繼高速加工（HSC）在20世紀(jì)80年代中期取得突破和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大之后，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在 90年代中期把切削工藝研究和開發(fā)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了干加工。例如在德國(guó)，其聯(lián)邦教育、科學(xué)、研究和技術(shù)部在1995年制定和啟動(dòng)了研究和開發(fā)稱之為“21世紀(jì)工業(yè)生產(chǎn)戰(zhàn)略”的干加工工藝科研框架項(xiàng)目“生產(chǎn)2000”，并為此提供了4億5千萬馬克的研究開發(fā)經(jīng)費(fèi)，組織了包括機(jī)床、刀具和汽車廠在內(nèi)的18家企業(yè)和9個(gè)高校研究所協(xié)同攻關(guān)。經(jīng)過4-5年的開發(fā)，和隨后干加工在工業(yè)生產(chǎn)中逐漸的成功應(yīng)用，表明不用冷卻潤(rùn)滑液或采用微量潤(rùn)滑液的切削加工（準(zhǔn)干加工）技術(shù)已進(jìn)入推廣應(yīng)用階段。

干加工在金屬加工工業(yè)中的應(yīng)用，其重要意義首先是經(jīng)濟(jì)性。采用濕式加工時(shí)，與冷卻潤(rùn)滑液相關(guān)的費(fèi)用要占到零件制造成本的（12-17）%（表1），因此，采用干加工存在著降低產(chǎn)品成本的巨大潛力。其次是改善生態(tài)環(huán)境。冷卻液的使用是造成環(huán)境污染、破壞生態(tài)平衡的重要因素。

第三是提高加工效率，在采用冷卻潤(rùn)滑液進(jìn)行加工時(shí)，由于在刀刃上出現(xiàn)較高的溫度梯度，會(huì)使刀具提前失效。當(dāng)提高切削用量時(shí)，在刀具與工件切削區(qū)上的溫度就會(huì)增加，熱沖擊的危險(xiǎn)也隨之增加，這就限制了濕式加工時(shí)切削參數(shù)的進(jìn)一步提高。而干加工由于沒有冷卻潤(rùn)滑液的冷卻作用也就顯著減少了熱沖擊危險(xiǎn)，采用干切削，有望進(jìn)一步提高切削參數(shù)?；谇邢骰A(chǔ)上的干加工，無疑將打開切削工藝嶄新的應(yīng)用前景。研究開發(fā)干加工的目標(biāo)是在機(jī)床上實(shí)現(xiàn)*的干加工或準(zhǔn)干加工（在供給微量潤(rùn)滑油情況下進(jìn)行加工）。實(shí)現(xiàn)干加工或準(zhǔn)干加工涉及刀具、涂層和機(jī)床等諸多要素（圖1），是一項(xiàng)系統(tǒng)研究開發(fā)工程，需要多方面的協(xié)同配合。
 

在傳統(tǒng)的濕式加工中，冷卻液的主要任務(wù)是：

潤(rùn)滑切削區(qū)，減少刀具與工件間的摩擦和粘結(jié)；
吸收切削區(qū)的熱量和把熱量帶走，并冷卻工件；
用作輸送介質(zhì)，把切屑從機(jī)床加工區(qū)排出。

在干加工時(shí)，由于在切削過程中缺少了冷卻潤(rùn)滑液的潤(rùn)滑、冷卻和沖屑作用，會(huì)導(dǎo)刀具與工件間的摩擦增大、切削濕度升高、粘結(jié)加劇和切屑堵塞，從而造成刀具壽命、加工精度和切削效率的下降。

為克服由于缺少了冷卻潤(rùn)滑液而造成的困難，需要通過開發(fā)和應(yīng)用耐熱的硬刀具材料，合適的刀具幾何形狀和微量潤(rùn)滑材料及其供給裝置，以及通過采用適合于干切削的機(jī)床和選擇相應(yīng)的切削參數(shù)來解決，確保干切削過程的可靠進(jìn)行。

