汽車機(jī)械設(shè)備的技術(shù)改造

孟雅美

摘要：在汽車機(jī)械設(shè)備制造行業(yè)中，準(zhǔn)干式切削技術(shù)屬于重要技術(shù)內(nèi)容，它基于綠色制造概念產(chǎn)生，在歐美許多國(guó)家已經(jīng)被率先應(yīng)用，為汽車制造行業(yè)積累了大量生產(chǎn)改造經(jīng)驗(yàn)。本文中首先簡(jiǎn)單探討了準(zhǔn)干式切削技術(shù)的基本應(yīng)用概念、常見的準(zhǔn)干式切削技術(shù)類型與優(yōu)勢(shì)不足，最后探討了它在汽車機(jī)械設(shè)備技術(shù)改造中的具體實(shí)踐應(yīng)用。

Abstract： Quasi dry cutting technology is based on the concept of green manufacturing， it has obvious technical application advantages， it is widely used in many developed countries in Europe and America. This is also due to the huge environmental protection pressure faced by the global manufacturing industry， Therefore， quasi dry cutting has become the top priority in the field of detail manufacturing.

關(guān)鍵詞：準(zhǔn)干式切削技術(shù);汽車機(jī)械設(shè)備;技術(shù)改造;實(shí)踐應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TH186;TH16? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）01-0094-02

0? 引言

準(zhǔn)干式切削技術(shù)是基于綠色制造理念所產(chǎn)生的，它的技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯，在歐美許多發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車機(jī)械設(shè)備制造生產(chǎn)領(lǐng)域中都有廣泛應(yīng)用。這也是受迫于當(dāng)前全球制造業(yè)所面臨的巨大環(huán)境保護(hù)壓力，因此準(zhǔn)干式切削已經(jīng)成為機(jī)械加工制造生產(chǎn)領(lǐng)域中的重中之重。

1? 準(zhǔn)干式切削技術(shù)的基本理論內(nèi)涵

所謂準(zhǔn)干式切削技術(shù)的關(guān)鍵基礎(chǔ)為綠色制造，即“環(huán)境意識(shí)制造”技術(shù)，該技術(shù)在綜合全面考量環(huán)境影響、資源效益的大前提下創(chuàng)造現(xiàn)代制造模式，它的目的是確保產(chǎn)品生產(chǎn)制造從最初的設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到最后的報(bào)廢處理整個(gè)產(chǎn)品生命周期都對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較小副作用影響，有效提升資源利用效率，確保生產(chǎn)制造企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益全面提升、協(xié)調(diào)優(yōu)化。

就干式切削技術(shù)而言，它在加工過(guò)程中并不采用任何冷卻液進(jìn)行加工，具體來(lái)說(shuō)就是在切削區(qū)內(nèi)完全不使用任何冷卻潤(rùn)滑油加工工藝。而準(zhǔn)干式切削技術(shù)則主要是介于干式與濕式切削技術(shù)二者之間，它屬于一種混合型切削技術(shù)，它會(huì)使用到較少量冷卻潤(rùn)滑液，將其較少施用于切削區(qū)位置，同時(shí)精準(zhǔn)噴涂刀具表面固定點(diǎn)位置，所以屬于一種高精度局部區(qū)域切削技術(shù)。

從技術(shù)應(yīng)用層面看，準(zhǔn)干式切削技術(shù)對(duì)于冷卻潤(rùn)滑油的需求是微量的，而且它所采用的是標(biāo)準(zhǔn)的植物性潤(rùn)滑油，可充分降解且無(wú)任何環(huán)境污染影響，總體來(lái)說(shuō)還屬于干式切削應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，不過(guò)相比于純干式切削應(yīng)用技術(shù)，它在工藝應(yīng)用方面是有所簡(jiǎn)化的，且其應(yīng)用成本已經(jīng)大幅度減少，能夠消除加工過(guò)程中切削液所帶來(lái)廢液排放、回收等環(huán)節(jié)，同時(shí)也可節(jié)約成本。整體來(lái)講，準(zhǔn)干式切削技術(shù)對(duì)于產(chǎn)品基本屬性的考量到位，可滿足環(huán)境目標(biāo)要求，提高產(chǎn)品基本性能，優(yōu)化生產(chǎn)能效[1]。

