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干式切削中提高效率的方法——微量油气润滑系统
编辑:烟台鼎元机械设备有限公司   发布时间:2018-01-10

准干式切削:是相对干式切削和湿式切削而言的,是在切削刀具的切削刃上喷上一层光滑油,切削加工的时分,光滑油在刀具和工件间构成一层油膜,维护刀具和工件,防止热量产生,进步工件加工精度,特别是在精细加工中。 

      微量光滑系统:简单的说就是精细 控制油量的喷油安装,通常分为外喷油和内喷油安装。外喷油安装是光滑油和紧缩空气分别独立调理,紧缩空气在喷嘴出口处将光滑油经过高速气流吹向切削刀刃,完成光滑作用。 

一 喷雾冷却的机理 

切削液在金属切削中主要起两个作用,一是光滑作用;二是冷却作用。切削液能否充沛发挥有效的光滑作用,其浸透才能强弱是一个重要的要素。常规的浇注式切削液在切削加工中的浸透以液体浸透和气体浸透两种方式停止:浇注的液体浸透效率较低,在高速切削时效率更低;气体浸透是由于浇注在切屑外表裂纹中的液体随着切削温度的上升发作汽化而向前刀面停止浸透的。实验证明,常规切削液的浸透才能不强,可以被汽化的液体量很少,使光滑效果遭到限制。而喷雾冷却构成的两相流体,可以补偿切削液浸透才能的缺乏。气液两相流体放射到切削区时,有较高的速度,动能较大,因而浸透才能较强。此外,在气液两相射流中微量液体的尺寸很小,遇到温度较高的金属极易汽化,可从多个方面向刀具前刀面浸透。固然射流中的液体量很少,但被汽化的局部则比连续浇注切削液时多,因此光滑效果较好。在金属加工中切削热主要来源于金属的塑性变形,切削区的冷却过程就是固体与流体之间的传热过程。由于流体与固体分子之间的吸收力和流体粘度作用,在固体外表就有一个流体滞流层,从而增加了热阻。滞流层越厚,热阻越大,而滞流层的厚度主要取决于流体的活动性即粘度。粘度小的流体冷却效果比粘度大的流体冷却效果好。 

气液两相流体喷出时,体积骤然收缩对外做功,耗费了内能,可使温度降低10℃左右。喷雾冷却中两相流体有较高的速度,可以及时将铁屑冲走,并带走大量的热量,进一步加强了降温效果。因而,喷雾冷却实践上综合了气液两种流体的降温效果和优点。 

二 喷雾冷却安装的工作原理 

喷雾冷却就是把微量液体混入压力气流中,构成雾状的气液两相流体,经过喷雾产生射流,放射到切削区,使工件和刀具得到充沛冷却和光滑。 

喷雾冷却安装工作时,紧缩空气经分水滤气器滤除水分等杂质,经过电磁阀后一小局部紧缩空气进入冷却液箱内,将冷却液压出到喷嘴;绝大局部紧缩空气经调压阀将压力调至0.32~0.35MPa后经紧缩空气软管到喷嘴与冷却液混合,雾化后放射到切削区。 

喷雾冷却技术的关键在于能否把冷却液充沛雾化。由于冷却液的压力略大于紧缩空气的压力,二者在气液混合室内混合后,经蛇皮管式冷却管5由喷嘴头喷出。反之,若冷却液的压力小于紧缩空气的压力,则冷却液将被压回到冷却液箱内。在一些进口机床的喷雾冷却安装中,紧缩空气是从调压阀后进入冷却液箱的,因而喷出冷却液时常常有“喘气”现象。若将紧缩空气改为从电磁阀后直接进入冷却液箱,就可防止“喘气”现象。 

为了调理喷出的冷却液流量,在喷嘴上装置了冷却液流量调理阀。一些进口机床所采用的喷雾冷却安装,其喷嘴调理阀为锥形,运用时经过调整锥面配合间隙的大小来调理冷却液流量。由于加工这种构造的喷嘴调理阀比拟艰难,阀杆与阀体锥面的同心度不易保证,从而不能有效地调理冷却液的流量。实验证明,如将锥阀改成平阀、将锥面改成平面,并增加一个密封圈,则冷却液的流量能够恣意调理。 

