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如何进行干式切削?

在过去的二十年里,使用切削液的经济性已经发生了戏剧性的变化。早在80年代初,对于大多数机加工来说采购、管理和处理切削液的费用就占总成本小于3%。今天,平均来说,切削液的费用(包括管理和处理)占总成本的16%。由于切削刀具只占加工项目总成本的4%,接受一种以稍短的刀具寿命换取停用切削液所节约的成本以及维护切削液所带来令人**的问题,可能成为费用更低的选择。

  况且刀具寿命甚至可能不会缩短。因为涂层硬质合金、陶瓷、金属陶瓷、立方氮化硼(CBN)和聚晶金刚石都是脆性的,它们对由热应力引起的微崩和破裂很敏感,尤其是在端面车削和铣削加工时,冷却液的介入会加剧这种倾向。

  例如,在铣削中当切削刃切入和切出工件时,切削刃被加热和冷却。这些温度波动引起的膨胀和收缩会导致疲劳。*终将形成一连串垂直于切削刃的梳状热裂纹并且引起破裂。添加切削液通常会使情况更糟,其道理很简单。大部分冷却液作用在工件上比切削区温度低很多的部位。专家们还在争论一个问题:是否所有切削液都到达了切削区域(即切屑和工件之间的区域)来控制加工的热源。冷却液通常只冷却周边区域(先前较热的区域),因此加强了温度梯度并增加了热应力。

  攻丝、铰孔和钻孔确实需要切削液的帮助,但不一定是为了冷却的目的。特别是用于钻孔时,是为了钻尖的润滑,也为了将排出的切屑从孔中冲走。没有切削液,切屑会堵塞在孔中,并且加工表面的平均粗糙度是湿式加工的两倍。润滑钻头刃带和孔壁之间的接触点也能降低机床的扭矩需求。

  面铣刀具有超大的径向和轴向正前角。大的正前角能减少功率消耗并有助于阻止切屑熔焊。

  某些材料适合干切削

  除费用和刀具寿命之外,影响选用干切削的另一个因素是工件。有时,切削液可能弄脏零件或产生污染。想想看,进行医学植入的情况,例如为髋部植入一个球形关节。在这种不允许污染的地方,切削液是不受欢迎的。

  一个工件对于干切削工艺适合与否也取决于材料本身。例如,对于大多数铸铁、碳钢和合金钢的切削来说,切削液是多余的。这些材料加工起来相对容易,热传导性好,允许切屑带走产生的大部分热量。也有一些例外,就是低碳钢,当含碳量下降时,它变得更粘。这些合金需要切削液来润滑以防止熔焊。

  通常情况下,当加工大多数的铝合金时,切削液不是必需的,因为切削温度相对较低。这些材料在确实发生切屑熔焊时,大的正前角和锋利的切削刃通常可以解决这个问题。然而,当高速切削铝合金时,高压的冷却液是有帮助的,因为用简单的压缩空气进行断屑和排屑是不够的。

  干切削不锈钢更为困难一些。在这些材料中,热量会引起一些问题。例如,它能使马氏体不锈钢过度回火。对于很多奥氏体不锈钢,由于热导率往往很低,所以热量由切削区域到切屑的流动也不好。于是切削刃过热,刀具寿命缩短到不能接受的程度。在切削不锈钢的过程中使用切削液是很必要的,还因为许多不锈钢都是粘性的,这就意味着它们有沿切削刃方向会产生积屑瘤的倾向,从而导致粗劣的表面光洁度。

  对于许多材料来说,几乎不会选择干切削。所有种类的高温合金都需要切削液。尤其是切削镍基和铬基高温合金时,产生极高的温度,需要切削液来带走热量。同时,切削液的润滑能力还能保持产生的热量*小。

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