環(huán)保技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向

干式切削加工技術(shù)開發(fā)的主要思路

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，噴霧的生成和供給技術(shù)十分重要官研。該技術(shù)的相關(guān)課題見下表憨攒。
   

   表 噴霧生成供給的課題

   分類	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； 提高噴霧生成量阀参； 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)控瞻坝、異常狀態(tài)檢測

   一般情況下蛛壳，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。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)牢簸。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骨矗，噴霧量下降很大。為克服這一缺點(diǎn)渺类，有時(shí)將部分噴霧(只限空氣部分)排放烛储，以確保足夠的差壓，但要浪費(fèi)空氣累换。此外棺玫，由于是離散控制，不能進(jìn)行每種刀具的準(zhǔn)確控制待插，由于O/H斷面積不同而導(dǎo)致差壓發(fā)生變化竭撇，噴霧量就很不穩(wěn)定。為解決這一問題捷妥，開發(fā)出靠從橫向吹散油劑的結(jié)構(gòu)你义，以確保即便在較小差壓條件下，也能獲得大噴霧能力的特殊的文丘里和即便在不同O/H斷面積條件下摩潮，也能保持差壓恒定(穩(wěn)定)的新技術(shù)(見圖4)况既，該技術(shù)的特點(diǎn)是不受刀具規(guī)格的限制，能穩(wěn)定地確保噴霧潤滑劑的供給组民。此外棒仍，該技術(shù)在廢除彎管接頭配管后悲靴，采用空氣增加器和中間緩沖措施，實(shí)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)降狠，提高了排屑性能对竣。

   材料:ADC12，f5×15榜配，p=0.4MPa否纬，q=30ml/h v=157m/min，f=0.2mm/r蛋褥，F(xiàn)=2000mm/min 圖5 即將折斷前刀尖的磨損情況

   圖6 刀尖溫度和能否加工的關(guān)系

   圖7 鉆頭折斷過程的推測

2. 鉆削加工
   由于鉆削加工單位時(shí)間內(nèi)切屑的切除體積大临燃，所以散熱性很差。現(xiàn)以M6的底孔為例烙心，其目標(biāo)值進(jìn)給速度設(shè)定為6000mm/min膜廊。在開始基礎(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(見圖5)淫茵。在提高轉(zhuǎn)數(shù)度試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)牡科，鉆削能否正常進(jìn)行與鉆尖的溫度密切相關(guān)(見圖6)，根據(jù)圖7所示师莫，為此對鉆尖折斷的過程進(jìn)行推測桂喂，把鉆頭溫度作為評(píng)價(jià)的項(xiàng)目之一進(jìn)行了研究。
   

   圖8 噴霧冷卻劑供給方式	材料:ADC12狮消，f5×15成揍，p=0.4MPa q=30ml/h，v=157m/min f=0.4mm/r搪古，F(xiàn)=4000mm/min 圖9 不同噴霧冷卻方式對刀尖溫度影響的比較
   圖10 鉆頭參數(shù)對鉆頭溫度的影響
   材料:ADC12冻款，f5×15，p=0.6MPa q=18ml/h赁霉，v=157m/min f=0.35mm/r筝赶，F(xiàn)=3500mm/min 圖11 合理修磨橫刃的效果供給方式	材料:ADC12，f5×15谬碱，p=0.6MPa q=18ml/h栗沫，v=57m/min f=1mm/r，F(xiàn)=3000mm/min 圖12 刀具磨損量比較

   通常遥倦，噴霧冷卻劑是從鉆頭部分噴出谤绳，但實(shí)際鉆削時(shí)間很短，只有在這段時(shí)間袒哥，噴霧冷卻劑才起作用缩筛。此外，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瞎抛。因此艺演，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(見圖8)，我們把這種模式稱作“通過鉆頭排屑溝模式”桐臊，其彈簧夾頭孔部形成溝道胎撤，鉆頭柄部形成溝道、孔等的結(jié)構(gòu)形式断凶，根據(jù)不同的切削加工方法伤提，其結(jié)構(gòu)形式也有所不同。采用這樣的結(jié)構(gòu)形式认烁，利用接近肿男、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(見圖9)来鸟。但應(yīng)注意的是皂州，如設(shè)計(jì)不當(dāng)，就不能獲得充分的冷卻潤滑效果甲祖，相反還會(huì)出現(xiàn)阻礙切屑的排出劈产。
   為了確定合理的刀具形狀，對不同的刀具幾何參數(shù)形狀對刀尖溫度的影響進(jìn)行了調(diào)查(見圖10)鞍伟，調(diào)查結(jié)果表明今搂，橫刃修磨、芯厚和油孔(O/H直徑)對鉆尖溫度影響大盘挠，其中橫刃修磨的影響最大。盡管橫刃部分的切削性能不好臼磁，但修磨成3個(gè)前傾面可使切屑排出通暢(見圖11)遗挚。由此可知，充分注意切屑的流動(dòng)性至關(guān)重要吊磕。
   對鉆頭進(jìn)行涂層處理可改善切屑粘刀勃犬。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(xì)結(jié)晶金剛石涂層(晶粒直徑1μm左右挎狸，比普通金剛石涂層表面更光滑)扣汪。特別是超微細(xì)結(jié)晶金剛石涂層的效果更佳，即使F=10000mm/min锨匆，也不會(huì)產(chǎn)生粘刀崭别。然而這兩種涂層在結(jié)合強(qiáng)度、成本等方面還存在一些需解決的難題恐锣，有待以后加以解決茅主。
   由于新增了以上技術(shù)(涂層除外)，能夠達(dá)到F=6000mm/min的進(jìn)給速度。由大量生產(chǎn)中鉆頭磨損的評(píng)價(jià)結(jié)果見圖12(在此例中因工件剛性小诀姚，鉆頭長响牛，進(jìn)給速度有所降低)，由圖可知赫段，半干式鉆削磨損小呀打，可實(shí)現(xiàn)良好的鉆削效果。
   

