保護(hù)地球環(huán)境21世紀(jì)最優(yōu)先考慮的課題悼沿。在機(jī)械加工領(lǐng)域，一些保護(hù)環(huán)境措施的研究開(kāi)發(fā)及其成果已得到廣泛應(yīng)用饼暑。其中婚被，對(duì)節(jié)約能源和減少?gòu)U物的主要加工方式狡忙，即干式、半干式加削加工技術(shù)的研究址芯，正在加速進(jìn)行灾茁。在銑削加工、齒輪的切齒加工等方面已實(shí)用化谷炸，并取得令滿意的效果北专。但在鋁件特別是鋁件的孔加工方面，由于產(chǎn)生鋁屑粘刀而導(dǎo)致刀具折斷旬陡、加工精度惡化拓颓，一問(wèn)題有待于進(jìn)一步研究解決，目前鋁件的孔加工采用干式加工的實(shí)例還不多描孟。 

　　數(shù)年前驶睦，日本精機(jī)株式會(huì)社開(kāi)始對(duì)鋁件的半干式切削加工技術(shù)進(jìn)行了研究，其研究成果已在6種產(chǎn)品画拾、7條生產(chǎn)線上使用啥繁。本文將該公司的研究成果及實(shí)用化實(shí)例介紹如下。

　　環(huán)保技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向 

　　在機(jī)械加工領(lǐng)域摊矮，有各種各樣的環(huán)保技術(shù)，大體上可分為節(jié)約能源睬漩、減少?gòu)U棄物影偶、確保工作環(huán)境安全、舒適性三大類(lèi)漫诬。 

　　在節(jié)約能源方面有：減少液壓管路的阻力而使切削液泵的規(guī)格減小和無(wú)液壓化等确羹。通常情況下届审，工作中即使泵的額定功率很小，但它消耗的功率一般都很大癣偶，特別是切削液所消耗的功率要占總功率的60%以上噪旭，因此，前述技術(shù)對(duì)節(jié)約能源是切實(shí)有效的恃楔。 

　　減少?gòu)U棄物主要是指減少切削液的廢液量垢蔑。各公司都在致力于切削液的效化和重復(fù)循環(huán)使用等技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。在切削液長(zhǎng)效化(長(zhǎng)壽命化)方面涡写，切削液的合成化是開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目之一菩擦。由于合成切削液是以化學(xué)合成的油劑為基液來(lái)使用的，因此搅窿，應(yīng)充分注意它和水的親和性嘁酿，能夠人為地設(shè)計(jì)分子量等。由于鈣等的金屬離子與其它油的混合而導(dǎo)致界面活性劑的惡化男应，所以油水分離等都是可控制的有利一面闹司；同時(shí)也應(yīng)充分注意對(duì)設(shè)備的不利影響(如滑動(dòng)部分潤(rùn)滑液被洗掉及泄漏對(duì)電氣系統(tǒng)的影響)和廢水可處理性。 

　　在確保工作環(huán)境安全及舒適性方面沐飘，該公司最近正致力于切削液的氯游離化的研究游桩。氯系化合物作為高壓潤(rùn)滑油添加劑含在高負(fù)荷用切削液中，在高溫切削和廢油燃燒處理時(shí)薪铜，可產(chǎn)生劇毒物众弓，因此，氯系切削液已從JIS標(biāo)準(zhǔn)中廢除隔箍。目前各切削液生產(chǎn)廠家正在進(jìn)行氯游離化的研究開(kāi)發(fā)谓娃，以不斷完善與原有切削油性能相同的新型切削液。 

　　干式切削加工技術(shù)開(kāi)發(fā)的主要思路 

　　該公司考慮到鋁制工件較多蜒滩，一些孔加工刀具制造廠家和科研機(jī)構(gòu)對(duì)干式切削加工技術(shù)的開(kāi)發(fā)實(shí)例很少滨达，從而決定自行研究開(kāi)發(fā)，把鋁件的鉆削绍掂、攻絲恃打、鉸削和鏜削加工方法作為研究開(kāi)發(fā)的目標(biāo)。 

