幹切削是切削加工的發展方向
就在二十年前，切削液曾是非常便宜，在大多數加工過程的成本中，其所佔比例不到3%。以至沒有誰會對此多加註意。可是，現在不一樣了，切削液在車間生產成本中所佔比例上升爲15%，這就不得不引起生產經營者的極大關注。
特別是那些含油的切削液已經成爲一項很大的支出。更重要的是它的排放污染環境，國外環保部門要監控這些混合製劑的處理。而且，許多國家和地區也把它們劃歸爲危險廢物，如果其中含有油和某些合金，還要採取更爲嚴厲的控制措施。再有，許多高速加工工序加了切削液會產生煙霧，環保部門也限制切削液煙霧釋放量要在允許範圍內，職業安全和職工健康管理部門爲了降低切削液煙霧排放允許值，正在考慮一項諮詢委員會的建議。其中包括制定比較高的切削液的價格政策。因此，越來越多的廠家開始採用幹切，以避免這筆費用和與切削液處理相關連的麻煩。
以前，金屬加工行業使用切削液已形成""習慣""，所以推廣乾式切削的主要障礙是這種習慣勢力，他們認爲切削液是取得良好加工表面、提高刀具壽命所必須的。也有許多人認爲變溼切爲幹切，費用可能會更高。其實兩種看法都不對。對於多數金切件，幹切應該是""標準加工環境""。在高速下幹車、幹銑淬硬材料不僅可能，而且更經濟。關鍵是要知道如何正確地選擇刀具、機牀和切削方法。儘管切削液在有些場合還是需要的，可是研究表明：由於今天的刀具材料有了很大發展，情況也在不斷的變化。新的硬質合金牌號特別是那些塗層牌號，在高速、高溫的情況下不用切削液，切削效率更高。事實上，對於間斷切削，切削區溫度越高，越不適合用切削液。
先來看看銑削，假定切削液能克服高速旋轉的銑刀引起的離心力，那它在到達切削區之前也就已經蒸發了，它的冷卻效果是很小的甚至沒有。而應用切削液刀具會產生溫度的激烈變化，銑刀刀片自工件切出時冷卻，再切入時溫度又上升。儘管在幹切削時也有類似的加熱和冷卻循環產生，但是加了切削液這種溫度變化要大得多。溫度急劇變化在刀片中產生應力，會導致裂紋的產生。
類似的情況在車削中也會出現，例如用非塗層硬質合金，在速度高於130m/min時，車削中碳鋼，刀尖切入工件不到40秒，然後暴露在冷卻液中，就能很明顯地表現出熱衝擊的損害。這種熱衝擊加快了月牙窪磨損和後面磨損，從而大大地縮短刀具壽命。對於大多數車削加工，幹切通常能延長刀具壽命。
然而，對於鑽削則是另一種情況。鑽削時切削液是必要的，因爲它提供了潤滑和從孔中衝出切屑。沒有切削液，切屑可能粘在孔內，並且表面粗糙度平均值(Ra)可能達到溼鑽時的兩倍。在這種情況下，切屑液也能減少所需的機牀扭矩，因爲鑽頭邊緣上與孔壁接觸的點得到潤滑。儘管塗層鑽頭也能夠起到類似切削液的潤滑效果，塗層還能減少切削力並能使磨擦阻力趨向最小。從總的效果來看，目前還不能完全代替切削液。用哪種型號的切削液要根據具體情況，潤滑性切削液用於低速加工難加工材料以及表面粗糙度要求較高時比較好。而冷卻能力較高的切削液，可以增強易切削材料高速加工性能，可以用於有產生積屑瘤傾向或有嚴格的尺寸公差的情況下。
可是許多時候用了切削液取得了某些效果，但它需要很高的額外費用，也帶來非常有害的環境污染，這是不值得的。應該看到，現代的切削刀具能承受更高的切削熱，具備高速切削所需的性能。必要時可以用壓縮空氣從切削區吹走熱的切屑，以取代切削液。
在乾式切削中刀具材料的選用
1 高速乾式切削最好的塗層是氮鋁鈦
現今，切削液通常不再必要的重要原因是有了塗層。它們通過抑制從切削區到刀片(刀具)的熱傳導來減緩溫度的衝擊。塗層的作用就象一層熱屏障，因爲它有比刀具基體和工件材料低得多的熱傳導係數。因此，這些刀具吸收的熱量較少，能承受較高的切削溫度。無論是車削還是銑削，塗層刀具都允許採用更高效的切削參數，而不會降低刀具壽命。
塗層厚度在2到18µm之間，它在刀具性能方面起着重要的作用。較薄的塗層比厚的塗層在衝擊切削時，經受溫度變化的性能要好，這是因爲較薄的塗層應力較小，不易產生裂紋。在快速冷卻和加熱時，厚的塗層就象玻璃杯極快地加熱冷卻一樣，容易碎掉。用薄塗層刀片進行乾式切削可以延長刀具壽命高達40%，這就是物理塗層常用來塗圓形刀具和銑刀片的原因。PVD塗層往往塗得比化學塗層要薄，與輪廓結合得較牢固。另外，PVD塗層可以在低得多的溫度下沉積在硬質合金上，因此，它們更多地應用於非常鋒利的刃口及大的正前角銑刀、車刀。
雖然塗層材料氮化鈦，在所有塗層刀具中佔有80%。然而在高速乾式切削的情況下，最好的PVD塗層是氮鋁鈦(TiAlN)，它的性能在高溫連續切削時，優於氮化鈦四倍，例如用於高速車削。TiAlN塗層對於處在較高的熱應力條件下的刀具，也勝過其它塗層。象乾式銑削及那些小直徑孔的深孔鑽削切削液難以到達的部位。
TiAlN在切削溫度下比TiN更硬，且具有熱穩定性，PVD塗層利用了它的抗化學磨損性能，它的硬度高達維氏3500°，它的工作溫度高達1470°F。材料科學家推測：這些性質可歸功於非結晶的氧化鋁薄膜，它是當高溫時塗層表面中的一些鋁氧化後，在切屑/刀具界面上形成的。
這項研究特意選用超薄多層PVD塗層，這種沉積過程產生的塗層由上百層組成，每一層僅有幾個納米厚。而一般的PVD塗層的沉積物只有幾層微米級厚度的塗層。
儘管PVD塗層有很多優點，但是對於加工大多數黑色金屬，CVD塗層仍然是更受歡迎。在CVD加工過程中，沉積溫度比較高有助於提高結合強度，並且允許基體中有較高的鈷含量，這樣刀刃的韌性好，提高抗塑性變形的能力。由於CVD塗層比PVD塗層厚，就要求在它們的刃口處進行鈍化，以防止塗層剝落，同時也能有助於提高刀具的抗磨損性能。允許採用進給量可達0.035in./r(約0.9mm/r)。
CVD是在刀具上沉積一層有用的氧化鋁的過程，這是人們熟知的最耐熱和抗氧化的塗層。氧化鋁是不良導體，它把刀具與切削變形而生成的熱量隔開，促使熱量流到切屑中。這是一種極好的CVD塗層材料，主要用於在幹切時使用的硬質合金車刀。它在高速切削時還能保護基體，是最好的抗磨料磨損和月牙窪磨損的塗層。
