干燥干燥是值得一试

在我们最近访问的一家工厂，由于去除切削液而带来的性能飞跃让员工们感到意外。这一发现纯属偶然。由于缺少切削液，一个班次不得不将部分生产定额的机器烘干。需求是发明之母，员工们进行实验，以确定他们是否仍能有效地生产。他们发现，投资切削液并不一定会带来回报。

过去二十年来，使用切削液的经济学发生了巨大变化。在80年代早期，购买，管理和处理切削液占大多数加工工作成本的3％。如今，液体 - 包括其管理和处置 - 占平均工作成本的16％。由于切削工具仅占加工项目总成本的约4％，接受略微较短的工具寿命，以实现维持切割液的成本和头痛可能是较便宜的选择。

刀具生活甚至可能甚至无法下降。因为涂层碳化物，陶瓷，金属滤镜，立方硼（CBN）和多晶金刚石（PCD）都是脆性的，所以它们都是脆的，所以它们易于被热应力引起的切削和破碎 - 特别是在面部转弯和铣削操作中发现的碎裂 -可以通过引入冷却剂来加重。

例如，在铣削中，切割边缘在进入并退出工作时热和冷却。从这些温度波动的膨胀和收缩导致疲劳。最终，一系列类似于梳子的热裂缝将垂直于边缘形成并使它崩溃。

引入切割液通常使情况变得更加严重。大多数冷却效果都达到了已经冷却的工作的部分而不是切割。专家争论是否有任何切削液在芯片和部分之间的切割区，控制在其源极的热量。流体倾向于仅冷却以前温热的周围区域区域 - 从而强化温度梯度并增加热应力。

攻丝、扩孔和钻孔通常确实需要切削液的帮助，但不一定需要冷却。钻孔尤其需要在钻头顶端进行润滑，并冲洗以将碎屑从孔中喷射出来。如果没有流体，切屑可能会粘在孔中，加工表面的平均粗糙度可能是湿法操作的两倍。在钻头边缘和孔壁之间的接触点润滑也可以减少机器所需的扭矩。

一些材料喜欢干燥

除了成本和工具寿命外，影响干加工选择的另一个因素是工件。有时，切割液可以污染部分或污染物。考虑一种医疗植入物，例如臀部的球接头。液体是不希望的，在那里有恐惧污染。

工件对干法的适用性也取决于材料。例如，切割液可以是多余的，用于切割铸铁和碳和合金钢的大多数合金。这些材料对机器相对容易和发热，允许芯片携带产生的大部分热量。除碳含量下降，异常是低碳钢，随着碳含量变得更加粘附。这些合金可能需要流体作为润滑剂以防止焊接。

由于切削温度相对较低，在加工大多数铝合金时通常不需要切削液。在焊接芯片的情况下，这些材料，高度积极的前角和锋利的边缘剪切材料通常解决问题。然而，高压冷却剂可能有助于在高速切割铝合金时，简单的风吹不足以帮助打破和疏散碎片。

加工不锈钢干燥有点困难。热量会导致这些材料中的问题。例如，它可以过度溶解的马氏体合金。在许多突触合金中，热量也不会从切割区流入芯片，因为导热率趋于低。因此，在切削刃处过热可以通过不可接受的量缩短工具寿命。切削液通常需要切割不锈钢是必要的另一种原因是许多合金是粘性的，这意味着它们具有导致沿着切削刃的积聚的倾向，导致表面光洁度差。

对于许多材料，干燥加工很少是一个选择。高温合金构成需要切削液的全类材料。特别是在镍和铬基合金中切割，特别产生极高的温度，需要切割流体以消散热量。流体的润滑性也将发热的发电量保持在最低限度。

切割液是用于切割钛的强制性。虽然研究人员正在学习切割钛干燥的方法，但这种材料的性质造成了很大的障碍。它是胶，具有低导热性，并且（在某些合金的情况下）具有低闪点。因此，芯片不会携带热量，并且工件可以足够热以点燃和燃烧。（镁也容易燃烧，尽管它易于碎片。）切割流体通过润滑边缘来防止问题，冲洗芯片，冷却工件。为了确保切削液井进行这些功能，钛合金更喜欢在高压下切割的切割流体，通常在4,000至7,000psi的范围内。

有时，粉末金属还需要切割液，以产生薄的油涂层作为防锈剂。

工具必须控制热量

虽然一些商店偶然学到干式加工的价值，但许多其他商店甚至在有意尝试时也没有看到它的好处。原因是干加工的成功不仅仅需要消除冷却剂，还需要在整个加工过程中有系统地控制热量。

工具影响传热的最重要方式是通过创建良好的芯片。芯片可以携带85％的切割作用产生的热量，只允许5％进入工件，而10％的流入工具和其他地方。在工具表面压入工具的现代芯片槽是一个很好的帮助，将芯片破碎成可管理的形状和尺寸。由于芯片更热，因此比湿加工的对应物更热，因此它们更难以破裂，更有可能产生危险的芯片缠结，导致表面稀释。使用设计用于剪切弦乐材料的芯片槽将有助于解决这个问题。虽然这种边缘往往具有更积极的耙子，但它们并不像湿法应用一样脆弱并且易受破裂。干燥加工中固有的高切削温度通常略微软化碳化物，这增加了其韧性，降低了切削的可能性，提高了工具的可靠性和寿命。

出于同样的原因，在干燥时切换到稍长的工具很少减少刀具寿命或降低切割的一致性。事实上，情况正好相反。较硬的基材确保边缘在高切割温度下保持其完整性，但轻微的软化可防止其过脆。因此，用户可以指定较硬的碳化物等级，以抵抗均可在干燥应用中缩短工具寿命的变形和陨石坑（刀具边缘的化学溶解）。

