水平,所以这种技术又被称为纳米塑性切削技术;并且被加工材料强度越大，实现塑性切削所需的刃口半径越小。 Diamond tool dc = Critical chip thickness Cut surface plane Surface damage depth Uncut shoulder Microfracture damage zone yc f Damage transition line Tool center 刀具的超声振动能够以动态方

24、式产生大的压应力。2.3.3 2.3.3 塑性切削的特性塑性切削的特性 切深方向分力 Ft 远大于主切削力 Fc (r = Ft / Fc)。切削力切削力: : Yan et al., Wear, 255, 2003, pp. 1280-1387.塑性切削形成的表面塑性切削形成的表面: 扫描电镜（SEM）照片原子力显微镜（AFM）照片 Ra R O f 表面粗糙度表面粗糙度: : 加工硅片的理想表面粗糙度 Ra 是 1.07nm。 (f = 10m/rev, R = 0.5mm) 刀具磨损严重，使用寿命大为减小。刀具磨损刀具磨损: : Yan et al., Wear, 255, 2003,

25、pp. 1280-1387. 2.3.4 2.3.4 发展展望发展展望* * 刀具使用寿命的提高和适合纳米塑性切削的刀刀具使用寿命的提高和适合纳米塑性切削的刀具材料和刀具结构的开发；具材料和刀具结构的开发；* * 开发新的适合于实践应用的纳米塑性切削的方开发新的适合于实践应用的纳米塑性切削的方式；式；* * 纳米塑性切削机理的研究。纳米塑性切削机理的研究。3.1 高速切削（high speed cutting）3.2 高速磨削（high speed grinding）3 高效切削技术3.1 高速切削（high speed cutting）3.1.1 高速切削的提出3.1.2 高速切削的关键技术

26、3.1.3 高速切削的应用1 1 刀具材料和切削加工速度发展刀具材料和切削加工速度发展 20世纪前，碳素钢，耐热温度低于200C，10m/min； 20世纪初，高速钢，500-600C，30-40m/min； 20世纪30年代，硬质合金，800-1000C，数百米/min; 目前陶瓷、金刚石、立方氮化硼，1000C以上， 一千至数千米/min。3.1.1 高速切削的提出2 2 高速切削的理论基础高速切削的理论基础高化速指标：dm*n（直径转速）1106即为高速3 高速切削特征高速切削特征 切削力低 切削变形小，切屑流出速度加快，切削力 比常规降低30-90%,刀具耐用度提高70%； 热变形小

27、温升不超过3C，90%切削热被切屑带走； 材料切除率高 单位时间内切除率可提高3-5倍； 高精度 切削激振频率远高于机床系统固有频率，加工平稳、振动小，可实现高精度、低粗糙度加工。 减少工序 工件加工可在一道工序中完成，称为“一次过”技术（One pass maching）。 1 高速切削机床高速切削机床 主轴转速在20000r/min以上，甚至62000r/min；快速进给40-80m/min；高速电主轴部件滚珠丝杠或直线电机的进给系统32位或64位多CPU的CNC控制系统强力高压冷却系统（切屑）温控循环水（冷却主轴电机、主轴轴承和直线电机等）更完备的安全措施。3.1.2 高速切削的关键技术

28、德国 Heckert 公司SKM 400 型卧式加工中心SKM 400 型卧式加工中心主轴系统型卧式加工中心主轴系统 SKM 400 型卧式加工中心的主要技术参数型卧式加工中心的主要技术参数HSK A63刀柄规格刀柄规格31主轴功率主轴功率kw15000主轴转速（主轴转速（r/min）1g最大加速度最大加速度100快速移动速度（快速移动速度（m/min）400400数控回转工作台尺寸数控回转工作台尺寸mm650650650主轴运动范围主轴运动范围mm2 高速切削的刀具系统高速切削的刀具系统对刀具系统要求：切削热更多流向刀具，要求抗磨损；必须具有良好的平衡性，可靠定位，高地安全性。刀具材料：刀具

29、材料与被加工材料的化学亲合力要小，并且具有优异的机械性能、热稳定性、抗冲击性和耐磨性。硬质合金涂层刀具（韧性和抗弯强度好、涂层材料高温耐磨性好）、陶瓷刀具（与金属亲和力小，热扩散磨损小，高温硬度好，但韧性较差）、聚晶金刚石刀具（摩擦因数低，耐磨性强，导热性好）、立方氮花硼刀具（硬度高，耐磨性好，高温化学稳定性好，寿命长）。双定位刀柄结构：当超过15000r/min时，离心力将使主轴锥孔扩张，降低刀柄连接刚度；该结构刀柄锥部和端面同时与主轴定位，轴向重复定位精度可达0.001mm。 主要应用于汽车工业大批生产、难加工材料、超精密微细切削、复杂曲面加工等不同领域。航空工业-飞机铝合金零件、薄层腹板

30、件等直接高速切削加工，不再铆接。汽车制造-高速加工中心将柔性生产线效率提高到组合机床生产线水平。模具制造-对淬硬钢模具型腔直接加工，节省电加工和手工研磨等工序。3.1.3 高速切削的应用3.2 高速磨削3.2.1 3.2.1 高速磨削基础高速磨削基础3.2.2 3.2.2 高速磨削关键技术高速磨削关键技术3.2 高速磨削基础 高速磨削是提高磨削效率和降低工件表面粗糙度的有效措施，它与普通磨削的区别在于用很高的磨削速度和进给速度。最高磨削速度达500m/s；实际应用磨削速度在100m/s250m/s。高速磨削特点：尽可能的提高磨削速度，若切除率不变，则单磨粒切削厚度降低，磨削力减小，降低表面粗糙

