切削液使用的目的

切削過程中，切削部位因?yàn)閯×夷Σ炼a(chǎn)生高溫和高壓，嚴(yán)重影響刀具的使用壽命、被加工件的精度和表面光潔度。

降低溫度、減少摩擦、保證刀具壽命和加工件精度的主要措施有2種：

(1)降低切削過程中的摩擦，減少刀具磨損；

(2)及時(shí)帶走聚集在切削部位的高溫。

傳統(tǒng)的潤滑方式是往加工點(diǎn)噴射切削液。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，切削液供給量越大，效果越好。前些年，在切削加工領(lǐng)域積極推廣“高壓冷卻”，一時(shí)間，把大量供給切削液看成是切削加工的“救世主”。

切削液使用的危害

20世紀(jì)后以來，機(jī)械制造行業(yè)有了新的變化：

(1)世界廣泛關(guān)注地球變暖、臭氧層破壞、二惡英的產(chǎn)生等環(huán)保問題；

(2)關(guān)心切削液中添加劑對于操作者造成的健康隱患，及油劑的泄漏和飛散，對于操作者帶來的安全隱患；

(3)重視廢油處理對環(huán)境的污染，輿論界強(qiáng)烈要求切削加工液必須滿足環(huán)保要求。

在這種背景下，歐美各國和日本紛紛制定或者修訂了廢油處理法、環(huán)境污染物質(zhì)排放移動登錄法、二惡英特別處理法等法案。

造成雖然大量使用切削液可以收到更好的潤滑性、更高的加工質(zhì)量和加工效率，但是，根據(jù)環(huán)保要求，切削廢液必須經(jīng)過無害處理達(dá)標(biāo)后才能排放。新的要求使切削加工的成本大幅度增加。

德國某汽車廠的調(diào)查得到的結(jié)果是：工具費(fèi)占總生產(chǎn)成本的2％～4％；與切削液有關(guān)的費(fèi)用卻占7％～17％，是工具費(fèi)的3～5倍。機(jī)械加工車間的能量消耗，主軸回轉(zhuǎn)占20％，而與冷卻有關(guān)的能耗卻占53％。

綜上所述，無節(jié)制的使用冷卻液，去降低工具和能耗消耗，只能適得其反。

現(xiàn)代化的潤滑技術(shù)

1.干切削加工方法

完全不用切削液的干切削，可以徹底解決切削液引起的環(huán)保問題。

近些年，刀具材料迅速發(fā)展，可適應(yīng)的切削溫度大幅度提高。

傳統(tǒng)的工具鋼刀具，耐熱溫度在200～300℃之間，超過這個(gè)溫度，刀具硬度顯著下降，迅速磨損報(bào)廢。

高速鋼刀具，允許最高溫度可達(dá)500～600℃；金鋼石刀具的切削溫度可達(dá)800℃（因?yàn)榻饎偸毒吣Σ料禂?shù)極低，且不能用于鐵系金屬切削，因此溫度偏低）。

硬質(zhì)合刀具在800～1000℃時(shí)仍然可以切削；陶瓷刀具可用到1200℃；立方氮化硼刀具使用溫度可達(dá)1 400℃。

加工方法、工具性能、被加工材料配合得好，干切削是最簡便的加工方法。

但是，由于干切削不使用切削液，摩擦系數(shù)大、切削阻力大，效率低；且切削過程中產(chǎn)生的熱量，不能得到及時(shí)的熱交換，導(dǎo)致刀具和工件的表面問題升高，被加工件不易得到高精度。

2.MQL切削加工方法

理想的方法是，在確保潤滑性能和冷卻性，又可以滿足環(huán)保要求的前提下，使用最小量的潤滑劑。這種加工方法稱作半干切削。

對于半干切削加工，其切削液的供給量少，要求切削液必須切實(shí)、可靠地加到切削部位。好像農(nóng)業(yè)的灌溉，由漫灌發(fā)展到噴灌，又發(fā)展到滴灌，微量的水，直接澆在作物根上。

近些年，潤滑技術(shù)工作者為了環(huán)保、節(jié)能、高效率，開發(fā)了一系列半切削加工的新方法。

如：MQL加工方法、浮動噴嘴法、兆聲波冷卻法，以及它們的改進(jìn)型、復(fù)合型的半干切削加工技術(shù)。

目前新發(fā)展起來的MQL(Minimal Quantity Lubricants縮寫，最小量潤滑油)加工方法，導(dǎo)致潤滑技術(shù)發(fā)生劃時(shí)代的變化。MQL潤滑的典型結(jié)構(gòu)如下圖所示。

該結(jié)構(gòu)是由改裝的機(jī)床主軸與供油系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)組成。中空的主軸中，放入套管，內(nèi)管通油，外管通氣，由設(shè)在主軸前端的混合裝置使油氣混合，向切削工具輸入霧狀潤滑劑。

由于霧狀潤滑劑經(jīng)過的回轉(zhuǎn)部分很短，不受離心力的影響。霧狀潤滑劑通過工具前端的孔高效率地噴出，準(zhǔn)確地噴到切削部位。

供油的定量泵采用cNc(compufer Numerical contr01)控制，可以任意設(shè)定供油量。

MQL系統(tǒng)的供油量不大于50mL／h；壓縮氣體壓力為0.2~0.4MPa。MQL加工具有一系列優(yōu)點(diǎn)：

(1)用油量少，只有傳統(tǒng)方法供油量的1/20~1/50。

(2)切屑上幾乎沒油。

(3)工件上附著的油很少，可以簡化工件清洗工序。

(4)省去消耗大量能源的冷卻液循環(huán)系統(tǒng)。

(5)不需復(fù)雜的潤滑管理。

(6)可以方便把MQL系統(tǒng)安裝到已有的機(jī)床上。

根據(jù)環(huán)保要求以及下一代機(jī)床要求油品潤滑性能好、使用壽命長的特點(diǎn)，MQL潤滑應(yīng)使用生物降解性能好、承載能力高、蒸發(fā)損失少、氧化安定性優(yōu)越的酯類潤滑油。

MQL潤滑方法使用酯類油可以解決潤滑性能和環(huán)保問題。但是只靠壓縮空氣冷卻，有時(shí)冷卻效果不充分，因之發(fā)展了一些改進(jìn)型的MQL潤滑方式。

例如：將油和水分別霧化后、以一定比例同時(shí)噴到切削點(diǎn)的“油-水復(fù)合供給法”。

還有，“附有油膜的水滴法”，即由多層套管同時(shí)供給油、水、空氣，使水滴表面上附著一層油膜，呈霧狀噴到加工部位，水滴蒸發(fā)帶走熱量起冷卻作用，剩下的油膜用于潤滑，起防銹作用。

3.其他微量潤滑方法

另有用于磨削過程的浮動噴嘴法和兆聲波冷卻法(Megasonic cdolanf)，感興趣的讀者可以查閱解生澤著《切削加工中的潤滑技術(shù)》。

更多精彩內(nèi)容請關(guān)注微信公眾號“商機(jī)苑設(shè)備潤滑管理咨詢”

商機(jī)苑,直播,招商,培訓(xùn),潤滑油,潤滑脂,切削液,金屬加工液,基礎(chǔ)油,成品油,原油