先进制造工艺特种加工

1、第3章 先进制造工艺本章要点超精细加工技术特种加工技术的特点快速原型制造技术 高速加工关键技术 绿色加工技术及其运用1第3章 先进制造工艺Advanced Manufacturing Process3.5 现代特种加工技术Modern Nontraditional machining Technology23.5.1 特种加工技术概述3.5.2 几种代表性特种加工方法3 非传统加工又称特种加工，通常被了解为别于传统切削与磨削加工方法的总称。 非传统加工方法 产生于二次大战后。两方面问题传统机械加工方法难于处理： 1难加工资料的加工问题。宇航工业等对资料高强度、高硬度、高韧性、耐高温、耐高压、耐

2、低温等的要求，使新资料不断涌现。 2复杂形面、薄壁、小孔、窄缝等特殊工件加工问题。 为处理上面两方面问题，出现了非传统加工方法。 非传统加工方法将电、磁、声、光等物理量及化学能量或其组合直接施加在工件被加工的部位上，从而使资料被去除、累加、变形或改动性能等。 3.5.1 特种加工技术概述4 非传统加工方法主要不是依托机械能，而是用其它能量如电能、光能、声能、热能、化学能等去除资料。 非传统加工方法由于工具不受显著切削力的作用，对工具和工件的强度、硬度和刚度均没有严厉要求。 普通不会产生加工硬化景象。且工件加工部位变形小，发热少，或发热仅局限于工件表层加工部位很小区域内，工件热变形小，加工应力也

3、小，易于获得好的加工质量。 加工中能量易于转换和控制，有利于保证加工精度和提高加工效率。 非传统加工方法的资料去除速度，普通低于常规加工方法，这也是目前常规加工方法仍占主导位置的主要缘由。 非传统加工方法特点5 机械过程 利用机械力，使资料产生剪切、断裂，以去除资料。如超声波加工、水放射加工、磨料流加工等。 非传统加工方法分类按加工机理和采用的能源划分 热学过程 经过电、光、化学能等产生瞬时高温，熔化并去除资料，如电火花加工、高能束加工、热力去毛刺等。 电化学过程 利用电能转换为化学能对资料进展加工，如电解加工、电铸加工金属离子堆积等。 化学过程 利用化学溶剂对资料的腐蚀、溶解，去除资料，如化

4、学蚀刻、化学铣削等。6 复合过程 利用机械、热、化学、电化学的复协作用，去除资料。常见的复合方式有： 机械化学复合如机械化学抛光、电解磨削、电镀珩磨等。 机械热能复合如加热切削、低温切削等。 热能化学能复合如电解电火花加工等。 其它复合过程如超声切削、超声电解磨削、磁力抛光图7-61等。工件陶瓷滚柱磁性资料磁极振动运动图7-61 磁力抛光表示图NS7 拓宽现有非传统加工方法的运用领域。 探求新的加工方法，研讨和开发新的元器件。 优化工艺参数，完善现有的加工工艺。 向微型化、精细化开展。 采用数控、自顺应控制、CAD/CAM、专家系统等技术，提高加工过程自动化、柔性化程度。 开展趋势图7-62

5、EI 收录文章数比较70年代80年代90年代20841104232142244424214441321252353316激光加工 电火花加工 超声加工 电化学加工 图7-62反映了学术界和工程界对几种非传统加工方法的关注程度。8 任务原理：利用工具电极与工件电极之间脉冲性火花放电，产生瞬时高温，工件资料被熔化和气化。同时，该处绝缘液体也被部分加热，急速气化，体积发生膨胀，随之产生很高的压力。在这种高压作用下，曾经熔化、气化的资料就从工件的外表迅速被除去图7-63。 4个阶段： 1介质电离、击穿，构成放电通道； 2火花放电产生熔化、气化、热膨胀； 3抛出蚀除物； 4间隙介质消电离恢复绝缘形状。

