切削或磨削加工中使用切削液的主要作用是冷卻和潤滑蚓再，為了提高其性能往往都添加含有S(硫)、P(磷)包各、Cl(氯)等化學(xué)元素的極壓添加劑．這些物質(zhì)污染環(huán)境并對(duì)人體有害摘仅、而且使用完了的切削液必須進(jìn)行處理，增加了費(fèi)用问畅。因此谍益，不使用切削液的干式切削和準(zhǔn)干式切削已成為綠色切削工藝的研究熱點(diǎn)，但由于在一定條件下款萎，無任何冷卻措施的干式切削還無法滿足加工要求逐点，還需要對(duì)刀具進(jìn)行一定的冷卻和潤滑，因此出現(xiàn)了風(fēng)冷卻加工技術(shù)饭里。本文重點(diǎn)介紹有關(guān)風(fēng)冷卻的加工技術(shù)及裝置坠痒。

　　風(fēng)冷卻加工系統(tǒng) 

　　風(fēng)冷卻系統(tǒng)的構(gòu)成一般由壓縮空氣供給源、空氣除濕器咳铅、空氣冷卻器选阔、絕熱管、微量供油裝置具椒、風(fēng)嘴坎扰、吸塵管和集塵器構(gòu)成曹均。從空氣供給源來的空氣經(jīng)過除濕器將水分除去后，送入空氣冷卻器冷卻至-30℃物虑，再經(jīng)絕熱管由風(fēng)嘴將冷風(fēng)送至切削部位纤悉。同時(shí)向加工點(diǎn)噴少量的無害植物油，以防銹并且有一定潤滑作用鲤遥。在風(fēng)嘴的對(duì)面設(shè)有集塵裝置以收集廢屑和風(fēng)塵沐寺，通過集塵器內(nèi)的過濾器將切屑濾去。

　　空氣的冷卻方法及要求

　　制冷的方法有很多盖奈，常見的制冷原理可歸結(jié)為4種：液體汽化制冷混坞、氣體膨脹制冷、渦流管制冷和熱點(diǎn)制冷钢坦。原則上講這些制冷方式都可用于空氣的冷卻究孕。但目前作為切削用冷卻空氣的方法有使用液體氮等低沸點(diǎn)介質(zhì)的間接冷卻方式、使用制冷劑的壓縮機(jī)循環(huán)間接制冷方式爹凹、利用壓縮空氣的絕熱膨脹直接制冷方式和渦流管的制冷方式等厨诸。

　　使用低沸點(diǎn)介質(zhì)的間接冷卻

　　使用低沸點(diǎn)介質(zhì)的間接冷卻方式的原理圖。這種制冷方式使用氮等對(duì)人體無害禾酱、無環(huán)境污染的低沸點(diǎn)氣體微酬，可在有關(guān)工廠液化，再加入風(fēng)冷卻系統(tǒng)中颤陶，在常溫常壓下蒸發(fā)吸熱得封，使空氣冷卻。

　　此種冷卻方式由于液氮是在外部液化的颗屏，在系統(tǒng)內(nèi)部僅存在和空氣的熱交換奈揩，因此冷卻部分的結(jié)構(gòu)簡單。另外卑托，液氮的汽化溫度是-180℃效蝎，因此可將空氣冷卻到-100℃以下，溫度可由液氮的流量控制势粱，過冷時(shí)可通過加熱器加熱腰燕。但采用此種方式進(jìn)行連續(xù)實(shí)際切削時(shí)需要大容量的儲(chǔ)液器，因此不太實(shí)用食土。另外衔帚，由于液氮等低沸點(diǎn)液體在外部制備，因而加大了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行成本医熊。

　　循環(huán)壓縮式間接制冷

　　循環(huán)壓縮式間接制冷方式如圖3所示浴魏。該方式使用低沸點(diǎn)的制冷劑，由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器文宜、冷凝器和膨脹閥構(gòu)成閉環(huán)冷卻系統(tǒng)涕癣。根據(jù)制冷效率和蒸發(fā)溫度選用作為制冷劑的氣體。此種制冷方式廣泛用于家用冰箱及冷凍倉庫前标，在溫度控制和能耗效率方面都比較理想坠韩。

