摘要:在概述了金屬切削液及其發(fā)展的基礎上,指出了目前冷卻方法即使用切削液過程中存在的主要問題；列舉了當前國內外在探索新的冷卻方法方面的進展,提出在世界性環(huán)境意識提高的大背景下,少映僚、無切削液加工技術將是制造業(yè)未來發(fā)展的一個重要趨勢。

1 金屬切削液的作用與發(fā)展

金屬切削液作為機械加工重要的配套材料,它在機械加工中主要起冷卻点骑、潤滑酣难、清洗和防銹四個作用。在過去以及今后相當長的一段時期內,金屬切削液在金屬切削加工中的使用仍是金屬切削加工中主要的冷卻方法黑滴。

金屬切削液的歷史始于18世紀后期,當時金屬切削以很低的速度進行憨募。1883年,美國人F.M. Taylor發(fā)現(xiàn)將水澆注到切削區(qū),可以提高切削速度、排除切屑袁辈。隨著人們對金屬切削加工質量的要求不斷提高,人們又采用動植物油作為切削液菜谣。它能在金屬表面形成比較牢固的吸附膜,降低工件表面粗糙度。但它易氧化變質,使用期限短吵瞻。人們逐漸在實踐中試著將脂肪油跟礦物油摻合而形成一種混合油葛菇。后來,含硫、氯橡羞、磷等有機化合物和其他添加劑的非活性極壓油和活性極壓油應運而生眯停。它們與金屬起化學反應,形成高熔點、低剪切強度的固體潤滑膜,提高了切削液在高溫卿泽、高壓下降低摩擦和抗燒結的能力莺债。隨著切削速度和切削溫度的不斷提高,油基切削液不能完全滿足切削要求,這時人們又開始重視水冷卻的優(yōu)點,把油的潤滑性能與水的冷卻性能結合起來,促使了乳化液的應用。現(xiàn)在又發(fā)展了合成和半合成切削液(即乳化液),且分別形成了系列產品挨究。近年來,人們又致力于低污染切削液的研制與開發(fā),以減少切削廢液對環(huán)境的危害讼石。應該指出的是,任何一種切削液配方,或多或少幾乎都對環(huán)境有害。即使對使用后的廢液采取處理,也仍然存在一定含量對環(huán)境有害的物質韵慷。

關于切削液的種類和選用方法,已有大量的資料和文獻供參考,在此不再贅述回乞。

(a)普通澆注法 (b)后刀面澆注法

圖1 幾種刀具注液方式

2 傳統(tǒng)冷卻方式的作用與缺陷

切削液加注方向對冷卻效果的影響

切削液的加注方向主要影響切削液能否充分地滲透到切削區(qū)。實際生產中,操作者一般多向刀具前刀面加注(見圖1(a )所示),這樣有利于減小切削阻力,但切削液有時難以到達前刀面激烈摩擦的部位,因此產生了從后刀面加注的方法(見圖1(b)所示),這樣,隨著刀具前進造成的低壓,切削液易于進入切削的接觸部位蜀契。實驗證明這樣可延長刀具50%甚至2倍的壽命夹恨。對于平面磨削,在生產實踐中一些操作者常常忽略磨削液澆注方向的作用,將磨削液的噴嘴設置成圖2所示位置。由于砂輪高速旋轉產生巨大的氣流阻礙了磨削液進入磨削區(qū),從而導致磨削過程的“事后”冷卻,即此時磨削液僅對工件整體溫度的降低起作用,而對處于磨削區(qū)的工件溫度幾乎不起任何冷卻作用敏卦。

切削液加注方式及其冷卻效果

切削液的加注方式也稱供液法,按照加注原理主要有以下幾種:

普通澆注法 這種供液方法主要由泵闰芒、管路系統(tǒng)、噴嘴組成米鹏。切削液由泵送出經噴嘴以一定的流速墓运、流量澆到切削(磨削)區(qū),在切屑容器內被分離后,又回到供液箱。該方法裝置簡單,在生產中應用最為廣泛栗哥。美國的J . A . Webster對噴嘴的形狀鞍歌、位置等作了較深入的研究,從流體力學的高度上探討了噴嘴形狀對流速的影響,并得到了很多有益的結論。

圖2 平面磨削的“事后”冷卻 圖3 刀具加壓內冷卻方法

圖4 一種典型的砂輪內冷卻裝置示意圖

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