绿色切削中的微量润滑技术

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1、绿色切削中的微量润滑技术摘要：综述了MQL(微量润滑)技术的国内外研究现状，提出了MQL技术进一步推广应注意的关键性问题。探讨了MQL技术的发展趋势，指出绿色制造技术已经取得了一定进展，微量润滑技术也因为其环保特性逐渐被认可。1微量润滑(MQL)技术   当前，环境、资源、人口成为世界面临的三大主要问题，全球环境的恶化程度与日剧增，正在对人类社会的生存与发展造成严重威胁。制造业在将制造资源转变为产品的过程中产生大量废弃物，形成制造业对环境的主要污染源。由于制造业量大面广，因而对环境的总体影响很大。可以说，制造业一方面是创造人类财富的支柱产业，但同时又是环境污染

2、的主要源头。随着人类环保意识的提高以及各国陆续推出的各项切削液的限制政策，“绿色制造技术”、“环境无害技术”、“清洁生产”、“工业生态学”等既可满足生产需要，又合理使用资源的名词日益引起人们的重视。制造过程的绿色化，也成为当今各国竞相研究的焦点。   微量润滑技术——MQL(MinimalQuantityLubri—cation)是在压缩气体中混入微量的无公害油雾，代替大量切削液对切削点实施冷却润滑。MQL是一种有效的绿色制造技术，切削液以高速雾粒供给，增加了润滑剂的渗透性，提高了冷却润滑效果，改善了工件的表面加工质量；使用切削液的量仅为传统切削液用量的万分之

3、一，从而大大降低了冷却液成本，使切削区域外的刀具、工件和切屑保持干燥，避免了处理废液的难题；MQL可以根据工况规定润滑的最佳浓度，而且消除了切削液中悬浮的硅粒子污染，改善了工人的工作环境；MQL系统简单、占地小，易于安装在各种类型的机床上。2微量润滑技术的作用机理   机械加工过程中，刀具和金属接触表面会产生高温，而在传统切削液的冷却作用下，高热固体金属会急速冷化产生淬火效应，金属表面会产生淬火马氏体组织，使金属变硬的同时脆性增强。由于淬火反应的强烈程度与温差成正比，而提高生产速度会使刀具温度更高，所以提高生产速度将产生强的淬火效应导致刀具寿命降低。   微量

4、润滑系统中润滑剂是以微米级雾粒进给，不会产生淬火效应。在刀具没有过热的情况下，切削速度提高，工件切削层的破裂点会提前出现，也即切削破裂点将远离刀尖，使得破裂点的高温难于传给刀尖。   切削热集中在工件及切屑上，刀具唯一的热源只有和切屑的接触点，切削速度提高亦会使切屑易于弯曲并以高速离开工件及刀具，从而有效减少切屑传导切削热的时间。此外，适宜的高温可以软化切削工件的表面，减小切削力，更易于切削。   对于切削液的渗透机理，有着多种不同的假设。一种比较普遍的观点认为：由于切削区摩擦接触界面上存在着强大的拉压应力和剪切应力，在这些应力的综合作用下，必然会产生微裂纹。

5、根据物理学中的毛细现象原理，微裂纹可以作为毛细管，会把切削液引入摩擦接触区。《水蒸气作绿色冷却润滑剂的作用机理及切削试验研究》这篇文章对水蒸气作绿色冷却润滑剂的作用机理作了研究，证实了在切屑沿前刀面流出的过程中，前刀面与切屑底面的滑擦和耕犁作用使刀一屑接触区形成了大量的毛细管，通过虹吸作用，使切削液渗透到切削区。同时比较了切削液以流体及蒸气形式的渗透时间，结果表明，切削液以较小直径的雾粒形式可以更迅速渗透至加工表面。微量润滑系统形成的微雾粒大小与蒸气雾粒相当，而且速度高，更利于高速进入毛细管，实现更好的润滑效果。3MQL技术的关键问题   最小量润滑技术综合了

6、传统切削和干式切削的优点，得到了研究者们及制造厂家的充分认可，在车、铣、钻、磨等加工过程中取得了良好的实验效果。相关研究之外，许多企业致力于开发并生产微量润滑系统，如德国lubfix公司，德国福鸟(VOGEL)公司，意大利科诺润滑(Technosystems)公司等。也有许多企业将MQL系统实际应用于生产线并取得了很好的效果。如福特汽车公司已把微量润滑技术应用于汽车动力系统零件的加工；Grob公司作为设备制造商在缸体和变速箱的加工中使用了1个或2个通道的最小量润滑系统；Guehring公司指出，MQL不仅在经济上比一般的湿式加工有优越性，而且还有助于切屑处理，

7、该公司在整体硬质合金钻头上采用MQL取得了明显的效果。   虽然MQL技术已有一定程度的进展，但在该技术逐步推广的过程中，还存在各种各样的问题亟待解决。3.1MQL系统的方案选择   最小润滑技术主要包括气雾外部润滑和气雾内部冷却两种方式(图1)。①气雾外部润滑方式：将切削液送人高压喷射系统并与气体混合雾化，然后通过一个或多头喷嘴将雾滴尺寸达毫、微米级的气雾喷射到加工刀具表面，对刀具进行冷却和润滑；②气雾内冷却方式：通过主轴和刀具中的孔道直接将冷却气雾送至切削区域，进行冷却和润滑。根据加工需要，可将两种润滑方式配合使用，以获得最佳冷却润滑效果。图1MQL系统方

8、案   外部润滑系统一般由空气压缩机、