　　經(jīng)蒸發(fā)器蒸發(fā)的氣體由壓縮機(jī)加壓到所定壓力，在冷凝器中液化炼列，儲(chǔ)存到儲(chǔ)液器中只搁，儲(chǔ)液器內(nèi)的高壓液體在設(shè)定壓力以下經(jīng)膨脹閥減壓進(jìn)入蒸發(fā)器，蒸發(fā)吸熱將空氣冷卻俭尖，再變成氣體回到壓縮機(jī)氢惋，冷風(fēng)溫度可通過蒸發(fā)器內(nèi)的壓力和液體供給量進(jìn)行設(shè)定。

　　此種制冷方式分為蒸發(fā)溫度(壓力)目溉、冷凝溫度(壓力)明肮；按能耗方式分為單級(jí)壓縮循環(huán)菱农、多級(jí)壓縮二元冷凍循環(huán)等缭付。

　　空氣絕熱膨脹直接制冷

　　空氣絕熱膨脹的直接制冷方式如圖4所示：此種制冷方式是利用高壓空氣的絕熱膨脹，降低冷卻氣體本身的溫度循未，屬于開放型的直接制冷方式陷猫。

　　由空氣壓縮機(jī)或管路來的常溫、高壓空氣進(jìn)入膨脹機(jī)岩哥，使其在設(shè)定壓力以下膨脹在轮，通過發(fā)電、外部機(jī)器驅(qū)動(dòng)等消耗空氣的能量使溫度下降复罕。冷風(fēng)出口溫度由進(jìn)入膨脹機(jī)氣源壓力和膨脹機(jī)的出口氣體壓力及膨脹機(jī)的性能決定铣碴。目前能產(chǎn)生-90℃冷風(fēng)的設(shè)備已經(jīng)實(shí)用化。

 　　渦流管直接制冷

　　高壓空氣通過渦流管時(shí)將產(chǎn)生渦旋運(yùn)動(dòng)塑业，由于渦流內(nèi)外氣體存在壓力差(密度差)而產(chǎn)生溫度差．中心部分的氣體為低溫氣體箱仰，外側(cè)為高溫氣體。冷風(fēng)的溫度與入口氣體壓力和排出的氣體流量有關(guān)低柑。此制冷方式不需要另外的動(dòng)力屁膝，僅用一個(gè)渦流管即可，結(jié)構(gòu)簡單汉统。但由于需有一部分氣體作為熱氣排出穷歹，因此，制冷效率要差一些暂畴。

　　實(shí)施風(fēng)冷卻切削加工對(duì)空氣冷卻系統(tǒng)的要求

　　實(shí)施風(fēng)冷卻切削技術(shù)的關(guān)鍵要控制好風(fēng)冷卻的4個(gè)要素：溫度段直、壓力、流量和方向溶诞。無論是哪種制冷方法都應(yīng)滿足以下要求：

　　應(yīng)能與一般工廠現(xiàn)有風(fēng)壓配合使用坷牛；

　　輸送管徑要盡量大罕偎，以減少由管路造成的流量損失；

　　冷風(fēng)溫度和風(fēng)量應(yīng)可調(diào)京闰；

　　冷風(fēng)的輸出應(yīng)能夠暫停颜及；

　　要在短時(shí)間內(nèi)使冷風(fēng)溫度達(dá)到要求；

　　風(fēng)嘴應(yīng)盡量接近冷卻點(diǎn)蹂楣，距冷卻點(diǎn)20mm以上時(shí)冷風(fēng)溫度上升較多

　　上述4種制冷方法俏站。目前日本應(yīng)用最多，并且壓縮機(jī)循環(huán)制冷方式已達(dá)到商品化痊土。

　　風(fēng)冷卻切削的優(yōu)缺點(diǎn)及研究方向

　　風(fēng)冷卻切削的優(yōu)點(diǎn)：因不使用切削液肄扎，因此，不產(chǎn)生Cl赁酝、S犯祠、P等元素，無化學(xué)污染酌呆，有利于環(huán)保：節(jié)約了切削液的購入費(fèi)用及其相關(guān)的設(shè)備費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用总党；不需要處理切削液，防止了地球暖化忱脆，節(jié)省了處理費(fèi)用橘匿；不使用切削液而節(jié)省了地球資源；由于不使用切削液其切屑可以直接利用圈蔬。

　　但風(fēng)冷卻切削目前也存在以下問題：切屑收集問題默言；純風(fēng)冷卻時(shí)刀具的潤滑問題；已加工工件的防銹問題杆谓；冷風(fēng)的噪聲問題豺这；

　　目前風(fēng)冷卻切削研究的主要方向有：提高冷卻性、減少冷卻空氣量歼虽；降低風(fēng)嘴的噪聲：開發(fā)潤滑性好的刀具景妻；研究高效的切屑收集方法。

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