　　在干式切削加工中识俄，選擇了潤(rùn)滑市缠、冷卻和排屑性能優(yōu)良的半干式切削加工，霧狀切削劑供給方式把外部混合內(nèi)部供給方式作為研究開(kāi)發(fā)的主要內(nèi)容纫蝗。外部混合方式與赫克斯公司等提倡的內(nèi)部混合方式比較羔辉，其可供給的噴霧量少。但作為技術(shù)核心的噴霧生成部分開(kāi)發(fā)的自由度大仇韩、主軸內(nèi)部結(jié)構(gòu)不需做大的改動(dòng)睁衰，因此用牲，可在所有制造廠家生產(chǎn)的設(shè)備上采用。 

　　關(guān)于切削加工效率(進(jìn)給速度F)和加工精度蝴趾，目前還處于研究階段勋酿，最終結(jié)果是效率和精度應(yīng)優(yōu)于濕式切削。該公司是以?xún)?nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)檢查程序?yàn)榛鶞?zhǔn)來(lái)設(shè)定目標(biāo)值愿味。

　　技術(shù)開(kāi)發(fā)

　　1 噴霧的生成及供給技術(shù)

　　通過(guò)對(duì)所有切削加工方法的分析表明博个，噴霧的生成和供給技術(shù)十分重要。

　　分類(lèi)項(xiàng)目噴霧生成不受刀具規(guī)格影響的穩(wěn)定的噴霧生成际乘；提高噴霧生成量坡倔；控制噴霧量和噴霧壓力噴霧供給;控制管道內(nèi)噴霧的凝結(jié)；降低噴霧壓力損失維修保養(yǎng)和管理噴霧生成狀態(tài)監(jiān)控脖含、異常狀態(tài)檢測(cè)罪塔。

　　一般情況下，噴霧是在文丘里(Venturi)噴管部分借助空氣壓力把油吹散而生成的养葵。噴霧的生成能力主要與文丘里噴管前后的空氣壓力差(以下稱(chēng)差壓)有關(guān)征堪。但由于小直徑刀具的油孔(以下為O/H)直徑小而不能確保充足的差壓，噴霧量下降很大关拒。為克服這一缺點(diǎn)佃蚜，有時(shí)將部分噴霧(只限空氣部分)排放，以確保足夠的差壓着绊，但要浪費(fèi)空氣谐算。此外，由于是離散控制归露，不能進(jìn)行每種刀具的準(zhǔn)確控制佳抗，由于O/H斷面積不同而導(dǎo)致差壓發(fā)生變化，噴霧量就很不穩(wěn)定种烫。為解決這一問(wèn)題灵科，開(kāi)發(fā)出靠從橫向吹散油劑的結(jié)構(gòu)，以確保即便在較小差壓條件下鼻御，也能獲得大噴霧能力的特殊的文丘里和即便在不同O/H斷面積條件下揭轰，也能保持差壓恒定(穩(wěn)定)的新技術(shù)，該技術(shù)的特點(diǎn)是不受刀具規(guī)格的限制贰筹，能穩(wěn)定地確保噴霧潤(rùn)滑劑的供給少炎。此外，該技術(shù)在廢除彎管接頭配管后前挡，采用空氣增加器和中間緩沖措施瓜释，實(shí)現(xiàn)了最大限度地減少?lài)婌F潤(rùn)滑劑的壓力損失及潤(rùn)滑劑的凝結(jié)，提高了排屑性能阎敬。

　　2 鉆削加工 

　　由于鉆削加工單位時(shí)間內(nèi)切屑的切除體積大险锻，所以散熱性很差。現(xiàn)以M6的底孔為例魄帽，其目標(biāo)值進(jìn)給速度設(shè)定為6000mm/min现喳。在開(kāi)始基礎(chǔ)試驗(yàn)中，由于切屑粘刀造成切屑在鉆溝中堵塞而導(dǎo)致鉆頭折斷犬辰。在提高轉(zhuǎn)數(shù)度試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)嗦篱，鉆削能否正常進(jìn)行與鉆尖的溫度密切相關(guān)。為此對(duì)鉆尖折斷的過(guò)程進(jìn)行推測(cè)幌缝，把鉆頭溫度作為評(píng)價(jià)的項(xiàng)目之一進(jìn)行了研究灸促。 

