干切削由于不使用切削液，在加工區(qū)會(huì)產(chǎn)生比濕切削更多的熱量，同時(shí)工件材料的粘性也會(huì)加大。這些因素會(huì)大大縮短刀具壽命和降低工件表面質(zhì)量。所以干切削刀具在干切削過程中具有舉足輕重的地位。干切削刀具材料不僅要有很高的紅硬性和熱韌性，還必須要有良好的耐磨性、抗熱沖擊和抗熱粘性。對(duì)刀具材料、涂層技術(shù)、刀具結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)有更高的要求。

　　(1)干切削刀具材料

　　陶瓷刀具(AL2O3，SI3N4)、金屬陶瓷(CERAMET)等材料的硬度在高溫下變化不大，具有很好的紅硬性，因此很適合于一般目的干加工而無須冷卻液。但是這類材料一般較脆，即熱韌性不好，故不適用于進(jìn)行斷續(xù)切削。也就是說，陶瓷刀具較適用于進(jìn)行干車削而不適用于干銑削。立方氮化硼(CBN)、聚晶金剛石(PCD)、超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金等各具特點(diǎn)的超硬刀具材料也日益廣泛使用于干切削。

　　(2)干切削刀具的涂層技術(shù)

　　干切削刀具涂層技術(shù)是在刀具的刀體上涂上一層或多層不同性質(zhì)的材料，從而具有對(duì)刀具整體性能的加強(qiáng)和提高的作用。涂層材料的化學(xué)穩(wěn)定性好、紅硬度高、絕熱性好等優(yōu)點(diǎn)而且能減少刀刃與工件表面的磨擦，起到潤滑液的作用。刀具涂層技術(shù)發(fā)展迅速，涂層材料多達(dá)15種，有的刀具在刀體上的涂層多達(dá)13層。例如，日本三菱重工業(yè)公司的CNCGIVIDA滾齒機(jī)是日本第一臺(tái)采用全干切削技術(shù)的機(jī)床，用涂特殊鈦的高速鋼滾刀。而德國柏林大學(xué)進(jìn)行的采用PCD涂層刀具(HC+PCD)和未采用涂層的刀具(HW)的干車削對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究表明，涂層刀具(HC+PCD)在車削過程的切削力、推力以及進(jìn)給力都小于未涂層刀具(HW)。研究使用了原子力顯微鏡來分析刀具的內(nèi)部晶體的形態(tài)、特征、孔隙度以及分層粗糙度。從PCD涂層的原子力顯微鏡照片看出其晶體具有規(guī)則的排列結(jié)構(gòu)。研究得出PCD涂層刀具的耐磨性好于未涂層的刀具。PCD涂層較小的摩擦系數(shù)意味著它較適合干切削。

　　涂層刀具可分二大類：一類是“硬”涂層刀具，如TIN，TIC和AL2O3等涂層刀具。這類刀具表面硬度高，耐磨性好。其中TIC涂層刀具抗后刀面磨損的能力特別強(qiáng);而TIN涂層刀具則有較高的抗“月牙洼”磨損能力。另一類是“軟”涂層刀具，如：MOS2，WS等涂層刀具。這類涂層刀具也稱為“自潤滑刀具”，它與工件材料的摩擦系數(shù)很低，只有0.01左右，能減少切削力和降低切削溫度。例如瑞士開發(fā)的“MOVIC”涂層絲錐，刀具表面涂覆有一層MOS2。切削實(shí)驗(yàn)表明，未涂層絲錐只能加工20個(gè)螺孔;用TIALN涂層絲錐時(shí)可加工1000個(gè)螺孔，而MOS2涂層的絲錐可加工4000個(gè)螺孔。而最近的研究表明金剛石涂層SI3N4刀具比未涂層SI3N4刀具的加工光潔度提高一級(jí)，使用壽命提高10倍以上。TIALN是干切削常用的涂層材料，當(dāng)它與MOS2為基的“MOVIC”“軟”涂層結(jié)合起來可去得更好的效果。如表所示對(duì)熱處理鋼鉆孔的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，TIALN+MOVIC涂層刀具比TIN涂層刀具使用壽命提高了4倍，比TIALN涂層刀具使用壽命提高了1.66倍。涂層對(duì)刀具壽命的影響刀具壽命比涂層TIN改進(jìn)程度

　　TIN1000

　　TIALN2400240%

　　TIALN+MOVIC4000400%

　　注：該實(shí)驗(yàn)條件是采用0.3346英寸(8.5MM)金剛石鉆頭、鉆削深度1.0英寸(25.4MM)、線速度為395英尺/分(120M/MIN)、進(jìn)給量為0.07英寸/轉(zhuǎn)(1.78MM/R)。

　　(3)干切削刀具的結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)

