關(guān)于鉆削微量潤(rùn)滑技術(shù)應(yīng)用的探討

郝峰 易凱 謝玉柱 解曉斌 陳喜東 王遠(yuǎn)新

摘 要：微量潤(rùn)滑（MQL）是指壓縮氣體微量的潤(rùn)滑試劑混合，試劑汽化后形成液滴高壓霧狀試劑，通過(guò)高壓噴射到切削區(qū)域，對(duì)切削區(qū)域進(jìn)行有效的潤(rùn)滑和冷卻。微量潤(rùn)滑可以大大減少“刀尖與加工區(qū)”和“刀尖與高熱切削”之間的摩擦，防止切削區(qū)溫度過(guò)熱，降低刀片磨損、粘結(jié)，提升產(chǎn)品質(zhì)量，減少試劑使用量;即減少對(duì)環(huán)境的污染，又降低加工成本。近年來(lái)微量潤(rùn)滑使用不斷擴(kuò)大，文章結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，淺談鉆削微量潤(rùn)滑技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：微量潤(rùn)滑;滲透性;高壓霧狀試劑凝固

中圖分類(lèi)號(hào)：U466 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）10-210-03

Discussion on the Application of Microlubrication Technology in Drilling

Hao Feng， Yi Kai， Xie Yuzhu， Xie Xiaobin， Chen Xidong， Wang Yuanxin

（ Sichuan Jianan Industry Co.?Ltd.， Sichuan Yaan 625000?）

Abstract：?Minimal Quantity Lubrication （MQL） refers to the mixing of lubricating agengs with small amount of compressed gas. Formation of droplets of high-pressure foggy reagents after vaporization. High pressure injection to cutting area. Effective lubrication and cooling of the cutting area can greatly reduce the friction between”?tip and machining area” and “tip and high heat cutting”. Prevent the cutting zone from overheating Reduce blade wear， adhesion， improve product quality， reduce the use of reagents， that is，?reduce environmental pollution. And reduce the processing coast. In recent years， the use of micro lubrication has been expanding. This paper combines with the actual production. On the application of micro lubrication technology in drilling.

Keywords： Micro-lubrication; Permeability; Solidification by high-pressure atomized reagent

CLC NO.： U466 ?Document Code： A ?Article ID：?1671-7988（2020）10-210-03

引言

隨著環(huán)保意識(shí)的不斷深入人心，環(huán)保生產(chǎn)、減少污染在制造工業(yè)領(lǐng)域得到普遍遵從、認(rèn)可，清潔生產(chǎn)方式日益引起人們的重視。傳統(tǒng)機(jī)械加工過(guò)程中，大流量冷卻使用的切削液給環(huán)境帶來(lái)多種弊端，如切削液需要加入殺菌劑，有一半不能自然降解，無(wú)法降解的廢棄切削液成為環(huán)境的污染源，對(duì)環(huán)境造成不可估量的嚴(yán)重后果。

金屬機(jī)械加工的微量潤(rùn)滑技術(shù)應(yīng)用而生，即在壓縮氣體中混入微量的潤(rùn)滑劑代替大流量切削液對(duì)切削點(diǎn)實(shí)施冷卻和潤(rùn)滑，潤(rùn)滑劑以高速霧粒供給切削區(qū)，增強(qiáng)潤(rùn)滑劑的滲透性，提高了冷卻、潤(rùn)滑效果，改善了工作的表面加工質(zhì)量，并且潤(rùn)滑劑的使用量?jī)H為傳統(tǒng)切削液用量的萬(wàn)分之一或更低，從而大大降低了冷卻液的成本。機(jī)械鉆削加工中，尤其深孔加工，該處工作環(huán)境導(dǎo)致切削液不易到達(dá)切削點(diǎn)，刀具長(zhǎng)時(shí)間保持在高溫、高壓環(huán)境下加工，極易磨損、崩刃，甚至斷刀。本文對(duì)此進(jìn)行分析。

1?鉆削微量潤(rùn)滑模式

國(guó)內(nèi)鉆削多采用普通鉆床或鉆削中心類(lèi)設(shè)備，水（油）冷卻刀具或高壓水潤(rùn)滑冷卻刀具，效率低，刀具、切削液成本高，且污水（油）回收較困難。微量潤(rùn)滑技術(shù)綜合了傳統(tǒng)切削和干式切削的優(yōu)點(diǎn)，在鉆削等加工過(guò)程中取得了良好的應(yīng)用，該技術(shù)是將微量的切削試劑與02～0.6MPa的壓縮空氣霧化混合，持續(xù)噴射至切削區(qū)，對(duì)“刀尖與加工區(qū)”和“刀尖與高熱切屑”的接觸區(qū)域進(jìn)行有效潤(rùn)滑，以減少刀具的摩擦和防止刀具粘連，同時(shí)也有利于降低加工區(qū)域溫蒂，有利于排屑，改善切削加工條件。

