在金屬切削加工過程中霸株，通常都要使用切削液。切削液在切削加工中主要起冷卻、潤滑佳珊、排屑和防銹的作用，有助于提高刀具耐用度杆荐，減少工件熱變形听公，保證工件已加工表面質(zhì)量等。但是切削液的大量使用也造成了很多負面影響诉濒，不僅導致生產(chǎn)成本大大增加周伦，還給環(huán)境和人體健康帶來了巨大的潛在危害夕春。

　　高速切削是高性能加工的一種主要工藝技術，已經(jīng)廣泛應用于航空专挪、模具及志、汽車等行業(yè)。由于機床主軸高速回轉(zhuǎn)(8000～60000r/min)會在刀具周圍產(chǎn)生離心高速寨腔、高壓氣流速侈，依靠常規(guī)加大切削液流量、降低切削溫升的辦法已不能達到理想的效果迫卢。采用有效的冷卻潤滑條件倚搬，可以有效降低切削溫度，改善切削摩擦狀態(tài)乾蛤，抑制刀具磨損每界，成為進一步提高加工效率的主要技術途徑。與此同時家卖，在金屬切削加工領域涌現(xiàn)出了多種用于替代傳統(tǒng)濕式冷卻潤滑加工方法的環(huán)境友好的新型綠色切削加工技術眨层，如干式、液氮冷卻故弟、噴霧冷卻蘸腾、風冷和微量潤滑切削等。

微量潤滑切削

　　微量潤滑(Minimal Quantity Lubrication又蝌，MQL)切削是指將壓縮氣體（空氣鸟焊、氮氣、二氧化碳等）與極微量的潤滑油混合汽化后场致，形成微米級的液滴藕龄，噴射到加工區(qū)進行有效潤滑的一種切削加工方法。切削液的用量一般僅為0.03～0.2L/h（傳統(tǒng)濕法切削的用量為20～100L/min）籍投，可有效減小刀具與工件削蕊、刀具與切屑之間的摩擦，防止粘結圣烤，延長刀具壽命元丈，提高加工表面質(zhì)量。MQL的應用優(yōu)勢明顯喘建，適用范圍廣闊显驼，國內(nèi)外關于MQL的研究包含了幾乎所有的切削工藝，如鉆削坯临、銑削焊唬、車削和磨削等。

　　MQL技術融合了干式切削與傳統(tǒng)濕式切削兩者的優(yōu)點：一方面看靠，MQL將切削液的用量降低到極微量的程度赶促，不僅顯著降低切削液的使用成本液肌，而且通過使用自然降解性高的合成酯類作為潤滑劑，最大限度地降低了切削液對環(huán)境和人體的危害鸥滨；另一方面嗦哆，與干式切削相比，MQL由于引入了冷卻潤滑介質(zhì)爵赵，使得切削過程的冷卻潤滑條件大大改善吝秕，刀具泊脐、工件和切屑之間的磨損顯著減小空幻，有助于降低切削力、切削溫度和刀具的磨損容客。這種切削技術也稱為半干式切削秕铛，在二十一世紀以綠色環(huán)保為主題的影響下有著很大前景。

MQL油霧系統(tǒng)

　　MQL的系統(tǒng)結構主要由油霧供給系統(tǒng)蛙途、噴嘴和潤滑油三部分構成讯完。

MQL的供液系統(tǒng)

　　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)置式汤袭。內(nèi)置式供液系統(tǒng)集成在機床內(nèi)部于扳，潤滑油和壓縮空氣的混合物通過機床主軸內(nèi)孔和刀具內(nèi)置的輸送管道導入加工區(qū)，冷卻潤滑油霧供給更加容易席栅。但該方式對主軸結構提出了新的要求炸穿，常常限制了主軸的最高轉(zhuǎn)數(shù)。外置式供液系統(tǒng)是單獨設計署霸，油霧供給的結構簡單暖鬓，幾乎不需要改造機床。潤滑油和壓縮空氣在機床外部通過混合裝置混合后可由多個噴嘴引出赠魂，作用于加工區(qū)的刀具和工件麸档。但是當加工的工件直徑變化較大或換刀時，原來噴嘴的位置必須經(jīng)過手動或通過其他的輔助定位系統(tǒng)的校正缆刁，來實現(xiàn)噴嘴軸向乃沙、徑向和角度的正確定位。外部式油霧供給中诗舰，對特定的加工方法（如鉆削）還存在工藝上的困難警儒。采用目前技術，潤滑油霧在加工區(qū)最多只能實現(xiàn)長徑比約2～3的潤滑始衅。深孔構件的銑削也存在相似的問題冷蚂。

