據美國工業有害廢物來源統計表明: 在工業化生產中金屬加工業產生的廢料約占工業廢物來（lái）源的5 % , 排第4 位。同時, 切削加工中切（qiē）削液的處理（lǐ）,既（jì）會（huì）增加成本, 又會造成環境汙染。據美國企業的統計, 在切削加工采用集中冷（lěng）卻的係統中, 切（qiē）削液占總加工成本（běn）的14% ~ 16% , 刀具成本（běn）隻占（zhàn）2% ~4%。據測算, 如果20%的（de）切（qiē）削加工采用幹式加工,總的加工成本可降（jiàng）低1. 6% , 同時帶來的是減少對廢切削液的處（chù）理以及（jí）減少對環境的汙染。因此, 采用幹式切削技（jì）術是金屬切削加工的發展趨勢之一,體現（xiàn）了社會可持續發（fā）展的呼喚——綠色製造。近年來, 特別是工業發達國家（jiā）, 非常重視幹式切（qiē）削, 為了貫徹（chè）環境保護政策, 更是大力研究、開發和實施這種（zhǒng）新（xīn）型加工方法（fǎ）。到2003 年, 德國製造（zào）業已有20%機床上采用了幹（gàn）式切削技術, 日本（běn）也非常重視（shì）幹式切削（xuē）技術的研究（jiū）及推廣應用（yòng）, 取得了一（yī）定的成果。而國內, 對幹式切削（xuē）技術的（de）研究目前（qián）還處在初期階段, 並僅應用於一般切削加工中, 為了順應世界切削技術的發（fā）展趨勢, 深孔（kǒng）加工也應加快對幹式切削技術（shù）的研究, 有（yǒu）必要將幹式（shì）切（qiē）削技術應用於深孔（kǒng）加工中, 以提高經濟效益及減小其對環境的汙染。

      1 深孔切削（xuē）加工中的潤滑冷卻

      由於石油、航（háng）空、軍（jun1）工、以及工程機（jī）械等行業大量使用深孔類零件。因此, 這些行業的製造廠（chǎng）一般都建有具有一定生產規模的深孔加工車（chē）間, 每年都有較大的深孔加工零件的生產批（pī）量及（jí）產值。

      深孔加工難度較大（dà）、技術含（hán）量較高、專業化較強（qiáng）、加工成本較（jiào）高。深孔加（jiā）工不同於傳統的用（yòng）麻花（huā）鑽鑽（zuàn）孔（kǒng）的加工方式（shì）, 一（yī）般要采用專用的深孔鑽頭( 如槍鑽、內排屑深孔鑽等, 專用的（de）深孔加工機床。在加工中, 要使（shǐ）用大量的循環切削液( 如深孔（kǒng）切削液、切削（xuē）油、機油等) , 用切削液來完成排屑及冷卻潤滑（huá）刀具, 消（xiāo）耗量（liàng）較大( 主（zhǔ）要被切屑（xiè）帶走) ; 尤其是中、大直徑（jìng）的深孔加工( 孔徑d ≥Φ30mm, 主要是使用內排屑深孔鑽頭) , 所消（xiāo）耗的切削液（yè）成本約占到總加工成本的15% ~ 20%。切削液的使用, 還會對（duì）加工場所造成油汙染, 而帶油切屑的處理, 又會造成對空（kōng）氣及環境的汙染。因此（cǐ）如何降低成（chéng）本及減少環境汙染,是深孔加工技術研究的一個重要課題（tí）。

      2 亞幹式深（shēn）孔加工方案的選取

      在深孔加工中, 由（yóu）於單位時間內所產生的（de）切屑量大, 切削溫度高, 並處於封閉式加工狀態, 因此及時順利（lì）地排屑及冷卻潤滑刀具（jù）是深孔（kǒng）加工的（de）必（bì）備條（tiáo）件。所（suǒ）以在深（shēn）孔加工中, 主要采取措施, 使切削油產生（shēng）衝刷力或吸力或（huò）衝（chōng）力和吸力的綜合作用來完成排屑和冷卻潤滑。

      而對於幹式切削, 目前國內外所研究（jiū）和經常采用的方法有（yǒu）: 風冷卻、液氮冷（lěng）卻、亞（yà）幹式切削（xuē）、水蒸氣冷卻以及低溫射流等冷卻潤滑技術, 這些方法的應用, 都有著（zhe）良好的（de）切削效果。但從所查詢的資料看,基本上都是應用（yòng）於（yú）車削或銑削加工中, 未見有應用（yòng）於深孔加（jiā）工中的報道。

