| 郑州模具培训为大家讲一讲干切削加工的工艺技术 MQL润滑的准干切削 干切削时切削区的温度明显高于湿切削，所以在不少情况下干切削加工比湿切削加工时的切削用量要小。不过，在高速切削条件下，95%的切削热将被切屑带走，切削力也可降低30%，所以高速切削也是干和准干切削的发展方向之一。当然，干和准干切削采用的切削用量还要根据具体加工条件进行优选。 在高速干切削方面，美国Makino公司提出“红月牙”(Red Crescent)干切工艺。其机理是由于切削速度很高，产生的热量聚集于刀具前部，使切削区附近工件材料达到红热状态，导致屈服强度明显下降，从而提高材料去除率。实现“红月牙”干切工艺的关键在刀具，目前主要采用PCBN和陶瓷等刀具来实现这种工艺，如用PCBN刀具干车削铸铁车盘时切速已达到1000m/min。 当然，选用什么刀具材料还要视工件材料而定。虽然上述PCBN很适合进行高速干切削，但主要是对高硬度黑色金属和表面热喷涂的硬质工件材料进行干切削，由于CBN与铁素体有亲和性，故不宜用于低硬度(HRC45以下)工件的加工。又如金刚石刀具的碳与铁元素有很强的化学亲和力，故不能用来加工黑色金属。 干切削的难易程度与加工方法和工件材料的组合密切相关。从实际情况看，车削、铣削、滚齿等加工应用干切削较多，因为这些加工方法切削刃外露，切屑能很快离开切削区。而封闭式的钻削、铰削等加工，干切削就相对困难一些，不过目前已有不少此类孔加工刀具出售，比如德国Titex公司可提供适用于干切削的特殊钻头Alpa22，其钻深与直径之比达到7-8。就工件材料而言，铸铁由于熔点高和热扩散系数小，最适合进行干切削，钢的干切削特别是高合金钢的干切削较困难，这方面曾进行大量试验研究并已取得重大进展。铝及铝合金虽然是难于进行干切削的材料，但通过采用MQL润滑的准干高速切削，在解决切屑与刀具粘连及铝件热变形方面获得突破，实际生产中已有加工铝合金零件的准干切削生产线在运行。对于难加工材料，则有使用激光辅助进行干切削的。 MQL润滑的准干切削 对于某些加工方式和工件材料组合，纯粹的干切削目前尚难于在实际生产中使用，故又产生了极微量润滑(Minimal Quantity Lubrication，MQL)技术。MQL是将极微量的切削油与具有一定压力的压缩空气混合并油雾化，然后一起喷向切削区，对刀具与切屑和刀具与工件的接触界面进行润滑，以减少摩擦和防止切屑粘到刀具上，同时也冷却了切削区(油雾在切削区汽化也会吸收不少切削热)并有利于排屑，从而显著地改善切削加工条件。 MQL润滑使用对人健康无害的植物油或脂油，其用量又极少，一般每小时的用量只有十几到几十毫升，仅为传统湿切削加工切削液用量的几万分之一。加工后刀具、工件和切屑都保持干燥，切屑无需处理便可回收利用，因而这种使用MQL润滑的切削又被称为准干切削(Near-dry Cutting)。 MQL润滑的准干切削效果相当好，曾经有人使用涂有TiAIN+MoS2涂层的钻头，对铝合金材料工件钻孔，采用纯粹的干切削钻16孔后，切屑就粘连在钻头的容屑槽，使钻头不能继续使用，采用MQL润滑后，钻出320个合格孔后，钻头还没有明显的磨损和粘连。日本稻崎一郎等人曾用直径f10mm的硬质合金端铣刀，以60m/min的切削速度铣削碳钢，比较干切削、吹高压空气、湿切削(250L/h切削液)和准干切削(20mL/h切削油)四种加工方式的刀具磨损。尽管准干切削所使用的切削液不及湿切削的万分之一，但其铣刀后面的磨损不仅大大低于干切削，且与湿切削相近甚至略低。 采用MQL润滑的准干切削，除了需要油气混合装置和确定最佳切削油量外，还要解决一个关键技术问题，就是如何保证极微量的切削油顺利送入切削区。最简单的办法，当然是从外部将油气混合物喷向切削区，但这种外喷法有时并不很有效，比如加工较深的孔。更有效的办法是让油气混合物经过机床主轴和工具中间的通道喷向切削区，称为内喷法。内喷法按照切削油和压缩空气在进入机床主轴之前混合还是在进入之后混合，又进一步分为外部混合式和内部混合式。 机床制造商为适应市场需求，相继推出准干切削的机床，如德国Hueler Hille公司的500/630 T高速加工中心，就可提供进行准干切削的品种；日本丰田工机的小型高速加工中心Piccocenter，则是专门为准干切削小型铝合金零件设计的。上述两种准干切削机床，都是通过内喷法进行MQL润滑。内喷法的效果良好，但也存在不可忽视的缺点：使机床主轴和工具系统的结构变得复杂；当主轴转速过高时受离心力作用影响，切削油易附在主轴和工具的内孔壁不易达到切削区，目前情况主轴转速一般不宜超过20000-30000r/min。 |