理论教育 微量切削润滑技术的探索与优化

微量切削润滑技术的探索与优化

时间:2023-05-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:微风润雾式微量切削润滑工艺奥妙初探1)道法自然——对润滑液物理法则的应用。由于微风润雾式工艺的独到性,它可以轻松地解决这种输送问题,不会碰到润滑量不够、内通道受阻挡等问题。据介绍在某汽车生产线上用一台微风润雾式装置负责可以满足全部109把刀具的切削润滑。自面世以来,微风润雾式工艺的应用效果每天在不断地得到验证,应用及优化试验也在许多层面展开。

微量切削润滑技术的探索与优化

(1)德国微风润雾式微量切削润滑系统 从自然界的云雾得到启发,利用压缩空气输送,而且和微风一起送出微细液气雾(气溶胶),无孔不入、无处不往的特性将润滑液气雾稳定持续地输送到工作点,润滑刀具与工件,并随风将切屑与热量带离刀具与工件,故笔者将它译为“微风润雾”,见图1。

微风润雾式工艺有以下不同等级的装置,即H05为液气雾混合喷嘴、H20极细雾化喷射器、H40AI液雾喷射器。①H05适用于简单的机床,必须装在主轴上方工作,经济型;②H20适用于几乎所有的加工种类,可编程,最多6个润滑程序;③H40AI适用于几乎所有的加工种类,可编程,最多64个润滑程序。

图 1

装置均可对现有机床进行改造。针对工艺的单一性或多样性,开发以上单种加工润滑模式或多种加工润滑模式的装置,可给客户提供适合工况的完整方案,同时做到物尽其用的最佳经济性。

在润滑液方面,三种装置可以将润滑液化成颗粒平均分布在0.1~2μm以内的微细液气雾。其中H40AI装置产生的雾粒在0.1μm以内,三种装置产生雾粒在0.3~0.5μm内的概率均在90%左右,而且能保证30min内雾状不变。

微风润雾式工艺对刀具、夹具、主轴的通道方面的要求变得大为简化,只要保证主轴适合干切削,对复杂的接口等硬件要求大大降低,这也主要赖以微风润雾那无孔不入、无处不往的特性。

微风润雾式工艺装置与刀具、夹具、烟雾过滤、润滑液、控制系统等一起开发,并在汽车制造、机床公司、科研机构、高校等不断进行应用试验,围绕装置优化、配套工艺试验(如液氮冷却+微风润雾式)、切削液研发、拓展应用工艺等诸多方面不断完善发展该技术。

(2)微风润雾式微量切削润滑工艺奥妙初探

1)道法自然——对润滑液物理法则的应用。微风润雾式工艺原理就是如何将液体变成雾,使润滑液的微细颗粒组成凝聚润滑功能的微风,润滑液在微风润雾式工艺装置中形成高而稳定的粘附性,可以几乎没有损耗地被输送到工作点,即润滑液以雾状液气悬浮物自动从高密度区位通过最细小的缝隙。(www.daowen.com)

2)细节解读——机理奥妙之初探。微风润雾式工艺,原理上通过将润滑液雾化到此前方法从未达到过的微细程度,在主轴内不用特别高的压力对之进行可靠稳定输送,列举某些工况的工作压力如下:雾化喷嘴压力8.5bar,润滑液压力6.8bar,雾状液气悬浮物压力6.5bar。

切削液气雾的产生、输送、稳定是影响微量切削润滑系统正常有效工作的关键条件,特别是对于内润滑方式来说,碰到小于3mm直径的刀具及润滑通道直径小于0.5mm的情况,简直无计可施。由于微风润雾式工艺的独到性,它可以轻松地解决这种输送问题,不会碰到润滑量不够、内通道受阻挡等问题。

其特点:微风润雾式工艺装置可以实现从极少到很大润滑液量的精确控制,气、液、雾状悬浮物量均可随时调控。在工艺装置方面,为确保稳定工作,除液气混合雾发生装置外,还可采用独立的贮存罐,使雾量、液气混合比例等独立控制;根据工况需要,可以外接喷嘴,做到内润滑与外润滑模式同时工作;通过专用控制器或现场总线可以最多控制64种程序;专用调控器负责液气悬浮雾的均匀生成;通过参数化程序设定可以保证在不同润滑液间进行切换时,所预选程序的润滑液量保持一致;电气控制布置在一个独立的控制盒里。另外,还可考虑给多台机床同时服务的自动润滑液添加单元

据介绍在某汽车生产线上用一台微风润雾式装置负责可以满足全部109把刀具的切削润滑。

微风润雾式工艺尽管采用对人体无害(至今未证明有害)的润滑液,而且实践中加工消耗量要比传统切削液蒸发量还要少,但加工中产生可见烟雾总是一种“不舒服”。由于颗粒之小,以致一般过滤器不能对之过滤净化,这是一个“不足”。

自面世以来,微风润雾式工艺的应用效果每天在不断地得到验证,应用及优化试验也在许多层面展开。德国刀具公司HORN对其在难加工材料切削润滑中产生出人意料的效果非常信服特别是对TBT深孔加工中的润滑与快速排屑(太多润滑液雾会粘屑)问题,都可由微风润雾式工艺的足够多但尽可能少润滑雾量的精确控制来巧妙解决。

涉及内润滑相关因素及条件毕竟比较多,该公司建议试用前确认机床及其加工参数等要求,根据工况在该公司做试验后再现场试用,比如针对最复杂的装置H40AI的应用,事先需确认:带内润滑孔但没有干扰键槽的主轴(是适用的)、不带截止阀的回转接头(能干式加工)(是适用的)、回转接头接口/通过接插的回转接头的管外径12mm,包括相关刀具及其夹具的建议。

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