      深孔加工的切削狀態更加惡劣, 切削力更大, 排屑難度（dù）遠大於普通車削和銑削加工。因此, 上述這些（xiē）方法是否適用於深孔加工, 如何選擇一（yī）種合理（lǐ）且適用於（yú）深（shēn）孔加工的潤滑冷卻方法是我們采（cǎi）用幹式深( 即（jí）完全幹式) 在目前技術條件下還難以實現, 這是由於深孔（kǒng）加工中刀具是依靠導向塊完成自導（dǎo）向作用, 而導向（xiàng）塊與孔壁之間會產生較大的摩擦（cā）。在普通深孔鑽削中, 切削油會在導向塊與孔壁之間形成一油膜, 起潤滑作用, 減小導向塊的摩擦。如（rú）無油膜, 導向塊將會很快磨損和撕裂, 從而造成切削振動及打刀。另外, 深孔加工中產生的切削熱遠大於普通（tōng）車削加工, 並且又不（bú）能采用普通幹式車削（xuē）加（jiā）工中通過提高切削速度以（yǐ）加快散熱的方法( 會造成無法排屑及刀具急劇磨損) 。

      因此, 在當前技術（shù）條件下, 選（xuǎn）擇亞幹式切削方式進行（háng）深孔切削（xuē）加工的研究, 即（jí）采用將部分切削液霧化並與氣體形成氣油混合或氣液( 水基) 混合（hé）的（de）方式進行潤滑冷卻。根據對常用的幹式、亞（yà）幹式切削技術特點分析（xī）, 結合深孔加工的特點（diǎn）, 擬采用低溫冷風法冷卻和油氣（qì）噴射法潤滑冷卻相結合, 提出低溫冷風油霧噴射法亞幹（gàn）式深孔切削加工方法（fǎ）, 其加（jiā）工係統如圖1 所示。

      3 亞（yà）幹式深孔加（jiā）工的（de）關鍵技術及解決方法

      3. 1 亞幹式深（shēn）孔加工的冷卻潤滑排屑方法

      低（dī）溫冷（lěng）風油霧噴射法亞幹式深孔切削加工（gōng）方法的基本原理是將壓縮空（kōng）氣通過冷卻裝置（zhì）冷卻到- 10 e ~ - 40 e , 通過深孔鑽床上的進氣( 授油器) 裝置將高壓冷風經鑽（zuàn）杆外壁和被加（jiā）工孔孔壁（bì）之間輸送到鑽頭的切（qiē）削部位, 冷卻深孔鑽並將鑽削切屑從鑽杆內孔向後排出。為了潤（rùn）滑刀具, 還在進氣裝置進風口處裝了一個微量油霧化裝置, 使得壓縮冷風夾（jiá）帶著霧化油粒進入切削區, 起到潤滑鑽頭及形成油膜（mó）的作用。同時為加快切屑的排出, 在（zài）鑽杆聯結（jié）器中, 設計有負壓裝置, 由另一空氣壓縮機將空氣（qì）壓入負壓裝置, 在鑽杆尾部產生（shēng）一個（gè）負（fù）壓（yā）區, 從而對鑽杆孔（kǒng）中的切（qiē）屑（xiè）產生向鑽杆尾部的吸力, 使切屑（xiè）在前推後吸的作用下加快流動, 如圖2 所示。這相當於濕式深孔（kǒng）加工（gōng）技術中（zhōng）成熟應用的DF 係統。應用該方法所要（yào）解（jiě）決的關鍵技術主要有:

      1) 大容量低溫冷（lěng）風技術, 可快速製冷並提（tí）供較（jiào）大容量的（de）冷風( 應有比幹式車削時更多、更大壓（yā）力的冷風（fēng）) 。

      2) 油( 液) 霧化技術（shù）, 可產生較大噴射力的霧化油, 並與冷風混合後仍具有良好的霧化潤滑作用。

      3) 低溫油氣混合物（wù）的輸（shū）送（sòng）技術, 應有（yǒu）輸送效果好、深孔加工鑽削（xuē）區可得（dé）到霧化的良好的油氣潤滑和排屑能力（lì）。

      3. 2 亞幹（gàn）式（shì）深孔加工的鑽削（xuē）刀具技術

      在深孔（kǒng）加工（gōng）中（zhōng）, 鑽削刀具的切削條件要比普通（tōng）車削惡劣得多（duō）, 其切削力（lì）較大、切削溫度較高, 並且由於（yú）是封閉式加工, 刀具（jù）的磨損較快, 且容易堵屑。因此, 通常不（bú）宜采用（yòng）高速大進給的切削（xuē）加工方法( 幹式車削加工所（suǒ）采用) , 以免刀具磨損過快及排屑不暢。在普通深（shēn）孔加工中, 加工鋼類零件一般采用YT 類刀片材料( 如YT798, YW1 等) , 加工鈦合金則采用YG 類材料（liào）( 如YG8 等) , 這兩（liǎng）類材料基本可滿足加工要求, 並（bìng）有著良好的加工（gōng）效果。而對（duì）於亞幹式深孔加工而言, 刀具( 內排屑深孔鑽頭) 所承受的切削溫度更高, 其刀片應（yīng）具有更優良的耐熱性及耐磨性, 因（yīn）此普通的刀片材料可能無法滿足加工要求（qiú）, 這就要求選用更（gèng）高耐熱性（xìng）的刀片材料( 如YD15等) , 並進行切削試驗以（yǐ）優選出合理的刀（dāo）片材料。

