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值得一試的干切削
（作者未知） 2009/7/23
我們最近走訪了一家工廠，發(fā)現(xiàn)停用切削液帶來的性能飛躍令人吃驚。這個發(fā)現(xiàn)純屬偶然。切削液的缺點迫使人們把加工零件的生產(chǎn)定額轉(zhuǎn)到干加工上。需要是發(fā)明之母，員工進行了試驗以確定是否能保持有效生產(chǎn)。結(jié)果他們發(fā)現(xiàn)對于切削液的投資不一定能有所回報。
在過去的二十年里，使用切削液的經(jīng)濟性已經(jīng)發(fā)生了戲劇性的變化。早在80年代初，對于大多數(shù)機加工來說采購、管理和處理切削液的費用就占總成本小于3%今天，平均來說，切削液的費用（包括管理和處理）占總成本的16%。由于切削刀具只占加工項目總成本的4%，接受一種以稍短的刀具壽命換取停用切削液所節(jié)約的成本以及維護切削液所帶來令人頭痛的問題，可能成為費用更低的選擇。
況且刀具壽命甚至可能不會縮短。因為涂層硬質(zhì)合金、陶瓷、金屬陶瓷、立方氮化硼(CBN)和聚晶金剛石都是脆性的，它們對由熱應(yīng)力引起的微崩和破裂很敏感，尤其是在端面車削和銑削加工時，冷卻液的介入會加劇這種傾向。
例如，在銑削中當切削刃切入和切出工件時，切削刃被加熱和冷卻。這些溫度波動引起的膨脹和收縮會導(dǎo)致疲勞。最終將形成一連串垂直于切削刃的梳狀熱裂紋并且引起破裂。添加切削液通常會使情況更糟，其道理很簡單。大部分冷卻液作用在工件上比切削區(qū)溫度低很多的部位。專家們還在爭論一個問題：是否所有切削液都到達了切削區(qū)域（即切屑和工件之間的區(qū)域）來控制加工的熱源。冷卻液通常只冷卻周邊區(qū)域（先前較熱的區(qū)域），因此加強了溫度梯度并增加了熱應(yīng)力。
攻絲、鉸孔和鉆孔確實需要切削液的幫助，但不一定是為了冷卻的目的。特別是用于鉆孔時，是為了鉆尖的潤滑，也為了將排出的切屑從孔中沖走。沒有切削液，切屑會堵塞在孔中，并且加工表面的平均粗糙度是濕式加工的兩倍。潤滑鉆頭刃帶和孔壁之間的接觸點也能降低機床的扭矩需求。
如圖所示的立銑刀具有超大的徑向和軸向正前角。大的正前角能減少功率消耗并有助于阻止切屑熔焊。
某些材料適合干切削
除費用和刀具壽命之外，影響選用干切削的另一個因素是工件。有時，切削液可能弄臟零件或產(chǎn)生污染。 想想看，進行醫(yī)學(xué)植入的情況，例如為髖部植入一個球形關(guān)節(jié)。在這種不允許污染的地方，切削液是不受歡迎的。
一個工件對于干切削工藝適合與否也取決于材料本身。例如，對于大多數(shù)鑄鐵、碳鋼和合金鋼的切削來說，切削液是多余的。這些材料加工起來相對容易，熱傳導(dǎo)性好，允許切屑帶走產(chǎn)生的大部分熱量。也有一些例外，就是低碳鋼，當含碳量下降時，它變得更粘。這些合金需要切削液來潤滑以防止熔焊。
通常情況下，當加工大多數(shù)的鋁合金時，切削液不是必需的，因為切削溫度相對較低。這些材料在確實發(fā)生切屑熔焊時，大的正前角和鋒利的切削刃通�？梢越鉀Q這個問題。 然而，當高速切削鋁合金時，高壓的冷卻液是有幫助的，因為用簡單的壓縮空氣進行斷屑和排屑是不夠的。
干切削不銹鋼更為困難一些。在這些材料中，熱量會引起一些問題。 例如，它能使馬氏體不銹鋼過度回火。對于很多奧氏體不銹鋼，由于熱導(dǎo)率往往很低，所以熱量由切削區(qū)域到切屑的流動也不好。于是切削刃過熱，刀具壽命縮短到不能接受的程度。在切削不銹鋼的過程中使用切削液是很必要的，還因為許多不銹鋼都是粘性的，這就意味著它們有沿切削刃方向會產(chǎn)生積屑瘤的傾向，從而導(dǎo)致粗劣的表面光潔度。
對于許多材料來說，幾乎不會選擇干切削。所有種類的高溫合金都需要切削液。尤其是切削鎳基和鉻基高溫合金時，產(chǎn)生極高的溫度，需要切削液來帶走熱量。同時，切削液的潤滑能力還能保持產(chǎn)生的熱量最小。
切削鈦合金時，切削液是強制性的。雖然研究人員正在研究干式切削鈦合金的途徑，但是這種材料的性質(zhì)對這項工作產(chǎn)生了極大的障礙。它是粘性的，熱導(dǎo)率低而且（還有某些合金）閃點很低。因此，鐵屑不能把熱量帶走，工件變熱足以被點燃和燃燒起來。(雖然鎂斷屑容易，但也容易燃燒。) 切削液通過潤滑切削刃、沖走切屑和冷卻工件來防止產(chǎn)生這個問題。為保證切削液起到這些作用，當加工鈦合金時，人們更傾向于在高壓時使用切削液，壓力通常在4,000到7,000磅/平方英寸范圍內(nèi)。
有時，粉末合金也需要切削液來產(chǎn)生薄薄的一層油膜作為防銹劑。
刀具必須控制熱量
一些公司已經(jīng)碰巧獲得干切削的價值，而也有一些工廠有目的的進行嘗試，但卻無法看到它的益處。 其原因是干切削的成功應(yīng)用不僅僅要求消除冷卻液，而且還要求在整個過程中有一套控制熱量的系統(tǒng)方法。
刀具影響熱傳遞的最重要的方式是通過產(chǎn)生良好的切屑。 切屑能帶走85%切削產(chǎn)生的熱量，并且只允許5%傳入工件，而10%的熱量傳入刀具和其它地方。新式的斷屑槽壓入刀具表面，這樣非常有利于控制切屑的形狀和尺寸。
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