切削液在鈦材深孔加工中的運(yùn)用

赫茂林等

摘 要：在深孔加工過程中，工藝油可以有效的降低在切削過程中產(chǎn)生的切削熱，并且能將切削屑從工件中沖刷出來。因此工藝油的使用對(duì)深孔加工有著極其重要的作用。以前鈦材加工的工藝油多采用15#機(jī)械油充當(dāng)介質(zhì)，從工藝上能夠滿足深孔加工的需要，但生產(chǎn)成本偏高。采用新型的乳化油和水配比成的切削液可以在滿足工藝要求的前提下大幅的降低生產(chǎn)成本。經(jīng)統(tǒng)計(jì)一年來通過將15#機(jī)械油更換成切削液，可以大量節(jié)約資金，對(duì)企業(yè)的節(jié)能降耗有著積極的作用。

關(guān)鍵詞：工藝油；切削液；改造； 成本；節(jié)約

1 概述

在深孔加工過程中，工藝油可以有效的降低在切削過程中產(chǎn)生的切削熱，并且能將切削屑從工件中沖刷出來。因此工藝油的使用對(duì)深孔加工有著極其重要的作用。改造前鈦材深孔加工多采用15#機(jī)械油充當(dāng)冷卻潤(rùn)滑介質(zhì)，由于油類產(chǎn)品的自潤(rùn)滑性和冷卻性較好，因此在早期的深孔加工過程中一直采用15#機(jī)械油充當(dāng)介質(zhì)。但隨著深孔加工任務(wù)量的增大，很大一部分工藝油隨著切削屑損耗，每年會(huì)有大量的工藝油損耗，生產(chǎn)成本偏高。采用新型的乳化油和水配比成的切削液可以在滿足工藝要求的前提下大幅度降低生產(chǎn)成本。對(duì)企業(yè)的節(jié)能降耗有著積極作用。我廠深孔鉆鏜床工藝油改乳化切削液項(xiàng)目從2011年1月正式開始實(shí)施。從實(shí)施至今已先后對(duì)三臺(tái)深孔鉆進(jìn)行了改造，通過幾年的現(xiàn)場(chǎng)使用情況來看，使用切削液能夠良好的滿足工藝要求及生產(chǎn)要求，并能夠極大程度上節(jié)約生產(chǎn)成本。

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

我廠于2011年1月25日正式對(duì)乳化切屑液運(yùn)用進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)機(jī)床為上海重型機(jī)械廠制造的TQ2132型深孔鉆鏜床。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：乳化油原油添加量7桶，每桶170Kg。生產(chǎn)水添加量21桶，每桶170Kg。乳化油與水配比量1：3（乳化油型號(hào)：WF-1型）。試驗(yàn)工件材質(zhì)鈦鉬鎳（？準(zhǔn)210Χ790mm）。進(jìn)給量40mm/min，流量30m3/h。螺桿泵輸出工藝油壓力10Kg/cm2。選用單切削刃雙導(dǎo)向鉆孔刀。經(jīng)過2個(gè)工件的加工后對(duì)工件以及刀具進(jìn)行了檢查，檢查結(jié)果如下：鉆孔偏心量0.5mm～1mm，符合工藝要求。鉆孔光潔度Ra6.3，符合工藝要求。刀具的刃口以及導(dǎo)向均良好。經(jīng)過10個(gè)工件的加工后對(duì)工件以及刀具的檢查結(jié)果如下：加工合格率100%。刀具損壞量0把。結(jié)論：在整個(gè)加工過程中工藝油的輸出壓力正常，工件的合格率高，且刀具的損壞量少，從工藝角度上可以看出新型的乳化油切削液，完全能夠滿足工藝需求。