      亞幹式鑽削（xuē）刀具的關鍵技術有:

      1) 刀片（piàn）材料的優選, 既要有良好的耐熱性及耐磨性, 又要有一定的抗衝擊強度, 同時還應具有良好的性價比及可實用性。

      2) 鑽頭幾何參數的設計, 應充分（fèn）考慮亞幹式切削及深孔加（jiā）工的特（tè）點, 合理選擇幾何參數。

      3) 進行亞幹式深孔的鑽削試驗（yàn）, 以不同切削條件下的鑽削試驗來測試（shì）和確定刀具的切削性能。

      3. 3 適於亞幹式深孔加工的切削（xuē）液的研究

      在幹（gàn）式深（shēn）孔加工中如果完全不使用切削液, 其加工難度非常大（dà）, 且刀具會產（chǎn）生急劇（jù）磨損。因此（cǐ）, 應考慮采（cǎi）用少量切削油或切削液, 在進行了（le）霧化處理後（hòu）與冷風混合輸送到切削區, 冷卻潤滑刀具（jù）。這就要求切削油( 液（yè）) 具有（yǒu）良好（hǎo）的霧化效果以及可以形（xíng）成有極壓性能的油膜（mó）。為此（cǐ）, 也就提出了適應於亞幹式深孔加工的切削液的研究問題。由於深孔加工的加工特點, 導（dǎo）向塊與孔（kǒng）壁之間摩擦較（jiào）大, 因此應具有一定的油膜和潤滑層以減少導向（xiàng）塊的磨損。普通的水基切削液( 無論是國內還是國外生產的) 經普通深孔加工試驗均無法滿足這一要求（qiú）, 雖（suī）然它們的（de）霧化及（jí）冷卻效果很好。而油類切削液( 專用深孔切削油或機械油（yóu）) 雖能滿足油膜及潤滑（huá）的要求, 但（dàn）其霧化效果欠佳。因此, 研究一種既可形成油膜又有良好霧化效果的混合型深（shēn）孔切削液是實現亞幹式深孔加工的必要條件之一。

      亞幹式深孔加工切（qiē）削液的關鍵技術有:

      1) 切削液配（pèi）方的研製, 可針對幹式（shì）深孔加（jiā）工的特點, 添加相（xiàng）應的極壓添加劑, 並能實現良好的霧化（huà）效果。

      2) 切削液的試驗分析, 主要從刀具（jù）耐用度（dù）、可霧化性以及實用性等方（fāng）麵進行試驗（yàn）分析研究。

      3. 4 亞幹式（shì）深孔加工切（qiē）削性能的測試（shì）及分析

      在亞幹（gàn）式深孔加工中, 由於（yú）冷（lěng）卻及排屑方式與濕式深孔加工發生變化, 因此其切削機理及刀具的切削性能（néng）也都會發生變化, 可通過兩種方式的對比測試來進行分析。主要采用檢測在各種切削條件下及加工不同材料的切削機理變化, 並與濕式深孔加工方式下的切削力進行對比分（fèn）析, 測試內容包括切削力( 扭矩及軸向力) 、斷屑及排屑效果以及（jí）刀具耐用度等方麵, 同時還應對工件內孔表麵進行質量檢測及對比分析（xī）。

      為了能更好（hǎo）的推（tuī）廣（guǎng）及應用（yòng）亞幹式深孔加工技術, 還應對亞幹式深孔（kǒng）加工的綜合效益進行（háng）測試及分析, 其主要從兩方麵內容（róng）進行: 一是從長期的經（jīng）濟效益（yì）上衡量, 包括前期的設備投入、後期切削油的減少使用、刀具成本的增減、能耗的增減; 二是從社會效益方麵分析, 包括（kuò）工（gōng）作環（huán）境的改善、操作人員的勞動保護、切屑處理的費用、對環境的汙染等。

      4 結（jié）語

      亞（yà）幹（gàn）式深孔加（jiā）工與傳（chuán）統深孔加工方法相比不（bú）僅能減小深（shēn）孔加工的能耗, 降低加工成本（běn）, 提高綜合效益, 而且能減小對工作場所及環境的汙染。隨（suí）著（zhe）環保意識（shí）日益提高, 人們越來越重視（shì）各種節能技術, 該技術必然有著廣闊的推廣應用前景。