干式冷风切削与高效车、铣加工
<P> 高效切削现状</P><P> 当前，金属切削<A title=点击进入机械加工产品库 href="http://www.mechnet.com.cn/product/26/1.html"><FONT color=#cc3300>加工</FONT></A>行业，围绕提高切削效率、延长<A title=点击进入刀具产品库 href="http://www.mechnet.com.cn/product/2520/1.html"><FONT color=#cc3300>刀具</FONT></A>使用寿命的研究课题，大致从以下四个方面展开：一是研究<A title=点击进入刀具产品库 href="http://www.mechnet.com.cn/product/2520/1.html"><FONT color=#cc3300>刀具</FONT></A>材料，二是研究<A title=点击进入刀具产品库 href="http://www.mechnet.com.cn/product/2520/1.html"><FONT color=#cc3300>刀具</FONT></A>结构，三是研究刀具几何角度和切削用量的合理选择(特别是高速切削技术的采用)，四是研究刀具表面处理新技术的开发。这四方面的工作，都的确能有效地提高刀具的切削效率和使用寿命，但是，降低刀具切削温升，减小刀具磨损和切削力，同样是切削过程中必须研究和探讨的重要课题。</P>
<P> 数控化缩短了机床的调整时间，机床和刀具制造技术的进步，换来了<A title=点击进入机械加工产品库 href="http://www.mechnet.com.cn/product/26/1.html"><FONT color=#cc3300>加工</FONT></A>效率的迅速提高，也产生出大量的切屑、散发出更大的热量；此时，若仍按传统方法：加大切削剂用量，就会给环境造成更大伤害。传统切削剂中含有大量硫、磷、氯等物质，这些有害液体的随意排放，挥发到空气中，对操作人员的身体健康带来很大危害。同时，<A title=点击进入机械加工产品库 href="http://www.mechnet.com.cn/product/26/1.html"><FONT color=#cc3300>加工</FONT></A>时的飞溅、升腾、泄漏等现象时时发生，它将影响到饮用水源、土地和空气，破坏生态环境。长期以来，使用切削剂，造成能源的大量消耗、给企业增添的负担，人们早已用生产成本概念予以解释。</P>
<P> 为了解决上述问题，各国政府都加大了切削液污染的监管力度，并相继出台非常严格的切削废液管理、限制及处罚措施。特别是ISO14000环境标准和ISO16000健康标准通告执行以后，企业面对环保的压力更大，使得因切削剂产生的成本在逐年上升。</P>
<P> 为此，研究新的刀具冷却、润滑方式；实施少用或不用切削剂的干式、半干式加工方法就成为改善环境、提高切削效率和刀具使用寿命的又一前沿技术。</P>
<P> 目前，这种技术已成为数控化后，金属切削加工业面临的主要研究课题。其中：冷风切削技术是半干式切削加工技术中的一种，是MQL(微量润滑)切削技术的延伸，为了迅速推广应用这一技术，最近，结合生产，我们对冷风切削技术在车、铣削加工中的效果进行了生产验证。</P>
<P> 冷风切削系统</P>
<P> 冷风切削加工系统的简单工作原理和设计方案是：让低温冷风射流机生成的低温冷风(-30℃～-50℃)混入非常微量的植物油，并喷射到切削点，对刀具的前、后刀面实施冷却、润滑和排屑以降低切削温升。该系统主要由：空气压缩机、低温冷风射流机、微量油雾化器、喷射器、刀具等机构组成。</P><P align=center><IMG height=130 src="http://www.chmcw.com/upload/news/RCL/13220_jcfcmc0809161004312259.jpg" width=474 border=0>
</P><P> 图一、为冷风车削加工装置的系统简图。如图所示，由空气压缩机产生的气流，经尘埃分离器清除微离子，再经空气干燥器下降至露点，进入空气冷却装置冷却后，从上下两个方向喷向<A title=点击进入刀具产品库 href="http://www.mechnet.com.cn/product/2520/1.html"><FONT color=#cc3300>刀具</FONT></A>前、后面的切削点。</P>
