切削液降溫方法的研究

曹宏偉，張?zhí)飿s，陳亞軍

（甘肅機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅天水 741001）

0 引言

在機械行業(yè)的切削加工中，切削液的作用以冷卻、潤滑為主。因此，在使用切削液冷卻時，應(yīng)盡可能地接近刀具的刃部。切削液噴嘴位置的適當安放和冷卻方法的選擇，能有效提高加工效率，保證零件加工質(zhì)量。

1 常用冷卻方法

1.1 手工冷卻

膏狀或固體潤滑劑可以用毛刷將潤滑劑涂（滴落）到刀具、工件的切削部位（主要是攻螺紋、板牙套螺紋時）。用一種類似于噴霧器式的裝置加壓將潤滑劑霧化，噴灑到被加工部位（圖1）。如果機床上沒有冷卻系統(tǒng)，在鉆孔和攻牙的數(shù)量較少時最佳的冷卻方法則是手工冷卻。如果同一臺機床要完成兩種不同的加工時，手工冷卻和機床上的溢流冷卻系統(tǒng)配合起來使用[1]。

圖1 手工冷卻

1.2 溢流冷卻

在機械零件的加工中溢流冷卻是最常見的一種冷卻方法（圖2）。通過低壓泵把冷卻液泵入冷卻系統(tǒng)的管道，經(jīng)過閥門從噴嘴流出，噴嘴的安裝位置應(yīng)接近切削區(qū)域。

圖2 溢流冷卻

在深孔鉆、深孔鏜、衍磨和磨削等設(shè)備上，因被加工的零件表面質(zhì)量要求很高，必須除去更細小的切削、磨削等微塵顆粒，如槍鉆深孔加工，要用10 μm的濾紙進行過濾，采用過濾設(shè)備可以避免切削液中含有大量的污染物或大量的金屬微顆粒，有助于保持切削液的清潔和延長切削液的使用周期。切削液的流量越大，才能淹沒大部分被加工的零件和刀具，冷卻效果更佳。

實踐證明，切削液噴嘴的內(nèi)孔徑約為車刀寬度的3/4，對于重負荷的車削或鏜削加工，應(yīng)有另一個噴嘴沿刀具的下側(cè)側(cè)面供給切削液，并避免切削液受到阻擋，使其順利地被輸送到刀具和工件之間，在低速時起潤滑作用。

1.3 供給系統(tǒng)降溫法

在條件允許的情況下，大、中型機械加工企業(yè)，如多臺機械加工設(shè)備采用同樣的冷卻液，應(yīng)考慮采用集中循環(huán)系統(tǒng)降溫法，對多臺機械加工設(shè)備供應(yīng)切削液，還可以集中處理廢屑[2]。例如，幾臺磨床可以用聯(lián)結(jié)在一起的輸送系統(tǒng)處理磨屑，采用這種集中處理細小磨粒的方法，不但能降低勞動強度，還可以改善生產(chǎn)車間的工作環(huán)境。

2 特殊設(shè)備高壓降溫法

在深孔鉆削和套孔鉆削的加工中，通常采用壓力0.69～13.8 MPa的冷卻系統(tǒng)供給切削液。在深孔鉆削類似于鏜孔加工，常用單刃內(nèi)冷卻鉆頭，而套孔鉆削是在被加工零件上鉆一個圓柱形孔，但中心會留下一個實心圓柱體的鉆孔方法，當?shù)毒哌M入工件時，鉆出的實心圓柱體就通過空心的圓柱形刀頭，用壓力泵把切削液輸送到刀具周圍，迫使切屑從刀具中心流出[3]。

在深孔鉆削時，采用油孔鉆比溢流法效果更好，有助于延長鉆頭壽命、提高生產(chǎn)率。高壓法有利于切削液充分到達切削區(qū)域，多應(yīng)用于一些加工中產(chǎn)生較多微小廢屑或排屑不暢的設(shè)備，如磨削加工中，采用高壓降溫法有利于砂輪的清洗。

