近干式切削加工了解
在切削加工中，使用切削液可以起到一些重要作用，如對刀具/工件界面進行有效的潤滑與冷卻，以及有效地沖走切屑。排屑不暢可能會導致二次切削的后果，它往往會將已切除的工件材料擠壓在剛加工出的表面上，而且，在某種程度上，會使切屑碎片熔焊在加工表面上。這可能也會損壞加工表面光潔度。
但另一方面，潤滑液容易產(chǎn)生可能會對人體健康造成嚴重危害的細菌繁殖并產(chǎn)生異味。還有許多與切削液有關的其他缺點，包括采購、廢液處理、維護保養(yǎng)和人工成本。殘留在工件上的污漬或污染物也可能是一個問題。
為了達到?jīng)_走切屑的目的，在進行孔加工時，需要在鉆頭與工件材料的接觸點上使用潤滑劑，以便將切除的工件材料從孔中沖出。缺少潤滑液會造成切屑粘附在孔壁上，干式切削的加工表面粗糙度可能平均會比濕式切削高出一倍。對鉆頭與孔壁之間的接觸面進行潤滑，可以顯著降低鉆削扭矩。
在銑削和車削加工中，使熱量從切削區(qū)傳遞到切屑中是良好加工性能的一個指標。對切屑流的合理設計能使所產(chǎn)生熱量的85%被切屑帶離切削區(qū)，而其余的熱量則流入工件或刀具中。這種發(fā)熱現(xiàn)象對切削刀具的壽命會產(chǎn)生有害的影響。例如，在銑削加工中，當切削刃切入和切出被加工工件時，其溫度會交替上升和下降。這種溫度波動會引起了一系列膨脹和收縮，從而導致疲勞應力和熱裂紋。而注入潤滑液往往會使情況變得更糟。
圍繞切削液能否真正到達切屑底部與刀具之間接觸區(qū)的問題，研發(fā)工程師們長期爭論不休。如果切削液不能到達該區(qū)域，那么它就只能冷卻剪切區(qū)附近的區(qū)域，其冷卻效果就相當有限。這種加熱/冷卻的交替作用只會加大溫度梯度和增大熱應力。
考慮一下經(jīng)濟性。在20年前，采購、管理和處理潤滑液的費用在生產(chǎn)成本中所占的比例還不到3%。相比之下，如今同樣這些費用平均要占到生產(chǎn)成本的16%。與這一重要的變化趨勢相一致，考慮到刀具費用平均只占生產(chǎn)成本3%這一相對較低的比例，制造商們愿意接受以刀具壽命略為縮短為代價，來換取取消購買和維護潤滑液的好處。
因此，為了從節(jié)省切削液成本或提高刀具壽命中獲益，越來越多的制造商轉(zhuǎn)向采用干式或近干式切削的解決方案。干式切削是指不使用任何切削液的切削加工，而近干式切削——即微量潤滑（MQL）切削——是將微量潤滑液（從內(nèi)部或外部）直接應用于切削刃處。近干式切削的特點是潤滑液在加工過程中蒸發(fā)，使切屑保持干燥。干式或近干式切削的實踐已經(jīng)證明，可以成功地應用更高速的切削條件。
高壓冷卻技術
高壓冷卻（HPC）是一種最新加工技術，特別適合特殊材料和不銹鋼材料的加工。很高的壓力形成了局部高壓冷卻液流，可以消除蒸汽的形成，并幫助將切屑分斷為小碎屑。
高壓（70－140巴）冷卻液與精確對準切削區(qū)相結合，使該技術能夠提供傳統(tǒng)的澆注式冷卻液不具有的優(yōu)勢。冷卻液以液態(tài)（而不是蒸汽）的形式，在足夠高的壓力下噴射到切削區(qū)。液態(tài)冷卻液實際上可以對熔融狀態(tài)的切屑起到淬火作用，將其分斷為更小、可控性更好的碎屑，從而實現(xiàn)對切削過程的潤滑。此外，由于采用內(nèi)冷卻方式，高壓冷卻可使整個主軸、刀具、刀片和工件保持更低的溫度，從而延長刀具和機床設備的壽命。從這個意義上說，它的作用就像汽車發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)一樣。
高壓冷卻的另一個優(yōu)點是，將冷卻液噴射至二次剪切區(qū)附近可以提高高速切削狀態(tài)下材料的可加工性。無論工件材料是鈦、Inconel合金或鋼，精確對準切削區(qū)的高壓冷卻液都可以形成更小、更可控的切屑。將冷卻液精確對準切削區(qū)是成功的關鍵。該技術采用激光（而不是泛光）對準的方法，來控制冷卻液的噴射位置。
