1.干式切削概念

干式切削就是在加工过程中不用冷却液、润滑液，采用很高的切削速度进行切削加工的方法。随着环境保护法律法规越来越严格，国外干式切削不仅应用在汽车行业，在中小型制造业中的应用也越来越广泛。目前在欧洲已有近一半企业采用了干式切削加工，德国企业尤为普遍。由此可见，干式切削加工技术将成为未来加工技术的主要发展方向之一。

（1）干式切削及其特点。

干式切削技术是在加工过程中不施加任何切削液的工艺方法，从源头上消除了切削液带来的环境负面效应。它具有以下特点：

①形成的切屑无污染，易于回收和处理。

②节约了与切削液有关的传输、回收、过滤等装置及费用。

③不会发生与切削液有关的环境污染、安全和质量事故。

（2）实现干式切削加工的措施。

①刀具要求。干式切削要求刀具材料应具有优良的耐热性能和耐磨性能。常用的刀具材料有金刚石、立方氮化硼、陶瓷、涂层和超细晶粒硬质合金等。常采用涂层技术，因为性能优良的涂层可降低刀具与工件表面之间的摩擦，减小切削力。目前所使用的刀具中，40％采用了涂层技术。选择适合干式切削加工的刀具几何形状，以减小加工中刀具、切屑和工件间的摩擦。

日本三菱公司推出了世界上第一套干式滚切系统。它采用的切削速度是传统滚切速度的若干倍，可达200m/min。干式滚切对滚刀有特殊要求，三菱公司设计的专用干式滚刀，采用MACH7高速钢，表面涂有专用涂层，有助于散热并减小刀具磨损，其寿命可延长到一般湿切方式的5倍。这一系统加工汽车末级传动齿轮、大型载重齿轮、汽车小齿轮时效果都很理想，生产成本至少降低40％。

②机床结构设计。研究表明，切削液的主要作用是散热和排屑，润滑作用只占10％。因此，机床的结构设计应保证快速排屑和散热，并尽量消除切屑对环境的不利影响。

③吹氮加工。在氮气氛围中进行干切削能够有效降低切削区的温度，并且对切削加工具有易燃性的镁合金很有意义，氮气是不燃气体。此外在氮气氛围中进行切削加工能较好地抑制刀具的氧化磨损，从而保护刀具，提高刀具寿命。

④干式静电冷却技术。其基本原理是通过电离器将压缩空气离子化、臭氧化，在切削点周围形成特殊气体氛围。这样不仅降低切削区的温度，更重要的是能在刀具与切屑和刀具与工件接触面上形成起润滑作用的氧化薄膜，从而减少刀具磨损。

⑤冷风干切削。把除去水分的干燥空气经空气冷却器冷至-30℃，再把冷风送至切割区，可使切割区的温度大大下降，同时引发被加工材料的低温脆性使切削较为容易，改善刀具磨损状况。(www.daowen.com)

（3）干式切削材质要求。

不同工件材料实施干式切削的难易程度不同，如表13-2所示。

表13-2　加工工件材质要求

（4）干式切削的一般要求。

①在干式切削过程中，如有可能造成人身伤害或设备损害时，应采取安全防护措施，防止切屑、工件、刀具飞出。

②干式切削工作场所的粉尘浓度应不大于2mg/m3，粉尘浓度测量应符合JB/T 9878的有关规定。

③采取热辅助或低温冷却干切削时应采取保护措施，防止人体直接接触过热或过冷介质。

④干式切削机床在空运转条件下，机床的噪声声压应不大于85dB（A）。

2.准干式切削

干式加工有两种方式，即完全干式加工和准干式加工。完全干式加工就是在加工过程中不用任何切削液的工艺方法，这种加工方式对刀具材料、机床结构、刀具装夹方式等均有较高的要求。干式切削的应用范围目前还比较有限，而完全湿加工又有诸多不足，若将两者的优点相互结合，既可满足加工要求，又可使与切削液有关的费用降至最低，并可取得与完全干式加工相同的效果。将这种介于湿式切削与干式切削之间的加工技术称为准干式切削加工（NDM）或最少切削液切削加工（MQL）。由此可见，当切削过程所用的切削液的数量很少时，即准干式切削。当机床调整到最佳状态时，每一加工工时所消耗的切削液将不足50mL。准干式切削技术只要使用得当，刀具、工件和切屑必然是干燥的，因此可避免进行干燥或其他处理手段。

对许多材料及加工方法而言，采用准干式切削加工是经济可行的。准干式切削加工目前主要用于铸铁材料、钢和铝合金的钻削、铰削和攻螺纹等的加工中，也可以用于铝合金的端铣加工及深孔加工。如东风汽车公司发动机曲轴很多深油孔、水孔钻削就大量采用了MQL法（图13-4）。最新的DDi11曲轴在主轴颈、连杆轴颈车削时采用干式切削法，减少了切削液对环境和人的不利影响（图13-5）。

图13-4　DDi11曲轴MQL钻孔

图13-5　DDi11曲轴干式车削