刀具設(shè)計(jì)時(shí)總是考慮幾何形狀、刀具材料和涂層之間的相互兼顧，不可能只通過選擇合適的刀具材料來用于干加工；或者只有涂層方法使傳統(tǒng)的刀具變成干加工刀具。傳統(tǒng)切削加工時(shí)，各種加工方式對刀具設(shè)計(jì)提出不同要求。干加工刀具必須具備下列條件：耐熱性、耐磨性的刀具材料，切屑和刀具之間的摩擦系數(shù)要盡可能小，刀具形狀保證排屑流暢，易于散熱，高的強(qiáng)度和沖擊韌性。

　　干式加工刀具設(shè)計(jì)必須考慮3個(gè)方面：　

　　1、幾何形狀。熱效應(yīng)是干加工的基本問題。刀具設(shè)計(jì)時(shí)要考慮使得剛開始加工產(chǎn)生熱的可能性要小，因此必須切削力小，摩擦小。深孔加工刀具附加問題是、很難將切屑排出，因此刀具設(shè)計(jì)必須保證有好的切屑排出效應(yīng)。在很小的加工力情況下，設(shè)計(jì)原則為，大前角和大圓度切削角。
　　2、刀具材料。干加工時(shí)切削材料最重要的時(shí)耐高溫性。如果必須用大的前角的話，高硬度也是必需的。目前適用于干式加工的刀具材料有超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金、CBN、PCD、陶瓷和金屬陶瓷等。
　　3、涂層。現(xiàn)今，切削加工可以不采用切削液的原因之一是涂層，它通過抑制從切削區(qū)到刀片的熱傳導(dǎo)來降低溫度沖擊。因此刀具材料可通過涂層處理，實(shí)現(xiàn)“固體潤滑”減少摩擦和粘接，刀具吸收熱量較少，能承受較高的切削溫度，涂層在干式加工中有幾種功能：將刀具和切削材料隔離，減少摩擦、隔熱。干加工刀具通常是涂層，在刀具性能方面起著重要作用。TiAIN涂層有很好耐熱性能和高溫性能，它與TiN，TiCN相比，由于添加了AI，從而使刀具的抗氧化性能得到極大改善，非常適用于高速加工和干加工。它的性能在高溫連續(xù)切削時(shí)優(yōu)于TiC的四倍。

為了滿足潤滑、冷卻及排除切屑等的要求，在現(xiàn)代的金屬切削加工中，一般都使用油性冷卻液，在提高切削效率、產(chǎn)品質(zhì)量和延長刀具壽命等方面發(fā)揮了重要作用。但是，油性冷卻液和冷卻系統(tǒng)及油性冷卻液用后處理等的費(fèi)用，在總的加工成本中占有相當(dāng)大的比重，而且使用冷卻液還會(huì)造成環(huán)境污染。

　　在當(dāng)今國際市場競爭十分激烈和要求注重環(huán)保的形勢下，降低產(chǎn)品成本和保護(hù)環(huán)境不受污染是各生產(chǎn)廠商求生存、促發(fā)展的重大課題。機(jī)械制造行業(yè)和工具行業(yè)的生產(chǎn)廠商也不例外，他們投入了充足的資金和技術(shù)力量研究開發(fā)新技術(shù)，以降低產(chǎn)品加工成本，提高產(chǎn)品的競爭能力。不使用冷卻液的干式切削加工和只使用微量冷卻劑的半干式切削加工方式，降低了加工成本，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。作為干式和半干式切削加工用的刀具材料、刀具的設(shè)計(jì)及切削性能也有長足的進(jìn)步。切削加工方法和對被加工材料的適用范圍正在不斷擴(kuò)大。

　　下面介紹國外部分公司開發(fā)的適用于干式和半干式切削加工的高性能刀具及相關(guān)裝置的特點(diǎn)及使用效果。

　　MMCコバルコ工具(株)公司

　　產(chǎn)品名稱：40型鉆頭系列

　　(1)YC-SSS；(2)YC-SSM

　　產(chǎn)品特點(diǎn)：40型YC-SSS鉆頭和YC-SSM鉆頭在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用了小芯厚和大容屑槽結(jié)構(gòu)，其鉆孔深度分別為2D和3D，適用于熱處理結(jié)構(gòu)鋼、碳鋼、合金鋼等干式鉆削，也可用于濕式鉆削。

　　使用效果：本系列鉆頭在干式加工時(shí)，斷屑性能優(yōu)異，排屑通暢。

　　YC-SSS鉆頭較未改進(jìn)的涂層硬質(zhì)合金鉆頭能大幅度提高進(jìn)給量，即便提高到1.6倍，刀具也不會(huì)崩刃或折斷。

　　YC-SSM鉆頭在干式加工時(shí)，其使用壽命比未改進(jìn)的涂層鉆頭濕式鉆削的使用壽命還長，鉆削FCD400可鍛鑄鐵時(shí)，其鉆削速度最高可達(dá)200m/min,最佳切削速度為120～150m/min。