31、度，并且加工刚度小的零件时易于保证精度要求；维持原切削力，可提高进给速度，降低加工时间，提高生产效率。可使粗精合而为一。磨削切削用量对比表磨削切削用量对比表磨削参数磨削参数高高502000中中60低低220低低0.110比金属切除率比金属切除率Q/(mm3/(mms)高高80250高高80250低低2060低低2060砂轮周速砂轮周速Vs/(m/s)高高0.510高高130低低0.050.5高高130工件进给速度工件进给速度Vw/(m/min)大大0.130小小0.0030.05大大0.130小小0.0010.05磨削深度磨削深度ap/mm高效深磨高效深磨(HEDG)精密高速磨精密高速磨(PU

32、HSG)高速磨削高速磨削缓进给缓进给磨削磨削普通磨削普通磨削磨削方法磨削方法高速主轴 须配有连续自动动平衡装置3.2.2 3.2.2 高速磨削的关键技术高速磨削的关键技术高速主轴动平衡系统1-信号传送单元 2-紧固发兰盘 3-内装电子驱动平衡块 4-磨床主轴 高速磨削砂轮要求：机械强度高，磨粒突出要大，结合剂耐磨性要好，高速磨削时要安全可靠。砂轮基体：必须考虑高速离心力作用；砂轮磨粒-立方氮化硼和金刚石。高速砂轮典型结构腹板变截面等力矩结构，无中心法兰孔多个小螺孔安装固定，降低法兰孔应力冷却润滑液V液等于V砂： 冷却润滑效果好V液大于V砂： 清洗效果好a) V液大于V砂 b) V液略大于V砂

33、c) V液= V砂冷却润滑液出口流速的影响4.1 干式切削工艺4.2 磨削淬硬技术4 4 绿色切削工艺技术绿色切削工艺技术4.1 干式切削工艺 4.1.1 干式切削的提出 4.1.2 完全干式切削 4.1.3 半干式切削 4.1.1 干式切削的提出1 切削液的负面影响切削液的负面影响* 增加制造成本 据德国最新统计数据表明：与切削液有关的成本相当于全部生产成本的15%30%，而工具费用仅占加工成本的2%4%；* 增加环境污染 切削液是机械加工中造成环境污染的重要根源。在我国，仅机械工业废乳化液的日排放量据不完全统计已近亿吨，可见其问题的严重性；* 危害工人健康2 2 少无切削液技术的提出少无切

34、削液技术的提出 研究表明：传统切削液的冷却、润滑、排屑等作用在加工过程中并未得到充分有效地发挥。例如高速切削会在刀具周围产生离心高速、高压气流，依靠常规加大切削液流量、降低切削温升的办法已不能达到理想的效果；微小内表面加工。 因此，人们试图不用或少用切削液，以适应降低成本，减少环境污染的要求，这就是方兴未艾的少无切削液技术。干式切削工艺是一种节约资源型的绿色切削工艺技术，过去仅局限于铸铁材料的加工，现在已经逐渐扩展到不锈钢等其它材料。4.1.2 完全干式切削 完全干式切削法，也叫高速干式切削法。机床主轴高速回转(通常在2000060000r/min)，使用高强度刀具，小切深、大走刀，进行超高速

35、切削加工。切削热90%以上被切屑带走，通过切削工艺条件的改变来实现无切削液化加工，其效率高、成本低，而机床、刀具投入的技术与成本很高。 目前，欧、美国家较为流行，德国处于国际领先水平。据2001年统计，德国已有8%左右的企业采用了这一技术，预计到2005年德国将有20%以上的企业采用这一技术。 n干式车削加工干式车削加工n关键问题：关键问题：n选择适合干式车削的刀具；选择适合干式车削的刀具；n改进刀具几何形状；改进刀具几何形状；n确定干车削加工条件。确定干车削加工条件。 n应用实例：应用实例：n如采用如采用GE超硬磨料公司的超硬磨料公司的PCBN刀具进行旋风刀具进行旋风铣削加工丝杠螺纹，以硬旋

36、风铣削取代软车削和精磨铣削加工丝杠螺纹，以硬旋风铣削取代软车削和精磨工序，提高效率近工序，提高效率近100倍。倍。4.1.2 完全干式切削n干式滚切加工干式滚切加工n关键问题：关键问题：n提高滚切速度；提高滚切速度；n快速排屑技术；快速排屑技术；n开发高性能的高速滚刀等。开发高性能的高速滚刀等。n应用实例：应用实例：n如采用硬质合金或陶瓷刀具进行完全干式加工如采用硬质合金或陶瓷刀具进行完全干式加工的新型滚齿机；的新型滚齿机；n如滚削汽车变速箱中的普通齿轮，用硬质合金如滚削汽车变速箱中的普通齿轮，用硬质合金滚刀进行干滚削；滚刀进行干滚削；1 MQL(微量润滑)切削 一种国外较为流行的半干式切削方法，在常温压缩空气中混入微量的无公害油雾代替大量切削液，对切削点实施冷却、润滑和排屑。 4.1.3 半干式切削 MQL 喷雾系统实物图箱体压力表油罐出油管进气口2 液氮冷却（氮气流切