干式加工--金属切削加工发展的趋势

干式加工是金属切削加工发展趋势之一。切削液在加工中对降低切削温度起了很好的作用，也有利于断屑和排屑；但同时也存在一些问题，如冷却液的使用、存储、保洁和处理等都十分烦琐，成本高，而且切削液对环境和操作者身体健康有危害。因此，未来加工的方向是采用尽量少的切削液，而耐高温切削材料和涂层使得干式加工变为可能。１干式加工刀具设计干式加工刀具必须具备下列条件：使用高耐热耐磨性的刀具材料；切屑和刀具之间的摩擦系数要尽可能小；刀具形状保证排屑流畅，易于散热；高的强度和冲击韧性。因此，干式刀具设计必须考虑如下３个…     

干式切削加工技术的发展及应用

在切削加工中大量使用切削液,不但增加了加工成本,而且也带来了环境污染,甚至危害操作人员的身体健康。干式切削是解决这些问题的有效方法之一。在切削加工过程中,干式切削不使用任何切削液,既减少了环境污染,同时也避免了对切削液后处理所产生的大量费用。介绍了干式切削技术的研究现状、干式切削工艺的特点和干式切削技术的应用,着重分析了实现干式切削技术需要解决的相关技术问题,比如刀具材料的选择、刀具几何参数的优化以及机床结构的优化等,最后指出了干式切削技术未来的发展方向。     

新一代切削刀具AIP涂层SX系列

近10年来,涂层技术在切削刀具上的应用得到了快速普及,涂层刀具已成为切削加工不可缺少的主流刀具。与此同时,随着切削加工向高速切削、强力切削和干式切削的迅速发展,对涂层刀具的性能提出了更高要求。本文就刀具涂层技术的现状、开发动向以及日本JFE精密株式会社开发涂层新技术的情况作一简介。     

不锈钢切削加工中刀具切削参数的合理选择

阐述不锈钢的主要切削特点。为解决不锈钢加工困难的问题,从选择刀具材料、刀具角度、切削用量和切削液等方面对不锈钢的切削加工进行分析和研究。     

石墨烯涂层刀具的研究现状

针对高效干式切削加工中润滑能力不足,将自润滑性能优良的石墨烯粒子原位生长或者以复合材料的形式沉积于硬质合金刀具基体表面,有望弥补传统干切削中刀具使用寿命和加工性能偏低的不足。介绍了石墨烯材料在金属切削刀具领域中的研究和应用的现状,解读使用不同的工艺制备方法获得原生石墨烯涂层或者石墨烯复合超硬材料,并用其进行金属切削加工和摩擦磨损的试验。结果表明：石墨烯涂层刀具具备优良的润滑性能,能有效降低刀具的摩擦因数和磨损率,提高其使用寿命。     

绿色切削与PCBN刀具切削技术

清洁生产是实现可持续发展的先决条件。作为清洁生产重要组成部分的绿色切削研究表明：干式切削和高速切削的有机结合将是一种理想的具有高效、低耗、优质、环境污染小、综合效益好的绿色切削,是未来机械切削加工的主流。PGBN是新兴的刀具材料,与硬质合金、陶瓷刀具材料相比,具有硬度高(2—3倍)、耐热高(800—1000℃)、化学稳定性好(与铁系金属不发生反应)等优点。用PGBN刀具进行铁系金属硬态高速干式切削具有更明显的优势：投资少、加工效率高(是磨削加工效率的3—5倍)、成本低(为磨削的1/4左右)、能耗低(为磨削加工的1／5～1/10)、加工表面完整性好、易切削复杂零件,而且切屑干净清洁、易回收处理,是最符合绿色切削要求的理想切削。最后重点介绍了PGBN刀具的应用技术。     

基于静电冷却系统的干式镗削加工分析

静电冷却干式切削技术具有资源易取、成本低廉、低能环保等优势,在某些切削领域正逐渐代替切削液的使用。以镗削加工为例,设计搭建出静电冷却干式切削加工实验平台。经过一系列的加工对比实验及DEFORM有限元工艺分析,得到镗削加工过程中切削力、切削温度、刀具磨损等相关数据。结果表明:在镗削过程中与纯干式切削相比采用静电冷却技术可显著降低切削力及切削温度,提高刀具使用寿命,并且基本达到了湿式镗削加工的标准;在镗削加工中采用静电冷却干式切削的新型工艺可以替代切削液的使用而投入到实际加工生产中。     

金属切削技术的发展动向

本文介绍了近几年来高速切削，干式切削和硬加工切削技术的现状与发展动向。     

干式加工——未来金属切削加工发展趋势之一

近年来，特别是工业发达国家非常重视干式切削。为了贯彻环境保护政策，更是大力研究、开发和实施这种新型加工方法。切削液在加工中对降低切削温度起了很好的作用，也有利于断屑和排屑，但同时也存在一些问题，冷却液的使用、存贮、保洁和处理都十分繁琐，且成本高。     

干式、半干式和低温冷风切削加工技术

介绍了干式、半干式切削的切削机理、发展趋势，并着重介绍了低温冷风切削加工技术的特点。     

PCBN刀具切削性能和磨损机理研究综述

聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具是继聚晶金刚石刀具之后的又一种超硬刀具,以其独特的“以车代磨”、“硬态加工”、“干式切削”等方式被誉为21世纪的绿色环保刀具。PCBN刀具在金属切削方面具有广泛的应用,主要用来加工各种淬硬钢、耐磨铸铁等铁基材料。本文介绍了PCBN刀具成分、几何形状、切削参数等对其切削性能的影响,在此基础上分析了不同材料加工时刀具的主要磨损机理,还简单对比了硬质合金和PCBN刀具切削性能上的差异。      

A review of developments towards dry and high speed machining of Inconel 718 alloy

