金屬切削液對于提高加工生產(chǎn)率居功至偉。冷卻液可以降低切削溫度、提供潤滑作用和輔助排屑。然而，冷卻液的成本、對廢液處理造成的環(huán)境影響日益增加的關(guān)注，以及對切屑回收再利用的考慮，正促使許多加工車間將干式切削或zui小量潤滑（MQL）切削視為可能的替代加工方案。
　　
　　干式切削的生存能力取決于幾個(gè)要素。某些工件的特點(diǎn)可能會使干式切削顯得不切實(shí)際：加工散熱性差、會很快發(fā)生加工硬化或粘性較大的工件材料可能仍然需要使用冷卻液。金屬切削工藝本身的特性也起著至關(guān)重要的作用。例如，在銑削和車削加工中，切屑的形成不受阻礙，而在鉆削加工中，刀具、切屑以及產(chǎn)生的切削熱都深藏于工件內(nèi)部，排屑和散熱都很困難。
　　
　　刀具制造商Guhring公司的國內(nèi)BobHellinger認(rèn)為，在某些車削加工中，采用干式切削可能會獲益匪淺，因?yàn)榇蟛糠智邢鳠峥梢酝ㄟ^切屑帶走。但在鉆削加工中，切削熱更多地傳入刀具之中，可能使工件材料熔焊到鉆頭上，并導(dǎo)致鉆頭失效。
　　
　　Hellinger說，盡管干式鉆削頗具挑戰(zhàn)性，但該工藝和與其相近的zui小量潤滑（MQL）鉆削在鋁和鑄鐵材料的加工中正日益流行。“汽車制造業(yè)大量使用這些材料，并通過干式鉆削和MQL鉆削獲得了減少使用冷卻液的益處。”不過他補(bǔ)充道，在實(shí)施干式鉆削時(shí)，刀具涂層*。
　　
　　據(jù)表面工程顧問、刀具行業(yè)資深專家DennisT.Quinto博士介紹，干式鉆削刀具涂層的一個(gè)主要發(fā)展方向是增加具有自潤滑功能、相對較軟的涂層。此類涂層通常包括碳化鎢/碳（WC/C）涂層、類金剛石無定形碳（DLC）涂層或鉬基材料涂層。
　　
　　“軟涂層”是一個(gè)相對的概念。傳統(tǒng)的硬涂層（如TiCN或TiAlN涂層）其硬度大約為HV2000－3000，而自潤滑涂層的硬度約為HV500－1200。Quinto博士說，較軟的涂層通常涂覆在硬涂層的上面。“先在刀具基體上涂覆一種*化的PVD涂層，然后在其上涂覆WC/C、DLC或鉬基材料。”
　　
　　涂覆在硬涂層之上的潤滑涂層主要起到兩個(gè)作用。*，減小刀具切削刃的摩擦和減輕“磨合”現(xiàn)象。在切削開始后的zui初幾秒鐘或幾分鐘，刀具通常會有一個(gè)磨損快速增大的階段（即磨合階段），此后刀具磨損逐漸減小，進(jìn)入較輕微的、循序漸進(jìn)的正常磨損階段。Quinto博士說，“在初始磨損階段，軟涂層可以減小切削力。然后，當(dāng)軟涂層被磨損殆盡后，就主要由下面的硬涂層發(fā)揮作用了。”
　　
　　潤滑涂層的第二個(gè)作用是加速排屑，這對于干式鉆削非常關(guān)鍵。Quinto博士解釋說，“當(dāng)切屑形成后，必須將其迅速排出，以免發(fā)生切屑堵塞。”涂覆在鉆頭實(shí)際切削刃后面的排屑槽上、具有潤滑作用的軟涂層能促使切屑流更快地通過排屑槽排出孔外，因?yàn)樵谂判疾鄄课徊粫l(fā)生嚴(yán)重的磨料磨損。
　　
　　Guhring公司的Hellinger說，該公司大約在10年前開始與德國政府合作，開發(fā)在切削加工中減少使用冷卻液的技術(shù)。“我們開發(fā)的*種真正的干式切削刀具涂層由多層TiAlN和TiN涂層組成，其頂層采用了具有潤滑功能的二硫化鉬型涂層。”這種復(fù)合涂層采用PVD工藝涂覆。涂層順序?yàn)椋旱撞繛槎鄬拥挠餐繉樱℅uhring公司稱其為Firex涂層），先涂一層TiN涂層，其上再涂一層TiAlN涂層，然后交替涂覆這兩種涂層。Hellinger解釋說，“這些硬涂層可以起到抗磨損和耐熱的作用，因?yàn)檫@種材料的開始氧化溫度為800℃。”他認(rèn)為，頂部的二硫化鉬涂層（稱為Moly-Glide涂層）很像用于不粘鍋表面的特氟龍。盡管它并不具有硬涂層的耐磨功能，但“將其涂覆在任何涂層或基體的zui上面時(shí)，就能防止其他材料與其發(fā)生粘附。從而可以消除積屑瘤，并使切屑順暢流動，其作用就像潤滑劑一樣。”
　　
　　關(guān)于涂層性能的比較，Hellinger列舉了一個(gè)在鑄鐵材料上鉆削孔徑18mm、孔深50mm孔的加工實(shí)例。用一支TiAlN涂層鉆頭，以100sfm的切削速度、14.7ipm的進(jìn)給率進(jìn)行干式鉆削，在必須重磨鉆頭之前，能夠加工400個(gè)孔。而用Guhring公司相同直徑、但采用Firex/MolyGlide多層涂層的鉆頭以相同的切削參數(shù)進(jìn)行加工時(shí)，在重磨鉆頭前可以加工1200個(gè)孔。盡管Firex/MolyGlide涂層鉆頭的成本要比原來使用的TiAlN涂層鉆頭高出大約30％，但由于原來的鉆頭壽命較短而導(dǎo)致的重磨和停機(jī)成本卻比替換鉆頭高3倍。
　　
　　Guhring公司zui近推出一種納米多層牌號的Firex涂層，該涂層由大約80層納米尺度的涂層組成，總厚度為1.5－5μm。Hellinger解釋說，“每層涂層的厚度更薄，有助于防止裂紋擴(kuò)散，避免裂紋向下延伸到基體材料而對刀具造成更大沖擊。”
　　
　　Quinto博士認(rèn)為，PVD工藝用于涂覆這種多層涂層具有一定優(yōu)勢，因?yàn)樗芴峁┮环N“混合和匹配涂層的能力，你可以將多層涂層中每一層的厚度設(shè)計(jì)得非常薄，通常厚度可小至20－30nm。你可以隨時(shí)調(diào)整涂層的成分和結(jié)構(gòu)，你還可以通過設(shè)計(jì)增加涂層的韌性。”
　　
　　涂層各層厚度的優(yōu)化調(diào)整是刀具制造商住友電工硬質(zhì)合金公司zui近升級更新的一種類金剛石碳（DLC）涂層的關(guān)注焦點(diǎn)。該公司的助理工程RichMaton介紹說，該涂層zui初是一種單獨(dú)使用的涂層（而不像現(xiàn)在這樣涂覆在一種傳統(tǒng)的硬涂層之上），用于切削加工鋁和其他有色金屬材料。“當(dāng)?shù)毒咔邢骷庸やX件時(shí)，切屑持續(xù)不斷地滑過刀片的刀面。鋁磨蝕性，并會產(chǎn)生大量切削熱。”DLC涂層能減小工件與刀具之間的摩擦系數(shù)。
　　
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