绿色切削加工技术的研究现状与进展（三）

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　　3.低温切削
　　低温切削是利用低温流体如液态氮、液态二氧化碳和冷风等喷向加工系统的切削区域，造成切削区的局部低温或超低温状态，利用工件在低温条件下产生的低温脆性，提高工件的切削加工性、刀具寿命和工件表面质量。根据冷却介质的不同，低温切削可分为冷风切削和液氮冷却切削。
$ s, h2 C! y) S　　低温冷风切削法是通过向刀尖的加工部位喷-20℃～-30℃(甚至更低)的低温气流，并混入微量的植物性润滑剂(每小时10～20ml)，从而起到降温、排屑、润滑的作用。低温冷风切削与传统切削相比，能够提高加工效率，改善工件表面质量，而且对环境几乎无污染。日本安田工业公司的加工中心采用在电机轴、刀杆轴的中心插入绝热风管的结构，使用一30℃的低温冷风直接通向刀刃。该结构大大改善了切削条件，有利于低温冷风切削加工工艺的实施。横川和彦对车削和铣削中的冷风冷却进行了研究。在铣削试验中，分别采用水基切削液、常温风(+10℃)和冷风(一30℃)三种条件进行比较，结果表明，采用冷风切削时刀具耐用度显著提高。在车削试验中，冷风(一20℃)切削时刀具磨损率比常温风(+20℃)切削时显著下降。
. ~( [, y' g; f- E! b) Q+ H　　陈德成等人采用微量植物性润滑油和冷风切削的方法对难加工材料高硅铝合金进行了切削加工试验，结果表明，这种方法可以减少工具磨损，提高加工表面质量，并可避免使用水溶性切削油时因混人切削液中的硅结晶粒子的循环而造成的刀具磨损。陈德成等人还在冷风冷却和微量植物油润滑条件下进行了切削加工不锈钢的试验，结果表明，这种方法延长了刀具的使用寿命，可抑制积屑瘤的产生，提高加工表面精度，并可省去废液处理系统，实现绿色切削。
　　液氮冷却切削主要有两种应用形式，一种是利用瓶装压力将液氮像切削液一样直接喷射到切削区；另一种是利用液氮受热蒸发循环来间接冷却刀具或工件。氮气是大气中含量最多的成分，氮气作为制氧工业的副产品，资源十分丰富，由于液氮使用后直接挥发成气体返回大气中，因此不会留下任何污染。目前低温切削加工主要应用于钛合金、高锰钢、淬硬钢等难加工材料的加工中。K P Raijurkar采用H13A硬质合金刀具、并用液氮循环冷却刀具的方法对钛合金进行了低温切削加工试验，试验结果表明，与传统的切削方法相比，刀具磨损明显减少，切削温度降低30%，工件表面加工质量得到很大改善。万光民采用间接冷却方法对高锰钢进行了低温切削加工试验，结果表明，采用间接冷却方法低温加工高锰钢时，刀具所受冲击力减少，刀具磨损减小，加工硬化现象得到改善，工件表面质量也有所提高。王连鹏等人采用液氮喷淋的方法在数控机床上低温切削加工45淬硬钢，试验结果表明，采用液氮喷淋式低温加工45淬硬钢可以提高刀具耐用度，改善工件表面质量。
　　4.绿色湿式切削
- f2 G% ?6 x2 U. w　　绿色湿式切削是指使用高性能、长寿命、低污染、可降解的新型绿色切削液，最大限度地减少切削液的用量和废液的排放，增加切削液循环使用的次数，并对其实施无害化处理，从而达到绿色环保要求的切削加工方式。目前绿色湿式切削的研究主要集中在以下几个方面：
- _2 l2 `$ F% A* d- I, \% j　　4.1高性能、长寿命、低污染切削液的开发
: R: R9 w+ \5 E  G　　目前发达国家已普遍使用微乳化液，并正在大力研究环保型切削液。美国Mobil化学公司研制出一种名叫MobilmentAquaRho的乳化液，其中添加了含磷、氮和硼的合成物，该乳化液的使用寿命达45个月以上。
　　在我国，水基切削液的使用范围越来越广，且已开始从乳化液向性能好、寿命长的合成切削液、微乳化液过渡，矿物油逐渐被生物降解性好的植物油和合成酯所代替。离子型切削液是一种新型的水溶性切削液，其母液是由阴离子型、非离子型表面活性剂和无机盐配制而成，具有良好的降温冷却效果。刘镇昌等人研制了一种低毒、低污染的低温(即低凝点)切削液。该切削液具有良好的低温流动性、极强的冷却性能和较好的润滑性能，并能有效抑制细菌繁殖，大大延长切削液的使用寿命，从而可减少切削废液的排放量，有利用环境保护，具有较好的社会效益。上海海营化工工贸实业公司开发了一种高科技绿色环保冷却液——MCT润滑冷却液，它具有良好的润滑、冷却性能和较好的防锈、防腐蚀性能，且无毒、无刺激性、无污染。
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