(半)干式和低溫冷風(fēng)切削加工技術(shù)

《(半)干式和低溫冷風(fēng)切削加工技術(shù)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、(半)干式和低溫冷風(fēng)切削加工技術(shù)　????????????????????????????????張昌義?童明偉???1?引言????在切削過程中，三個變形區(qū)的金屬產(chǎn)生彈性變形、塑性變形及摩擦變形，切削功率的99.5%均轉(zhuǎn)變?yōu)榧羟谢谱冃?第一變形區(qū))、前刀面摩擦變形(第二變形區(qū))及擠壓、過剩變形、后刀面摩擦變形(第三變形區(qū))所耗能量，并在一瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，出現(xiàn)切屑、刀具切削刃區(qū)域及工件表面溫升的現(xiàn)象。????切削熱伴隨金屬切削過程中必然的一種物理現(xiàn)象，對工件質(zhì)量、刀具壽命有不可忽視的影響。低速切削時，機(jī)械磨損是刀具磨損的主要原因；而高速切削時，切削

2、高溫誘導(dǎo)刀具的磨損，由機(jī)械磨損為主轉(zhuǎn)化為擴(kuò)散磨損、相變磨損和炭化磨損為主要磨損機(jī)理，并引發(fā)刀具表面的粘結(jié)磨損。切削熱還使刀具和工件熱膨脹，加劇后刀面摩擦與磨損，引起工件表面粗糙度上升，故超精加工工藝特別強(qiáng)調(diào)必須及時、有效地控制切削熱在工件、刀具內(nèi)的傳導(dǎo)?？刂频毒?、工件溫升對數(shù)控加工也具有十分重要的意義。????金屬的切削熱起源于材料的強(qiáng)度、硬度、韌性、塑性及彈性，研究還表明，影響切削過程中刀具與工件的溫升與刀具、工件的接觸面積、傳熱系數(shù)、溫差、接觸時間的短等因素有密切關(guān)系。通常情況下，減少吃刀量可減少刀具與熱源的接觸面積；加大冷卻介質(zhì)的流速、流量即為

3、增大傳熱系數(shù)；降低冷卻介質(zhì)的溫度即可增大刀具、工件的熱容量和溫差效應(yīng)；而提高機(jī)床轉(zhuǎn)速和切削速度實際上是縮短了切削熱的傳導(dǎo)時間。????由此可見，要控制金屬的切削熱及刀具、工件的溫升，必須綜合考慮多方面因素，除了根據(jù)金屬材料的特性、機(jī)加技術(shù)指標(biāo)，合理選擇刀具、切削工藝數(shù)以外，最直接的措施是利用各種冷卻介質(zhì)，迅速帶走刀具和工件上的切削熱量、降低溫度。????2?干式、半干式切削的發(fā)展????1)當(dāng)代金屬切削加工業(yè)的重大課題????在金屬切削加工技術(shù)中有干式切削和濕式切削的兩種方法。在低于180m/min的切削速度下，濕式切削方法能夠獲得理想的切削效果，已

4、被廣泛運(yùn)用。在切削過程中，切削液主要具有降溫、潤滑、排屑等三個作用。????隨著數(shù)控化的普及、刀具制造技術(shù)的提高，金屬切削機(jī)床的切削速度越來越快、加工效率越來越高，隨之所產(chǎn)生的切削熱和刀尖溫升也越來越快、越來越高。由于機(jī)床主軸高速回轉(zhuǎn)(8000～60000r/min)會在刀具周圍產(chǎn)生離心高速、高壓氣流，依靠常規(guī)加大切削液流量、降低切削溫升的辦法已不能達(dá)到理想的效果。而切削液歷來是金屬切削加工業(yè)的主要污染源，些有害液體的大量排放，加工時的飛濺、升騰，以至于粘附在切屑上的露天放置、長時間的泄漏、排放，最終會污染自然環(huán)境與水源。此外，切削液相關(guān)的費用也在逐

5、年增加，使得機(jī)械零件的加工成本逐年上升。20世紀(jì)90年代初，發(fā)達(dá)家的專家們圍繞金屬切削加工過程對環(huán)境的影響問題，進(jìn)行了認(rèn)真的研討，各國政府都拔?？钯Y助以代替油劑濕式切削、清潔加工為目的干式切削加工工藝的研究。1996年9月，ISO14000環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)在歐洲通過以后，各國政府都加大了因切削劑污染環(huán)境的處罰力度，制定了非常嚴(yán)格的切削廢液管理、限制使用措施，因此，開發(fā)不使用(或少使用)切削液的加工技術(shù)就成為發(fā)達(dá)國家金屬切削加工業(yè)所面臨的重大課題；科技界努力創(chuàng)造、研究既能改善加工環(huán)境、節(jié)約能源，又能提高效率、降低成本的干式加工工藝方法。????2)?干式切削加

6、工法????現(xiàn)代干式切削技術(shù)，就是要研究、尋找不使用(或少使用)切削液，能起到上述三個作用，改善切削條件、滿足加工要求的方法。????目前，國際上流行的不使用切削液的切削方法主要有：①完全不使用切削液的——全干式切削(高速干式切削法)；②用氣體混合微量潤滑劑代替切削液的——半干式切削。????3)?全干式切削法的特點????全干式切削法，也叫高速干式切削法。機(jī)床主軸高速回轉(zhuǎn)(通常在20000～60000r/min)，使用高強(qiáng)度刀具，小切深、大走刀，進(jìn)行超高速切削加工。切削熱90%以上被切屑帶走，通過切削工藝條件的改變來實現(xiàn)無切削液化加工，其效率高、成

7、本低，而機(jī)床、刀具投入的技術(shù)與成本很高。目前，歐、美國家較為流行，德國處于國際領(lǐng)先水平。據(jù)2001年統(tǒng)計，德國已有8%左右的企業(yè)采用了這一技術(shù)，預(yù)計到2005年德國將有20%以上的企業(yè)采用這一技術(shù)。????4)?半干式切削法的特點????半干式切削法是用氣體加微量無害油劑代替切削液的降溫、潤滑、排屑的切削方式。常見的有：MQL(微量潤滑)切削、氮氣流切削、超低溫冷卻切削和低溫冷風(fēng)切削。日本較多應(yīng)用，在1998年第19屆東京國際機(jī)床展覽會上，日本參展的69臺機(jī)床中有43臺具有半干式切削功能。????a.?MQL(微量潤滑)切削????一種國外較為流行的

8、半干式切削方法，在常溫壓縮空氣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、潤滑和排屑。????b