據美國工業有害廢物來源統計（jì）表明: 在工業化生產中金（jīn）屬加工業產生的廢料（liào）約占工業廢物來源的5 % , 排第4 位。同時, 切削加工中切（qiē）削液的處理,既會增（zēng）加成本, 又會造成環（huán）境汙染。據美國企業的統計, 在（zài）切削加工采用集中冷卻的係統中, 切削液（yè）占總加工成本的14% ~ 16% , 刀具成本隻占2% ~4%。據測算（suàn）, 如果20%的切削加工采用（yòng）幹式加工,總的加工成本可降低1. 6% , 同時（shí）帶來的（de）是減少對廢切削液（yè）的處理以及減少對環境的汙（wū）染。因（yīn）此, 采用幹式（shì）切削技（jì）術（shù）是（shì）金屬切削加工的發展趨勢之一,體現了（le）社（shè）會可持續發展的（de）呼喚——綠色製造。近年來（lái）, 特別是工業發達國家, 非常重視幹式切削, 為了貫徹環境保護政策, 更是大力研究、開發和（hé）實施這種（zhǒng）新（xīn）型加工方法。到2003 年, 德國製造業已有20%機床上采（cǎi）用了幹式切削技術, 日本也（yě）非（fēi）常重視幹式切（qiē）削技術的研究及推廣應用, 取得了一定的成果。而國內, 對幹式切削技術的研究目前還處在初期階段, 並（bìng）僅應用於一般切削加工中, 為了順應世界切削技術（shù）的發展趨勢, 深孔（kǒng）加工（gōng）也應加快對幹式切削（xuē）技術的（de）研究, 有（yǒu）必要將幹式（shì）切削技術應用於深孔加工中, 以提高經濟效益及減小其對環境的汙染。

      1 深孔切削加工中的潤滑冷卻

      由於石油、航空、軍工、以及工程機械等行（háng）業大量使用深孔類零件。因此, 這些行業的製造廠一般（bān）都建有具有一定生產規模的深孔加工車間, 每年都有（yǒu）較大的深孔加工零件的（de）生產批量及產值。

      深孔加工難度較大、技術含量較高、專業化較強、加工成（chéng）本較高。深孔加工不同於傳統的用麻花鑽鑽孔的加工方式, 一般要采用專用的深（shēn）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（yào）使用大（dà）量的循環切削液( 如深孔（kǒng）切削液（yè）、切削油、機油等（děng）) , 用（yòng）切削液來完成排屑及冷卻潤滑刀具（jù）, 消耗量較大( 主要被切屑帶走) ; 尤其（qí）是中、大（dà）直徑的深孔加工( 孔徑d ≥Φ30mm, 主要是使用內排屑深孔鑽頭) , 所消耗（hào）的切削液成本（běn）約占到總加工成本的15% ~ 20%。切削液的使用, 還會對加工場所造成油汙染, 而帶油切屑的處理, 又會造（zào）成對空氣及環境的汙染。因此如何（hé）降低成本及減少環境汙染,是深孔加工技術研究的一個重要課題。

      2 亞幹式深孔加工方案（àn）的選取

      在深孔加工中, 由於單位時（shí）間內（nèi）所產生的切屑量大（dà）, 切削溫度高, 並處於封閉（bì）式加工狀態, 因此及（jí）時順利地排屑及冷卻潤滑（huá）刀具是深孔加工的必備條（tiáo）件。所（suǒ）以在深孔加工中, 主要采取措施（shī）, 使切削油產生衝刷力或吸力或（huò）衝力和吸力的綜合作用來完成排（pái）屑和冷卻潤滑。

      而對於幹式切削, 目前國內外所研究和經常采用的方法有: 風冷（lěng）卻、液氮冷卻、亞幹式切削、水蒸氣冷卻以及低（dī）溫射流等（děng）冷卻潤滑技術, 這些方法的應（yīng）用, 都有著良好的切削效果。但從所查詢的資料看,基本上都是應用於車削或銑削加（jiā）工中, 未見有應用於深孔加工中的（de）報道。