　　(3)YC-SSL-OH(油孔鉆)

　　產(chǎn)品特點(diǎn)：該鉆頭適用于小孔和深孔加工。在設(shè)計(jì)上考慮了結(jié)構(gòu)更新及優(yōu)質(zhì)涂層的最佳匹配，刀具有冷卻孔，采用空氣冷卻。小規(guī)格，特別是直徑3mm以下的鉆頭，安裝徑向跳動(dòng)應(yīng)控制在0.02mm以下，濕式鉆削用冷卻液使用精密過濾器，壓力在3MPa以上；干式切削的空氣壓力應(yīng)控制在0.5MPa以上。

　　使用效果：在干式鉆削時(shí)，排屑性能良好，使用壽命達(dá)2200個(gè)孔以上，直徑8mm鉆頭干式鉆削長度達(dá)64m后，仍可繼續(xù)使用。

　　Sandvik公司

　　產(chǎn)品名稱：車刀

　　(1)GC4000系列車刀片

　　產(chǎn)品特點(diǎn)：硬質(zhì)合金基體有GC4015、GC4025、GC4035三類，采用W-Co-γ類傾斜構(gòu)造專用基體，抗崩刃性和抗破損性強(qiáng)；采用中溫CVD涂覆TiCN柱狀涂層，結(jié)合強(qiáng)度高，抗剝落和抗后面磨損能力強(qiáng)，使用厚膜Al2O3涂層，結(jié)合強(qiáng)度高，高溫耐磨性和抗塑變能力強(qiáng)；刀片有獨(dú)特的正前角開式斷屑槽，切削抗力小，切屑和前刀面接觸長度小，刀刃承受的熱量少，增強(qiáng)了耐磨性。

　　使用效果：GC4015刀片和其它公司的P15刀片在干式高速車削SCM440鋼對比中，前者的抗塑變能力優(yōu)于后者；GC4015刀片和其它公司的P15刀片在干切S40C鋼比較，結(jié)果是GC4015刀片的耐磨性優(yōu)于P15刀片；GC4025刀片和其它公司P25刀片在干切SCM420鋼時(shí)，其前者的壽命較后者提高近2倍；GC4035刀片和其它公司的P35刀片在干切S50C鋼時(shí)，前者的抗后面磨損顯著優(yōu)于后者。

　　(2)Wiper刀片

　　產(chǎn)品特點(diǎn)：Wiper刀片設(shè)計(jì)世界領(lǐng)先，適于所有車削加工。在干式加工中效果顯著，和GC4000系列材質(zhì)組合，最適于干式車削。

　　使用效果：使用Wiper刀片進(jìn)行干式車削可提高進(jìn)給量，使刀片和被加工工件接觸時(shí)間縮短，從而降低了刀片的溫升，抑制刀片磨損的擴(kuò)展，延長了刀具的壽命

　　三菱綜合材料公司

　　產(chǎn)品名稱：CBN刀具

　　產(chǎn)品特點(diǎn)：新材質(zhì)“MB8025”是一種通用性好的CBN材質(zhì)。它是將CBN粉末和Ti系陶瓷類粉末混合后，在高溫高壓下，用“粉末活性燒結(jié)法”燒結(jié)成的復(fù)合燒結(jié)體，其相結(jié)構(gòu)為CBN硬質(zhì)相+Ti系陶瓷類結(jié)合相，在燒結(jié)過程中，在CBN硬質(zhì)相和結(jié)合相之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成反相，使硬質(zhì)相CBN和結(jié)合相牢固結(jié)合，并將反應(yīng)相控制在最佳量，從而使其耐磨性能和切削刃韌性得到很大提高。

　　使用效果：用“MB8025”材質(zhì)CBN車刀車削SCM415滲碳淬火(HRC61)鋼件，加工14分鐘后，其后刀面磨損值為0.1mm，斷續(xù)車削時(shí)，其抗沖擊次數(shù)為2.7萬次。連續(xù)切削時(shí)，其表面粗糙度優(yōu)于其它CBN刀具。加工SCM415滲碳鋼(HRC60)齒面端面和加工SCR420滲碳淬火鋼(HRC62)齒輪外圓和加工SCR420H滲碳淬火(HRC62)齒輪內(nèi)孔，其加工次數(shù)分別為34、200、200，其它公司CBN車刀加工次數(shù)分別為24、160、160。

