高速切削加工中的冷却润滑

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1、电力机械RefrigerationAirConditioning&ElectricPowerMachinery制冷空调与电力机械高速切削加工中的冷却润滑朱传敏，官睿，王宝海，李沪曾（同济大学现代制造技术研究所，上海200092）摘要：介绍了高速切削中的冷却润滑的机理、方法及其应用，并阐述了它们的优缺点和发展方向。关键词：冷却与润滑；切削液；最少量润滑；干切削；涂层中图分类号：TH16文献标识码：B文章编号：1006-8449（2006）02-0077-030引言在金属切削过程中，始终存在着两个摩擦副，前刀当切削力很小时，m抑1，此时F抑A子1。当切削力很面与切屑的摩擦副和后刀面与切

2、屑的摩擦副。刀具前大时，m抑0，此时F抑A子2。可见，在切削过程中，切削力刀面、后刀面不断与切屑和工件接触并发生强烈的摩在A子1与A子2之间变化。我们应该尽量增大m的值，以擦，接触区压力可高达1GPa以上，切削温度则可高减小切削力。[1]现在的冷却润滑方式主要有采用具有润滑作用的达1000益以上。在这样的高温高压下，切削条件极度恶劣，会大大缩短刀具寿命和影响工件的加工质量。切削液、在刀具表面涂覆润滑涂层以及使用自润滑刀为了降低切削温度，延长刀具寿命和提高加工表面质具等。下面本文对它们分开介绍。量，往往在加工过程中使用冷却润滑液。冷却润滑液在切削过程中的主要作用就是冷却与润滑，此外还

3、有1切削液润滑排屑等附加作用。1.1传统切削液的缺点冷却与润滑的机理就是在刀具与切屑之间形成一次润滑膜，避免刀具与切屑直接接触，同时降低它们之切削液润滑是现实加工中应用最普遍的方法，也间的剪切系数，从而降低剪切应力。切削加工过程中是很有效的方法，但是随着切削速度的提高，普通的浇具有润滑作用的薄膜主要包括物理吸附膜、化学吸附注式冷却润滑方法已经不起作用了，因为切削液还没[2]膜、化学反应膜、氧化膜、涂层润滑膜及自润滑膜等。有到达切削部位就被高温分解或是溅出，根本起不到在切削力较小的情况下，润滑膜可以较好的起到冷却应有的作用。而且，随着社会的发展，社会对环境污染润滑的作用；随着切削力的

4、增大，润滑膜不断的磨损脱的重视，切削液冷却润滑的方式已经受到了严格的限落，此时处于边界润滑状态；切削力继续增大，把润滑制。它主要的缺点有：膜完全破坏，这时处于最恶劣的干切削状态下。一般（1）增加加工成本。研究成果表明，在欧洲汽车制在切削中，边界润滑的情况比较多。在边界润滑状态造业，切削液的成本占总制造成本的16.9%，它包括下，切削力的大小可以用公式表示为购买切削液的费用、使用切削液所需设备费、维护及废[3]F=A（m子1+（1-m）子2）（1）液处理费等。而刀具成本仅占总制造成本的7.5%；式中F—切削力，N；（2）污染环境，切削润滑剂中所含的矿物油和磷、A—刀具与切屑的接触总面

5、积，m2；硫、氯等会对环境造成污染；m—有润滑膜的面积与总接触面积的比；（3）对人体造成伤害。切削液中的有害成分，如硫、子1—润滑状态下的剪切强度，MPa；亚硝酸胺等，通过皮肤接触会对人造成伤害。此外，切子2—干切削状态下的剪切强度，MPa。削润滑液的挥发会对人的呼吸系统产生危害。No.2/2006总第108期第27卷77制冷空调RefrigerationAirConditioning电力机械与电力机械&ElectricPowerMachinery鉴于以上缺点，迫使企业减少切削液的250喷嘴直径0.125mm235运用，研究开发新的绿色切削液，寻找切削压力68.8MPa215202

6、液的替代品，改变切削液的传统供给方式。1801601.2切削液的现状及发展方向145136Fy110Fz103切削液分油基和水基两种，油基亲油，7075水基亲水，油基切削液处理较麻烦。目前，我0244872961200.000.090.180.270.360.45喷嘴直径/mm国水基切削液的使用范围越来越广，且已开水压力/MPab）a）始从一般的乳化液向性能好、寿命长的合成图1切削力的变化规律切削液、微乳化液过渡。在发达国家，微乳化a）切削力与喷流压力的关系b）切削力与喷嘴直径的关系液已普遍使用，并正在大力研究环保型切削液。当前，国内外切削液研究的重点内容包括：研制高大，切削力越小

7、。其变化规律如图1所示（切削速[5]性能切削液，研究延长切削液使用寿命的供液方法以71.8m/min,进给速8.9mm/min,切削深度0.89mm)。如减少废液排放量；研究更有效和更经济的废液处理方果内部供液与外部喷嘴供液相结合，会取得更佳的效法，除使其达到排放标准之外，还应尽可能减少有害果。污染物在环境中的积累。另一种有效的方法是寻找切削液的替代品，液氮2最少量润滑冷却是研究较多的内容。美国怀特州立大学的SY最少量润滑（MQL）是介于湿切削和干切削之间的Hong和