      深（shēn）孔加工（gōng）的切削狀態更加惡劣, 切削力更大, 排屑（xiè）難度遠大於普通車削和銑削加工。因此, 上述這些方法是否適用於深孔加工, 如何選擇一種合理且適用於（yú）深孔加工的潤滑冷卻方法是我（wǒ）們采用幹式深( 即完全幹式) 在目前技術條件下還難以實現, 這（zhè）是由於（yú）深孔加工中刀具是依靠導（dǎo）向塊完成自導向作用, 而導向塊與孔（kǒng）壁之間會產（chǎn）生較大的摩擦。在普通深孔鑽削中, 切削油會在導向塊與（yǔ）孔壁之間形成一油膜, 起潤滑作用, 減小導向塊（kuài）的摩擦。如無油膜, 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車削加工, 並且又不能采用普通幹式車（chē）削加工中通過提高切削速度以加快散（sàn）熱的方法( 會造成無法排屑及刀具（jù）急劇磨（mó）損) 。

      因此, 在當前技術條件（jiàn）下, 選擇（zé）亞幹式（shì）切削方（fāng）式進行深孔切削加工的研（yán）究, 即采用將部分切削液霧化（huà）並與氣體形成氣油混合或氣液( 水基（jī）) 混合（hé）的方式進行潤滑冷卻。根據（jù）對常用的幹式、亞（yà）幹式切削技術特點分析, 結（jié）合深孔加工的特點, 擬采用（yòng）低（dī）溫冷風法冷卻和油氣噴射法潤滑冷（lěng）卻（què）相結合, 提出低溫冷風油霧噴射法亞幹式（shì）深（shēn）孔切削加（jiā）工方法（fǎ）, 其加工係統如圖1 所示。

      3 亞幹式深孔加工的關鍵技術及解決方法

      3. 1 亞幹式深孔加工的冷卻潤滑排屑方法

      低溫冷風油霧噴射法亞幹式深孔切削加工方法的基本原理是將壓縮空氣（qì）通過冷卻裝置冷卻到- 10 e ~ - 40 e , 通過深孔鑽床上的進氣( 授（shòu）油器) 裝置（zhì）將高壓冷風經鑽杆外壁和被加工孔孔壁之間輸送到鑽頭（tóu）的切削部位, 冷（lěng）卻深孔鑽並將鑽削切屑（xiè）從鑽杆內孔向（xiàng）後排出（chū）。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, 使得壓縮冷風夾帶著霧化油粒進入切削區, 起到潤滑（huá）鑽頭及形成油（yóu）膜的作用。同時為加快切屑的排出, 在鑽杆聯結器中, 設計有負壓裝置, 由另一空氣壓縮機將空氣壓入負壓裝置（zhì）, 在鑽杆尾部產生（shēng）一個負壓區, 從而（ér）對鑽杆（gǎn）孔中的切屑產生（shēng）向鑽杆尾部的吸力, 使（shǐ）切屑在前推（tuī）後吸的作（zuò）用下加快（kuài）流動, 如圖2 所示。這相當於濕式深孔加（jiā）工（gōng）技術中（zhōng）成熟應用（yòng）的DF 係統。應用該方法所要解決的關鍵技術主要有:

      1) 大容量低（dī）溫（wēn）冷風技術, 可（kě）快速製冷並（bìng）提供較大容量的冷風( 應有比幹式車削時更多、更大壓力的冷風) 。

      2) 油( 液) 霧化技術, 可（kě）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（rùn）滑作用。

      3) 低溫油氣（qì）混合物的輸送技（jì）術, 應有輸送效果好、深孔加工鑽削區可得到霧化的（de）良好的油氣潤滑和排屑能力。

      3. 2 亞幹（gàn）式深孔加工（gōng）的鑽削刀具技術

      在深孔加（jiā）工中, 鑽削刀具的切削條件要比普通車削惡劣得（dé）多, 其切削力較大、切削溫度較（jiào）高（gāo）, 並且由（yóu）於是封閉式加工, 刀具的磨損（sǔn）較快, 且容易堵（dǔ）屑（xiè）。因（yīn）此, 通常（cháng）不（bú）宜采用高速大進給的切削加工方法( 幹式（shì）車削加工所（suǒ）采（cǎi）用（yòng）) , 以免（miǎn）刀具磨（mó）損過快及排屑不暢。在普（pǔ）通深孔（kǒng）加工中, 加工鋼（gāng）類零件一般采用YT 類（lèi）刀片材料( 如YT798, YW1 等) , 加工鈦（tài）合金則采用YG 類材料( 如YG8 等) , 這兩類材料基本可（kě）滿足（zú）加工（gōng）要求, 並有著良好的加工效果。而對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, 其刀片應具有更優良的（de）耐熱性及耐磨性, 因此普通的刀（dāo）片材料可能無法滿足加工（gōng）要求（qiú）, 這就要求選用更高耐熱性的刀（dāo）片材料（liào）( 如YD15等) , 並進行切削試驗以優選出合理的（de）刀片材料。

