在機械加工領(lǐng)域缆刁，一些保護環(huán)境措施的研究開發(fā)及其成果已得到廣泛應(yīng)用诡蜓。其中烫饼，對節(jié)約能源和減少廢物的主要加工方式猎塞，即干式、半干式加削加工技術(shù)的研究杠纵，正在加速進行荠耽。在銑削加工、齒輪的切齒加工等方面已實用化淡诗，并取得令滿意的效果骇塘。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)致刀具折斷韩容、加工精度惡化款违，一問題有待于進一步研究解決，目前鋁件的孔加工采用干式加工的實例還不多群凶。 

　　數(shù)年前插爹，日本アイシン精機株式會社開始對鋁件的半干式切削加工技術(shù)進行了研究，其研究成果已在6種產(chǎn)品请梢、7條生產(chǎn)線上使用赠尾。本文將該公司的研究成果及實用化實例介紹如下。

　　環(huán)保技術(shù)的發(fā)展動向 

　　在機械加工領(lǐng)域笋棵，有各種各樣的環(huán)保技術(shù)次翩，大體上可分為節(jié)約能源、減少廢棄物蛾岳、確保工作環(huán)境安全鹿吴、舒適性三大類。 

　　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)格減小和無液壓化等簿睦。通常情況下干策，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，特別是切削液所消耗的功率要占總功率的60%以上彩淮，因此相梳，前述技術(shù)對節(jié)約能源是切實有效的。 

　　減少廢棄物主要是指減少切削液的廢液量懊潜。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)的開發(fā)與應(yīng)用奢惋。在切削液長效化(長壽命化)方面，切削液的合成化是開發(fā)的項目之一辖备。由于合成切削液是以化學(xué)合成的油劑為基液來使用的咸唇，因此，應(yīng)充分注意它和水的親和性拷泽，能夠人為地設(shè)計分子量等疫鹊。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，所以油水分離等都是可控制的有利一面司致；同時也應(yīng)充分注意對設(shè)備的不利影響(如滑動部分潤滑液被洗掉及泄漏對電氣系統(tǒng)的影響)和廢水可處理性拆吆。 

　　在確保工作環(huán)境安全及舒適性方面，該公司最近正致力于切削液的氯游離化的研究脂矫。氯系化合物作為高壓潤滑油添加劑含在高負荷用切削液中枣耀，在高溫切削和廢油燃燒處理時，可產(chǎn)生劇毒物庭再，因此捞奕，氯系切削液已從JIS標(biāo)準(zhǔn)中廢除。目前各切削液生產(chǎn)廠家正在進行氯游離化的研究開發(fā)拄轻，以不斷完善與原有切削油性能相同的新型切削液颅围。 

　　干式切削加工技術(shù)開發(fā)的主要思路 

　　該公司考慮到鋁制工件較多，一些孔加工刀具制造廠家和科研機構(gòu)對干式切削加工技術(shù)的開發(fā)實例很少恨搓，從而決定自行研究開發(fā)院促，把鋁件的鉆削、攻絲雳犹、鉸削和鏜削加工方法作為研究開發(fā)的目標(biāo)满傍。 

　　在干式切削加工中，選擇了潤滑娶讽、冷卻和排屑性能優(yōu)良的半干式切削加工伞注，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發(fā)的主要內(nèi)容。外部混合方式與赫克斯公司等提倡的內(nèi)部混合方式比較涉等，其可供給的噴霧量少伴竹。但作為技術(shù)核心的噴霧生成部分開發(fā)的自由度大、主軸內(nèi)部結(jié)構(gòu)不需做大的改動粤未，因此，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(進給速度F)和加工精度缚袒，目前還處于研究階段付找，最終結(jié)果是效率和精度應(yīng)優(yōu)于濕式切削。該公司是以內(nèi)外的標(biāo)準(zhǔn)檢查程序為基準(zhǔn)來設(shè)定目標(biāo)值绢贵。

　　技術(shù)開發(fā)

　　1 噴霧的生成及供給技術(shù)

