切削液在鈦材深孔加工中的運用

赫茂林等

摘 要：在深孔加工過程中，工藝油可以有效的降低在切削過程中產生的切削熱，并且能將切削屑從工件中沖刷出來。因此工藝油的使用對深孔加工有著極其重要的作用。以前鈦材加工的工藝油多采用15#機械油充當介質，從工藝上能夠滿足深孔加工的需要，但生產成本偏高。采用新型的乳化油和水配比成的切削液可以在滿足工藝要求的前提下大幅的降低生產成本。經統計一年來通過將15#機械油更換成切削液，可以大量節約資金，對企業的節能降耗有著積極的作用。

關鍵詞：工藝油；切削液；改造； 成本；節約

1 概述

在深孔加工過程中，工藝油可以有效的降低在切削過程中產生的切削熱，并且能將切削屑從工件中沖刷出來。因此工藝油的使用對深孔加工有著極其重要的作用。改造前鈦材深孔加工多采用15#機械油充當冷卻潤滑介質，由于油類產品的自潤滑性和冷卻性較好，因此在早期的深孔加工過程中一直采用15#機械油充當介質。但隨著深孔加工任務量的增大，很大一部分工藝油隨著切削屑損耗，每年會有大量的工藝油損耗，生產成本偏高。采用新型的乳化油和水配比成的切削液可以在滿足工藝要求的前提下大幅度降低生產成本。對企業的節能降耗有著積極作用。我廠深孔鉆鏜床工藝油改乳化切削液項目從2011年1月正式開始實施。從實施至今已先后對三臺深孔鉆進行了改造，通過幾年的現場使用情況來看，使用切削液能夠良好的滿足工藝要求及生產要求，并能夠極大程度上節約生產成本。

2 現場試驗數據

我廠于2011年1月25日正式對乳化切屑液運用進行了現場試驗，試驗機床為上海重型機械廠制造的TQ2132型深孔鉆鏜床。現場試驗數據如下：乳化油原油添加量7桶，每桶170Kg。生產水添加量21桶，每桶170Kg。乳化油與水配比量1：3（乳化油型號：WF-1型）。試驗工件材質鈦鉬鎳（？準210Χ790mm）。進給量40mm/min，流量30m3/h。螺桿泵輸出工藝油壓力10Kg/cm2。選用單切削刃雙導向鉆孔刀。經過2個工件的加工后對工件以及刀具進行了檢查，檢查結果如下：鉆孔偏心量0.5mm～1mm，符合工藝要求。鉆孔光潔度Ra6.3，符合工藝要求。刀具的刃口以及導向均良好。經過10個工件的加工后對工件以及刀具的檢查結果如下：加工合格率100%。刀具損壞量0把。結論：在整個加工過程中工藝油的輸出壓力正常，工件的合格率高，且刀具的損壞量少，從工藝角度上可以看出新型的乳化油切削液，完全能夠滿足工藝需求。

3 切削液對設備不良影響的分析以及應對措施

3.1 切削液對設備的不良影響分析

我廠于2011年1月25日正式對乳化切屑液進行了現場試驗，起初用來輸送工藝油介質的三螺桿泵的輸出壓力和流量均正常，但在使用半個月后螺桿泵的流量和壓力明顯減小，在生產過程中開始出現堵屑現象，刀具的損壞量也明顯增加。床身軌道和授油器的銹蝕較為嚴重。通過分析產生上述問題的原因主要體現在如下幾個方面：（1）三螺桿泵屬于輸送油類介質泵，當工藝油由15#機械油改為切削液后粘度會大幅度下降，會對螺桿泵的輸出壓力和流量產生一定的影響。但這不是主要原因，使螺桿泵輸出壓力和流量明顯減小的主要原因在于切削液的抗銹性和潤滑性相對15#機械油較差，在使用過程中螺桿泵的螺桿嚙合面得不到充分的潤滑，使得螺桿間配合間隙增大導致泵的流量與壓力下降。（2）因為螺桿泵的流量和壓力下降使得切削屑和切削熱不能及時從鉆桿中排出，導致堵屑和刀具損壞。（3）前期試驗選用的是WF-1型切削液原油，該切削液具有冷卻效果好，輔助切削性好和價格低廉等特點，但抗銹性和潤滑性較差，當工藝油由15#機械油改為切削液后設備的自潤滑性下降，導致床身軌道和授油器銹蝕。

3.2 切削液對設備不良影響的應對措施

針對切削液對設備產生不良影響的關鍵因素，管棒廠通過如下措施解決了切削液對設備的不良影響：（1）通過分析與研究將用來輸送工藝油的兩臺三螺桿泵用一臺多級離心水泵來代替，由于離心水泵是利用轉速來實現壓力與流量的輸出與三螺桿泵的輸出原理截然不同，且水泵更適合切削液的輸送。我廠于2011年2月開始陸續將三螺桿泵替換成了多級離心泵，多級離心泵的參數如下：流量：46m3/h，揚程：120m，功率：30KW，轉速：1440r/min。通過幾年的使用，該泵的壓力及流量穩定使用效果良好，相對于三螺桿泵，其故障率降低了80%以上。（2）通過市場調研管棒廠將WF-1型切削液用1083型切削液代替。1083型切削液無論從切削性、冷卻性、抗銹性、潤滑性都較WF-1型切削液有了極大的改善，通過近一年半的使用床身和授油器的銹蝕問題得到了解決。

4 經濟效益分析

4.1 直觀經濟效益對比

截止到2015年3月20日，TQ2132型深孔鉆使用乳化切削液已有4年時間，現將其與15#機械油的效能對比用表格的形式說明如（表1所示）。

表1

結論：通過列表可以推算出深孔鉆單臺年消耗金額，使用15#機械油時為22.64萬元/年，在使用乳化切削液時為11.1萬元/年，能夠有效的降低生產成本。

4.2 設備經濟效益分析

當使用15#機械油充當介質時，由于粘度、流量與壓力的限制原有深孔鉆的工藝油輸送須由三螺桿泵來完成，這種泵的售價相對偏高，且需雙泵工作，若三班不停機生產，緊TQ2132型深孔鉆單臺年消耗螺桿泵8臺，折合人民幣12.6萬元。將工藝油改為乳化切削液以后，由于切削液對泵的要求不高，因此可將原有的兩臺三螺桿泵替換成了一臺多級離心泵，這種泵的售價相對低廉，以一年消耗2臺計算，折合人民幣2萬元，單臺深孔鉆可為企業節省資金10.6萬元。目前我廠已對三臺深孔鉆鏜床完成了改造，全年緊工藝油泵可為企業節約資金31.8萬元。

5 結束語

現今我廠鈦材深孔鉆加工運用切削液已有四年之久。通過對現場的不斷檢測，運用切削液后，深孔加工在滿足生產工藝要求的前提下極大的節約了成本，并且使生產環境得到了極大的改善，達到了節能降耗，清潔生產的目的，該運用是成功的。

參考文獻

[1]王世清.深孔加工技術[M].陜西：西北工業大學出版社，1991.

[2]濮良貴，紀名剛.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2001.