環(huán)保技術(shù)的發(fā)展動向

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舶斧，噴霧的生成和供給技術(shù)十分重要。該技術(shù)的相關(guān)課題見下表剑肯。
   

   表 噴霧生成供給的課題

   分類	項目
   噴霧生成	不受刀具規(guī)格影響的穩(wěn)定的噴霧生成捧毛； 提高噴霧生成量观堂； 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)让网； 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、異常狀態(tài)檢測

   一般情況下师痕，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溃睹。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)。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胰坟，噴霧量下降很大因篇。為克服這一缺點，有時將部分噴霧(只限空氣部分)排放笔横，以確保足夠的差壓竞滓，但要浪費空氣。此外要茴，由于是離散控制瞧佃，不能進行每種刀具的準確控制，由于O/H斷面積不同而導(dǎo)致差壓發(fā)生變化携侮，噴霧量就很不穩(wěn)定袭甲。為解決這一問題，開發(fā)出靠從橫向吹散油劑的結(jié)構(gòu)姚继，以確保即便在較小差壓條件下赊蚁，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，也能保持差壓恒定(穩(wěn)定)的新技術(shù)(見圖4)几馁，該技術(shù)的特點是不受刀具規(guī)格的限制某尘，能穩(wěn)定地確保噴霧潤滑劑的供給。此外钙阐，該技術(shù)在廢除彎管接頭配管后焚惰，采用空氣增加器和中間緩沖措施，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)课丢，提高了排屑性能蛆存。

   材料:ADC12，f5×15响禽，p=0.4MPa徒爹，q=30ml/h v=157m/min，f=0.2mm/r芋类，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間內(nèi)切屑的切除體積大隆嗅，所以散熱性很差。現(xiàn)以M6的底孔為例，其目標值進給速度設(shè)定為6000mm/min胖喳。在開始基礎(chǔ)試驗中泡躯，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)。在提高轉(zhuǎn)數(shù)度試驗時發(fā)現(xiàn)丽焊，鉆削能否正常進行與鉆尖的溫度密切相關(guān)(見圖6)较剃，根據(jù)圖7所示，為此對鉆尖折斷的過程進行推測技健，把鉆頭溫度作為評價的項目之一進行了研究写穴。
   

   圖8 噴霧冷卻劑供給方式	材料:ADC12，f5×15雌贱，p=0.4MPa q=30ml/h星肤，v=157m/min f=0.4mm/r，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爸桨，f5×15溢牡，p=0.6MPa q=18ml/h，v=157m/min f=0.35mm/r评梁，F(xiàn)=3500mm/min 圖11 合理修磨橫刃的效果供給方式	材料:ADC12粉怯，f5×15，p=0.6MPa q=18ml/h纹茫，v=57m/min f=1mm/r虏爸，F(xiàn)=3000mm/min 圖12 刀具磨損量比較

   通常，噴霧冷卻劑是從鉆頭部分噴出自古，但實際鉆削時間很短角雅，只有在這段時間，噴霧冷卻劑才起作用价秉。此外材光，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鹦赎。因此谍椅，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”古话，其彈簧夾頭孔部形成溝道雏吭，鉆頭柄部形成溝道、孔等的結(jié)構(gòu)形式陪踩，根據(jù)不同的切削加工方法杖们，其結(jié)構(gòu)形式也有所不同。采用這樣的結(jié)構(gòu)形式肩狂，利用接近摘完、軸移動等非切削時間可使霧狀冷卻劑粘附在鉆溝上姥饰，可獲得霧狀冷卻劑的冷卻效果(見圖9)。但應(yīng)注意的是孝治，如設(shè)計不當列粪，就不能獲得充分的冷卻潤滑效果，相反還會出現(xiàn)阻礙切屑的排出谈飒。
   為了確定合理的刀具形狀岂座，對不同的刀具幾何參數(shù)形狀對刀尖溫度的影響進行了調(diào)查(見圖10)，調(diào)查結(jié)果表明蚜宠，橫刃修磨厘乱、芯厚和油孔(O/H直徑)對鉆尖溫度影響大雅跺，其中橫刃修磨的影響最大极炎。盡管橫刃部分的切削性能不好，但修磨成3個前傾面可使切屑排出通暢(見圖11)枕篡。由此可知嫩柑，充分注意切屑的流動性至關(guān)重要。
   對鉆頭進行涂層處理可改善切屑粘刀生香。涂層材料有很多舌捡，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，比普通金剛石涂層表面更光滑)藐病。特別是超微細結(jié)晶金剛石涂層的效果更佳渐位，即使F=10000mm/min，也不會產(chǎn)生粘刀赏庙。然而這兩種涂層在結(jié)合強度栋昙、成本等方面還存在一些需解決的難題，有待以后加以解決鸯乃。
   由于新增了以上技術(shù)(涂層除外)鲸阻，能夠達到F=6000mm/min的進給速度。由大量生產(chǎn)中鉆頭磨損的評價結(jié)果見圖12(在此例中因工件剛性小缨睡，鉆頭長鸟悴，進給速度有所降低)，由圖可知奖年，半干式鉆削磨損小细诸，可實現(xiàn)良好的鉆削效果。
   