6、电火花加工3.5.2 几种代表性特种加工方法图7-63 电火花加工原理图进给系统放电间隙工具电极工件电极直流脉冲电源任务液Real9图7-64 电火花加工机床10 电极资料要求导电，损耗小，易加工；常用资料：紫铜、石墨、铸铁、钢、黄铜等，其中石墨最常用。 任务液主要功能紧缩放电通道区域，提高放电能量密度，加速蚀物排出；常用任务液有煤油、机油、去离子水、乳化液等。 放电间隙合理的间隙是保证火花放电的必要条件。为坚持适当的放电间隙，在加工过程中，需采用自动调理器控制机床进给系统，并带开工具电极缓慢向工件进给。 任务要素 脉冲宽度与间隔影响加工速度、外表粗糙度、电极耗费和外表组织等。脉冲频率高、继续

7、时间短，那么每个脉冲去除金属量少，外表粗糙度值小，但加工速度低。 通常放电继续时间在2s至2ms范围内，各个脉冲的能量2mJ到20J电流为400A时之间。11电火花线切割加工：用延续挪动的钼丝或铜丝作工具阴极，工件为阳极。机床任务台带开工件在程度面内作两个方向挪动，可切割出二维图形图7-65。同时，丝架可作小角度摆动，可切割出斜面。 电火花加工类型图7-65 电火花线切割原理图XY储丝筒导轮电极丝工件Real电火花成形加工：主要指孔加工，型腔加工等RealReal12电火花线切割机床图7-66 电火花线切割加工加工过程显示13 不受加工资料硬度限制，可加工任何硬、脆、韧、软的导电资料。 加工时

8、无显著切削力，发热小，适于加工小孔、薄壁、窄槽、形面、型腔及曲线孔等，且加工质量较好。 脉冲参数调整方便，可一次装夹完成粗、精加工。 易于实现数控加工。 电火花加工特点 电火花加工运用 电火花成形加工：电火花打孔常用于加工冷冲模、拉丝模、喷嘴、喷丝孔等。型腔加工包括锻模、压铸模、挤压模、塑料模等型腔加工，以及叶轮、叶片等曲面加工。 电火花线切割：广泛用于加工各种硬质合金和淬硬钢的冲模、样板、各种外形复杂的板类零件、窄缝、栅网等。 14任务原理：工件接阳极，工具铜或不锈钢接阴极，两极间加直流电压624V，极间坚持0.11mm间隙。在间隙处通以 660m/S高速流动电解液，构成极间导电通路，工件外

9、表资料不断溶解，溶解物及时被电解液冲走。工具阴极不断进给，坚持极间间隙。 图7-67 电解加工原理图电解液直流电源泵工件阳极阴极进给工具阴极电解加工15 不受资料硬度的限制，能加工任何高硬度、高韧性的导电资料，并能以简单的进给运动一次加工出外形复杂的形面和型腔。 加工形面、型腔消费率高与电火花加工比高510倍。采用振动进给和脉冲电流等新技术，可进一步提高消费效率和加工精度。 阴极在加工中损耗小。 加工外表质量好，无毛刺、剩余应力和变形层。 设备投资大，有污染，需防护。 模具型腔、枪炮膛线、发电机叶片、花键孔、内齿轮、小而深的孔加工，电解抛光、倒棱、去毛刺等。 电解加工特点 电解加工运用16 工

10、件与磨轮坚持一定接触压力，突出的磨料使磨轮导电基体与工件之间构成一定间隙。电解液从中流过时，工件产生阳极溶解，外表生成一层氧化膜，其硬度远比金属本身低，易被刮除，显露新金属外表，继续进展电解。电解作用与磨削作用交替进展，实现加工。 电解磨削效率比机械磨削高，且磨轮损耗远比机械磨削小，特别是磨削硬质合金时，效果更明显。 导电磨轮电解液电刷任务台工件绝缘板导电基体磨料阳极膜 电解磨削图7-6817真空条件下，利用电流加热阴极发射电子束，经控制栅极初步聚焦后，由加速阳极加速，经过透镜聚焦系统进一步聚焦，使能量密度集中在直径510m斑点内。高速而能量密集的电子束冲击到工件上，被冲击点处构成瞬时高温几分