實(shí)現(xiàn)干加工的zui重要的前提條件是刀具（刀具材料）。由于干切削時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦和*的溫度，需開發(fā)和采用耐高溫磨損的刀具材料。在目前，用于干加工的主要有立方氮化硼（CBN）、陶瓷刀具材料、鈦基硬質(zhì)合金（Cermets）、聚晶金剛石（PCD）和硬質(zhì)合金等。其中CBN是淬硬鋼和鑄鐵干加工zui常用的刀具材料；而氮化硅（Si3N4）陶瓷特別適合于在斷續(xù)切削和鑄件有砂皮情況下對(duì)鑄件和球墨鑄鐵進(jìn)行干切削；Cermets在硬度是介于陶瓷刀具材料和硬質(zhì)合金之間的刀具材料，是高速干切削鋼件的合適材料。

開發(fā)干切削刀具，除了正確選擇刀具材料、切削參數(shù)和優(yōu)化刀具幾何參數(shù)外，大力發(fā)展刀具涂層具有特別重要的意義。通過在刀具上的硬涂層和硬、軟復(fù)合涂層可以彌補(bǔ)由于放棄冷卻潤(rùn)滑液而失去的某些功能。涂層的作用在于在刀具與被切削材料之間筑起一道屏障，以阻攔大部分切削熱向刀體傳導(dǎo)。由于涂層摩擦系數(shù)小，減小了摩擦并由此降低摩擦熱。在目前已可以通過一系列高溫耐磨的硬涂層和潤(rùn)滑性好的軟涂層滿足各種干切削的不同要求（表2）。例如，由于TiAlN涂層具有很高的高溫硬度和抗氧化性能，所以是zui常用的“隔熱”涂層，特別適用于干切削鑄鐵、鋼和不銹鋼等零件。而TiCN在較低溫度下具有較高的硬度和較好的韌性，故很適合于用作絲錐的涂層，用于干式攻絲。硬涂層和軟涂層的組合，例如TiAlN+Me-C:H及TiAlN+MoS2，可以減小摩擦和熱擴(kuò)散，改善滑動(dòng)性能，從而有利于排屑。這種復(fù)合涂層適合于進(jìn)行干鉆削。

通過刀具涂層實(shí)現(xiàn)多種干加工工藝已有很多成功的實(shí)例（表3、表4、表5）。

目前，越來越認(rèn)識(shí)到微量潤(rùn)滑技術(shù)在干加工中的重要作用。對(duì)于長(zhǎng)切屑的工件材料進(jìn)行純粹的干切削還不能獲得所要求的工件質(zhì)量和刀具壽命。如在干切削鋁件時(shí)，由于切削刀具與鋁件切屑間易產(chǎn)生粘結(jié)，在刀刃上形成積屑瘤。然而當(dāng)給切削刀刃噴射極少量的潤(rùn)滑油進(jìn)行準(zhǔn)干切削時(shí)則會(huì)獲得良好的效果。

微量潤(rùn)滑技術(shù)是利用壓縮空氣與潤(rùn)滑液混合后由噴嘴將其噴射到刀刃上進(jìn)行潤(rùn)滑的一種技術(shù)，潤(rùn)滑材料的消耗量通常在（5-100）m/min，并大多采用對(duì)環(huán)境無公害的潤(rùn)滑材料。

微量潤(rùn)滑的主要作用是潤(rùn)滑，借此起到減小摩擦、降低切削熱和改善切屑的流動(dòng)。

在這里應(yīng)提及的是，在傳統(tǒng)的濕式加工中，所用的冷卻潤(rùn)滑液（乳化液）通常含有（90-97）%的水，因此實(shí)際的潤(rùn)滑作用是很小的，所以在加工時(shí)刀具與工件間的摩擦和刀具的磨損還是相當(dāng)大。

采用微量潤(rùn)滑技術(shù)進(jìn)行準(zhǔn)干加工可以采用成倍高于濕式加工時(shí)的切削用量，從而可以顯著地縮短加工時(shí)間（表6）。目前，準(zhǔn)干加工已在許多加工領(lǐng)域中獲得成功應(yīng)用，在大批量生產(chǎn)中，例如在BMW（寶馬）汽車廠的一條加工曲軸箱缸孔的自動(dòng)線上，采用了微量潤(rùn)滑技術(shù)加工缸孔而獲十分顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。自動(dòng)線由于省去了冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)和清洗設(shè)備而使設(shè)備的投資減少了22%，設(shè)備折舊費(fèi)降低22%，以及能源、人員和設(shè)備運(yùn)行等費(fèi)用節(jié)省了11%。