越來(lái)越多的加工車間正在尋找在加工時(shí)降低冷卻液用量的方法毕蕉，采用空氣/油霧-最小量潤(rùn)滑(MQL)-或不用潤(rùn)滑劑的干式加工丰浙。可提供非常驚人的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)益處辽察。但是敌痴，這些技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)與局限性必須與合適應(yīng)用及切削要求符合時(shí)才能得以成功應(yīng)用。

　　減少潤(rùn)滑油

　　最少量潤(rùn)滑腰步，或稱準(zhǔn)干式潤(rùn)滑溪臊，是將最少量切削液與空氣混合成為氣霧，以提供控制潤(rùn)滑堆鸦，減少切削邊緣區(qū)的摩擦镊鹊。

　　MQL概念是大約15年前為了解決下述幾方面問(wèn)題而提出的即與各加工車間空氣中浮游的切削液顆粒有關(guān)的環(huán)境侵害及職業(yè)危害問(wèn)題。切削液的管理烛芬，此技術(shù)減少了購(gòu)買(mǎi)切削液的需求及廢切削液的處理成本隧期。

　　渦流管將熱空氣與加工車間氣流隔開(kāi)，輸送冷空氣赘娄，用于切削區(qū)的干式冷卻仆潮。

　　此外，減少了工件、刀具及機(jī)床的清洗次數(shù)性置。氣霧差不多在加工過(guò)程中全部用完拾并，因此，工件鹏浅、刀具及機(jī)床仍然保持干燥嗅义。加工車間采用MQL技術(shù)加工部件，切屑干凈隐砸、干燥之碗，可以立即回收利用。MQL混合系統(tǒng)輸送準(zhǔn)確數(shù)量的氣霧凰萨，將氣霧的液滴直徑控制到特定的公差继控，保持最佳濕潤(rùn)與潤(rùn)滑。MQL流體的流速為 30ml/hr～500ml/hr——比泛流冷卻的用量低許多數(shù)量級(jí)笤碍。在泛流冷卻中况饥，消耗的冷卻液用量多達(dá)10升/分鐘。例如支赖，如果MQL氣霧內(nèi)的潤(rùn)滑油液滴設(shè)定為0.1μm～1μm荸冒，則冷卻液用量不到50ml/hr。

　　雖然某些MQL技術(shù)供應(yīng)商宣稱访跪，此技術(shù)可采用任何切削液扬饰，但是，大多數(shù)加工車間都采用高度精制的植物油或酣類潤(rùn)滑油化威。這些高性能的油脂具有非材出色的潤(rùn)滑性與自然溶解特性班跟，而且，它們還是環(huán)保型的產(chǎn)品肪误。

　　此外板径，植物仙類切削液不會(huì)揮發(fā)，在氣霧中采用它們來(lái)冷卻切削郎闹，能夠穩(wěn)定受控地移除熱量疾捍。這有助于將刀具的溫度保持穩(wěn)定，消除刀具熱震的可能性栏妖。在要求使用硬質(zhì)合金刀具的應(yīng)用中乱豆，這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)樗鋮s液通過(guò)水的蒸發(fā)移除大量熱吊趾，迅速移除切削時(shí)產(chǎn)生的大量熱將會(huì)使硬質(zhì)合金刀具發(fā)生熱震宛裕，并引起硬質(zhì)合金刀具內(nèi)鈷粘合劑的分解。

　　將MQL氣霧輸送到冷卻區(qū)有兩種方法论泛。第一種是依靠外部MQL供應(yīng)系統(tǒng)揩尸，其中空氣與油通過(guò)噴嘴混合與輸送至切削處翰守。此系統(tǒng)成本低廉，可將現(xiàn)有機(jī)床改造成MQL疲酌。它不需要對(duì)機(jī)床或控制進(jìn)行大量改造。然而了袁，在某些應(yīng)用中朗恳，使用這種MQL輸送系統(tǒng)存在一些缺點(diǎn)，例如载绿，在深鉆孔中渠余，很難將潤(rùn)滑空氣/油霧輸送至刀具/工件界面。另一個(gè)實(shí)例是帶自動(dòng)換刀裝置的機(jī)床MQL輸送系統(tǒng)所用的外部設(shè)備及其噴嘴研歧，會(huì)干擾換刀裝置采散。

　　設(shè)計(jì)采用MQL的機(jī)床具有內(nèi)部供應(yīng)系統(tǒng)，通過(guò)主軸將空氣與油輸送至刀具氧悦。其中一種類型是配備一個(gè)空氣/油混合室猩琳，通過(guò)內(nèi)主軸管直接將氣霧輸送至刀具。刀具內(nèi)的管道將氣霧輸送至切削區(qū)国享。在主軸速度高時(shí)侈兄，離心力會(huì)將氣霧中的油滴甩到主軸管的外壁上，這樣队笑、無(wú)法將最佳量的空氣/油氣霧輸送至刀具版痪。

　　為了克服這一點(diǎn)，另一種設(shè)計(jì)是通過(guò)周圍空氣管道內(nèi)的中心管狞荤、使油通過(guò)主軸什箭。空氣與油在刀具附近的室內(nèi)混合脸狸，因?yàn)榭諝?油氣霧只在小段距離受主軸旋轉(zhuǎn)的影響最仑，刀具尖端的排出反應(yīng)據(jù)說(shuō)得到了改善。通過(guò)機(jī)床刀具直接進(jìn)行潤(rùn)滑油預(yù)先設(shè)置肥惭，這兩種設(shè)計(jì)都精確控制每個(gè)刀具的潤(rùn)滑油排出量盯仪。而且，內(nèi)部MQL系統(tǒng)沒(méi)有外部裝置蜜葱，不會(huì)對(duì)其它設(shè)備造成干擾全景。

