潤滑技術在機械切削加工過程的應用分析

孫坤鵬

摘要：隨著我國科學技術的飛速發(fā)展，我國各行各業(yè)的技術要求和標準也不斷提高，尤其對于機械制造業(yè)而言，如何能夠應用先進的科學技術提高工作質量和工作效率，當前研究的重點問題之一。本文通過分析機械切削加工過程中潤滑技術的應用原理，分析潤滑技術在機械切削加工過程中的應用，以供參考。

關鍵詞：潤滑技術；機械切削加工；應用

一、機械切削加工過程的潤滑技術原理

在機械切削加工過程中應用潤滑技術的主要目的是，使得刀具與模件之間的摩擦得到有效控制，從而降低摩擦損耗。具體來看就是通過潤滑，在刀具和切削接觸面之間形成一層潤滑薄膜，從而有效避免刀具與模件相互接觸，降低了摩擦因數，有效控制刀具在切割加工過程中對材料的損害。這里說的潤滑技術主要是通過在切削加工過程中添加一些含有油性添加劑的潤滑油，在金屬表面由于化學作用或者物理作用而產生一定的吸附膜、氧化膜等，從而發(fā)揮潤滑作用。

根據切削加工的實際經驗來看，在切削加工過程中，切削力比較小時潤滑膜保持的時間比較久，隨著切削力的不斷增大，潤滑膜在后期甚至出現磨損甚至是脫落。此時切削加工過程中的潤滑膜處于邊界潤滑狀態(tài)或者是混合潤滑狀態(tài)，切削力稍有增大就會導致潤滑膜的破損和開裂，并導致失去潤滑效果。在沒有任何潤滑膜的保護下進行切削加工屬于干切削型，對于刀具的磨損比較大。

二、潤滑技術在機械切削加工過程的應用

雖然采用不調加任何潤滑劑的方式即干切削形式，對于刀具的磨損程度比較大，但是可以有效的改善由于使用潤滑劑帶來的各種環(huán)境污染問題。加之近幾年來，我國刀具制造技術不斷發(fā)展，目前隨著刀具材料的不斷發(fā)展、完善，刀具可以承受的切削溫度不斷上升。與傳統耐溫度僅達300℃的鋼刀具相比，目前已生產出來的高速鋼刀具可以承受600℃的溫度、金剛石刀具可以承受的最高溫度甚至在800℃左右，在此基礎下采用干切削形式也不會影響刀具的使用壽命，對刀具造成破壞[1]。同時在考慮到加工方式、加工材料、配合刀具等方面因素時，選擇干切削加工確實比添加潤滑劑的加工方式更加便捷，但是干切削加工方式也有一定的不便之處。例如由于缺少潤滑油，在切削加工過程中摩擦因數增大，只能不斷增加切削力，降低了工作效率。不能進行熱交換，溫度上升速度過快，使得加工零件時零件的精細程度受到影響。因此綜合考慮切削加工過程中的實際問題以及潤滑劑帶來的環(huán)境污染問題，可以采用半切削技術，即減少切削潤滑劑的使用量，但是仍然需要潤滑劑發(fā)揮做大的潤滑效果，這就對潤滑劑提出比較高的要求，既要滿足長時間高效的潤滑效果，又要減少污染體現節(jié)能環(huán)保的效果[2]。對于半切削技術在機械切削加工過程中的應用分析如下：

（1）MQL切削加工技術

微量潤滑技術簡稱MQL切削加工技術，又稱為最小潤滑液或準干式切削，是一種通過壓縮空氣與少量潤滑劑使其霧化形成微小顆粒噴射到需要進行切削加工的區(qū)域內，對模件與刀具都進行潤滑冷卻的一種技術。這種微量潤滑技術最大的優(yōu)勢在于，其能夠通過少量的冷卻液或者潤滑劑，通過壓縮空氣在對切削部位進行冷卻潤滑的同時，還能保持刀具、模件的干燥。同時其使用的潤滑油為可降解的動物或植物油脂，對環(huán)境的污染程度比較小。由于切削加工需要的潤滑油大約為2-200 ml/h，遠遠低于普通潤滑油用量的千分之一，而且安裝比較簡單，占地面積比較小。在加工蠕墨鑄鐵、鈦合金等材料時，微量潤滑技術能夠加快工作效率，延長工具的使用壽命[3]。

