綠色切削中的微量潤滑技術(shù)

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1、綠色切削中的微量潤滑技術(shù)摘要：綜述了MQL(微量潤滑)技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，提出了MQL技術(shù)進一步推廣應(yīng)注意的關(guān)鍵性問題。探討了MQL技術(shù)的發(fā)展趨勢，指出綠色制造技術(shù)已經(jīng)取得了一定進展，微量潤滑技術(shù)也因為其環(huán)保特性逐漸被認(rèn)可。1微量潤滑(MQL)技術(shù)???當(dāng)前，環(huán)境、資源、人口成為世界面臨的三大主要問題，全球環(huán)境的惡化程度與日劇增，正在對人類社會的生存與發(fā)展造成嚴(yán)重威脅。制造業(yè)在將制造資源轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的過程中產(chǎn)生大量廢棄物，形成制造業(yè)對環(huán)境的主要污染源。由于制造業(yè)量大面廣，因而對環(huán)境的總體影響很大?？梢哉f，制造業(yè)一方面是創(chuàng)造人類財富的支柱產(chǎn)業(yè)，但同時又是環(huán)境污染

2、的主要源頭。隨著人類環(huán)保意識的提高以及各國陸續(xù)推出的各項切削液的限制政策，“綠色制造技術(shù)”、“環(huán)境無害技術(shù)”、“清潔生產(chǎn)”、“工業(yè)生態(tài)學(xué)”等既可滿足生產(chǎn)需要，又合理使用資源的名詞日益引起人們的重視。制造過程的綠色化，也成為當(dāng)今各國競相研究的焦點。???微量潤滑技術(shù)——MQL(MinimalQuantityLubri—cation)是在壓縮氣體中混入微量的無公害油霧，代替大量切削液對切削點實施冷卻潤滑。MQL是一種有效的綠色制造技術(shù)，切削液以高速霧粒供給，增加了潤滑劑的滲透性，提高了冷卻潤滑效果，改善了工件的表面加工質(zhì)量；使用切削液的量僅為傳統(tǒng)切削液用量的萬分之

3、一，從而大大降低了冷卻液成本，使切削區(qū)域外的刀具、工件和切屑保持干燥，避免了處理廢液的難題；MQL可以根據(jù)工況規(guī)定潤滑的最佳濃度，而且消除了切削液中懸浮的硅粒子污染，改善了工人的工作環(huán)境；MQL系統(tǒng)簡單、占地小，易于安裝在各種類型的機床上。2微量潤滑技術(shù)的作用機理???機械加工過程中，刀具和金屬接觸表面會產(chǎn)生高溫，而在傳統(tǒng)切削液的冷卻作用下，高熱固體金屬會急速冷化產(chǎn)生淬火效應(yīng)，金屬表面會產(chǎn)生淬火馬氏體組織，使金屬變硬的同時脆性增強。由于淬火反應(yīng)的強烈程度與溫差成正比，而提高生產(chǎn)速度會使刀具溫度更高，所以提高生產(chǎn)速度將產(chǎn)生強的淬火效應(yīng)導(dǎo)致刀具壽命降低。???微量

4、潤滑系統(tǒng)中潤滑劑是以微米級霧粒進給，不會產(chǎn)生淬火效應(yīng)。在刀具沒有過熱的情況下，切削速度提高，工件切削層的破裂點會提前出現(xiàn)，也即切削破裂點將遠離刀尖，使得破裂點的高溫難于傳給刀尖。???切削熱集中在工件及切屑上，刀具唯一的熱源只有和切屑的接觸點，切削速度提高亦會使切屑易于彎曲并以高速離開工件及刀具，從而有效減少切屑傳導(dǎo)切削熱的時間。此外，適宜的高溫可以軟化切削工件的表面，減小切削力，更易于切削。???對于切削液的滲透機理，有著多種不同的假設(shè)。一種比較普遍的觀點認(rèn)為：由于切削區(qū)摩擦接觸界面上存在著強大的拉壓應(yīng)力和剪切應(yīng)力，在這些應(yīng)力的綜合作用下，必然會產(chǎn)生微裂紋。

5、根據(jù)物理學(xué)中的毛細現(xiàn)象原理，微裂紋可以作為毛細管，會把切削液引入摩擦接觸區(qū)?！端魵庾骶G色冷卻潤滑劑的作用機理及切削試驗研究》這篇文章對水蒸氣作綠色冷卻潤滑劑的作用機理作了研究，證實了在切屑沿前刀面流出的過程中，前刀面與切屑底面的滑擦和耕犁作用使刀一屑接觸區(qū)形成了大量的毛細管，通過虹吸作用，使切削液滲透到切削區(qū)。同時比較了切削液以流體及蒸氣形式的滲透時間，結(jié)果表明，切削液以較小直徑的霧粒形式可以更迅速滲透至加工表面。微量潤滑系統(tǒng)形成的微霧粒大小與蒸氣霧粒相當(dāng)，而且速度高，更利于高速進入毛細管，實現(xiàn)更好的潤滑效果。3MQL技術(shù)的關(guān)鍵問題???最小量潤滑技術(shù)綜合了

6、傳統(tǒng)切削和干式切削的優(yōu)點，得到了研究者們及制造廠家的充分認(rèn)可，在車、銑、鉆、磨等加工過程中取得了良好的實驗效果。相關(guān)研究之外，許多企業(yè)致力于開發(fā)并生產(chǎn)微量潤滑系統(tǒng)，如德國lubfix公司，德國福鳥(VOGEL)公司，意大利科諾潤滑(Technosystems)公司等。也有許多企業(yè)將MQL系統(tǒng)實際應(yīng)用于生產(chǎn)線并取得了很好的效果。如福特汽車公司已把微量潤滑技術(shù)應(yīng)用于汽車動力系統(tǒng)零件的加工；Grob公司作為設(shè)備制造商在缸體和變速箱的加工中使用了1個或2個通道的最小量潤滑系統(tǒng)；Guehring公司指出，MQL不僅在經(jīng)濟上比一般的濕式加工有優(yōu)越性，而且還有助于切屑處理，

7、該公司在整體硬質(zhì)合金鉆頭上采用MQL取得了明顯的效果。???雖然MQL技術(shù)已有一定程度的進展，但在該技術(shù)逐步推廣的過程中，還存在各種各樣的問題亟待解決。3.1MQL系統(tǒng)的方案選擇???最小潤滑技術(shù)主要包括氣霧外部潤滑和氣霧內(nèi)部冷卻兩種方式(圖1)。①氣霧外部潤滑方式：將切削液送人高壓噴射系統(tǒng)并與氣體混合霧化，然后通過一個或多頭噴嘴將霧滴尺寸達毫、微米級的氣霧噴射到加工刀具表面，對刀具進行冷卻和潤滑；②氣霧內(nèi)冷卻方式：通過主軸和刀具中的孔道直接將冷卻氣霧送至切削區(qū)域，進行冷卻和潤滑。根據(jù)加工需要，可將兩種潤滑方式配合使用，以獲得最佳冷卻潤滑效果。圖1MQL系統(tǒng)方

8、案???外部潤滑系統(tǒng)一般由空氣壓縮機、