3 切削液對(duì)設(shè)備不良影響的分析以及應(yīng)對(duì)措施

3.1 切削液對(duì)設(shè)備的不良影響分析

我廠于2011年1月25日正式對(duì)乳化切屑液進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，起初用來輸送工藝油介質(zhì)的三螺桿泵的輸出壓力和流量均正常，但在使用半個(gè)月后螺桿泵的流量和壓力明顯減小，在生產(chǎn)過程中開始出現(xiàn)堵屑現(xiàn)象，刀具的損壞量也明顯增加。床身軌道和授油器的銹蝕較為嚴(yán)重。通過分析產(chǎn)生上述問題的原因主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：（1）三螺桿泵屬于輸送油類介質(zhì)泵，當(dāng)工藝油由15#機(jī)械油改為切削液后粘度會(huì)大幅度下降，會(huì)對(duì)螺桿泵的輸出壓力和流量產(chǎn)生一定的影響。但這不是主要原因，使螺桿泵輸出壓力和流量明顯減小的主要原因在于切削液的抗銹性和潤(rùn)滑性相對(duì)15#機(jī)械油較差，在使用過程中螺桿泵的螺桿嚙合面得不到充分的潤(rùn)滑，使得螺桿間配合間隙增大導(dǎo)致泵的流量與壓力下降。（2）因?yàn)槁輻U泵的流量和壓力下降使得切削屑和切削熱不能及時(shí)從鉆桿中排出，導(dǎo)致堵屑和刀具損壞。（3）前期試驗(yàn)選用的是WF-1型切削液原油，該切削液具有冷卻效果好，輔助切削性好和價(jià)格低廉等特點(diǎn)，但抗銹性和潤(rùn)滑性較差，當(dāng)工藝油由15#機(jī)械油改為切削液后設(shè)備的自潤(rùn)滑性下降，導(dǎo)致床身軌道和授油器銹蝕。

3.2 切削液對(duì)設(shè)備不良影響的應(yīng)對(duì)措施

針對(duì)切削液對(duì)設(shè)備產(chǎn)生不良影響的關(guān)鍵因素，管棒廠通過如下措施解決了切削液對(duì)設(shè)備的不良影響：（1）通過分析與研究將用來輸送工藝油的兩臺(tái)三螺桿泵用一臺(tái)多級(jí)離心水泵來代替，由于離心水泵是利用轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)壓力與流量的輸出與三螺桿泵的輸出原理截然不同，且水泵更適合切削液的輸送。我廠于2011年2月開始陸續(xù)將三螺桿泵替換成了多級(jí)離心泵，多級(jí)離心泵的參數(shù)如下：流量：46m3/h，揚(yáng)程：120m，功率：30KW，轉(zhuǎn)速：1440r/min。通過幾年的使用，該泵的壓力及流量穩(wěn)定使用效果良好，相對(duì)于三螺桿泵，其故障率降低了80%以上。（2）通過市場(chǎng)調(diào)研管棒廠將WF-1型切削液用1083型切削液代替。1083型切削液無論從切削性、冷卻性、抗銹性、潤(rùn)滑性都較WF-1型切削液有了極大的改善，通過近一年半的使用床身和授油器的銹蝕問題得到了解決。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

4.1 直觀經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

截止到2015年3月20日，TQ2132型深孔鉆使用乳化切削液已有4年時(shí)間，現(xiàn)將其與15#機(jī)械油的效能對(duì)比用表格的形式說明如（表1所示）。

表1

結(jié)論：通過列表可以推算出深孔鉆單臺(tái)年消耗金額，使用15#機(jī)械油時(shí)為22.64萬元/年，在使用乳化切削液時(shí)為11.1萬元/年，能夠有效的降低生產(chǎn)成本。

4.2 設(shè)備經(jīng)濟(jì)效益分析

當(dāng)使用15#機(jī)械油充當(dāng)介質(zhì)時(shí)，由于粘度、流量與壓力的限制原有深孔鉆的工藝油輸送須由三螺桿泵來完成，這種泵的售價(jià)相對(duì)偏高，且需雙泵工作，若三班不停機(jī)生產(chǎn)，緊TQ2132型深孔鉆單臺(tái)年消耗螺桿泵8臺(tái)，折合人民幣12.6萬元。將工藝油改為乳化切削液以后，由于切削液對(duì)泵的要求不高，因此可將原有的兩臺(tái)三螺桿泵替換成了一臺(tái)多級(jí)離心泵，這種泵的售價(jià)相對(duì)低廉，以一年消耗2臺(tái)計(jì)算，折合人民幣2萬元，單臺(tái)深孔鉆可為企業(yè)節(jié)省資金10.6萬元。目前我廠已對(duì)三臺(tái)深孔鉆鏜床完成了改造，全年緊工藝油泵可為企業(yè)節(jié)約資金31.8萬元。

5 結(jié)束語

現(xiàn)今我廠鈦材深孔鉆加工運(yùn)用切削液已有四年之久。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的不斷檢測(cè)，運(yùn)用切削液后，深孔加工在滿足生產(chǎn)工藝要求的前提下極大的節(jié)約了成本，并且使生產(chǎn)環(huán)境得到了極大的改善，達(dá)到了節(jié)能降耗，清潔生產(chǎn)的目的，該運(yùn)用是成功的。

參考文獻(xiàn)

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[2]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2001.