The increasing attention to the environmental and health impacts of industry activities by governmental regulation and by the growing awareness in society is forcing manufacturers to reduce the use of lubricants.In the machining of aeronautical materials, classified as difficult-to-machine materials, the consumption of cooling lubricant during the machining operations is very important. The associated costs of coolant acquisition, use, disposal and washing the machined components are significant, up to four times the cost of consumable tooling used in the cutting operations. To reduce the costs of production and to make the processes environmentally safe, the goal of the aeronautical manufacturers is to move toward dry cutting by eliminating or minimising cutting fluids. This goal can be achieved by a clear understanding of the cutting fluid function in machining operations, in particular in high speed cutting, and by the development and the use of new materials for tools and coatings. High speed cutting is another important aspect of advanced manufacturing technology introduced to achieve high productivity and to save machining cost. The combination of high speed cutting and dry cutting for difficult-to-cut aerospace materials is the growing challenge to deal with the economic, environmental and health aspects of machining.In this paper, attention is focussed on Inconel 718 and recent work and advances concerning machining of this material are presented. In addition, some solutions to reduce the use of coolants are explored, and different coating techniques to enable a move towards dry machining are examined.     

高速干式滚齿加工及其关键技术

介绍了干式滚齿的产生和现状;归纳了干切削理论及其研究内容;重点从机床、刀具和工艺3个方面对高速干式滚齿加工的关键技术及其解决方案进行了分析和探索.研究表明:干态高速滚齿的顺利进行,需要在切削理论上的全面突破,以及刀具、机床和工艺技术的综合改进.     

PCBN刀具硬态车削的磨损机制研究

PCBN刀具用于高速切削、硬态切削、干切削以及加工自动化和难加工材料等先进切削工艺时显示出了卓越的性能,为了推动PCBN刀具在我国的推广使用,充分发挥PCBN刀具的潜能,有必要对PCBN刀具切削过程中的行为规律进行研究。目前国内外已经有很多这方面的研究报道,本文旨在对前人已进行的工作进行一个系统的总结,以期能得到PCBN硬态车削时的主要的磨损机制。     

提高陶瓷刀具在干切削加工中性能的方法

陶瓷刀具具有优良的切削性能.本文论述了陶瓷刀具的特点和切削性能,提出了提高陶瓷刀具性能的几种途径,对陶瓷刀具在干切削中的应用进行了分析.     

PCBN刀具干湿切削加工淬硬钢时的磨损对比

本文研究了在一定切削参数下干、湿式切削加工淬硬钢时四种PCBN刀具的刀具寿命、磨损形式和磨损机理。通过扫描电子显微镜观察不同切削行程下刀尖形貌和刀具后刀面磨损量,并对刀具前后刀面进行能谱分析。结果表明湿式切削时的后刀面磨损量小于干式切削,说明刀具湿切比干切时具有较好的性能;PCBN刀具的磨损形式有前刀面磨损、后刀面磨损,其中前刀面磨损的表现形式为月牙洼磨损,磨损机理为机械磨损、氧化磨损和黏结剂磨损,而后刀面磨损机理有机械磨损、氧化磨损、黏结剂磨损和扩散磨损等;同时还发现CBN含量下降,刀具的后刀面磨损量也有下降趋势,即刀具的切削寿命有延长趋势。     

超硬织构化刀具高速切削钛合金试验研究

目的研究高速切削钛合金过程中表面织构对刀具切削性能的影响。方法通过开展常规(无织构)和织构化聚晶金刚石(PCD)刀具高速切削钛合金试验,分析不同条件下切削力、摩擦系数、切削粘结的变化。结果增加切削速度能够有效降低PCD刀具的切削力和摩擦系数。当切削速度为16.485~175.84 m/min时,相对于无织构刀具,织构化刀具的干切削性能在总体上表现最佳,且织构化刀具在干切削时的进给抗力、主切削力和摩擦系数最大分别降低了约71.75 N、39.95 N、0.13。结论高速切削可以显著降低刀-屑界面的切削力、摩擦系数。织构化PCD刀具在低速下的干切削性能明显优于常规刀具,且优于低温润滑条件时的减摩效果。     

Surface treatment of cutting tool substrates

Today's research activities are concentrated on improving the properties of cutting tools by optimizing manufacturing technologies, by alloying of special cutting materials and by coating of tools. As a result of the poor machinability of new cutting materials, grinding processes get more difficult. Especially in grinding of new WC-carbide and cermet compositions, high mechanical and thermal loads influence the surface topography and surface integrity of the tool. In particular, the coating adhesion depends on the surface structure of the substrate. Variations of subsurface properties cause distinct differences to interface strength and tool life.Influences of surface properties on film adhesion of PVD-coated carbides were investigated. Considered topics are the influence of grinding, micro blasting and water peening of carbides on surface topography and surface integrity as well as effects on film adhesion of (Ti,AI)N-coatings. Residual stress measurements and SEM-pictures were used for characterization of surface properties. Film adhesion was analysed by scratch and indentation tests. Due to increasing interface strength of micro blasted tools a superior wear behaviour in dry machining was observed.     

Surface grinding of space materials using specially formulated vitrified grinding wheels

The quantum leap that is expected in the reliability and safety of machined engineering components over the next 20 years, especially in the space industries, will require improvements in the quality of cutting tools if science-based manufacturing is the goal for manufacturing by 2020. Significant improvements have been made in the past 10 years by understanding the properties of vitrified bonding systems used to bond conventional and superabrasive materials in grinding tools. The nature of the bonding system is of paramount importance if next-generation cutting tools are to be used for aerospace materials, especially if they are dressed using laser beams. This paper was presented at the fourth International Surface Engineering Congress and Exposition held August 1–3, 2005 in St. Paul, MN.