干式切削技術的研究現(xiàn)狀

發(fā)布日期:2011-11-25    蘭生客服中心    瀏覽:2967

在切削加工中加注冷卻液,為降低切削溫度,斷屑與排屑起到了很好的作用,但也存在著許多弊端。例如,維持一個大型的冷卻液系統(tǒng)需化費很多資金。它需要定期添加防腐劑,更換冷卻液等,化去許多輔助時間。加之由于冷卻液中的有害物質,對工人的健康造成危害,也使冷卻液使用受到限制。為此,干式切削則應運而出。但同樣,干式切削作為一門新技術,也帶來了新的問題。使人們產生了許多模糊的認識。為此,美國Michigan技術大學(MTU)進行了大量的調查研究和比較性的切削試驗,深入地分析研究了使用冷卻液對工人的健康、刀具使用壽命、切削力和力矩及加工質量等多方面的影響。以提高人們對干式切削新技術的認識。 

1 工人的健康 

   從他們所作的大量調查研究認為,冷卻液的使用,會使生產環(huán)境惡化,長期接觸,可感染皮膚病與氣管炎等,給工人健康與安全造成威脅。所以許多國家規(guī)定出嚴格的環(huán)衛(wèi)標準,例如,由美國環(huán)境保護局(EPA)規(guī)定,要求空氣中有害物質的允許含量,由原來的5.0mg/m3下降到0.5mg/m3。且空氣中的有害物質允許的顆粒(PM)(直徑大小)由原來的10µm下降至2.5µm。而要達到這樣的標準,它需要高精度的冷卻液過濾裝置、空氣凈化設備等,所化費用是相當可觀的,就其這一個缺點已大大超過使用冷卻液帶來的優(yōu)點。 

2 刀具的使用壽命 

   一般人認為,切削中加注冷卻液可以提高刀具的使用壽命。然而從MTU在切削速度為V=130m/min條件下,所作的切削試驗證明,加注冷卻液切削,由于加注過程的不連續(xù)性與冷卻程度的不均勻性,使刀具產生不規(guī)則的冷、熱交替變化,容易使刀頭產生裂紋,進而引起刀具破損,極大地降低了刀具的使用壽命。 

3 表面粗糙度 

   從MTU對鉆削加工所作的100多次切削試驗證明,不加注冷卻液的干式切削,比加注冷卻液的情況將兩倍以上地提高了內孔的表面粗糙度Ra。切削試驗條件為,加工材料為AL304和AL390,刀具選用不涂覆的硬質合金鉆頭,選擇通常鉆孔時所用的切削參數(shù)。所以對內孔表面粗糙度要求的零件加工,盡量避免采用干式切削。同樣他們也對以上鋁合金進行了鏜削加工的比較性切削試驗。結果證明,在相同加工條件下,所獲內孔表面粗糙度與加不加注冷卻液,幾乎沒有關系。  #hc360分頁符#

4 切削力和力矩 

   從MTU對鉆削加工所作的鉆削試驗證明(條件同上),加注冷卻液,可明顯地降低作用在鉆頭上的切削力和力矩。尤其對于封閉式的切削加工影響更大,例如,從他們對攻絲加工所進行的切削試驗也充分證明了這一點。還有深孔加工拉削鋸削等。然而,他們選用表面經涂覆的硬質合金鉆頭,進行干式切削試驗。由于涂覆刀具所具有的硬度高、切削性能好又具有很好的潤滑作用(同加注冷卻液的效果相同,減小了刀具/工件間的摩擦)等優(yōu)點,因而使作用在鉆頭上切削力和力矩的測量數(shù)據(jù),基本上與加注冷卻液情況下相等(除封閉式切削加工)。同樣,對以上鋁合金進行了鏜削加工的比較性切削試驗。結果證明,在相同加工條件下,作用在鉆頭上的切削力和力矩大小,加與不加注冷卻液兩種情況,同樣幾乎沒有區(qū)別。 

5 切削熱與內孔尺寸精度 

   由MTU對鏜削加工試驗中的試件內孔,分時段,在不同軸向和徑向位置上進行切削溫度測量,并根據(jù)所受切削溫度進行有限元分析。結果表明,不加注冷卻液可使用試件內孔不同位置的切削溫度上升,將使加工內孔的尺寸變大。所以對于內孔尺寸精度要求高的零件加工,確面臨著一個是否加注冷卻液的選擇問題。 

6 結論 

   由以上幾個方面可以認為,對于零件尺寸精度、表面粗糙度要求不高的非封閉式的切削加工,完全可以采用干式切削。而對于尺寸精度表面粗糙度要求高的非封閉切削加工,需采取一系列的技術措施,例如,提高主軸轉速、減小進給量等,這些勢必提高生產成本。但經計算分析,這些費用正好與取消冷卻液的費用相等。加之采用最新的制造技術,如使用新型刀具材料、采用高速切削技術等,完全可以替代通油加工技術。因而,干式切削具有很好的發(fā)展前景。

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