JetHP系列刀具（包括Cut-Grip切槽刀、Isoturn和Heliturn車刀和端面車刀、Tang-Grip切斷刀和切槽刀、Pentacut切槽刀、凹槽車刀和切斷刀）是伊斯卡公司開發(fā)的HPC刀具的一個例子。這些刀具在車削加工中（包括在各種零件上加工內(nèi)徑和外徑）非常有效。
冷卻液的壓力最高可達到400巴，但加工中最常用的壓力一般為70－100巴。
用當今的HPC車刀進行高速切削時，高壓冷卻液是切削工藝不可分割的組成部分。除了能防止切削區(qū)過熱和熱沖擊以外，高壓冷卻液還能提供“水刀”切割效應，可以切實提高切削作用。
HPC刀具是為在極高的冷卻液壓力和切削速度下進行加工而定制設計的，與在冷卻液壓力較低情況下使用的傳統(tǒng)內(nèi)冷卻刀具相比，其加工性能水平更高。
高壓冷卻系統(tǒng)具有多種加工效益：
提高生產(chǎn)率——高壓冷卻可以從工件表面消除切削熱和排除切屑，允許采用更高的進給率和主軸轉(zhuǎn)速；
提高加工質(zhì)量——更有效的排屑、更高的進給率、更快的主軸轉(zhuǎn)速，以及刀具磨損的減輕反過來提高了工件質(zhì)量和表面光潔度；
延長刀具壽命——高壓冷卻能有效去除熱量和切屑，并減小刀具磨損。
基體與涂層
近年來，干式/近干式切削方法已經(jīng)得到普遍承認，伊斯卡非常支持采用綠色加工技術來增加價值與降低成本?？紤]到這一點，切削刀具材料的最新技術，如先進的涂層硬質(zhì)合金、陶瓷、金屬陶瓷、立方氮化硼（CBN）和聚晶金剛石（PCD）都得到了發(fā)展。
即使在很高的切削溫度下，整體硬質(zhì)合金基體的亞微米晶粒結構也能保持切削刃的完整性，同時提供足夠的軟化效應，以抵抗變形和防止產(chǎn)生月牙洼。在干式切削中產(chǎn)生的切削高溫往往會使硬質(zhì)合金結構發(fā)生輕微軟化，這樣反而提高了它的韌性，有助于防止任何潛在的崩刃，從而延長刀具壽命。
使用聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具也是干式切削的一種成功選擇。PCBN刀具刃磨技術使其能以釬焊刀尖或整體PCBN刀片的形式應用于車削、鏜削和銑削加工。
PCBN的特點是硬度接近金剛石，具有很好的耐磨性、韌性和熱硬性。所有這些特性使PCBN成為最適合加工淬硬鋼、鑄鐵和超級合金的刀具材料。
伊斯卡推出的Heliturn IS8陶瓷刀片上有一個成型卷屑臺，它結合了采用該陶瓷牌號的Heliturn切向夾緊刀片系統(tǒng)和精密成型卷屑臺的優(yōu)點。使用陶瓷刀片加工時，采用切向夾緊方式非常重要，因為它能消除作用在刀片上的任何撓曲力。
干式切削與冷卻液
盡管干式切削和MQL加工方法日益普及，但在加工某些工件材料時，仍然有必要使用切削液。加工鋁合金時，為了防止產(chǎn)生積屑瘤，必須采用高壓冷卻技術。此外，加工高溫合金和鎳基合金時，也需要使用大量冷卻液，以防止工件亞表層發(fā)生加工硬化。加工不銹鋼時容易出現(xiàn)的斷屑不良等缺陷，也可以通過使用冷卻液得到解決。伊斯卡為支持干式切削的實施而推出的3P Sumo Tec優(yōu)質(zhì)硬質(zhì)合金牌號適用于鉆削、銑削、車削和切槽。由于在刀具基體和CVD、PVD涂層上采用了創(chuàng)新技術，這種新的牌號可以延長刀具和刀片的使用壽命。
這種牌號的PVD涂層采用了伊斯卡的Al-Tec涂層技術，而CVD涂層則是基于其Alpha-Tec涂層技術，加工表明，這兩種涂層都能提供出色的耐磨性。通過一種附加工藝，可以在PVD和CVD涂層上面沉積另一種涂層，從而提供一種非常平滑的低應力層，以進一步提高刀具壽命。這種光滑表面有利于切屑的連續(xù)流動，減少摩擦和發(fā)熱。這種新的涂層工藝還能提高刀具的韌性和抗崩刃性，減小摩擦和防止產(chǎn)生積屑瘤，從而在對各種類型工件材料的高速、大進給切削時延長刀具的壽命。
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