11、之一微秒时间内升高至几千摄氏度，工件外表部分熔化、气化直至被蒸发去除。 图7-69 电子束加工原理图控制栅极加速阳极电子束斑点旁热阴极聚焦系统工件任务台电子束加工任务原理图7-6918 电子束束径小最小直径可达0.010.05mm，而电子束长度可达束径几十倍，故可加工微细深孔、窄缝。 资料顺应性广原那么上各种资料均能加工，特别适用于加工特硬、难熔金属和非金属资料。 非接触加工，无工具损耗；无切削力，加工时间极短，工件无变形。 加工速度高，切割1mm厚钢板，速度可达240mm/min。 在真空中加工，无氧化，特别适于加工高纯度半导体资料和易氧化的金属及合金。 加工设备较复杂，投资较大。多用于微细

12、加工。 特点及运用19 激光是一种受激辐射而得到的加强光。其根本特征： 强度高，亮度大 波长频率确定，单色性好 相关性好，相关长度长 方向性好，几乎是一束平行光 任务原理图7-70激光加工当激光束照射到工件外表时，光能被吸收，转化成热能，使照射斑点处温度迅速升高、熔化、气化而构成小坑，由于热分散，使斑点周围金属熔化，小坑内金属蒸气迅速膨胀，产生微型爆炸，将熔融物高速喷出并产生一个方向性很强的反冲击波，于是在被加工外表上打出一个上大下小的孔。激光器工件任务台图7-70 激光加工原理图光阑反射镜聚焦镜电源Real20 固体激光器 YAG结晶母材由钇、铝和石榴石构成激光器 红宝石激光器混合气体：氦约

13、80%，氮约15%， CO2 约5%经过高压直流放电进展鼓励波长10.6m，为不可见光能量效率5% 15%反射凹镜反射平镜电极放电管CO2气体冷却水进口冷却水出口激光高压直流电源图7-71 CO2激光器表示图 气体激光器CO2激光器图7-71 激光器21 加工资料范围广，适用于加工各种金属资料和非金属资料，特别适用于加工高熔点资料，耐热合金及陶瓷、宝石、金刚石等硬脆资料。 加工性能好，工件可分开加工机进展加工，可透过透明资料加工，可在其他加工方法不易到达的狭小空间进展加工。 非接触加工方式，热变形小，加工精度较高。 可进展微细加工。激光聚焦后焦点直径实际上可小至1以下，实践上可实现0.01mm

14、的小孔加工和窄缝切割。 加工速度快，效率高。 激光加工不仅可以进展打孔和切割，也可进展焊接、热处置等任务。 激光加工可控性好，易于实现自动控制。加工设备昂贵。 激光加工特点22 激光打孔 广泛运用于金刚石拉丝模、钟表宝石轴承、陶瓷、玻璃等非金属资料，和硬质合金、不锈钢等金属资料的小孔加工。 激光打孔具有高效率、低本钱的特点，特别适宜微小群孔加工。 焦点位置对孔的质量影响：假设焦点与加工外表之间间隔很大，那么激光能量密度显著减小，不能进展加工。假设焦点位置偏离加工外表1mm，可以进展加工，此时加工出孔的断面外形随焦点位置不同而发生变化图7-72。 激光加工运用图7-72 焦点位置对孔外形影响Re