2? 準(zhǔn)干式切削技術(shù)的基本分類與應(yīng)用優(yōu)勢(shì)不足

2.1 基本分類

準(zhǔn)干式切削技術(shù)主要希望保持切削工作最佳狀態(tài)，在不縮短刀具壽命、不降低加工表面質(zhì)量的大前提下，確保切削液用量最少，結(jié)合試驗(yàn)、研究、應(yīng)用完成準(zhǔn)干式切削技術(shù)應(yīng)用過(guò)程。目前比較常見的準(zhǔn)干式切削技術(shù)分類就包括了微量油膜附水滴切削技術(shù)、液氮冷卻潤(rùn)滑切削技術(shù)、低溫冷風(fēng)切削技術(shù)以及射流冷卻潤(rùn)滑技術(shù)等等。就以微量油膜附水滴切削技術(shù)為例，它可簡(jiǎn)稱為OoW切削液應(yīng)用技術(shù)，該技術(shù)中的霧滴會(huì)直接落于高溫加工表面上，產(chǎn)生汽化中心，在汽化中心中氣泡會(huì)完全脫離，直接帶動(dòng)霧滴液體劇烈顫動(dòng)，確保霧滴進(jìn)一步被汽化，直接將熱量帶走。在該過(guò)程中，細(xì)小水滴也會(huì)轉(zhuǎn)化為水蒸氣，進(jìn)而達(dá)到技術(shù)應(yīng)用所需要的冷卻效果[2]。

2.2 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)不足

準(zhǔn)干切削技術(shù)存在應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與不足。

其優(yōu)勢(shì)保證它能夠取代傳統(tǒng)冷卻潤(rùn)滑方法，具體包含以下幾點(diǎn)：第一，它確保省去了冷卻潤(rùn)滑液使用環(huán)節(jié)，且節(jié)省大量資源，這代表了在技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中成本的節(jié)縮，且不會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生任何污染影響。第二，它不需要進(jìn)行廢液處理。在采用極微量可降解潤(rùn)滑液過(guò)程中，它借助壓縮空氣或冷風(fēng)進(jìn)行操作，在加工過(guò)程中包括工件、刀具在內(nèi)的所有物品均保持干燥狀態(tài)。同時(shí)該過(guò)程中也取消了廢液回收處理程序，大量節(jié)約生產(chǎn)成本。第三，由于減少了摩擦過(guò)程，所以它可實(shí)現(xiàn)高精密級(jí)別加工，可進(jìn)行微米級(jí)工件加工操作[3]。第四，生產(chǎn)改造過(guò)程中對(duì)工藝系統(tǒng)的性能沒有太高要求?？傮w來(lái)講，相比于傳統(tǒng)干切削技術(shù)，準(zhǔn)干式切削技術(shù)對(duì)冷卻潤(rùn)滑工藝進(jìn)行了簡(jiǎn)化，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，且機(jī)床設(shè)備相對(duì)布局簡(jiǎn)單。

在應(yīng)用不足方面，客觀講它還無(wú)法全面取代傳統(tǒng)的冷卻與潤(rùn)滑技術(shù)。首先它的冷卻方式選擇存在問(wèn)題，在霧粒直徑控制方面存在偏差，因?yàn)楫?dāng)霧粒越小時(shí)，它越容易達(dá)到刀具切削區(qū)，此時(shí)再形成微米級(jí)微粒就相對(duì)困難。另外，在液氮冷卻潤(rùn)滑過(guò)程中考慮到金屬熱脹冷縮作用影響，其加工尺寸也會(huì)存在誤差，此時(shí)需要深度分析其液氮易于揮發(fā)、傳輸困難等等問(wèn)題。而如果是在低溫冷風(fēng)冷卻過(guò)程中，則必須分析其氣態(tài)介質(zhì)動(dòng)能偏小問(wèn)題，特別是在流向切削區(qū)時(shí)，必須對(duì)其受切削位置、刀具、機(jī)床部位障礙進(jìn)行分析，降低切削收集難度、減少切削噪音，克服一切外界影響因素[4]。

3? 準(zhǔn)干式切削技術(shù)的基本應(yīng)用

準(zhǔn)干式切削技術(shù)在諸多機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)改造方面都有廣泛應(yīng)用，它也是諸如美國(guó)、日本、德國(guó)等亞歐美發(fā)達(dá)國(guó)家所倡導(dǎo)的重要技術(shù)。目前它主要被應(yīng)用于以下幾個(gè)方面：

首先是針對(duì)常規(guī)生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備、汽車、模具等的加工中，它主要采用到了干式加工法配合大多數(shù)鑄鐵、碳鋼、合金鋼等等材料建立生產(chǎn)改造技術(shù)體系。

其次是應(yīng)用于MQL技術(shù)領(lǐng)域，主要包含了鑄鐵、鋼以及鋁合金材料的鉆孔、鉸孔、攻絲加工、銑削等加工領(lǐng)域。準(zhǔn)干式切削技術(shù)比較適合于高速切削以及強(qiáng)力磨削，專門針對(duì)某些加工精度要求較高與難加工材料進(jìn)行切削處理，例如準(zhǔn)干式切削技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)小直徑深孔的高速加工，同時(shí)確保加工過(guò)程中中心類機(jī)床零件組合面加工到位[5]。

4? 汽車機(jī)械設(shè)備的技術(shù)改造中準(zhǔn)干式切削技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用案例

汽車機(jī)械設(shè)備在技術(shù)改造中會(huì)采用到準(zhǔn)干式切削技術(shù)，下文結(jié)合某案例進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析。

