普通鋼件的MQL切削

　　以30ml/h的植物油用量銑削S45C鋼時(shí)，在切速為750m/min以下情況下，相比傳統(tǒng)澆注切削，MQL對(duì)抑制刀具磨損是十分有利的壁挖。在750m/min時(shí)，逐漸加大植物油用量至30ml/h条篷，發(fā)現(xiàn)刀具磨損狀況隨著用量的增大而改善骗随，若繼續(xù)增加植物油用量，對(duì)抑制刀具磨損卻沒有更多幫助赴叹。另外在750m/min以上切速時(shí)鸿染，刀具磨損迅速加劇，MQL的效果不甚理想乞巧。

　　以8.5ml/h的BP CILORA 128(粘度較高)切削液用量銑削ASSAB 718 HH鋼時(shí)涨椒，在低速、低進(jìn)給绽媒、低切深情況下蚕冬，相比傳統(tǒng)澆注切削，MQL技術(shù)大大降低了切削力是辕，減少了后刀面磨損囤热，改善了已加工表面質(zhì)量，避免了切屑中的集中熱應(yīng)力获三，減小了毛刺重量和長(zhǎng)度旁蔼。

　　以9.6ml/h的某種水溶性油用量普通速度車削S45C鋼時(shí)，MQL在抑制刀具磨損豁登、改善表面粗糙度容厦、控制積屑瘤生成方面達(dá)到和傳統(tǒng)澆注切削相同的水平。若采用含有極壓劑的切削液便晶，更能有效地延長(zhǎng)刀具磨損码果。

　　以200ml/h的某種水溶性油用量普通速度車削中碳鋼時(shí)，結(jié)果表明润跟，在低速、高進(jìn)給情況下谨斥，MQL相比澆注切削要好鸡魁。它不僅降低了切削力和進(jìn)給力姿叠，也減少了切削力的變化幅度，從而減少了刀具在切削時(shí)由于振動(dòng)而造成的磨損紫声。已加工表面質(zhì)量得到了改善憋址，切屑的厚度也比澆注切削下的切屑厚度大。

　　以MQL技術(shù)和涂層刀具相結(jié)合京甫，能夠取得最好的使用效果霍凛。當(dāng)使用高速鋼涂層鉆頭加工X90GrMoV18合金鋼時(shí)，加工直徑8.5mm槽奕、長(zhǎng)25mm的通孔几睛，切速為30m/min，進(jìn)給速度為0.1mm/r粤攒。當(dāng)用TiAlN涂層高速鋼鉆頭進(jìn)行純粹干鉆削時(shí)所森，鉆3.5m的切削長(zhǎng)度后鉆頭便被損壞；采用(TiAlN+MoS2)復(fù)合涂層鉆頭和最小潤(rùn)滑時(shí)夯接，鉆削長(zhǎng)度增加到115m焕济。

　　鈦合金、高硅鋁合金及不銹鋼等難加工材料的MQL切削

　　以MQL技術(shù)高速切削鈦合金的實(shí)驗(yàn)中盔几，刀具發(fā)生嚴(yán)重剝落及切屑變色晴弃。說明微量潤(rùn)滑高速切削難加工材料鈦合金與傳統(tǒng)澆注切削相比還是有一定差距的。

　　以MQL結(jié)合低溫風(fēng)冷技術(shù)切削加工高硅鋁合金零件和不銹鋼的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明逊拍，這種方法能延長(zhǎng)刀具的使用壽命肝匆，能抑制積屑瘤的產(chǎn)生，提高加工表面精度顺献，可省去廢液和廢液處理系統(tǒng)旗国，降低生產(chǎn)成本，防止環(huán)境污染灭西。

　　以MQL結(jié)合水霧(冷卻)的復(fù)合噴霧潤(rùn)滑冷卻方法連續(xù)車削不銹鋼的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明蝉速，這種方法能在切削區(qū)潤(rùn)滑困難的連續(xù)切削中有效發(fā)揮作用，可提高已加工表面質(zhì)量并減少工具磨損弹爱。而且可以通過改變噴霧中油霧和水霧的用量隨時(shí)調(diào)整潤(rùn)滑和冷卻效果牍侧。

