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微量润滑加工技术 |
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作者： 来源：MM现代制造 |
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目前，在很多金属加工企业中，金属加工切削液的使用是一件再普遍不过的事。但随着环保概念在制造领域日益深入的推广，人们逐渐意识到切削液的大量使用会给企业带来一些问题，如机床冷却润滑设备费用的所占比例过高，会增加企业上缴的环境保护税、工业污染物和排污费用等，这些都无意中提高了机床设备的附加成本。而且，如果切削液处理不当，还会增加环境污染，损害人身健康。因此，最近几年，很多厂家对缩减使用冷却润滑液的呼声和愿望越来越强烈，更希望可以有一种方法，能在提高切削加工表面质量的同时提高刀具的使用寿命。
尤其是目前，高速切削的概念正逐渐占领市场，同时人们注意到，高速切削采用的是高压大流量冷却方式，这不仅增加了环境污染，还提高了生产成本、减少了刀具的使用寿命，这些问题不解决，是没有办法提高加工效率的。为了解决上述问题，目前采用的方法一种是改变切削液的质量和用量，研制新型的无污染的绿色切削液；另一种是在切削过程中停止或最少量使用切削液，从根本上彻底解决切削液带来的问题。
很多加工型企业已经开始试图采用干式加工进行切削，但最终获得的工件表面质量差，工件还容易发生热变形。在这种情况下，人们开始探寻一种更环保的接近干式加工的方式，于是“MQL加工”方式开始成为人们关注的焦点。像上面提到的高速加工，当加工温度过高时，如果使用切削液，就会降低刀具的使用寿命，这种情况下就可以考虑采用MQL加工。
图1 汽车制造商的冷却液成本比重
传统的微量润滑是指冷却润滑液的闭环回路，微量润滑加工可以减少切削液用量，而且使用很精确，并可测量。微量润滑加工中使用的冷却液一般是压缩空气和润滑液的混合体，每小时需要的润滑液量小于50ml。
微量冷却润滑供给系统一般由活塞泵单元、过压单元、用于容器内混合的喷射系统、冷却润滑计量泵和负压单元组成。系统的供给系统分为外部供给和内部供给，外部供给的翻新费用较低，没有刀具调整装置；内部供给对工作区无约束，可用于L/D>2的加工，介质直接在切削附近释放，有利于排屑。
人们考虑使用微量冷却润滑方式，一个主要原因还是处于对企业成本的考虑。通常冷却润滑费用占生产总费用的比例取决于企业的规模、制造结构、工件形状和冷却润滑供应的类型。冷却润滑费用的收集和评估与以下几点有关：整个公司、特殊机床、简单工件等。由此也不难得出结论，一家企业不可能对冷却润滑费用进行综合评估，也不可能对不同企业的冷却润滑费用进行比较，以及确定冷却润滑费用的总节省。
由图1所示的汽车行业生产中冷却润滑的成本，可以看出，冷却润滑的成本虽然相对占有很大比重，但也是最容易减少企业总成本的有效途径。一台从事传统铣削的机床，每天消耗的冷却润滑液量是80L，冷却液损失量为150L，而采用了微量润滑技术以后，每天消耗的油量为1L，每小时只需供给20ml的油。经过长期测试，该加工车间油的耗费从每年的20000L降低到了500L，一年之间直接费用就节约了3685欧元。微量润滑技术减少了车间中的有害物质，减少了因清理过滤器、油箱和修复泄漏等而造成的停机，没有了废弃物的处理费用，在减少对环境污染的同时，还大大节省了公司的成本。
图2 微量润滑适应的刀具设计
实现干切削或者微量润滑加工的目标不仅要限制或停止使用切削液，而且要保证高的加工效率和加工质量。因此，可以将其看做是一项系统工程，需要从刀具、机床和辅助工艺等方面来进行研究并优化，使两项技术可以得到更广泛的应用。
以最直接受影响的刀具为例，在这种加工中，刀具要承受比湿切削更高的温度，刀具与切屑和刀具与工件接触面上的摩擦系数也要尽可能的小，而且还要求刀具有利于断屑、排屑和散热，这就需要从刀具材料、刀具涂层以及刀具结构的优化等几个方面来解决。
微量润滑对刀具的设计有特别的要求，图2是硬质合金钻头修改后和修改前的对比，可知钻头在经过了扩大容屑槽、减少钻削深度、增加刀刃的锋利度以后，刀具的使用寿命明显增高。
干式切削与微量润滑加工技术从根本上解决了切削液带来的弊端，不仅有利于工人的健康和环境的保护，而且可以降低加工成本，无疑是一种很有发展前途的绿色加工工艺。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(2/27/2009) |
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