| cc2008 |
2009-02-27 21:04 |
微量潤滑切削技術(shù)分析
在金屬切削加工過程中，通常都要使用切削液。切削液在切削加工中主要起冷卻、潤滑、排屑和防銹的作用，有助于提高刀具耐用度，減少工件熱變形，保證工件已加工表面質(zhì)量等。但是切削液的大量使用也造成了很多負(fù)面影響，不僅導(dǎo)致生產(chǎn)成本大大增加，還給環(huán)境和人體健康帶來了巨大的潛在危害。 Q~MC7-n >
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高速切削是高性能加工的一種主要工藝技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空、模具、汽車等行業(yè)。由于機(jī)床主軸高速回轉(zhuǎn)(8000～60000r/min)會在刀具周圍產(chǎn)生離心高速、高壓氣流，依靠常規(guī)加大切削液流量、降低切削溫升的辦法已不能達(dá)到理想的效果。采用有效的冷卻潤滑條件，可以有效降低切削溫度，改善切削摩擦狀態(tài)，抑制刀具磨損，成為進(jìn)一步提高加工效率的主要技術(shù)途徑。與此同時，在金屬切削加工領(lǐng)域涌現(xiàn)出了多種用于替代傳統(tǒng)濕式冷卻潤滑加工方法的環(huán)境友好的新型綠色切削加工技術(shù)，如干式、液氮冷卻、噴霧冷卻、風(fēng)冷和微量潤滑切削等。 YAL=!~6
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微量潤滑切削 HxB m~Lcqy
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微量潤滑(Minimal Quantity Lubrication，MQL)切削是指將壓縮氣體（空氣、氮氣、二氧化碳等）與極微量的潤滑油混合汽化后，形成微米級的液滴，噴射到加工區(qū)進(jìn)行有效潤滑的一種切削加工方法。切削液的用量一般僅為0.03～0.2L/h（傳統(tǒng)濕法切削的用量為20～100L/min），可有效減小刀具與工件、刀具與切屑之間的摩擦，防止粘結(jié)，延長刀具壽命，提高加工表面質(zhì)量。MQL的應(yīng)用優(yōu)勢明顯，適用范圍廣闊，國內(nèi)外關(guān)于MQL的研究包含了幾乎所有的切削工藝，如鉆削、銑削、車削和磨削等。 /wxE1][.
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MQL技術(shù)融合了干式切削與傳統(tǒng)濕式切削兩者的優(yōu)點：一方面，MQL將切削液的用量降低到極微量的程度，不僅顯著降低切削液的使用成本，而且通過使用自然降解性高的合成酯類作為潤滑劑，最大限度地降低了切削液對環(huán)境和人體的危害；另一方面，與干式切削相比，MQL由于引入了冷卻潤滑介質(zhì)，使得切削過程的冷卻潤滑條件大大改善，刀具、工件和切屑之間的磨損顯著減小，有助于降低切削力、切削溫度和刀具的磨損。這種切削技術(shù)也稱為半干式切削，在二十一世紀(jì)以綠色環(huán)保為主題的影響下有著很大前景。 Y XU|h
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MQL油霧系統(tǒng) ;Og&FFs'
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MQL的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由油霧供給系統(tǒng)、噴嘴和潤滑油三部分構(gòu)成。 B aO1/zk
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MQL的供液系統(tǒng) c(U
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MQL供液系統(tǒng)主要有2種形式：一種是外置式供液系統(tǒng)；一種是內(nèi)置式。內(nèi)置式供液系統(tǒng)集成在機(jī)床內(nèi)部，潤滑油和壓縮空氣的混合物通過機(jī)床主軸內(nèi)孔和刀具內(nèi)置的輸送管道導(dǎo)入加工區(qū)，冷卻潤滑油霧供給更加容易。但該方式對主軸結(jié)構(gòu)提出了新的要求，常常限制了主軸的最高轉(zhuǎn)數(shù)。外置式供液系統(tǒng)是單獨設(shè)計，油霧供給的結(jié)構(gòu)簡單，幾乎不需要改造機(jī)床。潤滑油和壓縮空氣在機(jī)床外部通過混合裝置混合后可由多個噴嘴引出，作用于加工區(qū)的刀具和工件。但是當(dāng)加工的工件直徑變化較大或換刀時，原來噴嘴的位置必須經(jīng)過手動或通過其他的輔助定位系統(tǒng)的校正，來實現(xiàn)噴嘴軸向、徑向和角度的正確定位。外部式油霧供給中，對特定的加工方法（如鉆削）還存在工藝上的困難。采用目前技術(shù)，潤滑油霧在加工區(qū)最多只能實現(xiàn)長徑比約2～3的潤滑。深孔構(gòu)件的銑削也存在相似的問題。 ) jCo%P/
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對于微量切削液的傳輸霧化，也有2種形式：一種是單通道，這種形式需要一個單獨的霧化裝置，然后把霧化好的液滴和壓縮空氣的混合物，通過一個通道傳輸?shù)絿娮�；另一種為雙通道，不需要單獨的霧化裝置，通過兩個通道，里面小通道為微量切削液，外部大通道為壓縮空氣，在靠近噴嘴處(霧化區(qū))或利用噴嘴進(jìn)行霧化，進(jìn)而噴射到切削區(qū)。與雙通道系統(tǒng)相比，單通道系統(tǒng)更便于制造，但在輸送潤滑油霧時，特別是在具有強(qiáng)烈離心作用下的旋轉(zhuǎn)主軸中時，油霧會被分散，這常導(dǎo)致加工區(qū)油霧不均勻，使加工質(zhì)量變差。 P_gYz!
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MQL的潤滑油 9'DtaTmGW
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為了盡量減小對環(huán)境和人體的影響，MQL中使用的潤滑油，不能再采用那些含有大量有毒添加劑成分的傳統(tǒng)切削液，作為MQL切削加工用切削液，其綠色潤滑劑的基礎(chǔ)油有合成酯、植物性切削油、聚α-烯烴(PAO)和聚乙二醇等。而常采用生物降解性高的合成酯和油脂。雖然植物油也具有很好的生物降解性，但其在高的切削溫度下，在工件、刀具和上有樹脂化的趨勢，切削性能也不理想，因此基本不使用。 ~1 *A
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此外，潤滑油霧中油滴顆粒的大小和聚集度對加工區(qū)刀具和工件接觸表面的潤滑效果有影響。油滴大小的影響因素一般包括壓縮空氣的壓力、潤滑油用量和噴嘴距離。在同等氣壓下，隨著潤滑油用量和噴嘴距離的增加，油滴變大，速度減小。在潤滑油用量相等時，隨著氣壓的增大，液滴變小，速度增大。因此，顆粒較大的油滴速度低，在傳輸中由于自身重力更容易發(fā)生偏離，導(dǎo)致加工區(qū)不能充分供油，影響潤滑效果。 &3v&i*DG,I
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通常油滴的粒徑一般控制在2μm以下。油滴顆粒的聚集度主要依賴于潤滑油的用量和性質(zhì)、壓縮空氣的用量、以及噴嘴的結(jié)構(gòu)。 C{Asp
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MQL的影響因素 '~ 4pl0TWc
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