　　內(nèi)部輸送MQL系統(tǒng)的刀具需要特別考慮。通過(guò)刀具輸送氣霧的通道必須設(shè)計(jì)為方向突然改變盡可能少牵囤。這對(duì)大直徑刀具來(lái)說(shuō)頗具挑戰(zhàn)性爸黄，囚為大直徑刀具中的氣霧流動(dòng)必須改變方向，以到達(dá)其外徑與切削區(qū)揭鳞。

　　干切削

　　完全干式切削炕贵，或即采用壓縮空氣用于冷卻梆奈，是硬化不銹鋼部件加工的普通工業(yè)方法。

　　在這些應(yīng)用中称开，產(chǎn)生大量的熱亩钟，冷壓縮空氣的冷卻效應(yīng)減少了熱震發(fā)生的機(jī)會(huì)。雖然干切削產(chǎn)生的溫度一般比采用濕切削的要高舞涮，但是林慷，在干式加工周期中，溫度的變化較低未然，刀具切削邊緣的熱應(yīng)力亦較低否胸。

　　在銑周期中，濕切削的溫度變化比干切削大哮昧，導(dǎo)致刀具邊緣產(chǎn)生熱應(yīng)力馆梦。

　　想消除使用、回收及再利用切削液的成本及棘手問(wèn)題的加工車間仓貌，并非是干加工的唯一對(duì)象桐继。刀具材料暴露于不穩(wěn)定熱負(fù)載下的操作也應(yīng)該考慮采用此工藝。帶涂層的硬質(zhì)合金浴恐、陶瓷咪枷、金屬陶瓷、立方氮化硼(CBN)及多晶金剛石(PCD)非常脆总枢，受到熱應(yīng)力易碎裂或斷裂打恕。表面產(chǎn)生的熱應(yīng)力——這一點(diǎn)在硬質(zhì)合金刀具的車、銑操作中尤其嚴(yán)重渠缕。例如鸽素，在銑操作中，刀具進(jìn)入與離開(kāi)工件時(shí)亦鳞，刀具切邊受熱與冷卻馍忽。兩者之間的溫差導(dǎo)致快速而重復(fù)地發(fā)生熱膨脹與收縮，這些波動(dòng)會(huì)產(chǎn)生疲勞燕差。最終會(huì)在垂直于刀具邊緣的地方形成象梳子一樣的熱開(kāi)裂遭笋，從而開(kāi)始損壞刀具。

　　濕法切削的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

　　切削液——冷卻液與潤(rùn)滑油配方——在加工中起到以下幾方面的作用：從切削點(diǎn)移除切屑徒探；清潔刀具與工件：為工件與機(jī)床提供防腐保護(hù)瓦呼；粘住灰塵與切削中產(chǎn)生的微屑；冷卻刀具與工件测暗；減少刀具磨損央串；改善切削精度。此外碗啄，切削液的潤(rùn)滑能力可減少摩擦质和，延長(zhǎng)刀具壽命队乔，減少碎屑在切刀邊緣積聚，改善工件表面加工質(zhì)量切削液也有一些缺點(diǎn)甸诽。對(duì)某些個(gè)人來(lái)說(shuō)拾肚，它們可能引發(fā)過(guò)敏反應(yīng)、呼吸系統(tǒng)刺激所惶，甚至中毒與感染斯智。此外，它們的價(jià)格昂貴酌尔，廢液處理成本高。美國(guó)職業(yè)安全與健康研究所規(guī)定金屬加工液氣霧濃度的允許接觸水平是0.5mg/cu-m渺纯。而采用傳統(tǒng)的泛流冷卻與潤(rùn)滑方法跺榆，汽車部件制造廠的油霧水平估計(jì)是20～90mg/cu -m。這兩年來(lái)正蹋，切削液的購(gòu)買(mǎi)重蕉、管理與廢液處理的成本已大幅上升。例如钧宠，汽車工業(yè)最近的一項(xiàng)調(diào)查顯示男窿，冷卻液的成本占總生產(chǎn)成本的20%，相比之下瑟曲，刀具的成本占7.5%饮戳。目前，廢冷卻液的處理成本己超過(guò)了冷卻液本身的成本洞拨，而且正在增加扯罐。因此，各加工車間都被某些應(yīng)用中減少切削液用量的技術(shù)所吸引烦衣，即使采用這些技術(shù)會(huì)稍微縮短刀具的使用壽命歹河。

　　特殊涂料

　　刀具涂料在保護(hù)切邊不受熱量與應(yīng)力作用方面亦起著十分重要的作用。在干加工中花吟，將特殊工程涂料系統(tǒng)與富鈷區(qū)基材結(jié)合秸歧，開(kāi)發(fā)了一種堅(jiān)韌的表面與堅(jiān)硬的內(nèi)層。此種涂料特別厚 ——20μm——通過(guò)結(jié)合傳統(tǒng)與介質(zhì)溫度化學(xué)氣相沉積工藝衅澈，可產(chǎn)生多層键菱。在生產(chǎn)這些涂料的過(guò)程中，第一層碳氮化鈦提供所需的對(duì)基材的粘附矾麻。然后纱耻，增加第二層耐磨碳氮化鈦，幫助控制側(cè)面與刀口磨損仁墅。最后刺盏，頂層氮化鈦提供防積聚邊緣缤币，使其更易于確定刀片上的磨損。

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