半干式加工的特点
金属模具加工设备和半干式加工有良好的匹配性。半干式加工是一种将极微量的高性能润滑油雾化成雾状精确地喷涂在刃尖的固定点上的一种加工方法。所以对刀尖必须要润滑的加工特别有效,那时冷却仅用喷雾的空气,没有像水溶性切削油那样大量使用的冷却性了。也就是说:在发热小的刀具和工件的接触面积小的加工中发挥效果,可以说切削量小的精加工比粗加工和重切削更合适使用半干式加工。

金属模具加工中半干式加工的效果
金属模具加工近几年来高速化,高转速,低切入量,大送进加工成为主流。这样的加工方法将热量传递给切屑的同时抑止热发生,防止热变形影响产品精度。这种抑止热发生的加工方法与半干式加工有良好的匹配性。

如图所示是圆头立铣刀加工的植物性润滑油半干式加工和干式加工(仅吹空气)的比较数据。使用着高速加工中心的金属模具工厂,为了减低主轴负荷,采用了植物性润滑油,与仅吹空气的干式加工相比,主轴负荷减少了一半,同时圆头立铣刀的寿命成倍提高。另外也许是工具寿命延长的原因,加工面非常光洁,提高到近似于不要磨削加工的地步。

新购的圆头立铣刀,用植物性润滑油和水溶性切削油对相同的金属模具,作加工后,将其圆头立铣刀的磨损量作比较:磨损量是测量圆头部和先端部2个地方,其结果使用植物性润滑油的圆头立铣刀,其磨损量要远远地少得多。特别是先端部的磨损控制在很小范围里,一般地讲,圆头立铣刀地先端部只要切削速度不上去,就会形成在超硬工具最佳速度之下的低速加工,所以磨损很快。因此我认为:对该地方,连续涂喷高性能润滑油,抑止了磨损。

与水溶性切削油相比较,植物性润滑油保持着良好的光洁度,因为表面光洁度与加工时间成比例下降。所以我们认为:表面光洁度与圆头立铣刀的磨损成比例。

HRC(硬度记号)62.5的淬火钢的直接雕刻加工与水溶性切削油和干式加工相比较,干式加工比水溶性切削油加工延长工具寿命要长一些。特别是植物性油在高硬度钢的端铣加工中就充分发挥效果,使用者大大增加。而且植物性润滑油在延长金属模具加工的刀具寿命和提高表面光洁度上有巨大的效果。
但是关于用MQL半干式加工的圆头端铣刀加工,研究者发现将干式加工和水溶性油加工作了比较在刀具磨损方面半干式加工十分出色。

◇植物性润滑油喷雾装置的使用方法
半干式喷油系统是将微量的植物基润滑油通过压缩空气变成雾状精确地喷射在加工点上的设备。它有通过中空轴来运送油气,再从有缝隙的夹套中喷涂到铣刀上的内部给油方式和用外部喷嘴喷涂到刀刃尖部,来喷涂油气的外部给油方式。在大型的金属模具中,用ATC(自动换刀中心)来更换直径和长度差异很大的工具时,刀具四周不能配置喷嘴,所以适宜用内部给油方式,如果是像手机类金属模具那样大小的话,因为使用的工具直径和长度大致是相同的,加工点又在同一地方,所以可以用外部喷嘴来喷涂油雾,油雾装置设定适量的油量和空气量,仅仅开关空气就可起动,依靠喷嘴的外部给油装置可以简单地安装在加工中心上。

在金属模具加工中半干式加工的优越性已经有了许多报告和应用案例。但是总感到在金属模具工厂不是很积极引进技术,的确金属模具与大批量生产的产品不一样,需定量地把握好工具地寿命还是一件困难的事。但是只要您实际使用一下,您就会深切地感受到确切的效果。

1应用案例现场照片
液晶显示器模具精加工 塑料桶模具精加工 模具成型粗加工 模具成型粗加工

2加工案例数据
加工产品:塑料成型模具 机床设备:立式加工中心 使用刀具:圆头立铣刀

干式切削加工
转速:20000r/min 进给量:0.3mm/r 切削量:0.2mm 刀具磨损量:0.5mm(加工后表面光洁度有毛刺)
转速:20000r/min进给量0.1mm/r切削量:0.2mm刀具磨损量:0.3mm

半干式切削加工
消耗切削油50ml转速::25000r/min进给量:0.5mm/r切削量:0.3mm刀具磨损量:0.2mm(加工后表面光洁度有所提高)
消耗切削油40ml转速:25000r/min进给量:0.2mm/r切削量:0.2mm刀具磨损量:0.1mm

由于半干式(喷雾冷却)加工具有良好的冷却和润滑效果,在切削加工过程中应用喷雾冷却技术可显著提高切削加工生产效率和零部件加工质量。

由于两相射流对切削区有清理作用,减少了氧化皮、细铁屑等对刀具的磨损,可提高刀具的耐用度;喷雾冷却装置体积小,安装操作方便;冷却液耗量少,工作环境清洁,有利于保护操作者的身体健康。

1. 半干式切削技术特别适合用于高速切削、缓进给磨削、强力磨削等发热量大的加工场合以及加工精 度要求高的高强度、高硬度合金钢和模具钢材料。
2. 半干式切削装置用于数控机床,可实现冷却自动化;如在普通机床上应用,通过简化结构,以手动气路开关代替分水滤气器和电磁阀,可在实现喷雾冷却的同时降低成本。