　　通過對所有切削加工方法的分析表明艰争，噴霧的生成和供給技術(shù)十分重要。

　　分類項目噴霧生成不受刀具規(guī)格影響的穩(wěn)定的噴霧生成桂对；提高噴霧生成量甩卓；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)控蕉斜、異常狀態(tài)檢測逾柿。

　　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宅此。噴霧的生成能力主要與文丘里噴管前后的空氣壓力差(以下稱差壓)有關(guān)机错。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，噴霧量下降很大父腕。為克服這一缺點弱匪，有時將部分噴霧(只限空氣部分)排放，以確保足夠的差壓璧亮，但要浪費空氣萧诫。此外，由于是離散控制枝嘶，不能進行每種刀具的準(zhǔn)確控制帘饶，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)定卿才。為解決這一問題蝉丧，開發(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本博，也能獲得大噴霧能力的特殊的文丘里和即便在不同O/H斷面積條件下就留，也能保持差壓恒定(穩(wěn)定)的新技術(shù)，該技術(shù)的特點是不受刀具規(guī)格的限制何大，能穩(wěn)定地確保噴霧潤滑劑的供給拭奖。此外，該技術(shù)在廢除彎管接頭配管后摇蝗，采用空氣增加器和中間緩沖措施萧状，實現(xiàn)了最大限度地減少噴霧潤滑劑的壓力損失及潤滑劑的凝結(jié)，提高了排屑性能裆蛆。

　　2 鉆削加工 

　　由于鉆削加工單位時間內(nèi)切屑的切除體積大捣兄，所以散熱性很差『痔唬現(xiàn)以M6的底孔為例，其目標(biāo)值進給速度設(shè)定為6000mm/min稍浆。在開始基礎(chǔ)試驗中载碌，由于切屑粘刀造成切屑在鉆溝中堵塞而導(dǎo)致鉆頭折斷。在提高轉(zhuǎn)數(shù)度試驗時發(fā)現(xiàn)衅枫，鉆削能否正常進行與鉆尖的溫度密切相關(guān)嫁艇。為此對鉆尖折斷的過程進行推測，把鉆頭溫度作為評價的項目之一進行了研究弦撩。 

　　通常步咪，噴霧冷卻劑是從鉆頭部分噴出，但實際鉆削時間很短益楼，只有在這段時間猾漫，噴霧冷卻劑才起作用。此外偏形，冷卻劑噴射到鉆頭溝槽內(nèi)可抑制粘刀静袖，但切屑的不利影響依然存在。因此俊扭，把冷卻劑供給的結(jié)構(gòu)做成也可從鉆頭外周噴射冷卻劑的結(jié)構(gòu)形成队橙，我們把這種模式稱作“通過鉆頭排屑溝模式”，其彈簧夾頭孔部形成溝道贝泞，鉆頭柄部形成溝道淮辕、孔等的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)不同的切削加工方法牡罚，其結(jié)構(gòu)形式也有所不同俯炮。采用這樣的結(jié)構(gòu)形式，利用接近缰伶、軸移動等非切削時間可使霧狀冷卻劑粘附在鉆溝上敦浅，可獲得霧狀冷卻劑的冷卻效果。但應(yīng)注意的是壮煎，如設(shè)計不當(dāng)赛琢，就不能獲得充分的冷卻潤滑效果，相反還會出現(xiàn)阻礙切屑的排出触迄。 

　　為了確定合理的刀具形狀悴碳，對不同的刀具幾何數(shù)形狀對刀尖溫度的影響進行了調(diào)查，調(diào)查結(jié)果表明惦参，橫刃修磨灾囊、芯厚和油孔(O/H直徑)對鉆尖溫度影響大，其中橫刃修磨的影響最大腥刹。盡管橫刃部分的切削性能不好马胧，但修磨成3個前傾面可使切屑排出通暢汉买。由此可知，充分注意切屑的流動性至關(guān)重要漓雅。 

　　對鉆頭進行涂層處理可改善切屑粘刀录别。涂層材料有很多，但效果好的涂層是DLC(Diamond Like Carbon)涂層和超微細結(jié)晶金剛石涂層(晶粒直徑1μm左右邻吞，比普通金剛石涂層表面更光滑)。特別是超微細結(jié)晶金剛石涂層的效果更佳葫男，即使F=10000mm/min抱冷，也不會產(chǎn)生粘刀。然而這兩種涂層在結(jié)合強度梢褐、成本等方面還存在一些需解決的難題旺遮，有待以后加以解決。 

