微量潤滑系統的噴射霧化特性研究*

裴宏杰，李 付，陳鈺熒，王貴成

（江蘇大學，鎮江 212013）

微量潤滑（Minimum quantity lubrication,MQL）技術，目前在鑄造鋁合金、變形合金、高合金軸承鋼、淬火和回火鋼等材料的車削、銑削、鉆削、攻絲、螺紋成形、深孔鉆、鋸切等切削加工中，已能夠完全代替傳統濕切削[1–3]。傳統濕切削的冷卻液是以連續的形式注入切削區域，而MQL 是以油滴形式噴射抵達刀具–工件之間的接觸區邊界，進而滲透進入刀具–工件之間界面，然后形成有效的潤滑膜，減小摩擦和磨損，因此MQL 油滴的霧化參數對加工具有重要的影響。國內外學者關于MQL 霧化特性進行了大量的研究。

2004年，東京工業大學的Kamata 等[4]采用CFD 方法對MQL 的流場進行了分析，得到了后刀面的流場速度和壓力分布。2009年，日本東京大學的Obikawa 等[5]對MQL 精密車削Inconel 718 鋼3 種噴嘴的油霧流場進行了CFD 仿真，發現當噴嘴靠近刀尖時，靠近切削刃的油滴數量顯著增加，并且尺寸太小的油滴不能有效達到切削區域，試驗結果與仿真一致。2010年，德國富特旺根大學Tawakoli 等[6]對MQL（HAKUFORM 20–34 油）霧化參數對平面周磨100Cr6 淬硬鋼的影響進行了研究，其中霧化參數包括流量（20mL/h、50mL/h、100mL/h）、空氣壓力（200kPa、300kPa、400kPa、700kPa）、噴射靶距（40mm、60mm、80mm、120mm）和噴射方向（工件、弧區、傾斜噴射砂輪，垂直噴射砂輪），發現隨著空氣壓力與流量的增加，磨削力和粗糙度降低，并且傾斜噴射砂輪潤滑效果最好，合適靶距為80mm。2010年，美國密歇根州立大學的Park 等[7]采用共聚焦激光掃描顯微鏡（CLSM）和圖像處理技術分析了拋光硅片上的MQL 霧滴及其分布，發現隨著空氣壓力增大，油滴直徑減小，數量增多，合適靶距可獲得最大油滴覆蓋面積。……