切削加工的綠色化是制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要方向。高速干切削是一種新型的綠色制造方式。與傳統(tǒng)的切削方式相比，高速干切削技術具有生產(chǎn)效率高、加工質(zhì)量好、無環(huán)境污染等特點，具有很大的發(fā)展?jié)摿�，是未來切削加工發(fā)展的一個趨勢。

　　高速干切削技術的產(chǎn)生

　　高速干切削的出現(xiàn)與高速切削和干切削有密切關系。高速切削具有切削效率高、切削力小、加工精度高、切削熱集中、加工過程穩(wěn)定以及可以加工各種難加工材料等特點。隨著高速機床、加工中心的不斷發(fā)展，切削速度和切削功率急劇提高，使得單位時間內(nèi)的金屬切除量大大增加，機床的切削液用量也越來越大。但高速切削時切削液實際上很難到達切削區(qū)，大量的切削液根本起不到實際的冷卻作用。這不僅增加了制造成本，還加重了切削液對資源、環(huán)境等方面的負面影響。

　　與高速切削相比，由于干切削在加工過程中不用（或微量使用）切削液，是一種對環(huán)境污染源頭進行控制的清潔制造工藝。干切削作為一種新型的綠色制造技術，不僅環(huán)境污染小，而且能大幅度降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。作為一種環(huán)境效益和經(jīng)濟效益俱佳的切削技術，干切削已成為目前綠色制造工藝研究的一個熱點，并已在車、銑、鉆、鉸、鏜削等加工中得到了成功應用。

　　而高速干切削技術是在高速切削技術的基礎上，結(jié)合干切削技術或微量切削液的準干切削技術，將高速切削與干切削技術有機地融合，結(jié)合兩者的優(yōu)點，并對它們的不足進行了有效補償?shù)囊豁椥屡d先進制造技術。切削技術、刀具材料和刀具設計技術的發(fā)展，使高速干切削的實施成為可能。采用高速干切削技術可以獲得高效率、高精度、高柔性，同時又限制使用切削液，消除了切削液帶來的負面影響，因此是符合可持續(xù)發(fā)展要求的綠色制造技術。

　　生產(chǎn)效率高、加工質(zhì)量好、成本低

　　采用高速干切削技術加工產(chǎn)品，有以下特點:

　　---生產(chǎn)效率高。高速干切削的切削速度遠高于常規(guī)切削。目前在實際生產(chǎn)中高速切削鋁合金的速度范圍為1500～5500m/min，鑄鐵為750～4500m/min，普通鋼為600～800m/min。切削進給速度已高達20～40m/min。而且，高速切削技術還在不斷發(fā)展。

　　采用高速切削技術能使整體加工效率提高幾倍乃至十幾倍。傳統(tǒng)的切削加工方式為"重切削"方式，每一刀切削排屑量大（切削深度大，但進給速度低）；而高速干切削為"輕切削"方式，采用小吃刀深度、高主軸轉(zhuǎn)速和高進給速度，每一刀切削排屑量小，切削深度小，但切削線速度大，進給速度高，這樣可顯著提高工件材料切除率，切削效率高。

　　---加工質(zhì)量好。干切削是依靠刀具涂層起到潤滑減摩作用，無論切削速度多高，涂層的前后刀面都始終在接觸區(qū)內(nèi)，所以，高速切削時更容易顯示出干切削的優(yōu)勢。盡管干式切削由于缺少切削液的潤滑、冷卻、沖洗和排屑斷屑作用，會導致刀具與工件、切屑之間的摩擦加劇，切削力增大，切屑變形加劇，切削熱急劇增加，切削區(qū)溫度顯著升高，刀具耐用度降低，工件加工質(zhì)量不易保證。但可通過分析干切削的各種特定條件和影響干切削的各種因素，尋求相應的技術解決方案及措施來彌補不使用切削液所造成的上述缺陷。如針對不同的工件材料和切削用量設計刀具結(jié)構(gòu)、幾何參數(shù)和相應的斷屑槽形，以滿足干切削的加工要求；某些刀具涂層材料具有類似切削液的功能，可隔離切削熱，在較長時間內(nèi)保持刀尖硬度和鋒利性，使刀具材料不易發(fā)生化學反應等。應用這些措施來保證干切削的加工質(zhì)量，使干切削加工順利進行，達到甚至超過濕切削時的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和刀具耐用度。

　　---生產(chǎn)成本低。濕切削加工中切削液的使用成本太高。德國汽車制造業(yè)的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，把切削液的費用和有關設備費、能耗費、處理費、人工費、維修費、材料費加在一起達到全部制造費用的7%～17%，而全部刀具費用僅為總制造費的2%～4%，可見使用切削液的成本已數(shù)倍于刀具費用。同時，由于排放的切削液和帶有切削液的固體物被當作有毒材料進行處理，大大增加了切削液的供給、保養(yǎng)和回收處理成本，在與切削液有關的總費用中回收處理費用高達22％。而采用高速干切削技術后由于不使用或使用最少量的切削液，加工的成本就會大幅度降低。

　　另一方面，由于在高速干切削過程中，大部分的切削熱被切屑和刀具承載，切屑被快速處理掉，而刀具卻持續(xù)承受切削熱和切削力。因此，高速干切削對刀具材料和工藝的要求很高（要求刀具有很高的紅硬性和高溫穩(wěn)定性），使刀具的成本相應有所提高。此外，在大多數(shù)情況下，高速干切削刀具都是針對某種材料的具體工藝要求專門設計制作的，這就需要在刀具設計中融入高效冷卻手段或進行刀具結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)的獨特設計（如在切削發(fā)熱嚴重時，刀具前刀面可加一個液氮循環(huán)冷卻裝置），這在一定程度上也增加了刀具的成本。

　　綜上所述，盡管高速干切削加工的刀具和機床成本有所增加，但由于節(jié)省了大量的切削液成本，而且切削速度提高、切削時間變短、設備利用率提高，使得綜合生產(chǎn)成本大幅度下降。

　　發(fā)展高速干切削應解決的關鍵技術

　　目前高速干切削技術還在發(fā)展中，以下問題尚需進一步改進。急需發(fā)展的技術集中體現(xiàn)在：

　　---刀具技術。刀具的性能是高速干切削能否成功實施的關鍵。高速干切削不僅要求刀具材料有很高的紅硬性和高溫穩(wěn)定性，而且還必須有良好的耐磨性、耐熱沖擊和抗黏結(jié)性。需要發(fā)展的技術主要包括刀具涂層技術、刀具材料技術、刀具結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)的設計、可靠的刀具監(jiān)測裝置等。

　　---機床技術。開發(fā)性能優(yōu)良的高速機床,是實現(xiàn)高速干切削的前提條件和關鍵因素。設計高速干切削機床時要考慮的特殊問題主要有：設計和制造高速度、大功率的主軸單元、進給單元和輔助裝置；切削熱的散發(fā)；切屑和灰塵的排出等