　　通常，噴霧冷卻劑是從鉆頭部分噴出涵卵，但實(shí)際鉆削時(shí)間很短浴栽，只有在這段時(shí)間，噴霧冷卻劑才起作用轿偎。此外典鸡，冷卻劑噴射到鉆頭溝槽內(nèi)可抑制粘刀，但切屑的不利影響依然存在坏晦。因此萝玷，把冷卻劑供給的結(jié)構(gòu)做成也可從鉆頭外周?chē)娚淅鋮s劑的結(jié)構(gòu)形成，我們把這種模式稱(chēng)作“通過(guò)鉆頭排屑溝模式”昆婿，其彈簧夾頭孔部形成溝道立骄，鉆頭柄部形成溝道、孔等的結(jié)構(gòu)形式贞倒，根據(jù)不同的切削加工方法辨埃，其結(jié)構(gòu)形式也有所不同。采用這樣的結(jié)構(gòu)形式汇割，利用接近持拐、軸移動(dòng)等非切削時(shí)間可使霧狀冷卻劑粘附在鉆溝上，可獲得霧狀冷卻劑的冷卻效果恋得。但應(yīng)注意的是啰哪，如設(shè)計(jì)不當(dāng)，就不能獲得充分的冷卻潤(rùn)滑效果此妙，相反還會(huì)出現(xiàn)阻礙切屑的排出侵宝。 

　　為了確定合理的刀具形狀，對(duì)不同的刀具幾何數(shù)形狀對(duì)刀尖溫度的影響進(jìn)行了調(diào)查继韵，調(diào)查結(jié)果表明省喝，橫刃修磨、芯厚和油孔(O/H直徑)對(duì)鉆尖溫度影響大，其中橫刃修磨的影響最大肛度。盡管橫刃部分的切削性能不好傻唾，但修磨成3個(gè)前傾面可使切屑排出通暢。由此可知承耿，充分注意切屑的流動(dòng)性至關(guān)重要冠骄。 

　　對(duì)鉆頭進(jìn)行涂層處理可改善切屑粘刀。涂層材料有很多加袋，但效果好的涂層是DLC(Diamond Like Carbon)涂層和超微細(xì)結(jié)晶金剛石涂層(晶粒直徑1μm左右凛辣，比普通金剛石涂層表面更光滑)。特別是超微細(xì)結(jié)晶金剛石涂層的效果更佳职烧，即使F=10000mm/min扁誓，也不會(huì)產(chǎn)生粘刀。然而這兩種涂層在結(jié)合強(qiáng)度蚀之、成本等方面還存在一些需解決的難題蝗敢，有待以后加以解決。 

　　由于新增了以上技術(shù)(涂層除外)恬总，能夠達(dá)到F=6000mm/min的進(jìn)給速度前普。由大量生產(chǎn)中鉆頭磨損的評(píng)價(jià)結(jié)果(因工件剛性小，鉆頭長(zhǎng)辱雅，進(jìn)給速度有所降低)可知麦荸，半干式鉆削磨損小，可實(shí)現(xiàn)良好的鉆削效果怨颜。

　　3 螺紋加工

　　在螺紋加工中喷融，有切削加工法、搓制法和銑制法夯架。下面介紹的是關(guān)于螺紋加工的研究開(kāi)發(fā)實(shí)例淹摧，其目標(biāo)是使螺紋加工精度達(dá)到JIS2級(jí)、牙形優(yōu)于濕式加工的牙形批痘、進(jìn)給速度F=3000mm/min钾抛。 