15、al23 激光热处置 原理：照射到金属外表上的激光使外表原子迅速蒸发，由此产生微冲击波会导致大量晶格缺陷构成，到达硬化。 优点：快速、不需淬火介质、硬化均匀、变形小、硬化深度可准确控制。 激光焊接 与打孔相比，激光焊接所需能量密度较低，因不需将资料气化蚀除，而只需将工件的加工区烧熔使其粘合在一同。 优点：没有焊渣，不需去除工件氧化膜，可实现不同资料之间的焊接，特别适宜微型机械和精细焊接。Real 激光切割 激光切割具有切缝窄、速度快、热影响区小、省资料、本钱低等优点，并可以在任何方向上切割，包括内尖角。 可以切割钢板、不锈钢、钛、钽、镍等金属资料，以及布匹、木材、纸张、塑料等非金属资料。Rea

16、l24图7-74 激光焊接车身图7-73 激光切割25 利用工具端面作超声1625kHz振动，使任务液中的悬浮磨粒对工件外表撞击抛磨来实现加工。 超声波发生器将工频交流电能转变为有一定功率输出的超声频电振荡，经过换能器将超声频电振荡转变为超声机械振动，此时振幅普通很小，再经过振幅扩展棒变幅杆使固定在变幅杆端部的工具振幅增大到0.010.15mm。 任务原理图7-75 变幅杆超声波发生器图7-75 超声波加工原理图振动方向工具换能器任务液喷嘴工件Real超声波加工26图7-76 超声波加工机床图7-77 超声波加工样件27 适用于加工各种脆性金属资料和非金属资料，如玻璃、陶瓷、半导体、宝石、金刚

17、石等 。 可加工各种复杂外形的型孔、型腔、形面。 工具与工件不需作复杂的相对运动，机床构造简单。 被加工外表无剩余应力，无破坏层，加工精度较高，尺寸精度可达0.010.05mm 。 加工过程受力小，热影响小，可加工薄壁、薄片等易变形零件。 消费效率较低。采用超声复合加工如超声车削，超声磨削，超声电解加工，超声线切割等可提高加工效率。 超声波加工特点及运用28 任务原理： 加工安装图7-78 喷嘴资料及任务条件表7-11 工程 资料 孔径/mm 至工件间隔/mm 放射角度/ 参数金刚石，蓝宝石，淬火钢0.0750.42.550030表7-11 喷嘴资料及任务条件图7-78 水放射加工安装表示图喷

18、嘴阀控制器蓄能器供水器过滤器泵增压器液压安装排水器工件射流d水放射加工利用超高压水或水与磨料的混合液对工件进展切割或打孔，又称高压水切割，或“水刀。29 工艺参数表7-12，表7-13 表7-12 水放射加工常用工艺参数 工艺参数 常用值 工艺参数 常用值 压力/MPa 70450 放射力/N 45 流速/m/s 300900 功率/kW 1040 流量/L/s 2.5 7.5 磨料耗量/kg/min 0.10.3工艺参数、效率、精度 石材 玻璃 ABS塑料 皮革 工件厚度/mm 25 12 2.8 4.45 喷嘴孔径/mm 0.3 0.3 0.1 0.1 流体压力/MPa 400 400 2

19、58 300 切割速度/m/min 0.1 0.1 0.85 0.55 切缝宽度/mm 0.5 0.5 0.2 0.2 切割精度/mm 0.05 0.05 外表粗糙度/m Ra12.5 Ra12.5 表7-13 几种资料高压水切割参数30第3章 先进制造工艺Advanced Manufacturing Process3.6 可继续制造技术Sustainable Manufacturing Technology313.6.1 概述3.6.2 再制造技术3.6.3 绿色加工技术323.6.1 概述对工业消费开展的要求 19世纪是蒸汽时代； 20世纪自动化时代； 21世纪是可继续开展时代。 随人口、

20、资源、环境三大世界性问题的日益锋利，要求人们研讨并运用高效率的可继续开展的消费、制造方式。制造业是国民经济的支柱产业，它既为人类发明新的物质文明，同时又是耗费资源的大户，是产生环境污染的源头产业，并正在对人类的生存与开展呵斥严重要挟。因此，全球性的产业构造调整呈现出一种集资源优化利用与环境维护治理于一体化的新的制造方式绿色制造 GM Green-Manufacture，这就是向资源利用合理化，废弃物消费少量化，对环境无污染、少污染的方向开展的绿色战略趋势。33我国制造业本身和国内条件面临的挑战 制造业技术及管理程度与兴隆国家具有较大差距；产品构造档次低，技术构造落后 ；市场快速反响才干差；制造