2?MQL主要研究?jī)?nèi)容與應(yīng)用

高壓霧狀試劑在鉆削設(shè)備上通過(guò)中空主軸結(jié)構(gòu)與刀具內(nèi)孔噴射至切削區(qū)，代替大流量切削液，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)冷卻潤(rùn)滑。MQL的應(yīng)用注意事項(xiàng)如下：

2.1?高壓霧狀試劑通道

高壓霧狀試劑與壓縮空氣混合后，通過(guò)主軸、刀具噴射到達(dá)切削區(qū)，注意通道要通暢，減少通道彎曲，防止高壓霧狀試劑液化。在鉆削設(shè)備的主軸通道為內(nèi)置單一通道，鉆削設(shè)備需配置獨(dú)立的試劑微量生成裝置，使試劑混合物粉碎成微粒狀，再由高壓空氣送入該通道，最終到達(dá)鉆削刀具頭部。在微量潤(rùn)滑的使用中，要確保原始?jí)毫Φ目煽浚⒈ＷC輸送高壓霧狀試劑的各個(gè)環(huán)節(jié)不能有泄漏，當(dāng)有泄漏就不僅會(huì)導(dǎo)致氣源壓力的下降，不利高壓霧狀試劑輸送，還會(huì)在泄漏的地方漏掉大量的高壓霧狀試劑。在這種情況下，及有可能鉆頭會(huì)因?yàn)榍窛?rùn)滑而導(dǎo)致切削熱直線(xiàn)上升。隨之而來(lái)的就是因欠潤(rùn)滑導(dǎo)致的崩刃、斷鉆、發(fā)熱等現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2.2?氣源

在微量潤(rùn)滑領(lǐng)域，氣源是不可替代的介質(zhì)及動(dòng)力源，在機(jī)械加工中氣源的作用也十分的重要，氣源也是微量潤(rùn)滑的主要?jiǎng)恿υ矗渲匾淖饔貌谎远鳌Ｗ鳛檫\(yùn)輸高壓高壓霧狀試劑的載體，壓力范圍為0.2～0.6MPa，若這樣的氣源壓力要求有的企業(yè)無(wú)法滿(mǎn)足，或壓力不穩(wěn)定，為此提出解決氣源壓力穩(wěn)定的方案，也就是使用增壓或穩(wěn)壓裝置。該裝置能夠有效的增壓或穩(wěn)定氣源壓力，保證油霧的霧化及可靠性輸送效果，對(duì)內(nèi)冷微量潤(rùn)滑而言氣源壓力也不能過(guò)高，增壓或穩(wěn)壓裝置就可以很好的解決因壓力不足、不穩(wěn)帶來(lái)的問(wèn)題，還可避免因氣源壓力過(guò)高導(dǎo)致能源的浪費(fèi)。壓力值根據(jù)通道長(zhǎng)短有關(guān)，以及切削情況調(diào)整，同時(shí)輸入的壓縮空氣在前端需過(guò)濾，過(guò)濾壓縮空氣中的水分與雜質(zhì)，不合格的壓縮空氣，會(huì)降低刀具出口高壓霧狀試劑量，導(dǎo)致刀具加工時(shí)潤(rùn)滑不充分，切削區(qū)異常，直接影響刀具壽命和產(chǎn)品加工質(zhì)量。使用工業(yè)用壓縮氣體過(guò)濾器、油水分離器、增壓泵，氣體增壓過(guò)濾后，再進(jìn)入MQL生成裝置。

2.3?刀具與輔具

刀具與輔具的具體要求為：如錐柄刀具安裝時(shí)，刀具尾端內(nèi)孔與專(zhuān)用內(nèi)錐面密封環(huán)配合使用，使通道平順，增強(qiáng)高壓霧狀試劑的通過(guò)性;專(zhuān)用密封零件的螺紋與刀柄連接，連接處使用專(zhuān)用密封膠密封，保證高壓霧狀試劑通過(guò)，并到達(dá)與密封零件配合的刀具的錐面上的內(nèi)冷孔，而后通過(guò)帶內(nèi)冷的孔加工刀具。注意事項(xiàng)：刀具與輔具內(nèi)置通道的結(jié)合部須做特殊處理，保證刀具和輔具端面緊密平滑接觸;刀尖應(yīng)具有優(yōu)異的耐高溫性能，采用排屑順暢的大螺旋排屑槽。

2.4?潤(rùn)滑試劑的選擇

在高溫的切削區(qū)，很難形成液體潤(rùn)滑，因此潤(rùn)滑試劑要求快速形成潤(rùn)滑膜形，表面附著力高，并防止刀尖與加工區(qū)和刀尖與高熱切屑之間的粘結(jié)，同時(shí)高壓試劑耐壓耐熱，防止加工時(shí)產(chǎn)生廢高壓霧狀環(huán)境。其次，作為環(huán)保考慮，潤(rùn)滑試劑盡量選用自然、環(huán)保、無(wú)公害、可再生產(chǎn)品。

