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干式切削新技术

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发表于 2015-12-18 20:21:26 | 显示全部楼层 |阅读模式
在切削加工中加注冷却液,为降低切削温度、断屑与排屑起到了很好的作用,但也存在着许多弊端。例如,维持一个大型的冷却液系统需花费很多资金。它需要定期添加防腐剂、更换冷却液等,花去许多辅助时间。加之由于冷却液中的有害物质,对工人的健康造成危害,也使冷却液使用受到限制。为此,干式切削则应运而出。
2 g. F. T6 R, g但同样,干式切削作为一门新技术,也带来了新的问题,使人们产生了许多模糊的认识。为此,美国Michigan技术大学(MTU)进行了大量的调查研究和比较性的切削试验,深入地分析研究了使用冷却液对工人的健康、刀具使用寿命、切削力和力矩及加工质量等多方面的影响,以提高人们对干式切削新技术的认识。; P' s4 ^0 G! r+ o! I  C9 Z
1、工人的健康
5 m' I) @7 W! K/ p& C从他们所作的大量调查研究认为,冷却液的使用,会使生产环境恶化,长期接触,可感染皮肤病与气管炎等,给工人健康与安全造成威胁。所以,许多国家规定出严格的环卫标准,例如,由美国环境保护局(EPA)规定,要求空气中有害物质的允许含量,由原来的5.0mg/m3下降到0.5mg/m3,且空气中的有害物质允许的颗粒(PM)(直径大小)由原来的10µm下降至2.5µm。而要达到这样的标准,它需要高精度的冷却液过滤装置、空气净化设备等,所花费用是相当可观的,就其这一个缺点,已大大超过使用冷却液带来的优点。! _8 e' p: p  s2 F9 Z; b0 ^
2、刀具使用寿命
* y0 C! p& r2 ?8 s( ~8 V; |9 `一般人认为,切削中加注冷却液,可以提高刀具的使用寿命。然而,从MTU在切削速度为V=130m/min条件下,所作的切削试验证明,加注冷却液切削,由于加注过程的不连续性与冷却程度的不均匀性,使刀具产生不规则的冷、热交替变化,容易使刀头产生裂纹,进而引起刀具破损,极大地降低了刀具的使用寿命。
7 c& d' K; C4 V6 _3、表面粗糙度# u9 @5 B' q; W6 W9 j- f
从MTU对钻削加工所作的100多次切削试验证明,不加注冷却液的干式切削,比加注冷却液的情况,将两倍以上地提高了内孔的表面粗糙度Ra。切削试验条件为,加工材料为AL304和AL390,刀具选用不涂覆的硬质合金钻头,选择通常钻孔时所用的切削参数。所以对内孔表面粗糙度要求的零件加工,尽量避免采用干式切削。同样,他们也对以上铝合金进行了镗削加工的比较性切削试验,结果证明,在相同加工条件下,所获内孔表面粗糙度,加与不加注冷却液,几乎没有关系。
0 ]6 K. B) Q$ H& E6 I4、切削力和力矩
/ Y8 Q" p* d6 G5 A) N: v+ R从MTU对钻削加工所作的钻削试验证明,加注冷却液,可明显地降低作用在钻头上的切削力和力矩,尤其对于封闭式的切削加工影响更大,例如,从他们对攻丝加工所进行的切削试验也充分证明了这一点,还有深孔加工、拉削、锯削等。# a4 s6 j) s% @" n' X+ a/ K2 c
然而,他们选用表面经涂覆的硬质合金钻头,进行干式切削试验。由于涂覆刀具所具有的硬度高、切削性能好又具有很好的润滑作用(同加注冷却液的效果相同,减小了刀具/工件间的摩擦)等优点,因而使作用在钻头上切削力和力矩的测量数据,基本上与加注冷却液情况下相等(除封闭式切削加工)。同样,对以上铝合金进行了镗削加工的比较性切削试验,结果证明,在相同加工条件下,作用在钻头上的切削力和力矩大小,加与不加注冷却液两种情况,同样几乎没有区别。" B" C( C" @( k( W0 f( Y
5、切削热与内孔尺寸精度9 y3 u: I9 H9 A# B0 _8 F, W
由MTU对镗削加工试验中的试件内孔,分时段,在不同轴向和径向位置上进行切削温度测量,并根据所受切削温度进行有限元分析。结果表明,不加注冷却液可使试件内孔不同位置的切削温度上升,将使加工内孔的尺寸变大。所以,对于内孔尺寸精度要求高的零件加工,却面临着一个是否加注冷却液的选择问题。4 n& f* E, h9 e$ b
6、结论* ^! f& S+ ]0 b( S
由以上几个方面可以认为,对于零件尺寸精度、表面粗糙度要求不高的非封闭式的切削加工,完全可以采用干式切削。而对于尺寸精度、表面粗糙度要求高的非封闭切削加工,需采取一系列的技术措施,例如,提高主轴转速、减小进给量等,这些势必提高生产成本。但经计算分析,这些费用正好与取消冷却液的费用相等。加之采用最新的制造技术,如使用新型刀具材料、采用高速切削技术等,完全可以替代通用加工技术。9 E& H- c) x1 S" Q
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发表于 2015-12-18 21:11:47 | 显示全部楼层
未来的方向,目前受困于刀具等因素,呵呵
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发表于 2015-12-19 09:30:42 | 显示全部楼层
感谢楼主的分享,有一种新技术,可以实现导热良好材料的低温加工,利用压缩空气实现被加工零件的降温,保证整个加工过程零件温度在零度以下而不用添加任何冷却剂,既避免了添加冷却剂的缺点又实现了低温加工的优点,一举多得!
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发表于 2015-12-24 16:57:38 | 显示全部楼层
目前干式加工时一个发展的方向了。还有种微量润滑加工,MQL。。也可以,减小环境污染,改善工人作业环境
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发表于 2015-12-24 21:33:18 | 显示全部楼层
开眼界了
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发表于 2015-12-24 22:53:08 | 显示全部楼层
值得探索研究
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发表于 2015-12-25 16:58:06 | 显示全部楼层
呵呵,不针对具体的加工进行分析就说干式加工是未来的方向?干式加工可以,但是一定代替不了所有的加切削液的方法,只能说能代替一部分。
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