21、业不能满足国内需求的情况比较严重；主导产品的技术来源大多依赖外国。面临绿色挑战。我国制造业假设不能实施绿色制造，我国的制造业产品将很难顺应国际环保管理规范，很难在国际市场上具有竞争力 ； 面临WTO的挑战；面临未来制造方式的挑战。未来制造方式的特点是：以技术为中心向以人为中心转变；多层管理向扁平网络转变；固定制造组织向动态组织转变；质量符合观向全面称心观转变；集中制造向分散网络化制造转变。而我国的制造业大多处于转变的前一阶段。34可继续制造的定义是一种符合可继续开展战略的制造技术，是基于现代的多学科的先进科技成果的综合技术，是一种与环境友好的、干净的、节省资源的先进制造技术。可继续制造技术关键

22、是看产品制造的整个过程能否符合可继续开展战略。如传统的车削和磨削由于采用了新的工艺，整个加工过程都未运用冷却液，那么这种干切削就可称为可继续制造技术。35概述 近几百年的工艺开展，资源耗费远远超越了三千年的总和，超越了大自然的恢复才干，突破了农耕时代 “收支平衡的循环形状。资源过快开采和过量耗费，呵斥资源短缺和面临衰竭，环境污染和自然生态破坏已严重要挟到人类的生存条件。到2020年，我国绝大多数矿产资源将出现缺口、能源短缺，这将严重制约国民经济的可继续开展并危及国家平安。此外，在机械配备的全寿命周期费用中，机械配备的后半生运用、维修、报废费用占到50%70%。从产品全寿命出发，加强产品后半生的

23、根底实际研讨，将“线性构造制造方式开展为闭环的“循环型构造制造方式，大力开展资源节约型和环境友好型制造，即资源循环型制造和再制造是实现国家可继续开展目的的很重要方向之一。3.6.2 再制造技术36再制造是以产品全寿命周期实际为指点，以优质、高效、节能、节材、环保为准那么，以先进技术和产业化为手段，用以修复、改造废旧产品的一系列技术措施或工程活动的总称。图3- 所示为机电产品的物流表示图。 原资料初级消费商制造商再制造商用户维修再制造再循环再利用图3- 机电产品的物流表示图37再利用主要是指对经检验合格的废旧产品零部件的直接利用。再循环是指回收废旧产品中的资料或者能源的过程，主要包括：原态再循环

24、 ；易态再循环。 再制造那么是以报废或过时机件为对象，采用新技术、新资料、新工艺，以及严厉的质量规范和管理手段组织消费，使再制造产品的质量、性能等同或高于原产品，价钱上更具优势。图3- 所示为发动机再制造工艺流程图。由图看出，一个完好的再制造过程可以划分为三个阶段：装配阶段；将已装配的零部件进展检查，再制造维修；将维修好的零部件进展重新组装。 38退役发动机拆解清洗检测再制造加工检测装配包装整机测试再制造发动机报废原厂新配件报废易损件可再制造件完好件合格件不合格件不可再制造件发动机再制造拟采用的工艺流程图易损件：主轴瓦、橡胶管、汽缸垫、油封完好件：进气管总成、前后排气歧管、油底壳、齿轮室可再制

