干式切削——绿色制造新工艺.pdf

维普资讯 第 16卷 第 4期 机械研究与应用 Vo116 No4 2003年 12月 MECHANICALRESEARCH ＆ APPLICATION 2003—12 干式切削——绿色制造新工艺 毛 文 (湖北荆门石油化工学校，湖北 荆门 448000) 摘 要：介绍了干式切削的必要性、干式切削刀具及刀具耐用度评价体系，并指出干式切削是符合绿色制造技术发展切削新工艺。 关键词：切削液；干式切削；刀具耐用度 中图分类号：T一1 文献标识码：A 文章编号：1007--4414(2003)04--0011--02 制造业是人类社会的传统产业 ，它的历史可以追溯到远 倍_3_。 古时代 ，人们磨制石器、铜器和铁器用来捕猎。制造业为人类 因此，在加工过程中不用切削液的加工工艺——干式切 社会带来物质财富的同时，又给环境造成 了严重的污染。例 削应运而生。据有关部 门统计，目前在西欧已有近一半企业 如机电产品制造业是最大的资源使用者，也是最大 的环境污 采用了干式切削加工，德国企业尤为普遍。 染源之一 ，据2002年资料统计，我国工业固体废物 8亿吨，计 2 干式切削的刀具 算机年淘汰总量 6～1O万吨。随着人们环保意识的逐渐增 实现干式切削的最大技术难题是刀具，它是使干式切削 强，实施绿色制造势在必行。 得以顺利进行的关键因素。切削刀具的性能取决于刀具材料 绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制 和刀具结构及刀具几何参数。对于干式切削的刀具必须具备 造模式，其 目标是使得产品从设计、制造 、包装、运输、使用到 下列性能：①刀具应具有较高的耐热性和 良好 的耐磨性。② 报废处理的整个产品生命周期中，对环境的影响(负作用)为 切屑和刀具之间的摩擦系数尽可能小。③刀具形状要保证排 零或者极小，资源消耗尽可能小，并使企业经济效益和社会效 屑流畅和易于散热。④刀具应具有更高的强度和耐冲击韧 益协调优化 [】]。干式切削正是可以满足上述要求的绿色制造 性 ]。因此，干式切削刀具设计必须考虑如下 3个方面 ： 新工艺。 (1)几何形状。刀具设计必须保证有好 的切屑排出效 l 干式切削的必要性 应。在很小的加工力情况下，设计原则为：大前角和大圆度切 传统的金属切削加工大多数情况下使用切削液 ，例如古 削角。 人在磨制石器、铜器和铁器的时候，就知道浇水可以提高效率 (2)刀具材料。刀具材料必须具备高的红硬性和耐冲击 和质量，在古罗马时代 ，车削活塞泵的铸件时就使用橄榄油。 性。目前常用的材料有超细颗粒硬质合金、陶瓷及金属陶瓷 切削液的品种繁多、作用各异，一类是由矿物油、动植物油、普 材料、立方氮化硼 (CBN)、金刚石 (PCD)等。 通复合切削液和极压切削油组成的油基切削液，另一类是由 (3)涂层。现今，切削加工可以不采用切削液的原 因之 乳化液、合成切削液和微乳化液组成的水基切削液。切削液 一 是涂层，涂层在于式加工中起到将刀具和切削材料隔离，减 在产品的制造过程中起着冷却、润滑、清洗和排屑 3大作用。 少摩擦、隔热几种功能。涂层材料主要有 TiC、TiN、TiA1N 但是，长期大量的使用切削液也造成了许多负面影响： 等。其中TiA1N涂层是干式切削加工时最好的涂层之一 。 (1)造成资源和能源的大量消耗。多年来 ，工厂的废切 3 干式切削刀具耐用度评价体系 削液都