這種潤滑技術的基本結構見下圖1，通過對機床主軸和供油系統進行優(yōu)化改裝之后，再與外部的供氣系統相連接而形成。在機床主軸上方還加入了套管，套管一共分為兩層，里層用于裝油，外層則是用于通氣。同時在主軸前方還安裝了一個混合裝置，能夠進行油氣的混合，使得刀具在切削加工過程中能夠通過混合裝置噴灑霧狀的潤滑劑。霧狀的潤滑劑不容易被離心力影響，可以通過前面的噴孔準確噴灑到需要切削的位置處。而加工過程中潤滑劑的用量需要通過定量泵進行科學準確的計算，在微量潤滑技術中，需要應用的油量大約在5-50ml/h，壓縮氣體的壓力在0.2-0.4 MPa，因此微量潤滑技術能夠使用傳統加工方式的五十分之一的油量完成120%的潤滑效果。同時微量潤滑技術能夠減少各個工件上所占的油量，便于清洗。此外，為了提高微量潤滑技術的冷卻性能，還需要對其進行改進：

其一，油水復合供給，即調整油管內的油水混合比，并將油水進行霧化處理后，使其能夠均勻噴灑到所切削位置的表面，從而實現微量潤滑技術的冷卻、潤滑的效果。

其二，水滴法，在油管、通氣管外層嵌套多層套管，使得噴灑出來的水滴表面附帶一層油膜，在切削過程中由于溫度比較高，等到水滴蒸發(fā)冷卻以后，外面的油膜可以發(fā)揮潤滑效果，一般比較適用于車削加工等方面。

（2）浮動噴嘴技術

浮動噴嘴技術主要應用于磨削加工中，通過去除砂輪表面及砂輪運轉過程中的空氣層，使得磨削液能夠與砂輪充分接觸，增強了潤滑效果。同時浮動噴嘴技術就是對噴嘴運轉所產生的氣流進行反作用調整，確保氣流產生的力度能夠大于噴嘴對砂輪內彈簧的擠壓所產生的彈簧力，從而保證在砂輪表面與噴嘴之間保持一定的距離，一般來說這個距離需要保持在0.1-0.2mm之間。由于縫隙比較小，此間不會通過或者留存過多的磨削液，從而能夠控制和減少磨削液的使用量。此外，為了降低砂輪的磨損量，可以使用浮動噴嘴技術，改善普通噴嘴技術在加工過程中磨損率比較嚴重的問題，減少磨削液的使用量，使得噴嘴保持在正常運行狀態(tài)[4]。

綜上所述，在機械切削加工過程中，潤滑技術十分有必要。因此在應用潤滑技術時不僅要保證使用的潤滑劑具備防銹防腐、擠壓抗磨等作用，而且還要通過一定的方法將切削液與工件能夠充分接觸。目前的潤滑技術中MQL潤滑技術在實踐過程中所使用的切削液用量比較少，因此使用范圍比較廣，但就其使用效果和作用來說，還需要進一步完善。

參考文獻：

[1]袁松梅，朱光遠，王莉.綠色切削微量潤滑技術潤滑劑特性研究進展[J].機械工程學報，2017，53（17）：131-140.

[2]羅杰，王成勇，袁堯輝，等.微量潤滑技術在切削加工中的應用[J].機電工程技術，2017，46（5）：1-9.

[3]李新鋒.淺析綠色機械加工技術的應用與發(fā)展[J].科技創(chuàng)新與應用，2017（18）：132-132.

[4]馮云貴.礦山機械維修中合理潤滑技術的運用分析[J].大科技，2017（14）：76-77.

（作者單位：云南工商學院）