干切削加工技术的发展趋势及国内外的研究现状
干式加工技术切削刀具的研究
１ 切 削 刀具 需具 备 的性 能
在 干加 工时 ，由于在 切 削过程 中缺少 了冷 却 润滑 液 的润 滑 、冷 却 和冲 屑作 用 ，会 导 刀具 与工 件 间 的摩 擦 增 大 、切削 湿度 升高 、粘结 加剧 和 切 屑堵塞 ，从 而造 成 刀 具 寿命 、加 工精度 和 切 削效 率 的下 降。 因此 ，干 式加 工 刀具 必须具 备 以下条 件 ：① 刀 具材 料 必须 具有 极 高的 红
度 并保 持 同 轴度 误 差 ０ １ｍ ． ２ ｍ，在 此 我们 可 以选 用 洁 净 Ｏ
环 保 的干式 切削替 代传 统 的强化 冷却 的磨 削加工 。 （ ） 陶瓷 材料 ：陶瓷 具有 硬 度 高 、化 学稳定 性 和 抗 ２ 粘 结性 好 、摩 擦 系数 低 等优 点 ，是 相对 廉 价 的干 切削 刀 具 材料 ，但 其 强度 、韧性 和抗 冲击 性 能差 ，为 此加 入 各 种增 韧 补强相 并改 进其 压制 工艺 。 目前 ，通 常用 Ｓ３ ｉ 基 Ｎ 陶 瓷 刀 片 干切 削 灰 铸 铁 和球 墨铸 铁 ，用 Ａ ２ 陶 瓷 刀 ｌ 基 ０ 片 干切 削淬硬 钢和 冷硬 铸铁 。
为使干式切削加工可顺利进行达到甚至超过湿切削时的加工质量生产率和刀具耐用度我们可以通过分析干式切削刀具的材料涂层几何形状及结构等因素寻求相应的技术解决方案及措施来弥补不使用切削液的缺陷切削刀具需具备的性能在干加工时由于在切削过程中缺少了冷却润滑液的润滑冷却和冲屑作用会导刀具与工件间的摩擦增大切削湿度升高粘结加剧和切屑堵塞从而造成刀具寿命加工精度和切削效率的下降
开发 和 采用 耐 高温 磨 损 的刀具 材 料 。在 目前 ，用 于干 加 工 的主 要有 立 方氮 化 硼 （Ｂ ） Ｃ Ｎ 、陶瓷 刀具 材 料 、钛 基 硬 质 合金 （ｅｍｅｓ、聚 晶金刚 石 （Ｃ ）和 硬质合 金等 。 Ｃｒ ｔ ） ＰＤ （ ）立 方氮 化 硼 （Ｂ ） Ｂ １ Ｃ Ｎ ：Ｃ Ｎ是 一 种仅 次 于金 刚 石
摘要：干式切削是一种绿色制造工艺技术
摘要：干式切削是一种绿色制造工艺技术，它已成为金属切削加工发展的趋势之一。
文中分析了干式切削加工对刀具的要求，讨论了刀具材料的选择并结合实例分析了干式切削技术在铣削中的应用。
1、前言现今大部分的金属切削加工是以使用切削液的湿式方式进行的。
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。
1)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。
干切削的原理及其应用
干切削的原理及其应用1. 引言干切削是一种常见的金属加工方法，广泛应用于工业生产和制造领域。
本文将介绍干切削的原理以及其在实际应用中的相关技术和优势。
2. 原理干切削是通过将刀具直接应用于金属工件表面，通过摩擦和切削力来移除材料的加工方法。
其主要原理包括以下几个方面：•摩擦力：当刀具与工件表面接触时，由于两者之间的接触面积较小，会产生较大的局部摩擦力。
这种摩擦力将刀具推进并产生切削力。
•切削力：切削力是干切削中最重要的力之一。
它是指刀具在切削过程中对工件施加的力，使刀具能够切削和去除材料。
•热量产生：在干切削过程中，由于摩擦和变形导致能量转化，部分能量会转化为热能。
这些热量会导致材料表面温度升高，可能会影响切削质量和工件表面精度。
3. 应用干切削方法在各个行业和领域都有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：3.1 金属加工干切削在金属加工领域中被广泛采用。
它可应用于各种金属材料的加工，如钢铁、铜、铝等。
干切削具有高效、精密和灵活的特点，能够满足各种复杂形状和高精度要求的加工需求。
3.2 刀具制造干切削方法在刀具制造过程中也发挥着重要作用。
通过干切削可以对刀具进行精密的修整、修磨和抛光。
这些工艺可以提高刀具的质量和精度，同时延长其使用寿命。
3.3 高精度零件加工在一些对加工精度要求非常高的应用中，如航空航天、汽车制造等行业，干切削被广泛应用于高精度零件的加工。
通过干切削可以实现对工件表面的高精度加工，满足复杂工艺和精密装配的要求。
3.4 快速原型制造干切削在快速原型制造中也有应用。
通过使用干切削技术，可以对原型进行快速加工和制造。
这种方法可以缩短原型开发周期，并降低制造成本。
4. 技术优势干切削作为一种常见的金属加工方法，具有以下几个技术优势：•高效性：干切削方法具有高速切削和高加工效率的特点。
它可以大幅提高工件的加工效率和生产效率。
•灵活性：干切削方法适用于各种金属材料和复杂形状的加工。
它可以满足不同工件加工需求，提供灵活的解决方案。
机床数控技术的现状及未来发展趋势
机床数控技术的现状及未来发展趋势一、数控机床的简单介绍车、铣、刨、磨、镗、钻、电火花、剪板、折弯、激光切割等都是机械加工方法，所谓机械加工，就是把金属毛坯零件加工成所需要的形状，包含尺寸精度和几何精度两个方面。
能完成以上功能的设备都称为机床，数控机床就是在普通机床上发展过来的，数控的意思就是数字控制。
数控系统是由显示器、控制器伺服、伺服电机、和各种开关、传感器构成。
当然，普通机床发展到数控机床不只是加装数控系统这么简单，例如：从铣床发展到加工中心，机床结构发生变化，最主要的是加了刀库，大幅度提高了精度。
加工中心最主要的功能是铣、镗、钻的功能。
我们一般所说的数控设备，主要是指数控车床和加工中心。
1、数控机床的特点如下：（1）加工精度高，具有稳定的加工质量；(2）可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；（3）加工零件改变时，一般只需要更改数控程序,可节省生产准备时间机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的3~5倍）；（4）机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；(5）对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。
2、数控机床的组成部分主机，他是数控机床的主题,包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。
他是用于完成各种切削加工的机械部件.数控装置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT 显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。
驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。
他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。
当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。
辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。
它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等.编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。
干式(绿色)切削技术
4.3.1 风冷却切削
冷却原理
（4）涡流管直接制冷
1—喷嘴，2—孔板，3—涡流室，4—控制阀 图4-8 涡流管直接制冷原理
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4.3.1 风冷却切削
冷却原理
制冷方法
低沸点液体制冷
压缩机循环制冷 空气绝热膨胀制
冷 涡流管制冷
表4-2 四种制冷方法性能的比较
装置复 杂程度
初始成本 运行成本
可控性
现代机械加工新技术
第4章干式（绿色）切削技术
4.1 概述
1
4.1 概述
概述
人们正试图少使用或不使用切削液，以适应21世纪清洁 生产和降低成本的要求。干式切削技术就是这样的实用绿色 切削技术，可以较好地解决当前的生态环境、技术与经济间 的协调与持续发展。
图4-1 干式切削
2
现代机械加工新技术
第4章干式（绿色）切削技术
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4.3.4 用水蒸气作冷却润滑剂
uc = 230 m/min, ap = 1 mm, f = 0.15 mm/r
uc = 50 m/min, ap = 1 mm, f = 0.1 mm/r
1—干切，2—浇水，3—水蒸气
图4-10 用水蒸气作为冷却润滑剂的车刀磨损VB值
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4.3.4 用水蒸气作冷却润滑剂
6
4.2.2 实施干式切削的必要条件
干式切削的刀具技术
（3）减少对切削液排屑作用的依赖 对于干式切削，排屑则成了要解决的主要问题。 ① 重力排屑法。 ② 虹吸原理排屑法。 ③ 利用真空或喷气系统改善排屑条件，以实现干式切削。 ④ 用复杂的刀具几何结构解决封闭空间的排屑问题。
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4.2.2 实施干式切削的必要条件
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螺旋锥齿轮干切加工技术研究
生
产 强 场。
螺旋 锥齿轮 干切加 工技术研 究
摘 要 ：干切加工是 未来金属切 削加 工发展趋势 之一。近年来 ，特 别是 工业 发达国家 ，非常重视 干
式切 削 ，为 了贯彻环境 保护政策 ，更是大力研究开 发和 实施这种 新型加 工方法 。本 文针对４ ７ １ 等 ５ Ｅ Ｈ 高齿 制产 品 ，通过优化产品设计 、材料质量控制 、加工过程调整及试验 ，实现了 目标产 品干切 加工工
产应用考核 ，并在提高加工效率、提升产品质量 、降
低 制造 成 本 方面取 得 了阶段 性 成果 。
的推 广应 用 也得 益于 当前 工具 及其 相 关技 术 的发展 。 螺旋 锥齿 轮 干切 过程 要 求应 用 刀具具 备优 良的抗
冲击性和高温耐磨性 ，这需要几方面性能匹配。
１ 影 响 螺旋 锥 齿轮 干切 齿稳定 实现 的
处理 变 形。试 验 要 求毛坯 锻造 后 采用 等温 退 火工 艺 ，
同涂层材料 获得 的刀具性能差别很 大，这 需要经过
试 验确 定 。 ｄ刀具 刃磨 ：包括 一盘 刀条精 度 一 致性 、 刃 口直 ． 线 度 、倒钝 以及 微 观裂 纹缺 陷容 差 。
ｅ 刀具安 装 与调 整。 ．
（ ４）刀具 刃磨
为 提 高 刀 具 使 用 寿 命 ，设 计 尽 量 遵 循 最 大 刀 尖
圆角半径 、刀顶 宽 占齿槽 宽度８ ％ 以上、最终实际 ０
／ 的精 切 刀项 宽大 于 １ｍｍ的原则 。产 品 设计 结 果 ＪＴ ｎ
如 表 １ 。
２３ 工件 材料 控 制 ．
（ ） １ 材料一般要求
一
根据图纸设计要求准备毛坯材料。公司后桥齿轮
超高速切削现状和趋势
高速切削技术现状及存在的问题切削加工是机械加工应用最广泛的加工方法之一，而高速是它的重要发展方向，其中包括高速软切削、高速硬切削、高速干切削、大进给切削等。
高速切削能够大幅度提高生产效率和单位时间内材料切除率，改善加工表面质量降低加工费用。
高速切削的概念与高速切削技术高速切削是一个相对概念，如何定义，目前尚无共识。
而且由于不同的加工方式、不同工件有不同的高速切削范围，因而也很难就高速切削的速度范围给出一个确切的定义。
高速切削技术是在机床结构及材料、机床设计制造技术、高速主轴系统、快速进给系统、高性能CNC控制系统、高性能刀夹系统、高性能刀具材料及刀具设计制造技术、高效高精度测量测试技术、高速切削机理、高速切削工艺等诸多相关硬件与软件技术均得到充分发展的基础之上综合而成的。
因此，高速切削加工是一个复杂的系统工程，涉及机床、刀具、工件、加工工艺过程参数及切削机理等诸多方面。
2 高速切削技术国外发展现状从德国Carl. J. Salomon博士提出高速切削概念，并于同年申请了专利以来，高速切削技术的发展经历了高速切削的理论探索阶段、高速切削应用探索阶段、高速切削的初步应用阶段、高速切削的较成熟阶段等四个阶段，现已在生产中得到推广应用。
特别是20世纪80年代以来各工业发达国家相继投入大量人力、财力，研究开发高速切削技术及相关技术，发展迅速。
国外近几年来高速加工机床发展迅速，美国、法国、德国、日本、瑞士、英国、加拿大、意大利等国家相继开发了各自的高速切削机床。
高速主轴是高速切削技术最重要的关键技术，通常采用主轴、电动机一体化的电主轴部件，实现无中间环节的直接传动，主轴支承一般使用陶瓷轴承、静压轴承、动压轴承、空气轴承以及油0气润滑、喷射润滑等技术，也有使用磁力轴承的。
进给系统则开始采用直线电动机或小导程大尺寸高质量的滚珠丝杠或大导程多头丝杠，以提供更高的进给速度和更好的加、减速特性，最大加速度可达2～10g。
干切削加工关键技术的研究