<P> 冷风铣削试验</P>
<P> 汽轮机叶片型面铣削加工，原来都在普通铣床上进行，采用的高速钢立铣刀、球头铣刀在油冷状态下，切削速度仅为30-40m/min，切削效率很低。后进行技术改造后，加工设备几乎都更换成数控铣床，为此，绝大部分<A title=点击进入刀具产品库 href="http://www.mechnet.com.cn/product/2520/1.html"><FONT color=#cc3300>刀具</FONT></A>也选用可高速切削的硬质合金可转位铣刀，由于高速切削时切削温度快速提升，这就给原来采用的油冷带来了大量的烟雾。</P>
<P> 这些呛人的烟雾，不但影响了视线、加工环境，也使操作工人无法进行正常切削加工。如将切削速度减小，则将使切削效率降低，实现不了通过机床、<A title=点击进入刀具产品库 href="http://www.mechnet.com.cn/product/2520/1.html"><FONT color=#cc3300>刀具</FONT></A>的改进，实现高效切削的初衷。</P>
<P> 为此，工厂在每台机床旁配置了抽烟机，但在高速切削情况下，油烟仍无法很快消除。在铣削<A title=点击进入机械加工产品库 href="http://www.mechnet.com.cn/product/26/1.html"><FONT color=#cc3300>加工</FONT></A>时，为保证刀具能正常进行高速切削，我们试验应用了冷风切削技术。</P>
<P> ◆油剂冷却铣削与冷风铣削的对比</P>
<P> 为了验证冷风切削技术在生产实践中的应用效果，结合生产，我们进行了大量油剂冷却铣削<A title=点击进入机械加工产品库 href="http://www.mechnet.com.cn/product/26/1.html"><FONT color=#cc3300>加工</FONT></A>与低温冷风<A title=点击进入机械加工产品库 href="http://www.mechnet.com.cn/product/26/1.html"><FONT color=#cc3300>加工</FONT></A>工艺的对比试验。试验时发现，车间提供的压缩源气压严重不足，达不到CTL-2/50型冷风射流机的工作压力0.4～0.8Mpa，但仍然进行了加工。结果是：在高速切削条件下(切削速度在180m/min)，使用大量油剂铣削不锈钢叶片一次换刀，可加工5～8件，而冷风铣削时，在工作压力不足的情况下，还是可加工8～10件，刀具使用寿命明显延长。应该相信，当气源压力得到充分保证的前题下，使用冷风切削，刀具寿命将有更进一步的延长。试验用铣刀与工件形状，不同冷却方式的切削效果见表一。</P><P align=center><IMG height=103 src="http://www.chmcw.com/upload/news/RCL/13220_0cecmj0809161005316291.jpg" width=225 border=0>
</P><P> ◆试验条件</P>
<P> 机床：上海第四机床厂生产的数控立铣</P>
<P> 工件材料：1Cr13不锈钢</P>
<P> 材料规格：50×100×48(内背弧型面为不等截面)</P>
<P> 刀具：标准型硬质合金可转位球头铣刀Ф32 </P>
<P> 刀片型号：P26315R16、STMT09T308 </P>
<P> 切削用量：见表一</P>
<P> 冷风条件：CTL-2/50型冷风射流机生成的-50℃左右冷风</P>
<P> 压缩空气源：车间集中配气管0.1～0.15Mpa </P>
<P> 油剂切削用油：矿物油(20升/分左右)</P>
<P> 冷风切削用油：植物性低温油(30毫升/时)</P>
<P> 冷风车削试验</P>
<P> ◆冷风内、外冷却车削与油雾车削对比</P>
<P> 为了验证在冷风作用下，内、外冷却车刀的切削性能，我们制作了专用的内冷车刀(见图四)。它能通过设于车刀刀体内部的管道，把冷风输送到刀头附近的上、下两个出口，喷向刀片前、后刀面，并与普通车刀(标准型可转位上压式结构)用两根管道以外冷却方式加工(结构见图四)和传统喷雾冷却切削方式进行了对比。</P>
页:
[1]