一种重视环保的加工技术
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技术综合
图1 半干式加工的相关技术
图2 主轴转速与雾液喷出量的关系(采用原主轴送液结构)
图3 主轴转速与雾液喷出量的关系(采用非回转型主轴线路)
图4 雾液在高速回转主轴内的作用
图5 液滴直径与主轴内气流路线对液滴平均到达距离的影响(计算机模拟)
工件材料:S55C 所用刀具:硬质合金钻头(Ø5mm) 涂层:TiN 切削速度:200m/min 进给量:0.1mm/r 孔深:15mm
图6 加工孔数与后刀面磨损的关系
图7 曲轴油孔的半干式高速加工(EMG公司)
图8 富士精工和富士BC技研公司配合开发的MQL镗孔刀具(主要用户对象为汽车行业)
工件材料:A2017 切削速度:100m/min 进给量:0.1mm/r 孔深:15mm(L/D=3) 加工孔数:200
图9 铝材半干式加工的已加工表面粗糙度
利用主轴供油孔的MQL装置
模拟雾液作用的供给装置
新型MQL方式的效果
- 润滑和冷却效果良好
- 雾液通过主轴内孔,再由刀具供油孔直接流向加工部位,这种结构和半干式加工组合起来,可获得良好的润滑和冷却效果,而这是过去采用湿式加工无法达到的。图6所示为用钻头加工孔的的实例,试验采用干式、半干式、湿式三种方式加工,图中列出了各种加工方法产生的刀具后面磨损宽度比较。结果表明,采用主轴内孔供液的MQL加工,能有效抑制刀具磨损,其结果与湿式加工大体相同,而其环保效应则远远优于湿式加工。
- 可实现小直径深孔的高速加工
- 最近,富士BC技研公司开发出一种新型雾液装置EBT系列,这是一种小直径深孔加工专用的外部混调内部送液装置(在机外调制成雾液,通过主轴内孔,再由刀具供油孔喷出)。EBT系列的雾液喷出量比2000年该公司开发的同类产品提高3倍以上。另外,在工具生产厂的配合下,他们在直径相同的钻头上,增大供油孔径,使喷出的雾液大幅度增加,据称雾液喷出量最多可增大7倍。这种装置与刀具的各种参数相配合进行切削试验,结果表明,刀具寿命提高2倍以上;将其用于立式加工进行试验时,无需增添加压装置即可进行小直径深孔加工。图7所示为曲轴油孔的半干式高速加工实例。
- 可用于难加工材料的切削加工
- Inconel是一种典型的难加工材料,在这种耐热合金工件上加工小孔尤其困难。过去大都采用湿式加工,效率低,污染重;现在采用半干式加工,效率成倍增长,污染也很轻微。如用6mm钻头在Inconel工件加工小孔,采用水溶性冷却液进行湿式加工(v=7~10m/min,f=0.04~0.05mm/r),加工长度最多可达30m左右,而采用MQL方式加工(v=15~20m/min,f=0.06~0.10mm/r),切削长度可达186m,约为湿式加工的6倍。由此可见,MQL方式用于难加工材料的切削加工是大有可为的。
- 汽车行业大量采用MQL加工技术
- 汽车行业的铝合金零件数量非常多,过去采用湿式加工,污染非常严重,加工效率也不理想。现在,许多厂家正在考虑大量采用MQL技术进行加工,如马自达公司轿车的气缸体生产线,两年前就着手全面采用干式和半干式加工方式,目前,除个别工序外,均已采用MQL加工技术。丰田汽车公司在齿轮加工和各种孔加工中,已部分采用干式或MQL方式加工。图8是富士精工和富士BC技研公司配合开发的MQL镗孔刀具。
刀具涂层的效果
刀具切削刃形状及螺旋槽形状
供油孔形状及喷出口的位置
雾液回收装置
切屑回收装置
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