3 壓力噴霧式冷卻法

切削液經(jīng)過一個較小的噴嘴，使用壓力0.07～0.55 MPa的壓縮空氣，將切削液分散成霧狀液體噴入機械加工的切削區(qū)域（圖3）[4]。這種用氣載油霧的形式將切削液噴入機械加工的切削區(qū)域，使用水基切削液相對比使用油基切削液效果更佳，而且水基切削液不易污染環(huán)境、有益于操作者的身體健康。

噴霧冷卻適用于在端銑等切削速度較高而切削區(qū)域較低的加工。切削液的冷卻性能越好，霧狀的液滴與工件、刀具和廢屑的接觸越充分，能夠迅速蒸發(fā)并帶走加工中產(chǎn)生的大部分熱量。由于噴霧冷卻噴出的是霧狀液體，容易蒸發(fā)，也沒有飛濺的液滴，所以不需用集油盤、回油管道、防濺隔板等。

噴霧式降溫法的優(yōu)點：①延長刀具切削時長和壽命；②切削液能夠充分到達其他冷卻方法不易到達的區(qū)域；③噴霧式降溫法與溢流法相比較，切削液在工件與刀具之間，按相同體積的切削液計算，冷卻效率和流速更高；④由于噴霧式降溫法是霧狀冷卻，消耗的冷卻液低于其他冷卻法，因此有效降低了成本；⑤視線較好，可以及時監(jiān)控工件的被加工狀態(tài)。

圖3 壓力噴霧式降溫法

4 冷卻方式

（1）吸引冷卻。這種冷卻方式的原理與家用噴霧器類似，主要利用細腰管原理，壓縮空氣把切削液吸入液罐，混合并霧化于氣流中，一根管道通壓縮空氣（進氣口），另一根管道供吸切削液（進油口），兩根管道并聯(lián)接于混合接頭上，氣量和油量的大小可以通過旋鈕調(diào)節(jié)，它適合于低黏度乳化液和切削油的噴霧[5]（圖4）。

圖4 壓力噴霧器

（2）氣壓冷卻（加壓冷卻）。這種冷卻方法是切削液裝在密封液體筒內(nèi)，采用0.2～0.4 MPa的壓縮空氣對冷卻液加壓，當電磁閥打開時，切削液被壓出并通過混合閥與壓縮空氣氣流混合霧化。這種裝置適用于水基合成冷卻液和乳化液的噴霧，但水基合成冷卻液和乳化液中不能含有懸浮的固體物質(zhì)和油脂[6]。

（3）噴射冷卻。通常是將透明或黏度較低的冷卻液霧化，多用在數(shù)控機床加工等自動化程度高較高設(shè)備的端銑、車削加工。帶有電磁閥控制的噴霧裝置，適用于在數(shù)控機床上鉸孔、攻螺紋等加工[7]。

為了更好地利用切削液，有條件的企業(yè)應(yīng)將切削液集中在一個大容積的池中，建立切削液集中供給系統(tǒng)，通過定期抽樣檢查切削液的濃度比例，根據(jù)檢查比例結(jié)果定期加注冷卻液及水，以保證切削液在使用過程中的質(zhì)量[8]，從而減少切削液的維護工作量，降低生產(chǎn)成本。集中供給系統(tǒng)與其他切削液供給系統(tǒng)相比較，其優(yōu)點是能通過離心處理的方法，可有效去除切削液中的浮油和微小金屬顆粒，達到去除切削液表面的污物、消滅切削液內(nèi)細菌的目的。

5 結(jié)束語

正確選用切削液和冷卻方法，對提高產(chǎn)品的表面質(zhì)量，延長刀具的使用壽命及使用周期，改善企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，降低生產(chǎn)成本起到重要作用。本文通過對企業(yè)日常生產(chǎn)中幾種切削液的使用方法的分析，為企業(yè)實際生產(chǎn)中正確使用和選用切削液提供一定的借鑒。