4.1 案例生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)狀況分析

某汽車機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)擁有28臺(tái)滾齒機(jī)，其中有部分插齒機(jī)、銑齒機(jī)，在加工過(guò)程中所產(chǎn)生的油煙未經(jīng)處理通過(guò)集煙管道集中外排?？紤]到汽車機(jī)械設(shè)備周圍的油煙顆粒物含量較高、生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境較差、所以急需進(jìn)行整治治理。針對(duì)滾齒機(jī)、插齒機(jī)與切齒機(jī)要采用油冷卻設(shè)備工件進(jìn)行加工，考慮到工件本體攜帶大量切削油，所以在轉(zhuǎn)間過(guò)程中需要對(duì)切削油的遺撤、滴漏進(jìn)行分析，避免它們影響現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境。在該案例生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，主要采用到了GLEASON600HC、280HC設(shè)備實(shí)施準(zhǔn)干切技術(shù)，硬質(zhì)合金刀條經(jīng)過(guò)一年多的使用，存在一些問(wèn)題：長(zhǎng)時(shí)間切削后刀體過(guò)熱導(dǎo)致刀具壽命降低、加工工件尺寸不穩(wěn)定且受環(huán)境溫度影響。通過(guò)調(diào)研和咨詢，決定采用準(zhǔn)干切技術(shù)來(lái)解決滾齒機(jī)和切齒機(jī)等設(shè)備加工的油煙及工件轉(zhuǎn)間過(guò)程中遺撒問(wèn)題，和干切加工中的刀具壽命及尺寸穩(wěn)定性的問(wèn)題[6]。

4.2 案例實(shí)施情況與數(shù)據(jù)分析

針對(duì)該案例的實(shí)施情況與數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)安裝的兩臺(tái)準(zhǔn)干式切削設(shè)備，分別為255線MAG200滾齒機(jī)以及全工序線GLEASON600HC切齒機(jī)進(jìn)行驗(yàn)證，確保環(huán)境、加工、費(fèi)用等方面表現(xiàn)良好，再基于加工質(zhì)量、成本、環(huán)境等等進(jìn)行對(duì)比分析。例如對(duì)準(zhǔn)干式切削設(shè)備以及汽車油霧分離進(jìn)行對(duì)比，其中主要針對(duì)數(shù)據(jù)采集原則、數(shù)據(jù)采集時(shí)間、油且設(shè)備等進(jìn)行對(duì)比分析。首先與油切設(shè)備進(jìn)行對(duì)比，其中油煙PM2.5顆粒物的含量為999～350μmg/m3，含量在65%以上，如表1。

再看與干切設(shè)備進(jìn)行對(duì)比，分析汽車油煙煙霧PM2.5含量從452.3～423.8μmg/m3，含量在6.3%以下。如表2。

最后，還要對(duì)汽車機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)改造中的電消耗問(wèn)題進(jìn)行分析，了解汽車的油冷卻電機(jī)與準(zhǔn)干切用電實(shí)際情況。根據(jù)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)其準(zhǔn)干切相比油冷方式耗電量超過(guò)90.5%。所以就這一點(diǎn)來(lái)看，準(zhǔn)干式切削技術(shù)還是具有一定技術(shù)優(yōu)勢(shì)的，它能有效解決生產(chǎn)過(guò)程中所面臨的部分問(wèn)題，可以在汽車機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)改造現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行推廣應(yīng)用[7]。

5? 總結(jié)

綜上所述，當(dāng)前準(zhǔn)干切削加工技術(shù)在適應(yīng)環(huán)境性需要發(fā)展方面非常到位，特別是在汽車機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)改造領(lǐng)域能夠發(fā)揮它的綠色制造環(huán)保效能，也能發(fā)揮它的技術(shù)應(yīng)用多樣性特色，確保汽車機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)改造技術(shù)應(yīng)用科學(xué)合理，產(chǎn)品質(zhì)量有所提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]勤威（天津）工業(yè)有限公司.一種汽車制動(dòng)鉗支架加工用復(fù)合銑刀：CN201921982657.7[P].2020-08-07.

[2]朱永軍.準(zhǔn)干式切削技術(shù)及其應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2015（8）：149-150.

[3]沈陽(yáng)優(yōu)尼斯智能裝備有限公司.一種可編程控制的準(zhǔn)干式切削系統(tǒng)：CN201921266337.1[P].2020-05-22.

[4]王艷華.準(zhǔn)干式切削在深孔加工中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)[J].機(jī)電技術(shù)，2008，31（1）：33-35.

[5]胡景姝，王宇，盆洪民， 等.干式和準(zhǔn)干式切削技術(shù)及其刀具材料[J].機(jī)械工程師，2006（2）：76-77.

[6]浙江模德石化有限公司.一種用于切削加工的準(zhǔn)干式潤(rùn)滑油及其制備方法：CN201610264354.6[P].2016-09-07.

[7]石莉，鞏亞?wèn)|，姜增輝.涂層硬質(zhì)合金正交車銑TC4鈦合金刀具壽命試驗(yàn)分析[J].工具技術(shù)，2015，49（7）：15-17.