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干式切削加工是未來金屬切削加工的發(fā)展趨勢之一。近年來工業(yè)發(fā)達(dá)國家非常重視干式切削，為了貫徹環(huán)境保護政策，大力研究、開發(fā)和實施這種新型加工方法。切削液在工作中對降低切削溫度起了很好的作用，有利于斷屑和排屑，但同時也存在一些問題，冷卻液的使用、存儲、保潔和處理等都十分繁瑣，且成本很高。切削液對環(huán)境和操作者身體健康的危害使其使用受到限制。切削液的處理也大大提高了加工成本，這些費用常常被低估，因為它們包含在間接費用之中。據(jù)美國企業(yè)的統(tǒng)計，在集中冷卻液加工系統(tǒng)中，切削液占總成本的14%～16%，而刀具成本只占2%～4%。據(jù)預(yù)測，如果20%的切削加工采用干式切削加工，總的制造成本可降低1.6%。因此，未來切削加工的方向是采用盡量少的切削液，耐高溫切削材料和涂層使得干加工在機械制造領(lǐng)域變?yōu)榭赡堋?

干式切削加工刀具的設(shè)計

設(shè)計干式切削刀具時需要考慮刀具幾何形狀、刀具材料和涂層之間的相互兼顧，不能只通過選擇合適的刀具材料來進(jìn)行干式加工，也不能只采用涂層方法使傳統(tǒng)刀具變成干式加工刀具。傳統(tǒng)切削加工時，各種加工方式對刀具設(shè)計提出了不同要求。干式切削加工刀具必須具備下列條件：高耐熱性、高耐磨性的刀具材料；切屑和刀具之間的摩擦系數(shù)盡可能??；刀具形狀可保證排屑流暢、易于散熱；高的強度和沖擊韌性等。

干式切削加工刀具的設(shè)計必須考慮以下三個方面：

（1）刀具幾何形狀。熱效應(yīng)是干式切削加工需要解決的基本問題。刀具設(shè)計時，要考慮使剛開始切削加工時產(chǎn)生熱的可能性小，因此必須保證刀具切削力小、摩擦小。深孔加工刀具的切削難題是很難將切屑排出，因此刀具設(shè)計必須保證良好的排屑效果。在小切削力情況下的設(shè)計原則為大前角和大圓度切削角。

（2）刀具材料。干式切削加工時，刀具材料zui重要的特性是耐高溫性。如果必須采用大前角，則材料的高硬度是必需的。目前適用于干式切削加工的刀具材料主要有超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金、CBN、PCD、陶瓷和金屬陶瓷等。

（3）刀具涂層。切削加工可以不采用切削液的主要原因之一是刀具涂層的應(yīng)用，它可通過抑制從切削區(qū)到刀片的熱傳導(dǎo)來降低溫度沖擊。因此，刀具材料可通過涂層處理來實現(xiàn)“固體潤滑”，以減少摩擦和粘結(jié)磨損，使刀具吸收熱量較少，能承受較高的切削溫度。涂層在干式切削加工中的功能是將刀具與被切削材料隔離，減少摩擦，起到隔熱作用。干式切削加工刀具通常可采用TiAIN涂層，它有很好的耐熱性能和高溫性能，與TiN，TiCN涂層相比，由于添加了Al，從而使刀具的抗氧化性能得到極大改善，非常適用于高速加工和干式加工，它的切削性能在高溫連續(xù)切削時可比TiC涂層提高四倍。

干式切削加工的冷卻和潤滑

干式切削加工時如果采用噴霧冷卻，可以避免采用切削液時的負(fù)面影響，這意味著刀具和工件不需長時間冷卻，切屑與刀具之間分離時間較短，而排屑顯得比較困難。解決這些不利因素可通過刀具設(shè)計和涂層技術(shù)來補救。但有時還不夠，必要時可適量使用冷卻和潤滑介質(zhì)。切削加工中少量使用冷卻或潤滑介質(zhì)也稱為準(zhǔn)干式切削加工。實際應(yīng)用方法包括壓縮空氣或冷風(fēng)冷卻，在車削時可采用-20℃冷風(fēng)及少量潤滑油；鉆削時可采用噴霧潤滑等。

干式切削加工意味著在鉆削、車削和鏜削過程中可以不用切削液，從而大大節(jié)約加工成本和保護環(huán)境。一般來講，減少切削液的使用可以節(jié)省10%～15%的加工成本。目前，歐洲和日本非常重視干式切削加工的研究。歐洲工業(yè)界已逐漸認(rèn)識到干式切削加工的優(yōu)勢，在大批量生產(chǎn)中，已有約10%～15%的加工采用了干式切削加工。