25、造件：缸体总成、连杆总成、曲轴总成、喷油泵总成、缸盖总成39废旧发动机回收进厂在拆解车间分解装配对零部件进展高温化学清洗利用热喷涂技术修复发动机机座利用纳米电刷镀技术修复曲面利用粘涂技术修复汽缸结合面绗磨缸套使其到达新品规范连杆加工设备使其到达新品规范再制造零部件检测后进展装配再制造发动机进展试车考核喷漆装箱，发动机再制造完成汽车发动机的再制造消费流程40功能资源循环型制造和再制造此项研讨是以机电产品全寿命周期和多寿命周期设计与管理为中心，以循环经济的要求为准那么，严密围绕4R，即减量化(reduce)，再利用(reuse)，再制造(remanufacture)和再循环(recycle)所涉及

26、的根底实际和技术而开展的前瞻性科学研讨。41设计制造运用维修报废减量化再利用再制造再循环机电产品全寿命周期根底实际与共性技术机电产品全寿命周期评价目的体系与方法废旧机电产品循环利用决策实际及方法机电产品再循环回收和运用技术废旧机电产品再制造中的科学技术问题循环型制造和再制造基于4R的根底实际和共性技术构造体系42再制造毛坯快速成形技术；先进外表技术；纳米复合及原位自愈合消费技术 ； 修复热处置技术 ；再制造加工含特种加工技术 ；再制造的主要关键技术 下面引见两种再制造技术误差补偿技术误差补偿的实现，需综合运用传感技术、信号处置技术、多传感器信息交融战略、运动合成机构/系统等多学科根底。误差补偿

27、系统至少具备3个功能安装，如图3- 所示。43误差信号发生安装产生出被补偿对象固有误差的误差图，作为补偿系统中附加误差的根据； 信号同步反向安装保证附加的误差输入与补偿对象的固有误差同步反向，即在任一时辰，这两个误差在实际上大小相等而相位相差180度。运动合成安装实现附加误差运动与系统固有误差运动的合成，而输出为两个误差抵消后的结果。44误差源e1e2.en现有系统被补偿对象运动合成误差信号发生同步反向输出误差预防误差补偿(静态&动态)加工精度误差源加工过程加工误差检测误差信号建模与预告补偿+_45热喷涂技术所谓热喷涂技术，就是利用某种热源将粉状或丝状之类的工程资料加热大溶融或软化形状，以高速

28、放射到工件外表易堆积成形的方法。热喷涂原理如图3- 所示。当被喷涂的资料经喷嘴以粒子流方式高速放射到基体外表而涂敷到外表上，颗粒间的结合大部分是机械结合，存在一定数量的孔隙。 图3- 热喷涂原理46改善热喷涂涂层质量的途径：热源不用氧乙炔火焰，而用电热。普通氧乙炔火焰喷涂(亚音速)，热源温度最高达3100；改用电弧喷涂，热源为电弧，温度可达5000；而等离子喷涂，由于利用了紧缩电弧，构成等离子体，进一步开展高能等离子体，热源温度最高可达18000。热源仍用氧乙炔火焰，但采用爆炸或超音速技术(拉阀尔管、爆震)。爆炸波令粒子飞行速度最高达1500 m/s，超音速喷涂可使粒子飞行速度最高达1770

29、m/s，涂层致密度及结合力可大大提高。影响涂层与基体结合强度的要素很多，最主要的是基体前处置的质量和适宜喷涂工艺参数的选择。 47热喷涂技术的运用防腐蚀；运用火焰金属线材喷涂铝或锌，在涂层维护作用下，工件可保证19年不损坏。防磨损；经过火焰金属线材喷涂、火焰粉末喷涂或喷熔，等离子喷涂，使已磨损零件得以修复，修复后的零件远远超越新产品寿命。如高炉热风支管、汽车曲轴、柴油机缸套。特殊功能层；航空航天、原子能等领域，对耐高温、隔热、导电绝缘、防辐射等有特殊要求，整体制造这些资料本钱极高也不用要，而热喷涂技术可以到达此项要求。 其他运用 ；如钛合金外表等离子喷涂制造生物相容性良好的人造骨骼及关节；火焰