３ 干切 削加 工的 关键 技 术
３ １ 干 切 削 的 刀 具 技 术 ．
只要加工过 程不使用 切削液 或使用微量切 削液 ，ｊ － 出 ｊ ｒ ￣－
工件 形成 切屑干燥 、 干净 ” 清洁 ） “ （ 且能保证 加工质 量方法 ， 就
可 归结 为干切削 技术范 畴 。如采用 最小量 润滑技 术 （ ｎｍ ｌ Ｍｉｉ ａ Ｑ ａｔ ｕ ｒ ａ ｏ ， Ｌ 法加工时 ， ｕ ｎ ｔ Ｌ ｂｉ ｔ ｎ ＭＱ ） ｉ ｙ ｃｉ 工件 切屑 可保持 干燥 ， 过 去文献称 之为“ 准干切削 ” Ｎ ａ－ ｒ ｃ ｔｎ ）实际上从广 义来 （ ｅｒＤ ｙ ｕｔ ｇ ， ｉ 说， 可认为其 属于干切削 范畴。
干 切 削 技 术 可 表 述 为 ：切 削 过 程 不 使 用 切 削 液 或 使 用 微
由于不使用 切削液 ，干切削时 的切 削温度 比普通湿 切削
高很 多 ， 刀具能否 承受 干切削时 的巨大热 能 ， 实现 干切削的 是
关键 。这方面主要措施有 ：
（） １ 采用新型 的刀具材料 。 干切削不仅 要求刀具材料 具有
用 ， 化 了生产系统 ， 约了生产成本 。 简 节
新 工艺 和新技术 。随着绿色制造 、 清洁制造等生产理念 的成熟 ，
人们越来越清醒地意识到 ， 切削液大量使用所带来负 面影 响 ：
一
（） ３ 节省 了与切 削液及切 屑处理有关 的费用 ； （） ４ 不产生环境污染及 与切削液有关 的安 全与质量事故 。
收 稿 日期 ：０ ０ ０ — ４ ２ １－ ３ ０
（） ２ 采用 涂层 技术 。对刀具进行 涂层处理 ， 是提高刀具性
能 的重要途 径。刀具的涂层不仅提 高了刀具表面硬度 ， 而且 能 降低刀具 ／ 件和刀具 ， 削表面之前 的摩擦 ， 能隔断切削 工 切 也
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班 级 09机械2班 学 号 **************
课程设计论文
题 目 干切削加工技术的发展趋势及国内外的研究现状
学 院 机电工程学院
专 业 机械设计制造及其自动化
学生姓名 徐 善 斌
导师姓名 史 留 勇 海南大学课程论文 1 目录
摘要.................................................................................................................................................................................... 2 1、干切削技术的研究背景 .............................................................................................................................................. 2 2、切削液的功能和负面影响 .......................................................................................................................................... 3 2.1、在机械加工中，切削液的三大功能 .............................................................................................................. 3 2.2、在机械加工中，切削液的三大负面影响 ...................................................................................................... 4 3、干切削刀具材料研究 .................................................................................................................................................. 4 3.1、采用新型的刀具材料 ....................................................................................................... 错误!未定义书签。 3.2、采用涂层技术 .................................................................................................................................................. 5 3.3、国内外对刀具材料的研究现状 ...................................................................................................................... 5 4、干切削刀具几何参数的优化设计 .............................................................................................................................. 6 4.1、选择大前角γ0 ，增大后角а0 .................................................................................................................... 6 4.2、减小主偏角Кf，增大负刃倾角λs .............................................................................................................. 6 4.3、改良刃具刃口 .................................................................................................................................................. 