三 喷雾冷却液的选择 

由于从喷嘴喷出的冷却液成雾状,其中大局部喷到切削区,一小局部弥散在空气中,为了防止环境污染及对操作者形成伤害,冷却液的选择十分重要。经过运用非传统的切削液-植物油,包括脂类,环境本钱显著减少。这些产品的技术优点包括具有清洗剂,分散剂的性能,低发泡,快速放气,着火点相对较高以及表层兼容。基于植物的光滑油可疾速被生物降解,大多数状况下,光滑油在21天内即被合成,这样就无长期清洁的后顾之忧。这些光滑油也曾经得到改良,具有低雾化的特性,有助于短期清洁。                

对光滑剂的请求: 

     首先,光滑剂请求较低的粘度。 

       其次,光滑剂有很好的浸透性和外表附着系数。 

       第三,光滑剂要具有超级的光滑性。 

       第四,光滑剂需求优秀的极压性能。 

       第五,光滑剂环保、平安、可再生(植物性)。 

四 喷雾冷却的应用效果 

切削区温度 

采用喷雾冷却与干切削分别加工40Cr和45钢(加工40Cr钢的切削参数为:ap=2mm,f=0.48mm/r,v=167m/min)。切削区温度测试的结果标明,与干切削相比,采用喷雾冷却时切削区温度可降低140℃;若加工45钢(ap=2mm,f=0.3mm/r),采用喷雾冷却时切削区温度比干切削时可降低200℃。 

切削液的本钱 

来自的国的最新统计数据标明与切削液相关的本钱相当于全部本钱的7.5%-17%。随着石油原料本钱的增长,趋向是切削液的价钱在不久的未来继续增长。 

环境本钱 

处置运用过的切削液和切屑所破费的长期环境清洁本钱以及工人的安康。由于没有冷却液泵,所以完成了节约能源。 

刀具寿命 

与铸铁或铸钢和磨削相比,干式切削使刀具运用寿命增加了20%,某些运用MQL的刀具运用寿命实验标明刀具寿命增长了50%,详细取决于加工过程,切削速度和进给。这是由于MQL系统将产生由微小油滴构成的油雾,它经过刀具中心放射到切削区域上,使切屑更易肃清,并且避免微粒黏在切削刀具上。 

在立车上粗加工45钢铸件,运用的刀片牌号为YT5。当切削条件相同时,采用喷雾冷却的刀具寿命为1小时以上,而采用干切削时的刀具寿命仅为30~40分钟。 

较快的加工时间 

经过采用耐热刀具资料,例如炭化物,以及较高的主轴转速,半干切削比传统的湿切削的速度快50-100%。无冷却液雾化,运用MQL切削,用户能够坚持工厂环境极为干净,简直没有烟雾和气息。这有利于清洁和工人的安康。 

外表粗糙度 

在数控龙门铣床上精铣资料为ZG20CrMo的汽轮机汽缸中分面,运用的刀片牌号为YT535,切削用量为v=150m/min,vf=40mm/min,ap=0.02~0.04mm。采用干切削时,加工1m2后刀片磨损,加工外表粗糙度不稳定,为Ra2.3~3.4μm;采用喷雾冷却时,加工1.5m2后刀片磨损,外表粗糙度稳定,达Ra0.76~0.9μm,超越图纸设计请求的Ra=1.6μm。 

此外,喷雾冷却技术可应用于立式车床、卧式车床、转子车床、围带车床、落地镗铣床等不同机床,加工效率均匀进步20%,刀具寿命进步一倍以上,加工精度也有显著进步。如在转子车床上精车转子轴颈,采用干切削时一刀车不下来,圆柱度不易保证,而采用喷雾冷却时,一刀即可车完,而且圆柱度满足设计请求。 

五  应用范畴: 

有色金属铸造零及部件加工 

用于各种模具的精细加工,特别是汽车等大型模具的精加工 

六 结语 

由于喷雾冷却具有良好的冷却和光滑效果,在切削加工过程中应用喷雾冷却技术可显著进步切削加工消费效率和零部件加工质量。 

1.由于两相射流对切削区有清算作用,减少了氧化皮、细铁屑等对刀具的磨损,可进步刀具的耐用度;喷雾冷却安装体积小,装置操作便当;冷却液耗量少,工作环境清洁,有利于维护操作者的身体安康。 

2.喷雾冷却技术特别合适用于高速切削、缓进给磨削、强力磨削等发热量大的加工场所以及加工精   度请求高的高强度、高硬度合金钢资料。 

喷雾冷却安装用于数控机床,可完成冷却自动化;如在普通机床上应用,经过简化构造,以手动气路开关替代分水滤气器和电磁阀,可在完成喷雾冷却的同时降低本钱。 


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