硬态切削中的冷却润滑技术(2)

　　
在相同切削条件下选用YT15机夹可转位刀具同时做干式切削和喷雾冷却切削对比实验，工件材料为J-55钢料，采用一般乳化切削液作为喷雾剂，用显微镜观察发现，喷雾冷却的刀具前刀面磨损很少，刀尖高度稍有磨损，负后刀面没有明显磨损，后刀面有一定的磨损量。干式切削负后刀面磨损严重，且有深的沟槽，前刀面形成月牙洼，后刀面有一定的磨损量。干式切削时切屑颜色为深兰色，喷雾冷却时切屑颜色为土黄色。实验表明，喷雾冷却对切削热的抑制十分有效，经过一段时间切削后，用手触摸刀具和工件仍有凉感，刀具寿命和生产率大幅度提高。
4 最小量冷却润滑技术
切削液的冷却、润滑、排屑等作用在加工过程中得不到充分有效的发挥，而废旧冷却液的处理已成为不可忽视的经济和环境因素。为了降低生产成本，减少对环境的污染，就必须限制或废止切削液的使用。切削液主要有以下负面问题：增加制造成本，在工件总的加工成本中，切削液费用占7%～17%，而刀具的成本大约只占2%～4%；未经处理的切削废液排入江河湖泊，严重破坏了生态环境；水基切削液含有一些对人体有害的化学成分，会引起工人呼吸道和肺部的诸多疾病，与人体直接触会诱发多种皮肤病。在目前还不能很有效地实施干式切削的情况下，采用最小量冷却润滑技术(MQCFA)的准干式切削是比较有效的一种加工方法。
采用MQCFA要掌握的关键技术是：(1)如何保证润滑液可靠地进入切削区，对加工进行充分有效的润滑；(2)如何确定加工所需的润滑液用量。目前解决第一个问题主要有两种方法：一种方法是“外喷法”，将油气混合物从外部喷向加工区。这种方法简单易行，但润滑液的消耗量大，尤其对某些封闭式加工(如钻、铰等)效果不好。另一种是“内喷法”，在刀具中开出油气通道，油气混合物从这些通道直接喷向加工区，对加工区进行迅速有效的润滑。这种方法润滑比较充分，润滑液的消耗量少，特别适合于封闭式加工，但刀具结构较复杂。而对于第二个问题，目前主要用实验方法来解决。一台典型的加工中心在湿式切削中，每分钟需要20～100L的切削液，而采用MQCFA技术每小时只需要0.03～0.2L的切削液。OSHA制定的切削液标准中规定：空气中雾剂数量的最大允许值为5.0mg/m3，期望能达到0.5mg/m3，而且生产成本不能过高。
5 结束语
制造业的经济性要兼顾环境保护的重要性，有利于环保的清洁生产加工方式———硬态切削必将得到更深入的研究和推广应用。以低温冷却技术、喷雾冷却技术和最小量冷却润滑技术为代表的切削液使用新概念已引起发达国家企业界和学术界的重视，随着机械工业面临越来越大的环保压力，迫使工厂不得不考虑采用环保型的生产工艺，这对于我国可持续发展战略的实施和经济增长目标的实现将起着积极的作用。