在
金屬切削加工過程中，通常都要使用切削液。切削液在切削加工中主要起冷卻、潤(rùn)滑、排屑和防銹的作用，有助于提高
刀具耐用度，減少工件熱變形，保證工件已加工表面質(zhì)量等。但是切削液的大量使用也造成了很多負(fù)面影響，不僅導(dǎo)致生產(chǎn)成本大大增加，還給環(huán)境和人體健康帶來了巨大的潛在危害。
o-_H+p6a }*9mNE 高速切削是高性能加工的一種主要工藝技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空、
模具、汽車等行業(yè)。由于
機(jī)床主軸高速回轉(zhuǎn)(8000～60000r/min)會(huì)在刀具周圍產(chǎn)生離心高速、高壓氣流，依靠常規(guī)加大切削液流量、降低切削溫升的辦法已不能達(dá)到理想的效果。采用有效的冷卻潤(rùn)滑條件，可以有效降低切削溫度，改善切削摩擦狀態(tài)，抑制刀具磨損，成為進(jìn)一步提高加工效率的主要技術(shù)途徑。與此同時(shí)，在金屬切削加工領(lǐng)域涌現(xiàn)出了多種用于替代傳統(tǒng)濕式冷卻潤(rùn)滑加工方法的環(huán)境友好的新型綠色切削加工技術(shù)，如干式、液氮冷卻、噴霧冷卻、風(fēng)冷和微量潤(rùn)滑切削等。
cHjnuL0fsy 38l 8n. 微量潤(rùn)滑切削
;2jH;$HZ Gj H$!P=. 微量潤(rùn)滑(Minimal Quantity Lubrication，MQL)切削是指將壓縮氣體（空氣、氮?dú)狻⒍趸嫉龋┡c極微量的潤(rùn)滑油混合汽化后，形成微米級(jí)的液滴，噴射到加工區(qū)進(jìn)行有效潤(rùn)滑的一種切削加工方法。切削液的用量一般僅為0.03～0.2L/h（傳統(tǒng)濕法切削的用量為20～100L/min），可有效減小刀具與工件、刀具與切屑之間的摩擦，防止粘結(jié)，延長(zhǎng)刀具壽命，提高加工表面質(zhì)量。MQL的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯，適用范圍廣闊，國(guó)內(nèi)外關(guān)于MQL的研究包含了幾乎所有的切削工藝，如鉆削、
銑削、
車削和磨削等。
;"Q.c#pA$g K@>($BX] MQL技術(shù)融合了干式切削與傳統(tǒng)濕式切削兩者的優(yōu)點(diǎn)：一方面，MQL將切削液的用量降低到極微量的程度，不僅顯著降低切削液的使用成本，而且通過使用自然降解性高的合成酯類作為潤(rùn)滑劑，最大限度地降低了切削液對(duì)環(huán)境和人體的危害；另一方面，與干式切削相比，MQL由于引入了冷卻潤(rùn)滑介質(zhì)，使得切削過程的冷卻潤(rùn)滑條件大大改善，刀具、工件和切屑之間的磨損顯著減小，有助于降低切削力、切削溫度和刀具的磨損。這種切削技術(shù)也稱為半干式切削，在二十一世紀(jì)以綠色環(huán)保為主題的影響下有著很大前景。
>#~>!cv6D 0S71&I$u] MQL油霧系統(tǒng)
>JckN4 v #$0*Gd-N MQL的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由油霧供給系統(tǒng)、噴嘴和潤(rùn)滑油三部分構(gòu)成。
9qvKg`YSh % "CF-K@th MQL的供液系統(tǒng)
@Tz}y" VG *BF G{P MQL供液系統(tǒng)主要有2種形式：一種是外置式供液系統(tǒng)；一種是內(nèi)置式。內(nèi)置式供液系統(tǒng)集成在機(jī)床內(nèi)部，潤(rùn)滑油和壓縮空氣的混合物通過機(jī)床主軸內(nèi)孔和刀具內(nèi)置的輸送管道導(dǎo)入加工區(qū)，冷卻潤(rùn)滑油霧供給更加容易。但該方式對(duì)主軸結(jié)構(gòu)提出了新的要求，常常限制了主軸的最高轉(zhuǎn)數(shù)。外置式供液系統(tǒng)是單獨(dú)設(shè)計(jì)，油霧供給的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，幾乎不需要改造機(jī)床。潤(rùn)滑油和壓縮空氣在機(jī)床外部通過混合裝置混合后可由多個(gè)噴嘴引出，作用于加工區(qū)的刀具和工件。但是當(dāng)加工的工件直徑變化較大或換刀時(shí)，原來噴嘴的位置必須經(jīng)過手動(dòng)或通過其他的輔助定位系統(tǒng)的校正，來實(shí)現(xiàn)噴嘴軸向、徑向和角度的正確定位。外部式油霧供給中，對(duì)特定的加工方法（如鉆削）還存在工藝上的困難。采用目前技術(shù)，潤(rùn)滑油霧在加工區(qū)最多只能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)徑比約2～3的潤(rùn)滑。深孔構(gòu)件的銑削也存在相似的問題。
&-zW1 wf ^e\H V4s 對(duì)于微量切削液的傳輸霧化，也有2種形式：一種是單通道，這種形式需要一個(gè)單獨(dú)的霧化裝置，然后把霧化好的液滴和壓縮空氣的混合物，通過一個(gè)通道傳輸?shù)絿娮�；另一種為雙通道，不需要單獨(dú)的霧化裝置，通過兩個(gè)通道，里面小通道為微量切削液，外部大通道為壓縮空氣，在靠近噴嘴處(霧化區(qū))或利用噴嘴進(jìn)行霧化，進(jìn)而噴射到切削區(qū)。與雙通道系統(tǒng)相比，單通道系統(tǒng)更便于制造，但在輸送潤(rùn)滑油霧時(shí)，特別是在具有強(qiáng)烈離心作用下的旋轉(zhuǎn)主軸中時(shí)，油霧會(huì)被分散，這常導(dǎo)致加工區(qū)油霧不均勻，使加工質(zhì)量變差。
7X`]}z4g [Lal_}m? MQL的潤(rùn)滑油
S}/5W GLWEoV9< 為了盡量減小對(duì)環(huán)境和人體的影響，MQL中使用的潤(rùn)滑油，不能再采用那些含有大量有毒添加劑成分的傳統(tǒng)切削液，作為MQL切削加工用切削液，其綠色潤(rùn)滑劑的基礎(chǔ)油有合成酯、植物性切削油、聚α-烯烴(PAO)和聚乙二醇等。而常采用生物降解性高的合成酯和油脂。雖然植物油也具有很好的生物降解性，但其在高的切削溫度下，在工件、刀具和上有樹脂化的趨勢(shì)，切削性能也不理想，因此基本不使用。
& \ $~ Ev>P|k V&A 此外，潤(rùn)滑油霧中油滴顆粒的大小和聚集度對(duì)加工區(qū)刀具和工件接觸表面的潤(rùn)滑效果有影響。油滴大小的影響因素一般包括壓縮空氣的壓力、潤(rùn)滑油用量和噴嘴距離。在同等氣壓下，隨著潤(rùn)滑油用量和噴嘴距離的增加，油滴變大，速度減小。在潤(rùn)滑油用量相等時(shí)，隨著氣壓的增大，液滴變小，速度增大。因此，顆粒較大的油滴速度低，在傳輸中由于自身重力更容易發(fā)生偏離，導(dǎo)致加工區(qū)不能充分供油，影響潤(rùn)滑效果。
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