因为为干式加工设计的刀具比为湿式加工设计的刀具更锋利，切削更自由，它们实际上产生更少的摩擦，并有助于控制热量。在钻削方面的研究表明，减少磨刃来制造更锋利的钻头可以降低切削温度40%。锋利的边缘不仅能保持温度低，而且还能减少跳动，提高表面光洁度。

另一种协助切割和切割疏散的方法是用气态液体切割液体取代液体切割液，商店空气是最常见的。虽然在冷却时是不高效的，但车间空气的爆炸有时足以从切割中吹芯片以防止它们重新切割并从将不需要的热量转移到工作和机器中。当需要润滑时，用户可以将高效润滑剂作为在切割过程中消耗的雾。最有效的方法是一种相对较新的技术，有时被称为最小量润滑（MQL），其通过该工具注入微小的冷却剂。

涂层使工具绝缘

在干式加工过程中，刀具涂层在保护切削刃方面也起着重要作用。一些最有效的干加工刀具刀片结合了特殊的涂层系统和钴富区基材，提供了坚硬的内部和坚韧的表面。使用传统和中温化学气相沉积工艺的结合，可以生产出异常厚的20微米多层涂层。第一个碳氮化钛层产生必要的粘附基材和边缘韧性。接下来，一层细粒度氧化铝提供了干加工和高切削速度所需的有效热障。第二层耐磨碳氮化钛夹层有助于控制侧翼和凹坑的磨损，而最上层的氮化钛层提供了累积的边缘阻力，从而更容易确定镶件的磨损。

润滑涂层通过降低摩擦来减少发热。二硫化钼和碳化钨 - 碳如涂料具有低摩擦系数，可以润滑切割作用。不幸的是，这些涂料柔软，刀具寿命相对较差。为了补偿这种限制，这些涂层通常与硬衬屑一起使用，例如碳化钛，氮化钛，氧化铝或一些组合。

找到最佳切割参数

在干燥加工中获得良好的结果需要比指定正确的切割工具。以最佳的主轴速度，饲料速度和切割深度运行，运行它们也很重要。例如，如果更换凹槽不充分控制芯片，请尝试接下来调整进料速率。增加进料速率通常提供最佳结果，但在罕见的情况下，进料速率的降低可能是有益的。

使用适当的切割参数也有助于将热源保持为最小。更高的速度和饲料可以做到这一点的最明显的方式是在通过更快的情况下减少芯片负载。在切割中花费减少时间减少了可用于发电的时间，并让它浸泡在工件中。

但有时将主轴转速降低15%是降低切削温度的最佳方法。为了防止生产效率下降，用户可以增加相当数量的进给速度。一定要参考机器的扭矩图，以确保较低的速度和较高的进给量不会增加扭矩要求并使主轴下垂。如果扭矩要求超过主轴的能力，选择直径较小的工具。如果较高的进给速度对表面光洁度造成伤害，则应增加刀尖半径以进行补偿。

在铣削中，切割深度也影响切削温度，因为它会影响压力和冷却时间。切割刀片的完全啮合的工具在剪切和另一半冷却中花了一半的时间加热。然而，当阶梯为50％时，它们只花在剪切和四分之三的旋转中旋转的四分之一。换句话说，插入件花了一半的时间越来越多的时间冷却。大多数工具制造商决定了各种硬度等级的最佳切削温度的切割深度，因此请遵循其建议。

机器也发挥作用

由于工具从切割区弹出芯片时，机器必须将其部件快速携带芯片。如果芯片在机器的床上积聚或其他地方甚至相对较短的时段，那么芯片内的热量也能够流入机器的主体，引起可以影响精确工作精度的生长和微小扭曲。

在没有切削液冲洗切屑和吸收热量的情况下，机器必须依靠其设计来有效地去除切屑。对于干式铣削，卧式主轴机床往往是最好的，因为它们允许切屑直接落在机器下面的切屑输送机上。事实上，一些建筑商已经将他们最新的hmc设计成中心开放的，以消除可能在工作外壳中收集芯片的水平表面。

对于转动，优选的主轴取向相反。垂直夹头完全封闭，因此惯性将芯片扔到墙壁上，因为零件旋转。然后芯片可以落到下面的芯片输送机。许多建造者已经设计了他们的最新垂直车床，倒置锭子进一步利用重力。

虽然芯片输送机今天的所有机器上不是标准特征，但它们是干燥加工的强制性。真空滤清器还可以去除封闭机切割铸铁和石墨的灰尘。

无论机器在拆卸芯片时有多效率，当没有产生热稳定性时，它和工件都对温度变化更敏感。因此，涉及紧张公差的应用可能需要具有对称设计的机器和热补偿封装，以便在飞行中调整偏移。用户还可以考虑通过在线探头或离线测量站定期测量工件上的关键尺寸，以监视热漂移并根据需要采取纠正措施。

用于控制热波动的另一种方法是规划该过程以将这些波动保持在最小值。例如，操作员可能必须在早上开始它之后提供机器时间以达到稳定状态，并使用自动化将机器在断裂期间保持运行。对于在一个钳位中执行多个操作的应用，计划首先进行操作顺序，以首先执行干加工操作和钻孔，攻丝和其他潮湿操作。采取这种预防措施将切削液的使用保持在最低并防止它们干扰干燥的操作。

关于作者：Don Graham，Dave Huddle和Dennis McNamara为Michigan沃伦的切割工具供应商Seco-Carboloy工作。它们是（分别）转向，先进材料和铣削的产品经理。