1 綠色加工技術的原理與特點

1. 生物穩(wěn)定型切削液
   生物穩(wěn)定型切削液依靠其配方中所含的特定成分來延長使用壽命，當該特定成分的含量降低后(如排放后)就不具有這種抗菌的功能恋捆，很容易被生物所分解关翎，對人體和環(huán)境基本無害。生物穩(wěn)定型切削液在國外已形成系列產品鸠信， 并已推向中國市場纵寝， 如Mobilcut系列水溶性切削液、德國ARAL系列切削液星立、英國嘉士多公司的水溶性切削液爽茴。
2. 噴霧冷卻
   噴霧冷卻是利用氣液兩相流體的混合體以高壓(3～6 個大氣壓)霧化的方式噴射到加工區(qū)，霧化的質點顆粒在切削區(qū)的高溫作用下發(fā)生相變(汽化)绰垂，吸收大量的切削熱室奏。高速氣流中所攜帶的細小的霧滴容易滲透到切削接觸區(qū)火焰，改善了切削液的滲透性，降低了摩擦和摩擦熱胧沫，潤滑作用得以充分發(fā)揮塘憨。與切屑有關的排屑問題也在不同程度上得以消除。另外還省去了切削液的處理費用智础，減少了環(huán)境污染士到。噴霧冷卻常采用的介質有水、乳化液助安、植物油及動物油等辰诱，其中以乳化液應用最廣。
3. 低溫風冷切削
   低溫風冷切削是采用-10～-100℃的冷風強烈沖刷加工區(qū)的一種方法莽裤。它可以顯著均勻地降低加工區(qū)拱缆、刀具及工件的溫度，有效地抑制刀具磨損店烛，提高刀具耐用度谢奕，改善已加工表面的加工質量。如果在冷風中供給微量潤滑油辱甫，則改善效果更加明顯遍送。目前常用的介質有空氣、氮氣(有液氮蒸發(fā)后加熱到所需溫度和常溫氮氣冷卻到所需溫度兩種方式) 和二氧化碳(干冰蒸發(fā))等锅锨。
4. 液氮冷卻
   液氮冷卻加工方法采用液氮使工件叽赊、刀具或切削區(qū)處于低溫冷卻狀態(tài)進行切削加工恋沃， 利用材料的低溫脆性必搞，使其在韌性降低、塑性減小的情況下完成切屑和工件的分離囊咏。
5. 干切削
   干切削是指在切削加工中不使用切削液的工藝方法恕洲， 它從源頭上消除了切削液帶來的一系列環(huán)境負面效應。
   干切削技術起源于歐洲梅割， 目前在西歐各國也最盛行霜第。美國LeBlond Makino公司也已經開發(fā)出用陶瓷刀具和CBN刀具對鑄鐵進行高速干切削的“紅月牙”工藝并投入實際生產，取得了良好的經濟效益户辞。
   實施干切削泌类，并不是簡單地停止切削液的使用，必須要對包括機床底燎、工件特別是刀具在內的整個工藝系統(tǒng)進行全面的考慮刃榨。目前出現(xiàn)的各種新型刀具(包括采用先進材料的刀具、進行涂層處理的刀具和優(yōu)化幾何參數(shù)與結構的刀具) 為干切削的實施提供了有力的保證双仍。刀具材料性質的研究也很有必要寺斟，實際上虫棚，對于陶瓷刀具來講，由于干切削降低了熱沖擊和熱疲勞的可能溪胖，其加工效果往往優(yōu)于普通濕切削黔琢。
   干切削的應用在鑄鐵材料上比較成功， 但其范圍還不是很廣泛肤不， 對鋼和難加工材料的干切削也正在研究之中寻癌。
6. MQL
   MQL技術是將壓縮氣體與極微量潤滑液混合汽化后，噴射到加工區(qū)失臂，對刀具和工件之間的加工部位進行有效的潤滑酷匹。在德國，由于人們對它是否同時具有冷卻功能還存在意見上的分歧权洼， 而分別稱之為微量潤滑和微量潤滑冷卻硼琢。
   MQL可以大大減少“刀具-工件”和“刀具-切屑”之間的摩擦，起到抑制溫升献蛔、降低刀具磨損瞄邪、防止粘連和提高工件加工質量的作用， 使用的潤滑液很少允瞧，而效果卻十分顯著简软，既提高了工效，又不會對環(huán)境造成污染述暂。
   MQL法所使用的潤滑液用量非常少痹升， 一般為0.03～0.2L/h， 而一臺典型的加工中心在進行濕切削時畦韭，切削液用量高達20～100L/min疼蛾。而且MQL技術只要使用得當，加工后的刀具艺配、工件和切屑都是干燥的察郁，避免了后期的處理，清潔和干凈的切屑經過壓縮還可以回收使用转唉，完全不污染環(huán)境皮钠，故又稱之為準干式切削。