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

   材料:ADC12隐砸，M6，深度12mm蝙眶，p=0.6MPa q=18ml/h季希，v=157m/min f=0.35mm/r攘已，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
   在螺紋加工中叹放，有切削加工法、搓制法和銑制法制沦。下面介紹的是關(guān)于螺紋加工的研究開發(fā)實例粉越，其目標是使螺紋加工精度達到JIS2級职涛、牙形優(yōu)于濕式加工的牙形、進給速度F=3000mm/min薄罕。
   螺紋加工的技術(shù)課題是控制由于切削性能低下而產(chǎn)生擠裂切削揖们，把擠裂切削將發(fā)生前的牙形放大后觀察，右牙形面的小崩損量比濕式切削大妆崇。高速螺紋加工采用螺旋絲錐捣潭，其切削刃的工作前角為負前角，切削性能差猜休，在濕式攻絲時沒有問題军霸，但在半干式切削時就有很大影響。因此飞灰，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幻彪，其結(jié)果是螺旋角小、前角大卵渴，可大幅度減少崩損量(見圖13)慧域。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奖恰，在盲孔和通孔攻絲時都能得到良好的螺紋牙形(見圖14)吊趾。由大量生產(chǎn)加工刀具磨損的評價結(jié)果見圖15，由圖可知瑟啃，其磨損量比濕式攻絲還小论泛，且螺紋牙形也很好。
   

   材料:ADC12蛹屿，f18.4×12屁奏，p=0.4MPa，q=30ml/h v=178m/min错负，f=0.1mm/r坟瓢，F(xiàn)=300mm/min 圖16 基礎(chǔ)試驗中產(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)實例(f2mm左右)，其目標是使孔的表面粗糙度達到3.2Rz犹撒，圓度為0.05折联，進給速度為F=2000mm/min畴垃。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。將硬質(zhì)合金拋光鉸刀進行基礎(chǔ)試驗后的刀具磨損狀況示于圖16疟弹。鉸削加工要求獲得高精度的加工質(zhì)量鲫畸，因此，即使是極小的粘刀福晋，也會影響鉸孔的質(zhì)量霜宙。為了抑制切削刃產(chǎn)生粘刀，對鉸刀的螺旋角逼税、涂層和切削刃的材質(zhì)等進行了試驗堕武，結(jié)果表明，切削刃材料采用合成金剛石的效果最佳惜选。
   過去夫泛，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，因此狞荤，硬質(zhì)合金部分和已加工表面接觸能抑制粘屑什箭，把切削刃做成有刃帶的結(jié)構(gòu)而形成臺階式多刃表面棋捷，讓只有刃帶部分接觸已加工面脸狸，這樣可降低形成已加工面的切削刃負荷，確保良好的導(dǎo)向性和提高加工精度(見圖17)藐俺。
5. 設(shè)備
   在干式切削加工中炊甲，設(shè)備、切屑處理很重要欲芹。在干式切削加工中卿啡，由于沒有切削液沖洗排屑，切屑易在夾具菱父、床身上產(chǎn)生堆積及粘附在刀具基準面上而發(fā)生支承異常颈娜。為解決這些問題，從設(shè)備制定標準規(guī)格階段就應(yīng)考慮到干式切削加工浙宜，應(yīng)設(shè)計相應(yīng)的床身官辽、導(dǎo)軌、夾具及防護罩等粟瞬。具體來說就是要進行在產(chǎn)生切屑的正下方設(shè)置切屑回收中心槽同仆、設(shè)置工件裝卸時吹去基準面上切屑的空氣噴射裝置及對夾具、切屑防護罩進行潤滑性涂層處理等裙品。但在自動傳送線方面俗批，還有開發(fā)機內(nèi)清洗裝置的課題。