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高 速切削(HSC)加工作為一種先進的切削技術，自二十世紀八十年代以來得到了日益廣泛的應用。高速加工採用遠高於常規加工的切削速度和進給速度，不僅可 提高加工效率，縮短加工工時，同時還可獲得很高的加工精度。隨著高速主軸技術的發展，與其配套的新型刀具不斷出現，同時對高速加工工藝參數的優化研究也在 不斷深人，使得高速切削技術的理論研究和應用都得到了長足的發展。
高速加工的主要優點有:1、切削力降低03%左右，特別適合剛性差的零 件，2、由於加工時對刀具和工件進行了冷卻潤滑，減少了切削熱對工件的影響，特別適 合加工易熱變形的工件;3、激振頻率遠遠高於機床和工藝系統的固有頻率，加工平穩，振動小，加工表面質量好4;、能極大地提高生產效率。但是，高速切削采 用的高壓大流量冷卻方式會增加環境污染、提高生產成本、減少刀具的耐用度、加大機床腐蝕等一系列問題。
為了解決上述問題，目前採用的方法 一種是改變切削液的使用參數和用量，研製新型的無污染的綠色切削液;另一種是在切削過程中停止使用切削液，採用干切削， 它能從根本上徹底解決切削液帶來的問題。干切削技術是上世紀九十年代為適應全球日益高漲的環保要求和可持續發展戰略而發展起來的一項綠色切削加工技術，目 前歐美、日本等工業發達國家非常重視干切削的研究，干切削技術已經成功應用到了生產領域，並且取得了良好的經濟效益。
高速切削因具有降低 切削力，工件熱變形小等特點，為實現干切削提供了有利條件，高速干切削的目標不僅要限制或停止使用切削液，而且要保證高的加工效率和加 工質量。但在高速干切削中，因缺乏切削液的冷卻潤滑和排屑作用，會導致切削區刀具與工件的摩擦加劇，切削力增大，切削溫度上升，切削振動增強以及排屑不暢 等情況，會影響機床加工性能和刀具使用壽命，降低加工質量。因此，需要從刀具、機床和輔助工藝等方面來進行研究並優化，使高速干切削技術能得到更廣泛的應 用。
1高速干切削的刀具技術
高速干切削的刀具要承受比濕切削更高的溫度，刀具與切屑和刀具與工件接觸面上的摩擦係數也要盡可能的小，而且還要求刀具有利於斷屑、排屑和散熱，這就需要從刀具材料、刀具塗層以及刀具結構的優化等幾個方面來解決。
1.1刀具材料
刀 具材料的迅速發展是高速干切削得以實施的工藝基礎。高速干切削時要求刀具材料與被加工材料的化學親和力要小，必須具有良好的耐熱性，極高的紅硬性和熱韌 性。目前適用於干式加工的刀具材料有超細高的切削溫度，具有較高的強度和衝擊韌度，適用於製作干切削的鑽頭和銑刀。PCD(聚晶金剛石)和CVD金剛石塗 層刀片有很高的硬度和熱導率，適合高速干切削有色金屬(如銅合金，鋁合金)以及欽合金和耐磨的高性能複合材料，但不能加工黑色金屬。CBN(立方氮化硼) 的硬度和耐磨性僅次於金剛石，有優良的紅硬性、化學穩定性和低摩擦係數，是高速干切削HRC50以上淬硬鋼和冷硬鑄鐵等黑色金屬的理想刀具材料。
金屬陶瓷的硬度和衝擊性好，熱硬性差，故多用於精加工和半精加工。陶瓷具有硬度高、化學穩定性和抗粘結性好、摩擦係數低等優點，是相對廉價的干切削刀具材料，但其強度、韌性和抗衝擊性能差，適用於灰鑄鐵和鋼的高速干切削。
1.2刀具結構的優化
干 切削刀具的失效形式主要是月牙窪磨損，所以一般都採用較大的前角以減少切屑與前刀面的接觸面積。為彌補大前角對刃口強度的削弱，常配以加強刃甚至前刀面 上帶有加強筋。較大的正前角、鋒利而強有力的切削刃有利於斷屑。總之，干切削刀具的結構設計必須考慮斷屑和排屑的問題。對韌性材料的加工來說，斷屑非常關 鍵，目前車刀三維曲面斷屑槽方面的設計製造技術已經比較成熟，可針對不同的工件材料和切削用量很快設計出相應的斷屑槽結構與尺寸，並能大大提高切屑折斷能 力和對切屑流動方向的控制能力。
此外，為了加速刀具的冷卻以降低切削溫度，也可採用熱管式刀具或液氮冷卻刀具。如圖1，用液氮冷卻刀具的 方法，在車刀的前刀面倒裝了一個金屬帽狀物，其內 腔與刀片的表面共同組成一個封閉的空間。帽狀物上有液氮的人口和出口。在干切削過程中，液氮在封閉的空間內不斷地流動，吸收刀片上的切削熱，使刀具不產生 過高的溫升，始終保持良好的切削性能，順利實現干切削。
1.3刀具塗層
採用高速干切削，若僅僅使用目前 已有的熱穩定性好的刀具材料和優化刀具幾何形狀，仍不能達到很好的效果。因此，採用在刀面上塗覆隔熱性好的硬塗層和具有固 體潤滑性能的軟塗層，使刀具能承受更高的切削溫度。塗層的作用一是提供了低摩擦層，減少了刀具與工件表面之間的摩擦和粘結，相當於切削液的潤滑作用;二是 在刀具和切削之間起到隔熱作用，阻止切削熱向刀具傳播，相當於切削液的冷卻作用。
塗層材料可分為軟塗層和硬塗層。基於MoS2和WC/C 的軟塗層主要用於對塗層的滑動性能要求非常高的場合。硬塗層主要有TiN、TiCN、TiALN 等，TiALN具有很好的耐熱性和耐高溫性，硬度高達HV3500，工作溫度高達79℃，而且因為添加了AL，使刀具的抗氧化性能大大提高，是高速加工和 干切削最常用的材料。ITN在干切削時可作為一種"通用塗層"，主要用於干攻絲(鑄鐵絲錐除外)，TiN塗層用在整體硬質合金銑刀上效果很好。
在 高速干切削刀具中常常使用多層復合塗層，把硬塗層和軟塗層結合在一起，即在一道塗覆工序中採用兩種物理氣相沉積工藝，先產生硬塗層TiALN，然後再在 其上面採用濺射法產生WC/C軟塗層，可以有效提高刀具的壽命。目前新的塗層技術如高硬度、高熱穩定性的金剛石薄膜塗層，CBN薄膜塗層，由多種塗層材料 不同組合構成的納米級塗層等，均得到了長足的發展，其所具有的優異抗磨損及自潤滑性能，使其更能適用於多種材料的高速干切削。
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