2 MQL的研究現(xiàn)狀

1. 鋁合金的MQL切削
   采用MQL技術高速銑削鋁合金時潘吸，其刀具壽命可與澆注切削相當。而且在油霧潤滑狀態(tài)下，刀具上的材料粘附很少历恨。
   以20ml/h 的植物油用量鉆削鋁合金的實驗結果表明氯也，在低速、低進給情況下啃栋，MQL相比澆注切削效果要差一點饮估；在較高切速、較高進給下殴据，MQL的效果要比澆注切削要好墙目。
2. 普通鋼件的MQL切削
   以30ml/h的植物油用量銑削S45C 鋼時， 在切速為750m/min 以下情況下又信， 相比傳統(tǒng)澆注切削胰绢，MQL對抑制刀具磨損是十分有利的。在750m/min時抛冗，逐漸加大植物油用量至30ml/h切省，發(fā)現(xiàn)刀具磨損狀況隨著用量的增大而改善， 若繼續(xù)增加植物油用量帕胆，對抑制刀具磨損卻沒有更多幫助朝捆。另外在750m/min以上切速時，刀具磨損迅速加劇懒豹，MQL的效果不甚理想芙盘。
   以8.5ml/h的BP CILORA 128(粘度較高)切削液用量銑削ASSAB 718 HH鋼時，在低速脸秽、低進給儒老、低切深情況下， 相比傳統(tǒng)澆注切削记餐，MQL技術大大降低了切削力驮樊，減少了后刀面磨損，改善了已加工表面質量剥扣，避免了切屑中的集中熱應力巩剖，減小了毛刺重量和長度铝穷。
   以9.6ml/h的某種水溶性油用量普通速度車削S45C 鋼時钠怯，MQL在抑制刀具磨損、改善表面粗糙度讳蜂、控制積屑瘤生成方面達到和傳統(tǒng)澆注切削相同的水平福信。若采用含有極壓劑的切削液，更能有效地延長刀具磨損两猛。
   以200ml/h的某種水溶性油用量普通速度車削中碳鋼時蹲楷，結果表明，在低速椭肝、高進給情況下茬蒿，MQL相比澆注切削要好磺则。它不僅降低了切削力和進給力，也減少了切削力的變化幅度附扭， 從而減少了刀具在切削時由于振動而造成的磨損牧俩。已加工表面質量得到了改善，切屑的厚度也比澆注切削下的切屑厚度大叔寓。
   以MQL技術和涂層刀具相結合妨迈，能夠取得最好的使用效果。當使用高速鋼涂層鉆頭加工X90GrMoV18合金鋼時穷窃，加工直徑8.5mm呈枉、長25mm的通孔，切速為30m/min埃碱，進給速度為0.1mm/r猖辫。當用TiAlN涂層高速鋼鉆頭進行純粹干鉆削時， 鉆3.5m的切削長度后鉆頭便被損壞砚殿；采用(TiAlN+MoS₂)復合涂層鉆頭和最小潤滑時住册，鉆削長度增加到115m。
3. 鈦合金瓮具、高硅鋁合金及不銹鋼等難加工材料的MQL切削
   以MQL技術高速切削鈦合金的實驗中荧飞，刀具發(fā)生嚴重剝落及切屑變色。說明微量潤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名党。
   以MQL結合低溫風冷技術切削加工高硅鋁合金零件和不銹鋼的實驗結果表明叹阔， 這種方法能延長刀具的使用壽命，能抑制積屑瘤的產生传睹，提高加工表面精度耳幢， 可省去廢液和廢液處理系統(tǒng)， 降低生產成本欧啤，防止環(huán)境污染痪僵。
   以MQL結合水霧(冷卻)的復合噴霧潤滑冷卻方法連續(xù)車削不銹鋼的實驗結果表明， 這種方法能在切削區(qū)潤滑困難的連續(xù)切削中有效發(fā)揮作用倍挚，可提高已加工表面質量并減少工具磨損暮诫。而且可以通過改變噴霧中油霧和水霧的用量隨時調整潤滑和冷卻效果。