　　3 MQL的實(shí)際應(yīng)用

　　目前，MQL技術(shù)的加工對(duì)象主要是鑄鐵扬骑、鋼和鋁合金上進(jìn)行鉆孔座叙、鉸孔和攻絲加工，以及深孔鉆削和鋁合金的端面銑削等涎舞。

　　美國(guó)的Tbyssen公司將潤(rùn)滑系統(tǒng)集成在主軸中契叔，其流量由CNC程序控制，該單元在6.5s時(shí)間內(nèi)可鉆削10個(gè)直徑8mm栗怪、中心距為20mm的孔麸应，每小時(shí)使用一杯潤(rùn)滑油削仲，且大部分被蒸發(fā)，切屑中切削液含量大大減少损侄，因此處理費(fèi)用大幅降低不恭。

　　在德國(guó)，MQL裝置近幾年來每年有15000套的市場(chǎng)(如圖1)财饥，而且還將進(jìn)一步增加换吧。MQL與新型刀具的結(jié)合使用也方興未艾≡啃牵可以預(yù)測(cè)沾瓦，在未來兩三年內(nèi)，德國(guó)制造的加工中心中將有5%用MQL與潤(rùn)滑性涂層刀具相結(jié)合來取代澆注式冷卻打颤。

　　4 MQL的環(huán)境及經(jīng)濟(jì)性能評(píng)價(jià)

　　在許多金屬加工中暴拄，油類的潤(rùn)滑劑被激烈攪動(dòng)后在車間空氣中形成污染的油氣霧，潤(rùn)滑劑中的添加劑编饺、微生物和其他成分霧化后也同樣可能被操作者吸入體內(nèi)乖篷，對(duì)人體的呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)造成危害透且，甚至可能致癌撕蔼；另外油霧還會(huì)在廠房上部形成一層粘附物，給日常保養(yǎng)帶來麻煩秽誊。因此钝摧，對(duì)不同加工方法造成的空氣油霧微粒濃度的研究是十分必要的。

　　傳統(tǒng)澆注法與MQL所造成的空氣中油霧微粒濃度是不同的低案。美國(guó)Cicinati大學(xué)和Techsolve.Inc.公司的聯(lián)合研究項(xiàng)目進(jìn)行了MQL和澆注切削下產(chǎn)生的空氣油霧微粒濃度對(duì)比實(shí)驗(yàn)裹融，在Tongil TNV-80CNC立式加工中心上分別以11ml/min和6.5l/min的用量對(duì)AISI/SAE 4340鋼件進(jìn)行了鉆削和銑削。結(jié)果表明辕憋，在較低的切削速度和金屬切除率下MQL法造成的空氣中油霧微粒生成率(每分鐘產(chǎn)生的微粒量)在鉆削時(shí)是傳統(tǒng)澆注法的340～3300倍幽卜；而在銑削時(shí)則是其100～140倍。在較高速度及金屬切除率下寒焚，這個(gè)比值會(huì)更大并淳。

　　另外，不同切削液的油霧微粒生成率也是不同的鞭玩。同等條件下啰林，純合成液的油霧微粒生成率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水溶性切削液，甚至使得車間空氣油霧濃度超過當(dāng)前美國(guó)OSHA(Occupational Safety and HealthAdministration)和NIOSH(National Institute forOccupational Safety and Health)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)离览。

　　MQL相比傳統(tǒng)澆注切削方式能夠大大減少切削液的用量鸡焰，避免了廢液的處理，降低了加工成本(包括切削液的購(gòu)買費(fèi)用蝶锋、儲(chǔ)存費(fèi)用及廢液處理費(fèi)用等)陆爽，而且在某些條件下能獲得相等甚至更好的加工性能什往。它標(biāo)志著人們?cè)跀[脫傳統(tǒng)澆注切削加工的道路上邁出了關(guān)鍵性的一步扳缕。但是它也面臨著自身固有的挑戰(zhàn)慌闭，即在人們免除了傳統(tǒng)切削液所造成的臭味、細(xì)菌和酶菌等損害健康的因素的同時(shí)躯舔，卻造成了加工區(qū)油霧微粒濃度迅速增加驴剔，同樣對(duì)環(huán)境及健康造成了不利的影響。另外由于較高的油霧微粒生成量粥庄，使得采用MQL加工方法的機(jī)床上必須具有封閉丧失、抽吸通風(fēng)以及空氣清新設(shè)施，給MQL加工帶來了附加的成本惜互。

　　5 MQL尚待深入研究的問題

　　MQL作用機(jī)理方面的研究

　　當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)研究主要是針對(duì)某幾種材料布讹、幾種不同的加工方法的研究，得出的只是局部的結(jié)論训堆，需要更進(jìn)一步探討MQL切削時(shí)油膜的均勻性描验、滲透性和潤(rùn)滑冷卻性能的規(guī)律以及工件、刀具和切屑在不同的加工方法坑鱼、切削用量下本質(zhì)變化的內(nèi)在規(guī)律帘染。