　　螺紋加工的技術(shù)課題是控制由于切削性能低下而產(chǎn)生擠裂切削，把擠裂切削將發(fā)生前的牙形放大后觀察舌恬，右牙形面的小崩損量比濕式切削大衣夏。高速螺紋加工采用螺旋絲錐，其切削刃的工作前角為負(fù)前角坠行，切削性能差匙蚣，在濕式攻絲時(shí)沒(méi)有問(wèn)題，但在半干式切削時(shí)就有很大影響改艇。因此收班，用試驗(yàn)方法對(duì)不同螺旋角和前角導(dǎo)致小崩損量的變化情況進(jìn)行了評(píng)價(jià)坟岔，其結(jié)果是螺旋角小、前角大摔桦，可大幅度減少崩損量社付。另外，采用前節(jié)所述的合理的刀具內(nèi)外同時(shí)供給噴霧冷卻劑的方法酣溃，在盲孔和通孔攻絲時(shí)都能得到良好的螺紋牙形瘦穆。由大量生產(chǎn)加工刀具磨損的評(píng)價(jià)結(jié)果可知，其磨損量比濕式攻絲還小赊豌，且螺紋牙形也很好。

　　4 鉸削加工

　　下面介紹的是關(guān)于一次將大加工余量孔完成鉸削加工的研究開(kāi)發(fā)實(shí)例(直徑2mm左右)绵咱，其目標(biāo)是使孔的表面粗糙度達(dá)到3.2Rz碘饼，圓度為0.05，進(jìn)給速度為F=2000mm/min悲伶。鉸削加工的技術(shù)課題是抑制刀尖和深孔鉸刀導(dǎo)向塊的粘屑艾恼。鉸削加工要求獲得高精度的加工質(zhì)量，因此锨耍，即使是極小的粘刀执摆，也會(huì)影響鉸孔的質(zhì)量。為了抑制切削刃產(chǎn)生粘刀平俩，對(duì)鉸刀的螺旋角缅叔、涂層和切削刃的材質(zhì)等進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果表明泡缠，切削刃材料采用合成金剛石的效果最佳趟蛋。 

　　過(guò)去，深孔鉆的導(dǎo)向塊和已加工面接觸能確保良好的圓度和表面粗糙度鼎示，因此同嚷，硬質(zhì)合金部分和已加工表面接觸能抑制粘屑，把切削刃做成有刃帶的結(jié)構(gòu)而形成臺(tái)階式多刃表面虫店，讓只有刃帶部分接觸已加工面甫知，這樣可降低形成已加工面的切削刃負(fù)荷，確保良好的導(dǎo)向性和提高加工精度愁霞。

　　5 設(shè)備

　　在干式切削加工中诡蜓，設(shè)備、切屑處理很重要奥邮。在干式切削加工中万牺，由于沒(méi)有切削液沖洗排屑，切屑易在夾具洽腺、床身上產(chǎn)生堆積及粘附在刀具基準(zhǔn)面上而發(fā)生支承異常脚粟。為解決這些問(wèn)題，從設(shè)備制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格階段就應(yīng)考慮到干式切削加工，應(yīng)設(shè)計(jì)相應(yīng)的床身核无、導(dǎo)軌扣唱、夾具及防護(hù)罩等。具體來(lái)說(shuō)就是要進(jìn)行在產(chǎn)生切屑的正下方設(shè)置切屑回收中心槽团南、設(shè)置工件裝卸時(shí)吹去基準(zhǔn)面上切屑的空氣噴射裝置及對(duì)夾具噪沙、切屑防護(hù)罩進(jìn)行潤(rùn)滑性涂層處理等。但在自動(dòng)傳送線方面吐根，還有開(kāi)發(fā)機(jī)內(nèi)清洗裝置的課題正歼。 

　　干式切削加工技術(shù)開(kāi)發(fā)是包括噴霧冷卻劑生成供給技術(shù)、刀具技術(shù)及設(shè)備的綜合性技術(shù)拷橘。今后在推進(jìn)所謂一次性切削加工及只用一把刀具加工的更高效加工技術(shù)開(kāi)發(fā)的同時(shí)脖耽，還應(yīng)致力于切屑處理技術(shù)的研究。

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