干式切削以及其在齿轮加工中的应用（一）

风行万里

　　干式切削工艺的成败，关键在于找到一种代替冷却和润滑的方法。目前，比较成功的干式切削法有两种：高速干式切削和低温冷风切削。
1 l7 ]' U9 d1 t　　一、高速干式切削与低温冷风切削
　　高速干式切削法
　　该加工方法是在无冷却、润滑油剂的作用下，采用很高的切削速度进行切削加工。干式切削必须选用适当的切削条件。首先，采用很高的切削速度，尽量缩短刀具与工件间的接触时间，再用压缩空气或其他类似的方法移去切屑，以控制工作区域的温度。随着数控技术的广泛使用，机床刚性和动态性能不断提高，提高机床的切削速度并非难事。实践证明，当切削参数设置正确时，切削产生的热量80%可被切屑带走。
　　高速干式切削法对刀具有严格的要求：①刀具应具有优异的耐高温性能，可在无切削液条件下工作。新型硬质合金、聚晶陶瓷和CBN等切削材料是干式切削刀具的首选材料；②切屑和刀具之间的摩擦系数要尽可能小(最有效的方法是刀具表面涂层)，并辅以排屑良好的刀具结构，减少热量堆积；③干式切削刀具还应具有比湿式切削刀具更高的强度和抗冲击韧性。
& b. {. j% O8 e: O8 p　　低温冷风切削
8 F  H4 L8 Y  i4 L  `" N, `* Y4 \　　该切削方法是一种用-10～-100℃的冷风和非常微量的植物油代替冷却和润滑油剂冷却的加工方法。它由日本明治大学的横川和彦等最先提出。研究发现，在金属切削加工过程中，如果只给加工点提供非常微量、润滑效果良好且未氧化的植物油，加工点就会因高温而丧失润滑性。若给加工点提供冷风(-10～-100℃)，就可以防止加工点的高温化，避免上述情况发生。
8 u4 j& B! R4 z: ?, w; i* m　　冷风切削时切削性能大大提高。试验表明，冷风切削、磨削在性能方面比油剂切削、磨削提高了2倍以上。图1所示是有、无植物油切削剂与冷风时的切削性能对比情况。可以看出，仅使用冷风切削就比使用植物油切削的效果好，而冷风与微量植物油一起使用时，刀具的切削性能进一步加强。试验时的切削条件：工件直径：f92～f98mm，切削速度：45.1～48.0m/min，进给：0.5mm，切削刀具：刀尖半径R0.4，相当于SKH4高速钢，不重磨刀片。
　　使用温度非常低的强冷风加工时，为防止油剂冻结而丧失润滑性，可在加工前，在刀具表面涂上微量的植物油，然后给加工点供应强冷风。即不让强冷风与油剂混在一起，效果会更好。使用微量植物油剂，不但降低了切削能耗，而且还消除了工件锈蚀现象。
　　二、干式切削在齿轮加工领域的应用
　　新的硬质合金涂层方法和数控机床的使用，使圆柱齿轮制造出现新趋势：无冷却的硬质合金刀具高速切削。若工艺参数按最佳设置，可使加工时间短，刀具寿命更长。日本三菱公司、美国格里森公司等都在这方面开展了卓有成效的研究。
6 |, N$ h, f4 S% ?" C7 S　　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)倍，可达到200m/min。干式滚切对滚刀有特殊的要求，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，有助于散热并减少刀具损耗，其寿命可延长到一般湿切方式的5倍。这一系统在加工汽车末级传动齿轮、大型载重齿轮、汽车小齿轮及行星齿轮时效果都很理想，生产成本至少降低40%。
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