30、放射成形复制复杂零件；金属线材喷涂制造塑料模具等。48绿色加工是指在不牺牲产品的质量、本钱、可靠性、功能和能量利用率的前提下，充分利用资源，尽量减轻加工过程对环境产生有害影响的加工过程，其内涵是指在加工过程中实现优质、低耗、高效及清洁化。绿色加工可分为节约资源含能源的加工技术和环保型加工技术。绿色加工概述 3.6.3 绿色加工技术环境认识制造 (Environmentally Conscious Manufacturing) ； 面向环境的制造 (Manufacturing For Environment) ；绿色制造 (Green Manufacturing)。49绿色制造的体系构造50绿色

31、加工工艺技术51绿色加工技术主要从选材、消费加工方法、加工设备三个方面来实现，绿色加工的关键技术如图3-26所示。绿色加工的关键技术 图3-26 绿色加工的关键技术52刀具技术 ；干式加工对刀具资料要求很高，刀具的几何参数和构造设计要满足干切削对断屑和排屑的要求。加工韧性资料时尤其要处理好断屑问题。 机床技术；机床应配置循环冷却系统，带走切削热量，并在构造上有良好的隔热措施。实验阐明，干式切削理想的条件应该是在高速切削条件下进展，这样可以减少传到工件刀具和机床上的热量。干切削时产生的切屑是枯燥的，这样可以尽能够的将干切削机床设计成立轴和倾斜式床身。任务台上的倾斜盖板用绝热资料制成，在机床上配置

32、过滤系统排出灰尘，对机床主要部位进展隔离。辅助设备技术 ；辅助设备包括夹具、量具等，其绿色技术主要表达在选用时尽量满足低本钱、低能耗、少污染、可回收原那么。53 在不运用切削液的干切削条件下，切削液在加工中的冷却、光滑、冲洗、防锈等作用将不复存在。如何在没有切削液的条件下发明与湿切削一样或近似的切削条件，这就要求人们去研讨干式切削机理，从刀具技术、机床构造、工件资料和工艺过程等各方面采取一系列的措施。干式切削与磨削 干切削技术 在切削(含磨削)加工过程中，不运用冷却光滑液或运用少量的冷却光滑MQL(小于50 ml加工小时)，且加工质量和加工时间与湿式切削相当或更好的切削技术称为干式切削。只需当

33、一切工序都实现干式切削后，才称为适用化的干式切削，在适用化干式切削条件下，工件是枯燥的。54干切削刀具 干式切削刀具必需满足以下条件：刀具资料应具有极高的红硬性和热韧性，而且还必需有良好的耐磨性、耐热冲击和抗粘接性；切屑与刀具之间的摩擦系数应尽能够小；刀具的槽型应保证排屑流畅、易于散热等。 采用新型刀具资料 ；主要有：超细硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和聚晶金刚石等超硬度资料。采用刀具涂层技术；涂层刀具分两大类：一类是“硬涂层刀具，如TiN、TIC和Al203等涂层刀具。这类刀具外表硬度高，耐磨性好。另一类是“软涂层刀具，如：MoS2、WS等涂层刀具。这类涂层刀具也称为“自光滑刀具，它与工件资料的

34、摩擦系数很低，只需0.01mm左右，能有效减少切削力和降低切削温度。刀具几何外形设计； 应使刀具有较大的前角和刃倾角，配以适宜的负倒棱或前刀面加强单元。55干切削机床 最好采用立式规划，至少床身应是倾斜的。理想的加工规划是工件在上、刀具在下，并在一些滑动导轨副上方设置可伸缩角形盖板，任务台上的倾斜盖板可用绝热资料制成，并尽能够依托重力排屑。干切削时易出现金属悬浮颗粒，故机床应配置真空吸尘安装并对机床的关键部位进展密封。干切削机床的根底大件要采用热对称构造并尽量由热膨胀系数小的资料制成，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工艺 干切削通常是在大气气氛中进展，但在特殊气体气氛中如氮气