6 4.4、控制积屑瘤生长 .............................................................................................................................................. 7 4.5、减少刀具与工件表面之间的接触面积 .......................................................................................................... 7 5、干切削的机床优化设计 .............................................................................................................................................. 7 5.1、机床结构 .......................................................................................................................................................... 7 5.2、排屑系统 .......................................................................................................................................................... 8 5.3、冷却系统 .......................................................................................................................................................... 8 6、干切削的工艺技术 ....................................................................................................................... 错误!未定义书签。 6.1、硬车加工工艺 ................................................................................................................... 错误!未定义书签。 6.2、液氮冷却加工工艺 .......................................................................................................................................... 9 6.3、国内外干切削加工工艺的研究现状 .............................................................................................................. 9 7、准干切削的原理 ........................................................................................................................................................ 10 8、总结和展望 ................................................................................................................................................................ 11 9、参考文献……………………………………………………………………………………………………………..12 海南大学课程论文
2 干切削加工技术的发展趋势及国内外的研究现状
摘要:文章基于绿色制造技术，介绍了干切削刀具材料的特性，工件材料的特点，和机床的优化设计的机理，准干切削的原理，讨论了切削用量与刀具的参数关系，及先进切削工艺的应用。文章综合国内外的研究进展论述了切削机理和相关先进技术的发展状况，有益于加速我国在干切削加工技术方面的实施.及发展，同时对先进绿色制造技术体系和金属切削理论的发展有着深远意义。
关键词：绿色制造；干切削；切削工艺；准干切削 Abstract:This article based on Green Manufacturing ,introduced the properties of dry cutting tools,the feature of parts materials,the optimized design of machine tools,the principles of near dry cutting,and discussed the connection between cutting parameters and tool parameters,also the application of advanced cutting technologies.Integrating research progress at home and abroad ,this article discussed the cutting theory and advanced technology development,contributed to accelerating China's implementation and development of dry machining technology , and had far-reaching significance for advanced green manufacturing technology systems and development of the theory of metal cutting.