謝弘巖1 曹佳寧 2

（1.沈機(jī)集團(tuán)昆明機(jī)床股份有限公司，云南 昆明 650200； 2.沈陽(yáng)機(jī)床股份有限公司沈陽(yáng)第一機(jī)床廠，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

隨著當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各地的工業(yè)水平不斷的提高，機(jī)械工業(yè)的發(fā)展速度更是迅猛，切削加工是機(jī)械產(chǎn)業(yè)中重要的一環(huán)，它主要的功能就是能夠制作出精度質(zhì)量較好的工件。在切削加工過(guò)程中較為常用的一種技術(shù)就是潤(rùn)滑技術(shù)，它能大大提高切削的質(zhì)量和效率，介紹在機(jī)械切削加工過(guò)程中如何科學(xué)應(yīng)用潤(rùn)滑技術(shù)。

一、切削加工和潤(rùn)滑技術(shù)的概述

在機(jī)械生產(chǎn)中，切削加工的最終目標(biāo)就是以較短時(shí)間制造出較高質(zhì)量的工件。在最好的情況下是生產(chǎn)出來(lái)的零件精度較高，使用的時(shí)間較長(zhǎng)，損耗較低且操作簡(jiǎn)單。要滿足這些要求，就依賴于生產(chǎn)過(guò)程中用到的機(jī)床、刀具和加工方式等等，其中非常重要的還有潤(rùn)滑技術(shù)，每個(gè)環(huán)節(jié)相互關(guān)聯(lián)，缺一不可。

機(jī)械生產(chǎn)的切削過(guò)程中，由于切削時(shí)會(huì)有較大摩擦、高壓等，這對(duì)于切削所用的刀具有很大的損傷，對(duì)于生產(chǎn)中零件的粗糙度等都有著一定的影響。針對(duì)這種現(xiàn)象的解決方法一般分為從降低切削時(shí)的摩擦力度，從而減少對(duì)刀具的磨損程度；要減少切削過(guò)程中，被加工零件的自身高溫。滿足了以上兩種條件后，對(duì)于減少刀具的磨損，增加刀具的壽命都能起到有效的作用，而且能夠保證加工出來(lái)的工件的全面質(zhì)量。在原來(lái)的切削過(guò)程中采用的潤(rùn)滑方式基本上是在加工的部位噴灑切削液經(jīng)過(guò)實(shí)踐，一般來(lái)說(shuō)所用的切削液的量越大，得到的效果越好。正是在這種情況下，世界上各個(gè)工業(yè)大國(guó)都施行了相關(guān)的法律法規(guī)，從而保障環(huán)境的安全。大量地使用潤(rùn)滑劑能夠提高切削加工的效率的同時(shí)，各個(gè)生產(chǎn)企業(yè)把關(guān)注點(diǎn)放在了環(huán)保的要求下，必須做到生產(chǎn)中所排放的液體能夠符合標(biāo)準(zhǔn)，這就使得在這方面的成本投入大大的增加。根據(jù)實(shí)際的調(diào)查表明，工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)于切削液使用的成本投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出了基本生產(chǎn)成本。隨著我國(guó)大力宣揚(yáng)“可持續(xù)發(fā)展”的新戰(zhàn)略目標(biāo)，對(duì)于在切削加工過(guò)程中的潤(rùn)滑技術(shù)的開(kāi)發(fā)，有著更高的急迫需求。

二、切削加工過(guò)程中潤(rùn)滑技術(shù)的應(yīng)用

（一）傳統(tǒng)切削加工潤(rùn)滑方式

傳統(tǒng)潤(rùn)滑方式采用加工區(qū)域噴淋切削液方式，大量切削液雖然可以有效改善切削環(huán)境，大幅度減小摩擦，降低切削溫度，但同時(shí)也帶來(lái)了環(huán)境污染的問(wèn)題。切削液中含有大量的油脂類有機(jī)物與氯硫磷等化合物，排放不當(dāng)會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。

（二）刀具涂層潤(rùn)滑技術(shù)