　　日本特殊陶業(yè)公司

　　產(chǎn)品名稱：陶瓷刀具

　　(1)HW2陶瓷刀具

　　產(chǎn)品特點(diǎn)：刀片材質(zhì)為含鋯氧化鋁陶瓷，氧化鋁含量多，化學(xué)性能穩(wěn)定，耐氧化和熱穩(wěn)定性好。與Al2O3-TiC系陶瓷HC5、TiC陶瓷HC6和SiC晶須陶瓷WAl比較，是特殊鑄鐵干式加工的最佳材料。適于高速加工韌性材料和一般材料。

　　使用效果：加工特殊鑄鐵時(shí)，其刀具使用壽命比其它公司使用的CBN刀具壽命長。

　　(2)HW3陶瓷刀具

　　產(chǎn)品特點(diǎn)：屬高純氧化鋁陶瓷，其切速可達(dá)1000m/min,氧化鋁純度高，添加了耐熱性高的特殊物質(zhì)，強(qiáng)化了材料組織，耐磨性和抗崩刃性強(qiáng)。適于高速加工韌性材料和一般材料。

　　使用效果：用1000m/min高速加工特殊鑄鐵，其使用壽命為HW2陶瓷刀具的1.5倍。

　　(3)SXI氮化硅刀具

　　產(chǎn)品特點(diǎn)：熱膨脹系數(shù)小、熱傳導(dǎo)性好，可延緩熱裂紋的產(chǎn)生，適于普通鑄鐵的干式高速銑削。

　　使用效果：用500m/min濕式銑削一般鑄鐵時(shí)，該刀具的使用壽命比涂層硬質(zhì)合金銑刀長，當(dāng)銑削速度提高到1000m/min時(shí)，在干銑時(shí)，該刀具壽命是涂層硬質(zhì)合金的2倍。

　　(4)涂層氮化硅刀具

　　產(chǎn)品特點(diǎn)：刀片表面涂TiN，可阻止氮化硅和鑄鐵及淬硬鋼的化學(xué)反應(yīng)，抑制了刃口磨損，適于鑄鐵粗加工和淬硬鋼的加工。

　　使用效果：刀具壽命長，尤其加工淬硬鋼時(shí)。

　　OSG公司

　　產(chǎn)品名稱：超微細(xì)結(jié)晶金鋼石涂層刀具

　　產(chǎn)品特點(diǎn)：結(jié)晶顆粒極小，Rz值在1μm以下，刀具表面平滑、涂層韌性好、抗粘結(jié)性能強(qiáng)。用于精加工，可提高表面粗糙度；用于干式加工，可提高抗粘刀性能。適用于立銑刀、鉆頭、絲錐等刀具涂層。

　　使用效果：采用該刀具干切時(shí)，可改善工件的表面粗糙度、抗粘結(jié)性，并可提高加工質(zhì)量和效率。涂層韌性好，抑制了刀具崩刃、延長了刀具壽命，加工中，斷屑和排屑性能好。

　　日立工具公司

　　產(chǎn)品名稱：超級(jí)涂層立銑刀TH/CS系列

　　產(chǎn)品特點(diǎn)：TH系列，是納米級(jí)超微細(xì)晶粒TiSiN、且切削刃為特殊設(shè)計(jì)的立銑刀，在干銑淬硬鋼等高硬度材料時(shí)，其涂層硬度(HV3596)和抗氧化性能(K1400時(shí)的氧化深度為1.2nm)優(yōu)于TiAlN涂層立銑刀，用于半干式加工，效果更佳。CS系列是一種具有優(yōu)良潤滑性能(摩擦系數(shù)為0.3，而TiAlN為0.85左右)和高硬度(HV2800多)涂層的立銑刀。適于軟鋼及粘性材料的干式加工,切削刃強(qiáng)度高。

　　使用效果：TH系列在干式銑削高硬度鋼(HRC60)時(shí)，刀具耐磨，其壽命是TiAlN涂層立銑刀的1.8～2.5倍；干式立銑SKD11(HRC60)模具鋼，使用壽命和加工效率是TiAlN涂層立銑刀的2倍以上。

　　CS系列在干式立銑碳鋼模具時(shí)，解決了其它模具銑刀磨損快和不能保證模具精度的難題。適合于干式切削奧氏體不銹鋼。

　　東芝坦葛洛依公司

　　產(chǎn)品名稱：干式及半干式加工鋁合金用鉆頭

　　產(chǎn)品特點(diǎn)：干式鉆削用鉆頭：加大鉆頭的螺旋角、橫刃進(jìn)行修磨、加大鉆溝橫截面積及改進(jìn)鉆溝形狀、改變鉆頭角度；為減少摩擦，硬質(zhì)合金鉆頭表面進(jìn)行表面拋光處理，使用天然金剛石和人造金剛石、使用金剛石涂層及DLC涂層。半干式鉆削用鉆頭：鉆溝型面進(jìn)行拋光處理，靠近鉆頭部分表面粗糙度為Ra0.01～0.05μm，提高了平滑性，可減輕粘刀的程度；加大鉆溝寬度，切削刃外圓部分的前角為正前角，易于形成切屑，提高排屑性能。