3 MQL的實際應用

4 MQL的環(huán)境及經濟性能評價

5 MQL尚待深入研究的問題

1. MQL作用機理方面的研究
   當前的實驗研究主要是針對某幾種材料、幾種不同的加工方法的研究佃牛，得出的只是局部的結論淹辞，需要更進一步探討MQL切削時油膜的均勻性、滲透性和潤滑冷卻性能的規(guī)律以及工件俘侠、刀具和切屑在不同的加工方法象缀、切削用量下本質變化的內在規(guī)律。
2. MQL潤滑液輸送方位钦将、出口壓力以及油霧用量的最優(yōu)化
   一般來講烈瘸， 內噴法相比外噴法更能對加工區(qū)進行迅速有效的潤滑，特別適合于封閉式加工兽肮，但刀具結構較復雜范般。對于外噴法，油泵輸出的油量郭血、噴嘴噴出的油量與實際輸送到刀具上起潤滑作用的油量是不同的钟展。不同的噴嘴方位對刀具磨損的影響是比較顯著的。銑削加工中最有效地噴嘴方位是油霧出口正對著刀具切出點瓶答。這三者的不同參數(shù)用量組合對于提高加工性能肢钙、降低生產成本，利于環(huán)境保護的整體效果而言有一個最優(yōu)化的問題山毛， 需要做進一步深入研究遍削。
3. 高速切削難加工材料時MQL與新型刀具、低溫風冷技術和水霧冷卻技術結合使用的研究
   MQL方法能夠提供和澆注切削相當甚至更好的潤滑性能泽兼，但其冷卻效果卻不盡人意子擅。高速切削難加工材料時產生的大量熱量不能及時散去弟孟， 使得切削溫度迅速升高，導致潤滑劑潤滑性能劇烈下降样悟，加工性能變差拂募。因此，MQL技術結合新型刀具及冷卻性能強的低溫風冷和水霧冷卻技術的深入研究對于難加工材料的高速加工具有重大的意義窟她。
4. 加工參數(shù)對油霧微粒生成率的影響
   加工參數(shù)如切速陈症、切深、刀具材料震糖、刀具幾何形狀录肯、工件材料等都會對油霧生成率造成影響。比如在較高的切速下吊说，會產生較高的切削溫度嘁信，從而加速切削液的蒸發(fā)，導致較高的空氣油霧濃度疏叨。
5. MQL油霧發(fā)生裝置的設計研究
   加工區(qū)不同方位油霧濃度測量結果顯示: 空氣中油霧微粒產生的一個重要來源不是加工過程潘靖，而是輸送油霧到加工區(qū)的傳送過程。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蚤蔓，因此下一步研究的重點將會集中于微量油霧傳送單元的設計上泛汁。另外發(fā)生裝置產生油霧顆粒的大小及分布對加工性能也有一定的影響。
6. 油霧顆粒的安全性及防護技術研究
   加工中產生的油霧顆粒越小陶焙， 就越容易飄散到空中寿经，被人體吸入。已有的控制顆粒大小的方法之一為添加微量聚合物听量，如丙烯酸酯或聚異丁烯等剖坟，使其與油霧微滴相結合形成較大、較重的顆粒榕暴，不易擴散到空中绪桑。對于MQL方法來說，深入研究其產生油霧顆粒的大小和分布飘具， 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技術對于其在綠色猴试、經濟加工道路上的發(fā)展有較大的意義。

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