干切削能脫離切削液，有效避免切削液給環(huán)境帶來(lái)的一些問(wèn)題。隨著刀具制造中融入潤(rùn)滑技術(shù)，市場(chǎng)中出現(xiàn)了較多具備耐熱自潤(rùn)滑的新型刀具。過(guò)去刀具通常都是由碳鋼材料制成，耐熱度較低，切削溫度過(guò)高會(huì)影響刀具自身硬度，甚至導(dǎo)致刀具出現(xiàn)不必要的磨損。不同材質(zhì)的刀具耐熱度不同，例如高速鋼刀具耐熱度能達(dá)到600℃，金剛石800℃，陶瓷1200℃，立方氮化硼最高可達(dá)1400℃。在刀具耐熱的基礎(chǔ)上利用涂層覆膜技術(shù)在刀具表面覆結(jié)多層由固體潤(rùn)滑劑構(gòu)成的潤(rùn)滑膜，在加工過(guò)程中，涂層的低剪切強(qiáng)度與高附著性可生成吸附于摩擦表面，形成潤(rùn)滑層，達(dá)到潤(rùn)滑效果。根據(jù)涂層材質(zhì)的不同可將涂層潤(rùn)滑刀具分為兩大類：1.硬涂層，以TiC、TiN 和Al2O2 等作為涂層材料；2.軟涂層，為MoS2、WS2、TaS2 等材質(zhì)。涂層覆膜雖然可使刀具具備優(yōu)良的摩擦學(xué)特性，但是涂層與刀具基體的結(jié)合會(huì)影響刀具的使用壽命，這就要求基體材質(zhì)與覆膜材料具有相近的彈性模量與熱膨脹系數(shù)，從而降低涂層界面的應(yīng)力。相比于涂層覆膜，改善刀具潤(rùn)滑還可通過(guò)改進(jìn)刀具材料實(shí)現(xiàn)，如Al2O3/TiB2 陶瓷刀具，利用刀具在切削加工過(guò)程中的摩擦化學(xué)反應(yīng)，在高溫、高壓環(huán)境下，刀具材質(zhì)表面發(fā)生氧化，形成TiO2，減弱刀具與鐵屑之間的粘結(jié)，實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑功能。干切削的使用會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題：1.摩擦過(guò)程中摩擦系數(shù)逐漸增大，在實(shí)際切削過(guò)程中切削力也會(huì)逐漸變大，導(dǎo)致效率降低；2.不具備熱交換功能，溫度升高的過(guò)程中，無(wú)法保證全部工件的精確性。較好的方式就是在保證潤(rùn)滑性的基礎(chǔ)上，同時(shí)保障其冷卻性，稱為半干切削。

（三）MQL切削加工方式

在半干切削中，由于不會(huì)大量使用切削液，因此要確保其使用到位，合理加入切削位置。近些年，新型潤(rùn)滑技術(shù)不斷涌現(xiàn)，其中一種叫做微量潤(rùn)滑技術(shù)（MQL）。分析可知，潤(rùn)滑劑的主要功能是減少摩擦、冷卻和排屑。微量潤(rùn)滑技術(shù)通過(guò)改裝機(jī)床主軸和供油系統(tǒng)，結(jié)合供氣系統(tǒng)，將微量切削液與壓縮空氣的混合物經(jīng)由改裝后的主軸內(nèi)中空通道噴射至切削區(qū)域，形成潤(rùn)滑油膜，實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑功能，同時(shí)利用高壓空氣實(shí)現(xiàn)冷卻與排屑功能。潤(rùn)滑劑用量的控制主要是在定量泵的幫助下，利用計(jì)算機(jī)數(shù)字控制，精確控制噴油量。在微量潤(rùn)滑技術(shù)系統(tǒng)中，使用的油量一般不大于50mL/h，對(duì)氣體進(jìn)行壓縮時(shí)壓力通常為0.2～0.4MPa。其優(yōu)點(diǎn)主要如下：用油量較少，工件工具便于清洗；潤(rùn)滑液使用循環(huán)系統(tǒng)，能節(jié)約能源；系統(tǒng)可在機(jī)床上直接安裝。實(shí)際切削加工過(guò)程中，如果將刀具涂層覆膜潤(rùn)滑與微量潤(rùn)滑技術(shù)相結(jié)合，能大幅度改善切削環(huán)境，延長(zhǎng)刀具使用壽命。如利用高速鋼鉆頭鉆削X90CrMoV18 合金鋼，鉆削深度為3.5m，使用TiN+MoS2 涂層覆膜刀具與微量潤(rùn)滑技術(shù)，鉆削深度累計(jì)可達(dá)115m。

在機(jī)械切削加工的過(guò)程中，潤(rùn)滑技術(shù)是十分重要的，不但要保證潤(rùn)滑劑具備擠壓抗磨、防腐防銹和抗泡作用等作用，還要使用相應(yīng)的方法使切削液充分的粘著于工件上面。在當(dāng)今提倡環(huán)保的理念中，使用潤(rùn)滑技術(shù)是比較常用的，它所使用的切削液用量很少，要想使其充分發(fā)揮作用就要繼續(xù)的進(jìn)行完善。