　　采用干切削還應(yīng)根據(jù)不同的加工條件考慮優(yōu)化刀具的結(jié)構(gòu)和凡何參數(shù)。刀具的兒何參數(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須滿足十切削對(duì)斷屑和排屑的要求。眾所周知，斷屑槽在韌性材料加工中對(duì)斷屑起著很關(guān)鍵的作用�？舍槍�(duì)不同的工件材料和切削用量，設(shè)計(jì)相應(yīng)的斷屑槽結(jié)構(gòu)與尺寸，提高切削工程中切屑折斷能力和對(duì)切屑流動(dòng)方向的控制能力。而在封閉空間進(jìn)行干切削(如干鉆削、干鉸削、干攻絲等)時(shí)，則應(yīng)增大刀具的容屑槽空間和背錐的錐度。例如德國的WZL(WERKZEUGMASCHINENLABOR-RWTHAACHEN)試驗(yàn)得出，在用硬質(zhì)合金鉆頭(HC-P+涂層TIN)干鉆削回火鋼【CK45K(AL-SI1045)】，孔深30MM孔徑11.8MM，切削速度：VC=80M/MIN，每次進(jìn)給量F=0.2MM時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)鉆頭只能鉆削約400個(gè)孔，而經(jīng)過優(yōu)化加寬鉆頭排屑槽幾何形狀的鉆頭可鉆削高達(dá)2200個(gè)孔，優(yōu)勢明顯。

　　另外，干切削還可采用一些特殊的刀具(如熱管刀具和自冷卻刀具)來降低刀具溫度，提高刀具的耐用度。

　　(4)準(zhǔn)干切削與最小潤滑技術(shù)

　　近年來干切削急速發(fā)展，在對(duì)不能用純粹的干切削加工的材料加工時(shí)，可采用最小潤滑技術(shù)(MINIMALQUANTITIESOFLUBRICATION(MQL))進(jìn)行切削。這種使用微量冷卻液的方法被稱為“準(zhǔn)干切削”�！捌�束”噴霧冷卻切削就是一種典型的“準(zhǔn)干切削”。該方法是將一定壓力(0.3～1MPA)的壓縮空氣與微量的潤滑液(50～125ML/H)混合霧化后形成油霧，然后高速噴射到切削區(qū)，對(duì)加工接觸面進(jìn)行充分有效的潤滑，同時(shí)液體氣化吸收大量的熱量，工件仍然保持表面干燥團(tuán)。MQL方式分以下三種：1)內(nèi)部潤滑;2)外部潤滑;3)介質(zhì)潤滑。

　　眾所周知，高速銑削鋁合金、銅合金等輕合金具有切削力和切削功率小、切屑短、切削不蜷曲等獨(dú)到的優(yōu)勢。用涂層硬質(zhì)合金、多晶金剛石等刀具在高速下切削輕合金材料，刀具磨損小，可以達(dá)到很高的刀具壽命;而在切削熔點(diǎn)低、高速下粘性大的材料則需要采用最小潤滑(MQL)和涂層刀具的方法，在近乎完全干切削的情況下，可采用很高的切削速度和進(jìn)給速度進(jìn)行加工，切削速度可高達(dá)1000～7500M/MIN，不用再經(jīng)過任何加工或手工研磨，零件即可得到很高的表面質(zhì)量。例如德國的(WERKZEUGMASCHINENLABOR-RWTHAACHEN)試驗(yàn)得出，采用硬質(zhì)合金刀具【HC+涂層(TIALN+MOS2)】鉆削鋁合金(ALSI9CU3)，孔徑8.5MM，盲孔(BLINDHOLE)深30MM切削速度VC=300M/MIN，每次進(jìn)給量F=0.5MM該實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行完全干鉆削的刀具只加工了16個(gè)孔，而采用了MQL技術(shù)的刀具加工了128個(gè)孔，是前者的8倍之多。由此可見在加工鋁合金時(shí)，完全有必要采用MQL技術(shù)。

　　干切削作為一種新的切削工藝與高速切削是相輔相成的。它不僅降低了切削成本，也避免了環(huán)境的污染。干切削技術(shù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及刀具、機(jī)床、工藝、材料和生產(chǎn)管理諸多方面的改革和創(chuàng)新。必須強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，干切削是把切削刀具、加工中心結(jié)構(gòu)參數(shù)和加工策略等要素綜合于一體的加工新工藝。針對(duì)不同的切削條件和切削材料應(yīng)充分權(quán)衡以上三要素在可節(jié)約的加工成本和可得到的加工效果間的利弊，然后制定正確的加工方案。各種超硬、耐高溫刀具材料及其涂層技術(shù)的迅猛發(fā)展，為干切削技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了極為有利的條件;最小量潤滑裝置的有效應(yīng)用和各種帶中心小孔的孔加工標(biāo)準(zhǔn)刀具的出現(xiàn)，再與新型機(jī)床相結(jié)合，必將促進(jìn)干切削技術(shù)的迅猛發(fā)展。