3 MQL供液方案

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)置式供液系統(tǒng)。外置式供液系統(tǒng)是在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上，單獨(dú)設(shè)計(jì)的一套系統(tǒng)，配合現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行潤(rùn)滑，外置式供液系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，幾乎不需要改造機(jī)床。潤(rùn)滑試劑和壓縮空氣在機(jī)床外部通過(guò)對(duì)試劑的高壓霧化，再由噴嘴噴射在加工區(qū)域。外部式高壓霧狀試劑供給中，對(duì)鉆削存在工藝上的困難，不建議采用。內(nèi)置式供液系統(tǒng)集成在機(jī)床內(nèi)部，設(shè)備加工冷卻必須采用內(nèi)冷主軸，實(shí)施該功能必備的硬件能力，也是實(shí)現(xiàn)內(nèi)置供液系統(tǒng)的先決條件，設(shè)備在采購(gòu)或利用就應(yīng)滿(mǎn)足內(nèi)冷主軸要求，若設(shè)備無(wú)該功能，改造設(shè)備成本過(guò)高，難度大，可實(shí)施性較差，不利用利用。潤(rùn)滑試劑和壓縮空氣的混合物通過(guò)設(shè)備自身具備的主軸內(nèi)孔、刀具內(nèi)孔后，進(jìn)入加工區(qū)，因整個(gè)內(nèi)腔管道平順，試劑供給效果更優(yōu)。對(duì)于微量試劑的傳輸霧化，也有2種形式：一種是單通道形式，這種形式需要一個(gè)獨(dú)立的霧化裝置，把霧化好的試劑和壓縮空氣的混合物，通過(guò)獨(dú)立的通道傳輸?shù)角邢鲄^(qū)的噴嘴處;另一種為雙通道方式，無(wú)需單獨(dú)的霧化裝置，而是由兩個(gè)通道組成，一個(gè)通道為傳輸微量試劑，另一個(gè)為傳輸高壓過(guò)濾空氣，在靠近切削區(qū)的噴嘴處，利用噴嘴進(jìn)行霧化，對(duì)切削區(qū)進(jìn)行冷卻潤(rùn)滑。與雙通道系統(tǒng)相比，單通道系統(tǒng)便于設(shè)計(jì)、改造，但在輸送潤(rùn)滑高壓霧狀試劑時(shí)，特別是在高速旋轉(zhuǎn)的主軸離心作用下，高壓霧狀試劑會(huì)分散噴射，在切削區(qū)域未達(dá)到冷卻潤(rùn)滑的作用，使產(chǎn)品質(zhì)量變差，刀具早期損壞。

MQL鉆削優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，高壓霧狀試劑高速?lài)娚洌鰪?qiáng)切削區(qū)試劑的滲透性。在深孔加工時(shí)，傳統(tǒng)大流量冷卻的方式，切削液不易到達(dá)切削點(diǎn)，切削區(qū)冷卻液冷卻不充分，使該區(qū)域的加工未能滿(mǎn)足理想加工要求，刀具長(zhǎng)時(shí)間保持在高溫、高壓環(huán)境下加工，刀具極易磨損、崩刃，甚至斷刀;受冷卻環(huán)境不理想，加工后的工件尺寸變差大，形位公差不能滿(mǎn)足使用要求;鉆削采用微量潤(rùn)滑加工，不受鉆削條件的限制，在深孔加工與刀尖接觸的零件表面，均可使傳統(tǒng)加工區(qū)域環(huán)境冷卻潤(rùn)滑優(yōu)良，降低刀尖與工件摩擦，具有較優(yōu)的保證;同時(shí)恰當(dāng)?shù)母咿D(zhuǎn)速加工，切削層的破裂點(diǎn)提前，避免傳統(tǒng)水冷產(chǎn)生淬火效應(yīng)，使鐵屑破裂點(diǎn)高溫遠(yuǎn)離刀尖，刀具不易發(fā)生過(guò)早磨損、崩刃，甚至斷刀，從而保護(hù)刀具，提高了刀具壽命，以及提升零件孔尺寸精度、形位公差，孔表面粗糙度、材質(zhì)金相均有優(yōu)良的表現(xiàn)。在降本方面，按一天2班制100%開(kāi)機(jī)，1升油約可用5天，大大降低切削試劑的使用量。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)環(huán)保加工，改善切削環(huán)境，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提升刀具使用壽命，降低加工成本，并使切削區(qū)域外的刀具、工件和切屑保持干燥，避免了處理廢液的難題，更符合綠色可持續(xù)發(fā)展之路。該工藝，

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)驗(yàn)證，MQL鉆削工藝實(shí)現(xiàn)了減排、環(huán)保加工，同時(shí)提升了加工質(zhì)量，提高了刀具使用壽命，大大降低了加工成本，

提升產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì)于零件的MQL鉆削加工，在環(huán)境保護(hù)、質(zhì)量保證、經(jīng)濟(jì)效益等綜合性?xún)r(jià)比等方面，具有廣闊的市場(chǎng)前景和發(fā)展空間。

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