　　使用效果：為解決鋁合金的鉆孔，則采用半干式鉆削——利用最低限量潤滑加工的微粒霧狀潤滑，從鉆頭內(nèi)部或外部供給鉆芯部位進(jìn)行半干式鉆削。如果使用最大供油量10ml/h的供油裝置，鉆頭直徑在5mm以上，鉆頭長徑比為9的孔加工，可采用干式加工，但與濕式加工相比，其鉆削范圍較窄。

　　人造金剛石鉆頭適于鋁合金的半干式加工，其加工效率、工件表面粗糙度及使用壽命均優(yōu)于硬質(zhì)合金鉆頭，但不適于鋁合金的干式加工。雖然開發(fā)出能勝任干式鉆削的鉆頭，但仍不能用于加工難加工材料、鋁合金的深孔干式鉆削。

　　住友電工公司

　　產(chǎn)品名稱：新DLC“奧羅拉涂層”刀具：波形刃可轉(zhuǎn)位端銑刀、立銑刀

　　產(chǎn)品特點(diǎn)：該刀具的結(jié)晶結(jié)構(gòu)由碳元素構(gòu)成，具有類似于金剛石的特性，但結(jié)晶構(gòu)造是非晶體物質(zhì)，其涂層的碳之間的結(jié)合狀態(tài)是金剛石結(jié)構(gòu)(SP3結(jié)合)和石墨結(jié)構(gòu)(SP2結(jié)合)組成。刀具表面光滑，表面粗糙度為Ra0.01μm，Ry0.27μm。涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度高，不易剝落。摩擦系數(shù)低，僅為0.1，故抗粘結(jié)性好。“奧羅拉”波形刃端銑刀具有35°正前角，故刃口鋒利，前刀面經(jīng)拋光處理；立銑刀具有大容屑槽、大前角，基體為鋁合金。

　　使用效果：表面粗糙度低、不會(huì)產(chǎn)生粘刀、抗振性好。

　　不二越公司

　　產(chǎn)品名稱：半干式拉削用拉刀

　　產(chǎn)品特點(diǎn)：采用耐磨性、耐熱性和韌性好的粉末高速鋼制造，采用潤滑性、耐熱性好的TiAlN復(fù)合涂層處理；選用最佳前角、后角及每點(diǎn)切深量；設(shè)置了切削刃側(cè)后角，以減少接觸面，防止產(chǎn)生擠壓切削；切削刃側(cè)后面的形狀設(shè)計(jì)合理，提高了刀具的耐壓性和切削液滲透性。

　　使用效果：在通常的拉削速度下，其TiAlN復(fù)合涂層粉末高速鋼拉刀的壽命比非涂層拉刀提高20%以上，加工表面質(zhì)量優(yōu)于非涂層拉刀。

　　京陶公司

　　產(chǎn)品名稱：高效干式切削用刀具監(jiān)控裝置

　　產(chǎn)品特點(diǎn)：該裝置有S、C、T、D四個(gè)型號(hào)。在絕緣體刀片上有能通電的薄膜電路，可檢測出由于磨損量變化而導(dǎo)致電阻的變化。由于磨損、破損等切斷了電路，電阻值迅速增大就終止切削。它可從刀片取出電信號(hào)進(jìn)行直接測量。

　　該裝置由帶傳感器的刀片、接觸式測頭、帶信息收集器的刀桿、數(shù)字多測量程測量儀和電腦組成。當(dāng)?shù)镀膶?dǎo)電涂層沒有磨損時(shí)，電阻值顯示低值，當(dāng)磨損增大或破損時(shí)，導(dǎo)電涂層被切斷，電阻值急速增大就可判斷刀片已達(dá)到使用壽命；用數(shù)字多測量程測量儀檢測電阻，將測量值輸入電腦，對電阻信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理來判斷后面磨損量、刀具壽命極限及有無崩刃產(chǎn)生。

　　本裝置用于數(shù)控車床和加工中心，可減少停機(jī)時(shí)間，提高產(chǎn)品精度和生產(chǎn)效率，減少人工費(fèi)用，降低加工成本，提高工藝制造水平。

　　半干式切削加工“Bluebe”方法

最適合半干式切削加工系統(tǒng)是Bluebe微滴油方法。Bluebe微滴油方法,是通過切削油的微量化和供給油的定點(diǎn)化來進(jìn)行半干式切削加工。是把最少量的高潤滑切削油噴涂到刀刃上進(jìn)行切削加工的系統(tǒng)。通過具有高潤滑性的切削油和正確供給最少量切削油的給油裝置的組合,就構(gòu)成半干式切削加工。本來,這種加工方法是美國的宇航工業(yè)為難切削材料的加工而開發(fā)出來的方法。