干加工技术
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图1:制造成本在生产加工中的分配情况
在切削过程中应用“干”加工技术是一种不断发展的前沿技术。
当今的 GUnther & Co公司,作为行业先锋,已经为干加工或采用最少量油雾润滑的加工提供了一系列刀具。当然,用户肯定还需要基于自己的经验并针对自己特定的应用范围而收集自己的切削参数。
这一点可通过刀具制造商和用户间的密切合作而发挥其最大功效。

冷却液问题

在加工过程中经常要用到冷却液。它们可降低刀具磨损;散掉工件和机床上的热量,帮助排屑,并去除附在工件、刀具和设备上的切削残留物。总而言之,它们是保证平稳制造工艺的一个重要前提。
近年来,由于切削液使用量的增长,使得采购、维护处置的成本增长量非常可观。冷却液与环境之间的兼容性以及对机床操作人员潜在的健康危险已经越来越多地成为人们批评的主题。对已用冷却液的处置并不完全符合生态环境的要求,同时它还会导致成本的增加。
这些成本通常被低估,因为它们主要被包括在总体杂项开支中。因此在采用集中润滑系统进行制造的操作过程中,它们的成本达到了总制造成本 7-17%的水平。与后者相比,刀具成本通常只占总成本的2-4%(图1)。
因此减少润滑油消耗必须成为面向未来的制造工序中生态和经济方面的目标。针对现代切削材料和高级涂层技术这种背景,现在人们提出了这样一个问题,那就是在工业规模上不用润滑油进行加工即进行干加工是否可能。

冷却液和润滑油的替换方法

如果完全不使用冷却液,则后者对切削工艺的影响也就消失了。这就意味着刀具和工件不再得到冷却,排屑更加困难,刀具和切屑难以分离。对于这些不利条件,必须通过刀具结构和涂层进行补偿。但是,这会达到极限,而这种极限可通过冷却液和润滑油的替换方法得以延伸。下面这些应该特别提到。
  • 采用压缩空气进行冷却
  • 采用所谓的“最少量油雾润滑”

图2:刀具温度与冷却液的关系

图3:最少量油雾润滑的供应
大约为6巴的压缩空气可以部分替代水基冷却液所实现的冷却和排屑功能。对于“最少量油雾润滑”(MML)方式,实际是在一个混合系统中给压缩空气添加少量高性能润滑剂。尽管是以极少量(大约5-50ml/h)形式存在的,但这些物质可以防止刀具与所切削材料连成一体,其中后者具有很强的粘附性,如铝就是这样。除了后者外,最少量油雾润滑可以通过减少摩擦而降低刀具在各种材料加工中的温度。(图2)
在最简单的情况下,采用从刀具外部用一个或多个喷嘴提供压缩空气或最少量油雾润滑的方式。该过程特别适合作为对现有机床进行更新的一种价格合理的手段。但是,如果频繁在自动机床上换刀,则会发生针对相应刀具槽形而调节喷嘴位置问题。此外,还会产生这样的危险,即喷嘴的对齐要受因切屑、设备或工件碰撞所发生的非受控变化的支配,结果空气喷嘴不再对准刀具。因此;在设计新机床时,通常要将这一点建立在下面这种情况基础之上:即将压缩空气或MML穿过主轴。这种冷却供应方法特别适合深孔加工,因为在这种情况下,几乎无法将外部气源施加到切削点上,因而不再对排屑有任何帮助(图3)。
进一步的区别存在于通过内部和外部方式所形成的混合之间的内部MML供应方面。在外部混合中,油和空气是在机床外面混合的,以产生MML。对于内部混合,这一点只有在达到主轴端部之前那一刻才会发生。采用这种方式,就可以避免在从混合器到达刀具的过程中发生油气分离现象,且可以避免在接通和断开MML供应过程中排屑滞后问题。
那些设计通过主轴供应液体冷却液的机床。为了进行压缩空气或MML冷却,几乎始终要加以修改或改变。旋转传送的存在一般不允许进行干加工。此外,必须检查确认主轴穿透是否已经在低压下释放(在某些情况下对于MML仅有2-3巴)。由于如果采用MML的话,一般在改造现有机床时仅能使用外部混合,因此一般还需要澄清在主轴中是否存在(可能引起无法令人接受的油气分离现象的)挠曲点。
本文作者:山特维克集团Titex部
上载于:2004-3-12 14:03:59

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