　　對于微量切削液的傳輸霧化，也有2種形式：一種是單通道汛闸，這種形式需要一個單獨的霧化裝置蝙茶，然后把霧化好的液滴和壓縮空氣的混合物艺骂，通過一個通道傳輸?shù)絿娮欤涣硪环N為雙通道隆夯，不需要單獨的霧化裝置钳恕，通過兩個通道，里面小通道為微量切削液蹄衷，外部大通道為壓縮空氣忧额，在靠近噴嘴處(霧化區(qū))或利用噴嘴進行霧化，進而噴射到切削區(qū)愧口。與雙通道系統(tǒng)相比武帚，單通道系統(tǒng)更便于制造，但在輸送潤滑油霧時幌瓦，特別是在具有強烈離心作用下的旋轉(zhuǎn)主軸中時称海，油霧會被分散，這常導致加工區(qū)油霧不均勻苫担，使加工質(zhì)量變差脓甘。

MQL的潤滑油

　　為了盡量減小對環(huán)境和人體的影響，MQL中使用的潤滑油滓层，不能再采用那些含有大量有毒添加劑成分的傳統(tǒng)切削液茅祠，作為MQL切削加工用切削液，其綠色潤滑劑的基礎油有合成酯禁糖、植物性切削油舒跌、聚α-烯烴(PAO)和聚乙二醇等。而常采用生物降解性高的合成酯和油脂睡清。雖然植物油也具有很好的生物降解性疏菩，但其在高的切削溫度下，在工件刨仑、刀具和上有樹脂化的趨勢郑诺，切削性能也不理想，因此基本不使用杉武。

　　此外辙诞，潤滑油霧中油滴顆粒的大小和聚集度對加工區(qū)刀具和工件接觸表面的潤滑效果有影響。油滴大小的影響因素一般包括壓縮空氣的壓力轻抱、潤滑油用量和噴嘴距離飞涂。在同等氣壓下，隨著潤滑油用量和噴嘴距離的增加祈搜，油滴變大较店，速度減小。在潤滑油用量相等時，隨著氣壓的增大梁呈，液滴變小婚度，速度增大。因此官卡，顆粒較大的油滴速度低蝗茁，在傳輸中由于自身重力更容易發(fā)生偏離，導致加工區(qū)不能充分供油剥乍，影響潤滑效果泊术。

　　通常油滴的粒徑一般控制在2μm以下。油滴顆粒的聚集度主要依賴于潤滑油的用量和性質(zhì)斧炎、壓縮空氣的用量沃菩、以及噴嘴的結構。

MQL的影響因素

　　為了充分發(fā)揮MQL的應用優(yōu)勢睬肮，尋求經(jīng)濟伐薯、生態(tài)和加工性能三方面的應用最佳平衡點弥禀，必須全面研究影響MQL應用性能的各種因素匣诉。MQL切削加工工藝系統(tǒng)受到大量影響因素的交互作用，工藝模型異常復雜骏芍。不同工藝曾瞪、不同刀具、不同工件材料和不同MQL工藝系統(tǒng)設置（包括油霧供給和混合方式既憔、油霧供給方向掰儿、噴嘴距離、潤滑油性質(zhì)抚官、潤滑油用量扬跋、壓縮空氣壓力等）所表現(xiàn)出的切削加工性能有非常明顯的差異。

　　由此可見凌节，MQL工藝系統(tǒng)對切削加工性能的影響最大钦听，其次是加工條件，如工件材料倍奢、刀具系統(tǒng)以及切削參數(shù)等朴上。

MQL的切削加工性能

　　大量研究結果已證實，在對鈦合金卒煞、淬硬鋼痪宰、高溫合金和不銹鋼等材料的切削加工應用中，與使用干式切削和濕法切削相比畔裕，MQL表現(xiàn)出了良好的切削性能衣撬，正確合理的使用MQL能有效提高刀具耐用度，改善工件已加工表面質(zhì)量扮饶。

　　由于常規(guī)的MQL技術在高速切削難加工材料時具练，切削區(qū)溫度過高會使刀具表面的潤滑膜失去潤滑效果垢粮，采用有效的降溫手段可進一步提高MQL的效果。如果能大幅降低現(xiàn)有壓縮空氣的溫度恐氓，則一方面可以提高切削區(qū)換熱的強度抬奠，改善換熱效果；另一方面叛剩，換熱效果的提高又可以使?jié)櫥旱卧诘毒弑砻嫘纬傻臐櫥みM一步保持潤滑能力蚓绞，從而提高刀具的耐用度。如果將MQL與氮氣結合使用派料，MQL能表現(xiàn)更好的切削性能雌吱，這主要是由于氮氣的隔氧作用。

　　高速干切削加工從根本上解決了切削液帶來的弊端,不僅有利于工人的健康和環(huán)境的保護,而且可以降低加工成本,無疑是一種很有發(fā)展前途的綠色加工工藝腊匆。但應用領域受到一定的限制盼蝴。微量潤滑技術是一種有效的綠色制造技術，在潤滑隙趣、除屑等方面具有突出優(yōu)勢卖织，低溫MQL技術作為一種方便應用機械加工現(xiàn)場的新型冷卻潤滑技術，在鈦合金旱万、高溫合金以及高硬度材等難加工材料的高速加工中具有優(yōu)異的性能萤晴，可以在目前工藝裝備的基礎上進一步提高難加工材料的加工率和加工質(zhì)量。

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