低温冷风mql技术中微量润滑机理研究

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1、低温冷风MQL技术中微量润滑机理研究黄　伟（西安石油大学机械工程学院，陕西西安710065）【摘　要】本文主要分别讲述了纵向毛细形成的原因是刀具表面不平整引起的犁耕作用；横向毛细管形成的原因是硬质点嵌入切屑中在与刀具的相对滑动中撕裂切屑形成横向缝隙。在此模型的基础上总结了低温MQL的润滑机理，并通过实验数据验证润滑油膜的存在。.jyqkin、切削深度ap=0.5mm、进给量f=0.3mm/r。2.2　实验结果及分析从图2中，三种环境从切削力Fz对比来看，冷风切削和浇注式切削时的切削力要大于低温冷风MQL切削，而浇注

2、式比冷风切削稍大；在相同的切削参数下，切削钛合金时产生的切削力要比45#大。冷风MQL条件下切削力比干式切削的切削力小接近17%。影响切削力大小的参数主要有：切削用量三要素（切削深度>进给量>切削速度）；刀具的几何参数（前角、主偏角、负倒棱、刀尖圆弧等）；刀具材料（高速钢>硬质合金>陶瓷刀具）；刀具磨损情况；切削液类型（无切削液>乳化液>润滑油）。而在本次试验中，采用的切削参数是一样的，并且使用同一把车刀，刀具的材料是YG8，连续车削两层钛合金，对刀具后刀面的磨损几乎可以忽略不计

3、。两次实验中一次只采用低温冷风、另一次试验中采用的是低温冷风微量润滑，差别只是增加了少量的润滑油。但是从图2中可以看出，低温MQL的切削力比冷风车削的小接近17%，这部分减小的力，就是增加微量润滑油的结果，也就是润滑油产生润滑油膜后使得切削阻力降低，从而降低了切削力。实验结果图3中在三种环境下，在相同的切削速度下可以发现浇注式的条件下，切削区的温度最低。冷风MQL与冷风切削的测量温度相对较高，这两种环境相比较切削温度相差不多。冷风MQL略低一些。浇注式的冷却主要是靠大量切削液的对流换热方式，浇注式的切削液流量大流速

4、低，切削液来不及到达切削主区间隙，及时冷却润滑切削前刃部位，因为水的比热容最大，可以迅速带走切削热，因此，测量温度较低。冷风MQL的冷却效果比纯冷风效果好，主要原因还是在于冷风MQL比单纯冷风多了少许润滑油，而这些润滑油在冷风高速气流的携带下对刀具、切屑、工件之间的切削区进行强力降温，并迅速在切屑和刀具之间形成油膜，使切屑的温度来不及传递到刀具、工件，这是冷风切削的降温机理。另一方面，在冷风降温同时低温油膜使得切屑与刀具之间摩擦类型发生了变化，由干摩擦，变成了边界摩擦，这使得摩擦减少，同时摩擦热也相应减少。因此，在

5、低温冷风微润滑条件下，切削温度较低，由于油膜的保护刀具在这样的环境下使用寿命更长。从图4中A图可以清晰看到，切屑边缘的锯齿状毛刺，这是在切屑挤压变形中，刀具施加的剪切和挤压力克服了切削材料的屈服强度和拉伸强度，即克服了材料的动态强度，造成切削材料的周期性屈服变形，形成了规律的锯齿状毛刺。从C中可以更明显的看到，由于周期性的屈服而造成原本光滑的表面变成了粗糙不平的翘曲面。而从B图中可以清晰看到清晰沿着切屑流出方向由于摩擦而形成的沟壑痕迹。正是由于切屑中类似图4A和B处，切屑产生的翘曲和由于摩擦撕裂产生的横向毛细管，使

6、得微量润滑油在高压的冷风携带下，吹入到切屑与刀具之间的缝隙中，填满缝隙，在切屑与刀具之间的相对运动中，形成类油楔边界润滑模型。3　结论在前人毛细管模型的研究和实际观察，提出一种单个纵横毛细管模型，通过实验数据分析和对切屑的观测，可以得到结论如下：（1）通过对切屑形态和表面观察，证明润滑油进入通道的存在（单个纵横交错毛细管模型）；（2）通过低温MQL和冷风切削实验数据（切削力减小接近17%、切削温度降低8%），接验证润滑油膜的存在；（3）润滑油通道和润滑油膜的存在，印证低温冷风MQL润滑机理。..