王龍

摘要：為了解微量油霧冷卻&潤滑對不銹鋼切削性能的影響，在介紹了微量油霧冷卻原理及優(yōu)勢的基礎上，基于前期實地調研結果，以上汽LFV49180-12350不銹鋼渦輪殼進氣法蘭工序為載體，開展不銹鋼的微量潤滑銑削性能實驗研究。以油品類型、流量大小、噴嘴結構三個因素作為變化因素，探明不銹鋼在干切削、傳統(tǒng)潤滑和微量潤滑（外噴）切削條件下的切削性能變化。研究結果表明，流量大小及噴嘴結構是影響不銹鋼零件切削性能、尤其是發(fā)熱量的主要因素。

關鍵詞：微量潤滑;不銹鋼;綠色加工;切削;發(fā)熱量

1? 微量油霧冷卻&潤滑原理

微量潤滑冷卻技術（MQL——Minimal Quantity Lubrication）是利用微量的冷卻液與高壓氣體混合后形成氣霧混合物，高速噴射到工件表面上，取代金屬切削加工時切削液的冷卻和潤滑。霧化質點在高溫下很快霧化，吸收大量切削熱。另外噴嘴高速噴射時，流體膨脹使霧束本身的溫度降低，也可吸收大量熱量。同時霧化流體能吸附在金屬表面上，形成潤滑膜，還能起到一定的潤滑作用，既滿足冷卻潤滑效果，又使切削液的使用量達到最小，極大地減少了環(huán)境污染。

壓縮空氣從主氣源分兩路進入油箱，一部分直接作用于油箱本體，另一部分控制油霧發(fā)生器動作，將潤滑油油霧化后與油箱本體內(nèi)的空氣二次混合，完成通過調壓單元定比例調壓后，按照設備本身動作要求，將油霧輸送到潤滑點，完成整個工作過程。

針對其冷卻和潤滑兩項技術指標，與傳統(tǒng)切削液切削做相關對比。冷卻方面：MQL為準干式加工，切削過程中依靠壓縮空氣的流動性帶走熱量，效果弱于切削液。潤滑方面：MQL采用環(huán)境友善的專用潤滑劑，細膩連續(xù)的油膜保證潤滑效果優(yōu)于切削液。

2? 微量油霧冷卻&潤滑功能及效益

2.1 功能

①高速切削的微量潤滑——由壓縮空氣的高流速與微米級的油霧顆粒（高壓達10BAR）和空氣混合，噴射至切削區(qū)起到潤滑冷卻的作用;②保護工件協(xié)助排屑;③最小能給3mm孔徑鉆提供潤滑并帶有流量顯示。

2.2 經(jīng)濟效益

①省去切削液帶來巨大節(jié)約，包括切削液采購、倉儲、運輸和處置相關費用;②工藝優(yōu)化完成后，刀具壽命可期望延長;③工件后續(xù)的清潔/清洗可免除，帶來節(jié)約;④干的鐵屑可以作為可回收物回收;⑤消耗量約為濕切的1/30，成本約為濕切的54%。

2.3 生態(tài)效益

①加工環(huán)境大為改觀，實現(xiàn)車間可吸入顆粒符合標 準，操作工無職業(yè)病風險;免除切削液（油）排放;②能源消耗降低，平均節(jié)能7kW/臺機床（和傳統(tǒng)切削液加工比較）。

3? 微量油霧冷卻&潤滑組成

針對我司設備大部分都是外冷機床，故在此僅對擬適用我司目前生產(chǎn)狀況的外冷噴嘴型微量油霧冷卻&潤滑系統(tǒng)的主控單元做相關介紹。

①過濾單元：主要對進入油箱內(nèi)部的壓縮空氣進行過濾，將內(nèi)部的水蒸氣、灰塵雜物清除。避免水分長期積累，對油箱或者潤滑點造成腐蝕;而空氣內(nèi)的顆粒狀灰塵雜物進入油箱混入油內(nèi)，當隨著油霧進入到潤滑點，與摩擦面結合后，會造成摩擦面異常磨損或者燒蝕，降低整體壽命。

②霧化部分：霧化部分主要將油箱內(nèi)部的油與空氣進行混合，使其形成霧氣狀態(tài)，此部分是這個裝置最主要的部分。

③調壓單元：此單元可以按照潤滑點的要求，調節(jié)油霧潤滑裝置出口油霧壓力。

④控制單元：根據(jù)各種廠家和型號的不同，有的裝置只控制油霧出口的工作情況，這樣簡化了整個裝置，使用壽命長，故障率低。有的裝置控制整個裝置的動作，自動化程度高，但是維修困難。

⑤油箱本體：主要為貯存潤滑油，但是油箱本體一般包括液位計、流量計兩部分。

4? 微量油霧冷卻&潤滑在不銹鋼切削中的應用試驗

試驗載體選用不銹鋼材質的某款產(chǎn)品銑面鉆孔加工，加工機床：MAZAK加工中心。選用該工序的原因為加工特征簡單、刀長基本一致，微量油霧冷卻裝置采用外冷+噴嘴形式。（圖2）

試驗的參數(shù)、方案及切削性能如表1所示。

5? 小結

本文介紹微量油霧潤滑&冷卻這一較前沿切削技術，在對其原理、結構、優(yōu)勢進行相關介紹的基礎上，在某產(chǎn)品上進行了MQL切削性能試驗。以油品類型、流量大小、噴嘴結構三個因素作為變化因素，探明了不銹鋼在干切削、傳統(tǒng)潤滑和微量潤滑（外噴）切削條件下的切削性能變化。研究結果表明，流量大小及噴嘴結構是影響不銹鋼零件切削性能、尤其是發(fā)熱量的主要因素。

同時，仍有微量油霧冷卻推廣需要有以下幾處技術攻關。①散熱難點需要攻關，可從油品、流量、結構及外接空壓冷凝裝置等方向展開;②微量油霧冷卻油霧回收裝置方案調研;③微量油霧冷卻小批量加工試驗，統(tǒng)計零件尺寸穩(wěn)定性、刀具及綜合成本;④復雜工序微量油霧冷卻加工方式調研（內(nèi)冷等）。

參考文獻：

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