　　由于新增了以上技術(shù)(涂層除外)盈咳，能夠達到F=6000mm/min的進給速度耿眉。由大量生產(chǎn)中鉆頭磨損的評價結(jié)果(因工件剛性小，鉆頭長淳某，進給速度有所降低)可知溅鞠，半干式鉆削磨損小，可實現(xiàn)良好的鉆削效果馍上。

　　3 螺紋加工

　　在螺紋加工中仙茴，有切削加工法、搓制法和銑制法哑暮。下面介紹的是關(guān)于螺紋加工的研究開發(fā)實例签梭，其目標(biāo)是使螺紋加工精度達到JIS2級、牙形優(yōu)于濕式加工的牙形奕碑、進給速度F=3000mm/min稻悴。 

　　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脆号，右牙形面的小崩損量比濕式切削大赫裂。高速螺紋加工采用螺旋絲錐，其切削刃的工作前角為負前角葱妒，切削性能差谚剿，在濕式攻絲時沒有問題，但在半干式切削時就有很大影響连锯。因此归苍，用試驗方法對不同螺旋角和前角導(dǎo)致小崩損量的變化情況進行了評價，其結(jié)果是螺旋角小运怖、前角大拼弃，可大幅度減少崩損量夏伊。另外，采用前節(jié)所述的合理的刀具內(nèi)外同時供給噴霧冷卻劑的方法吻氧，在盲孔和通孔攻絲時都能得到良好的螺紋牙形溺忧。由大量生產(chǎn)加工刀具磨損的評價結(jié)果可知，其磨損量比濕式攻絲還小盯孙，且螺紋牙形也很好鲁森。

　　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發(fā)實例(直徑2mm左右)，其目標(biāo)是使孔的表面粗糙度達到3.2Rz振惰，圓度為0.05歌溉，進給速度為F=2000mm/min。鉸削加工的技術(shù)課題是抑制刀尖和深孔鉸刀導(dǎo)向塊的粘屑骑晶。鉸削加工要求獲得高精度的加工質(zhì)量痛垛，因此，即使是極小的粘刀梁促，也會影響鉸孔的質(zhì)量晚簇。為了抑制切削刃產(chǎn)生粘刀，對鉸刀的螺旋角猛屋、涂層和切削刃的材質(zhì)等進行了試驗食召，結(jié)果表明，切削刃材料采用合成金剛石的效果最佳钩榄。 

　　過去念弧，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，因此武也，硬質(zhì)合金部分和已加工表面接觸能抑制粘屑依播，把切削刃做成有刃帶的結(jié)構(gòu)而形成臺階式多刃表面，讓只有刃帶部分接觸已加工面耿逐，這樣可降低形成已加工面的切削刃負荷娱必，確保良好的導(dǎo)向性和提高加工精度。

　　5 設(shè)備

　　在干式切削加工中醇舶，設(shè)備姻蚓、切屑處理很重要。在干式切削加工中匣沼，由于沒有切削液沖洗排屑狰挡，切屑易在夾具、床身上產(chǎn)生堆積及粘附在刀具基準(zhǔn)面上而發(fā)生支承異常释涛。為解決這些問題加叁，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)計相應(yīng)的床身唇撬、導(dǎo)軌它匕、夾具及防護罩等展融。具體來說就是要進行在產(chǎn)生切屑的正下方設(shè)置切屑回收中心槽、設(shè)置工件裝卸時吹去基準(zhǔn)面上切屑的空氣噴射裝置及對夾具豫柬、切屑防護罩進行潤滑性涂層處理等告希。但在自動傳送線方面，還有開發(fā)機內(nèi)清洗裝置的課題烧给。 

　　干式切削加工技術(shù)開發(fā)是包括噴霧冷卻劑生成供給技術(shù)燕偶、刀具技術(shù)及設(shè)備的綜合性技術(shù)。今后在推進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)開發(fā)的同時憔剂，還應(yīng)致力于切屑處理技術(shù)的研究衔耕。

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