35、、冷风或采用干式静电冷却技术而不运用切削液进展的切削也获得了良好的效果。56在氮气气氛中进展干切削吹氮加工。日本企业界曾作过吹氮加工和其它方式端铣碳钢的对比实验，发现吹氮加工的刀具磨损，特别是后刀面磨损比吹空气干切削时低得多。 干式静电冷却技术。其根本原理是经过电离器将紧缩空气离子化、臭氧化所耗费的功率不超越25W，然后经由喷嘴送至切削区，在切削点周围构成特殊气体气氛。俄罗斯罗士技术公司曾对此作大量实验，发如今多数情况下，采用干式静电冷却技术的刀具寿命与湿切削时相当。冷风干切削。其任务原理是：让低温冷风射流机生成的枯燥低温冷风-30-50，有时也混入极微量的植物油放射到切削点，对刀具的前、后刀

36、面实施冷却、光滑和排屑以降低切削温度，同时引发被加工资料的低温脆性，使切削过程较为容易，并相应改善刀具磨损情况。57高速干切削技术 它是在高速切削技术的根底上，结合干切削技术或微量切削液的准干切削技术，将高速切削与干切削技术有机地交融，结合两者的优点，并对它们的缺乏进展了有效补偿的一项新兴先进制造技术。切削技术、刀具资料和刀具设计技术的开展，使高速干切削的实施成为能够。 干式切削加工的运用汽车后桥的螺旋锥齿轮，在6轴5联动的CNC铣齿机上，采用干式铣齿，从毛坯一次成形锥齿轮，不仅效率高，而且加工出的螺旋锥齿轮工件温度却很低，热量被切屑带走。CBN刀具比陶瓷刀具更适宜铸铁资料的高速切削。加工中心

37、在钢件上干式钻孔，处理排屑与断钻头等问题的措施有：加大排屑槽，加大钻头的背锥以增大容屑空间，采用TiN涂层刀具可钻65 mm的孔。又如对淬硬钢孔的精加工，可采用单刃铰刀进展铰削以取代传统的磨削与珩磨。加拿大McMaster大学采用立铣刀以v=10002000 m/min、f=0.2 mm/z干铣高温合金Inconel718时，可获得Ra=0.7m的外表粗糙度。58干式磨削的优点：构成的磨屑易回收处置，且可节省涉及到磨削液保管、回收处置等方面的的配备及费用，还不会呵斥环境污染。但详细实现起来比较困难。关键问题是如何降低磨削热的产生或使产生的磨削热很快地分发出去。为此可采取以下措施： 选择导热性好

38、或能接受较高磨削温度的砂轮；减少同时参与磨削的磨粒数量，以降低磨削热的产生，如采用图3- 所示的点式磨削。点式磨削是一种方式的干式磨削，由德国容克公司首先开展起来的一种超硬磨料高效磨削新工艺，目前在我国汽车工业中已得到运用。点磨削是利用超高线速度120250m/s的单层CBN薄砂轮宽度仅几毫米来实现的。 干磨削技术59快速点磨外圆磨床多工序复合磨削60减少砂轮圆周速度vs与工件圆周速度vw间的比值，这样可使磨削热源快速地在工件外表挪动，热量不易进入工件内部； 提高砂轮的圆周速度，以减少砂轮与工件的接触时间；采用强冷风磨削。这是日本最近开发胜利的一项新技术。实施强冷风磨削时最好采用CBN砂轮，这是由于CBN磨粒的导热率是传统砂轮磨粒Al2O3、SiC及钢铁资料的15倍。假设用传统砂轮磨削，加工点上产生的热量不易从工件上散出，工件的温度会上升到1000左右；假设用CBN砂轮磨削，加工点上产生的热量可经导热率大的CBN磨粒传送出去，工件温度约有300左右。这时再对磨削点实行强冷风吹冷，可得到良好的效果。 强冷风磨削也为被加工资料的再生利用开辟了道路，设置在磨削点下方的真空泵吸走磨削产生