      亞幹式鑽削刀具的關鍵（jiàn）技術有:

      1) 刀（dāo）片材料（liào）的優選, 既要有良好的（de）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（shù）的設計（jì）, 應充分考慮亞幹式切削及深孔加工的特點, 合理選擇幾（jǐ）何（hé）參數。

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

      3. 3 適於（yú）亞幹式深孔（kǒng）加（jiā）工的切削液的研究

      在幹式深孔（kǒng）加工中如果（guǒ）完全不使用切削液, 其加工難度非常大, 且刀具（jù）會產生急劇磨損（sǔn）。因此, 應考慮采用少量切削油或切削（xuē）液, 在進行了霧化處（chù）理後與冷風混合輸送到（dào）切削區, 冷卻潤滑（huá）刀具。這就要（yào）求切削油( 液) 具（jù）有良好的霧化效果（guǒ）以及可以形成（chéng）有極壓性能的油膜。為此, 也就（jiù）提出了適應於亞幹式深孔加工的切（qiē）削液的研究（jiū）問題（tí）。由於深孔加工的加工特（tè）點, 導向塊與孔壁之間摩擦較大, 因（yīn）此應具（jù）有（yǒu）一定的油膜和潤（rùn）滑層以減少導向塊的磨損。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, 雖然它們（men）的霧化及冷卻效果很好。而油類（lèi）切（qiē）削液( 專用深孔切削油或（huò）機械油) 雖能（néng）滿足油膜及潤滑的要求, 但其霧化（huà）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（xíng）深孔切削液是實現亞幹式深孔加工的必要條件之（zhī）一。

      亞幹式深（shēn）孔加工切削液的關鍵（jiàn）技術有:

      1) 切削液配方的研製（zhì）, 可（kě）針對幹式（shì）深孔加工的特點（diǎn）, 添（tiān）加相應的（de）極（jí）壓添加劑, 並（bìng）能實現良好的霧化效果。

      2) 切削（xuē）液的試（shì）驗分析, 主要從刀具耐用度（dù）、可霧化性以及實用性等方麵進（jìn）行試（shì）驗分析研究。

      3. 4 亞幹式深孔加工切削（xuē）性能的測試及分析

      在（zài）亞（yà）幹式（shì）深孔加工（gōng）中, 由於冷卻及排屑方式與濕式深孔加工發生變化, 因此其切削機理（lǐ）及刀具的切削性能也都會（huì）發（fā）生變化, 可通過兩種方式的對比測試來進行（háng）分析。主要采用檢測在各（gè）種切削（xuē）條件下及加工不（bú）同材料的切削機理變化, 並與濕式深孔（kǒng）加工方式下的切削力進行對比分析, 測試內容（róng）包括（kuò）切削力( 扭（niǔ）矩及軸向力) 、斷屑及排屑效果以及刀具耐用度等方麵, 同時還應對（duì）工件內孔（kǒng）表麵進行質量檢測（cè）及對比分析。

      為了能更好的推廣（guǎng）及應用亞幹式深孔加工技術, 還應對亞幹式（shì）深孔加工的綜合效益進行測試及分析（xī）, 其主要（yào）從兩方麵內容進（jìn）行: 一是從長（zhǎng）期的經濟效益上衡量, 包括前期的設備投入、後期切削油的（de）減（jiǎn）少使用、刀具成本的（de）增（zēng）減、能耗的增減; 二是從社會效益方麵分析, 包括工作環境的改善、操作人員的勞（láo）動保護、切屑處理的費用、對（duì）環境的汙染等。

      4 結語

      亞幹式深孔（kǒng）加工與傳統深孔加工方法相（xiàng）比不僅能減小深孔（kǒng）加工的能耗, 降低加工成（chéng）本, 提高綜合效益, 而且（qiě）能減小對工作場所及環境的汙染。隨著環保意識日益（yì）提高, 人們越（yuè）來越（yuè）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（jǐng）。