   材料:ADC12糯笙，M6贬丛，深度12mm，p=0.6MPa q=18ml/h智谓，v=157m/min f=0.35mm/r莹宁，F(xiàn)=3500mm/min 圖13 絲錐形狀引起小崩損量的變化

   材料:ADC12，M6嚎蛀，深度12mm审腺，p=0.6MPa q=18ml/h，v=157m/min f=0.35mm/r缰畦，F(xiàn)=3500mm/min 圖14 噴霧冷卻劑供給方式對形狀誤差的影響

   圖15 絲錐磨損量和牙型

3. 螺紋加工
   在螺紋加工中确列，有切削加工法、搓制法和銑制法肥稠。下面介紹的是關(guān)于螺紋加工的研究開發(fā)實(shí)例我昵，其目標(biāo)是使螺紋加工精度達(dá)到JIS2級(jí)、牙形優(yōu)于濕式加工的牙形玫桅、進(jìn)給速度F=3000mm/min芬角。
   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哭振，右牙形面的小崩損量比濕式切削大彻秆。高速螺紋加工采用螺旋絲錐，其切削刃的工作前角為負(fù)前角结闸，切削性能差唇兑，在濕式攻絲時(shí)沒有問題，但在半干式切削時(shí)就有很大影響桦锄。因此扎附，用試驗(yàn)方法對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)，其結(jié)果是螺旋角小结耀、前角大留夜，可大幅度減少崩損量(見圖13)。另外图甜，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香伴，在盲孔和通孔攻絲時(shí)都能得到良好的螺紋牙形(見圖14)慰枕。由大量生產(chǎn)加工刀具磨損的評(píng)價(jià)結(jié)果見圖15，由圖可知即纲，其磨損量比濕式攻絲還小具帮，且螺紋牙形也很好。
   

   材料:ADC12低斋，f18.4×12停迫，p=0.4MPa，q=30ml/h v=178m/min司逗，f=0.1mm/r擎若，F(xiàn)=300mm/min 圖16 基礎(chǔ)試驗(yàn)中產(chǎn)生的粘屑狀況

   圖17 刀具開發(fā)

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(shí)例(f2mm左右)，其目標(biāo)是使孔的表面粗糙度達(dá)到3.2Rz改佛，圓度為0.05漂肖，進(jìn)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)向塊的粘屑遵奇。將硬質(zhì)合金拋光鉸刀進(jìn)行基礎(chǔ)試驗(yàn)后的刀具磨損狀況示于圖16躯括。鉸削加工要求獲得高精度的加工質(zhì)量，因此杏恍，即使是極小的粘刀轮昧，也會(huì)影響鉸孔的質(zhì)量。為了抑制切削刃產(chǎn)生粘刀胆狐，對鉸刀的螺旋角熟排、涂層和切削刃的材質(zhì)等進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果表明虱而，切削刃材料采用合成金剛石的效果最佳筏餐。
   過去，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牡拇，因此魁瞪，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)階式多刃表面诅迷，讓只有刃帶部分接觸已加工面，這樣可降低形成已加工面的切削刃負(fù)荷众旗，確保良好的導(dǎo)向性和提高加工精度(見圖17)罢杉。
5. 設(shè)備
   在干式切削加工中，設(shè)備贡歧、切屑處理很重要滩租。在干式切削加工中，由于沒有切削液沖洗排屑利朵，切屑易在夾具律想、床身上產(chǎn)生堆積及粘附在刀具基準(zhǔn)面上而發(fā)生支承異常猎莲。為解決這些問題，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霸碰，應(yīng)設(shè)計(jì)相應(yīng)的床身石阵、導(dǎo)軌、夾具及防護(hù)罩等匣描。具體來說就是要進(jìn)行在產(chǎn)生切屑的正下方設(shè)置切屑回收中心槽豌楷、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夾具、切屑防護(hù)罩進(jìn)行潤滑性涂層處理等桶眠。但在自動(dòng)傳送線方面彭倡，還有開發(fā)機(jī)內(nèi)清洗裝置的課題。