切削难加工材料的新型绿色高效冷却润滑技术

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1、切削难加工材料的新型绿色高效冷却润滑技术摘要：　绿色切削技术是机械制造企业实施绿色制造技术的重要组成部分，已成为21世纪的一种先进制造技术。　高速、超高速的干式切削是绿色切削追求的终极目标，但它在相当长的时期内还不能广泛实施。因此现阶段的主要任务就是要研究如何使所用切削液不对环境造成污染或少污染。主要研究有2方面：一是研制无害添加剂，二是研究少或无污染的冷却润滑剂，研究绿色切削技术。.jyqkachinematerialsHouJianglan（XinjiangTianyeChemicalGrouptobuildthreeoffice,XinjiangShihe

2、zi,832000）Abstract:thegreencuttingtechnologyisanimportantpartoftheimplementationofgreenmanufacturingtechnologyinmechanicalmanufacturingenterprise,hasbeeakindofadvancedmanufacturingtechnologyintategoalofgreencuttingpursuit,butitisinafairlylongperiodoftimehasnotbeenimplemented.Therefor

3、e,atthisstagethemaintaskistostudyhoakethecuttingfluidusedinthenonpollutionorlesspollution.Themainresearchincludes2aspects:oneisthedevelopmentofharmlessadditives,tulsion,alQuantityLubrication，MQL）技术、雾化冷却润滑技术、液体射流冷却润滑技术、低温冷风冷却技术、液氮冷却干式切削技术及干式静电冷却技术等。（1）最小量（微量）润滑技术。此法是西欧国家的一些专家提出的介于干式与湿

4、式切削之间的一种润滑技术。此技术是将压缩空气与少量润滑油混合汽化后，再喷射到加工部位，从而使刀-屑接触区得到冷却和润滑。此技术可大大减少刀-屑及刀-加工表面间的摩擦，起到降低切削温度、减小刀具磨损、进步加工效率和加工表面质量的作用。如一台加工中心在传统湿式切削中需要切削液20～100L/min，MQL技术则只需（15～30）×10-4L/min，约为湿式切削的1/3000～1/40000。但这项技术目前仍存在2方面题目不易解决：一是最小量如何确定，二是冷却润滑油仍有污染。因此MQL技术并非干式纯绿色，故称为准绿色切削技术。在此基础上，MQL技术又发展为低温雾化润

5、滑切削技术，即把压缩空气降至零下几十度，再与润滑油混合汽化，效果比一般压缩空气要好，但仍有少许污染。（2）雾化冷却润滑技术。此法是将切削液雾化后喷射到切削区的冷却润滑技术，这项技术固然有较好的效果，但是污染较为严重，工作区必须封闭，不便推广和采用。（3）液体射流冷却润滑技术。此法是将切削液用高压射流喷射到切削区，与浇注法相比，此项技术可进步刀具使用寿命，但污染也较为严重。（4）低温冷风冷却技术。此法必须有低温冷风冷却系统，包括压缩空气源、空气除湿器、空气冷却器、尽热管、风嘴、吸尘管和集尘器等组成。为使其有防锈和润滑作用，还必须喷进少量植物油，此项技术也有污染且系

6、统复杂，不便推广和采用。（5）液氮冷却干式切削技术。此法是采用液氮使切削在低温冷却状态下进行。常有2种方式：一是靠液氮的自身瓶装压力喷到切削区；二是靠液氮受热蒸发循环间接冷却刀具，这是一种低温干式切削方法。液氮是制氧过程的副产品，价格便宜、可循环使用且无污染，但储存设备本钱较高，使用起来不方便。另外，在液氮的低温条件下切削的表面化学活性极强，暴露于空气中会很快生锈。（6）干式静电冷却切削技术。干式静电冷却切削技术是前苏联在20世纪80年代发明的干式切削技术，其基本原理是将压缩空气离子化、臭氧化（消耗功率不超过25m）时的蒸气温度为85℃。本课题组从2002年开始

7、此项研究，现已从存贮式原理性试验装置阶段（加热功率为3500s的长方体模型和Godlevski.V.A的圆柱体模型。关于冷却润滑剂渗透刀-屑接触区的过程，他们以为液态冷却润滑剂渗透毛细管分为3个阶段，一是常温液体渗透，二是常温液体在毛细管中切削温度（几百度）的作用下，发生体积膨胀，压力升高，微滴蒸发“爆炸”，从而进进第三阶段——气相填充阶段，即发生了“爆炸”了的蒸汽填充到了毛细管中，同时毛细管开口处的液体又被顶出，从而限制了后续液体的渗透，这说明液态冷却润滑剂的作用打了很大折扣。而过热水蒸气在毛细管中的渗透就较为顺利，省往了第二阶段——蒸发“爆炸”阶段，使它能连

8、续、较顺利地完成渗透，因