　　MQL潤(rùn)滑液輸送方位、出口壓力以及油霧用量的最優(yōu)化

　　一般來講谅璧，內(nèi)噴法相比外噴法更能對(duì)加工區(qū)進(jìn)行迅速有效的潤(rùn)滑耕疟，特別適合于封閉式加工，但刀具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜拆鹉。對(duì)于外噴法上互，油泵輸出的油量、噴嘴噴出的油量與實(shí)際輸送到刀具上起潤(rùn)滑作用的油量是不同的舷翰。不同的噴嘴方位對(duì)刀具磨損的影響是比較顯著的匀冈。銑削加工中最有效地噴嘴方位是油霧出口正對(duì)著刀具切出點(diǎn)。這三者的不同參數(shù)用量組合對(duì)于提高加工性能拿豺、降低生產(chǎn)成本既感，利于環(huán)境保護(hù)的整體效果而言有一個(gè)最優(yōu)化的問題，需要做進(jìn)一步深入研究咱缭。

　　高速切削難加工材料時(shí)MQL與新型刀具挂悲、低溫風(fēng)冷技術(shù)和水霧冷卻技術(shù)結(jié)合使用的研究

　　MQL方法能夠提供和澆注切削相當(dāng)甚至更好的潤(rùn)滑性能，但其冷卻效果卻不盡人意俊戳。高速切削難加工材料時(shí)產(chǎn)生的大量熱量不能及時(shí)散去揖赴，使得切削溫度迅速升高，導(dǎo)致潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑性能劇烈下降抑胎，加工性能變差燥滑。因此渐北，MQL技術(shù)結(jié)合新型刀具及冷卻性能強(qiáng)的低溫風(fēng)冷和水霧冷卻技術(shù)的深入研究對(duì)于難加工材料的高速加工具有重大的意義。

　　加工參數(shù)對(duì)油霧微粒生成率的影響

　　加工參數(shù)如切速铭拧、切深赃蛛、刀具材料、刀具幾何形狀搀菩、工件材料等都會(huì)對(duì)油霧生成率造成影響呕臂。比如在較高的切速下，會(huì)產(chǎn)生較高的切削溫度肪跋，從而加速切削液的蒸發(fā)歧蒋，導(dǎo)致較高的空氣油霧濃度。

　　MQL油霧發(fā)生裝置的設(shè)計(jì)研究

　　加工區(qū)不同方位油霧濃度測(cè)量結(jié)果顯示:空氣中油霧微粒產(chǎn)生的一個(gè)重要來源不是加工過程州既，而是輸送油霧到加工區(qū)的傳送過程谜洽。目前絕大多數(shù)的MQL裝置都是采用壓縮空氣來作為油霧傳送載體的，因此下一步研究的重點(diǎn)將會(huì)集中于微量油霧傳送單元的設(shè)計(jì)上芜溪。另外發(fā)生裝置產(chǎn)生油霧顆粒的大小及分布對(duì)加工性能也有一定的影響囱叼。

　　油霧顆粒的安全性及防護(hù)技術(shù)研究

　　加工中產(chǎn)生的油霧顆粒越小，就越容易飄散到空中灯烤，被人體吸入恢核。已有的控制顆粒大小的方法之一為添加微量聚合物，如丙烯酸酯或聚異丁烯等欧蠢，使其與油霧微滴相結(jié)合形成較大忠宙、較重的顆粒，不易擴(kuò)散到空中榴烦。對(duì)于MQL方法來說杀打，深入研究其產(chǎn)生油霧顆粒的大小和分布，控制其大小和濃度的措施以及開發(fā)排放油霧裝備的防護(hù)技術(shù)對(duì)于其在綠色绝壹、經(jīng)濟(jì)加工道路上的發(fā)展有較大的意義蕉殴。

　　6小結(jié)

　　綠色切削研究過程中所涌現(xiàn)出來的眾多技術(shù)均是對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的一種重大創(chuàng)新。作為這些技術(shù)中的重要分支之一判阀，MQL可以大大減少摩擦歹嘹，抑制溫升、降低刀具磨損孔庭、防止粘連和提高工件加工質(zhì)量尺上，使用潤(rùn)滑液很少，效果卻十分顯著圆到，既提高了工效怎抛，又不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。MQL由于其自身的優(yōu)越性必將得到更加廣泛的重視和推廣。

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