绿色切削技术 – 深圳贝斯特节能环保科技有限公司

干式和准干式切削
干式切削是为保护环境、降低成本而有意识地不使用切削液的条件下进行的切削加工方法,是为适应环保要求和可持续发展战略而发展起来的一项绿色切削加工技术。

干切削技术对机床和刀具技术提出了更高的要求。目前,干式切削技术还存在许多不足和限制其推广应用的技术难题。由于失去了切削液的润滑、冷却、辅助排屑等作用,刀具在加工中承受的负荷增大,切削温度升高,刀一屑界面处于完全的二相固体接触状态,刀具磨损过程异常复杂,刀具与工件均易发生热变形,导致刀具使用寿命缩短,加工表面质量降低。此外,对于机床本身而言,由于不能保持热平衡,机床的床身、立柱等也会因温度升高而发生不容忽视的变形。

将干、湿式加工的优点结合,既能够达到加工要求,又能够使切削液的费用降到最低,达到与干切削相同的要求,这种介于湿式切削和纯干式切削之间切削方式称为准干式切削。一般湿式切削时切削液消耗量可能在5 L/min以上,而准干式切削时切削液消耗量在50mL/h以下.美国职业安全和健康委员会(OSHA)根据调查提出了切削液使用的新概念,其中包括低温冷却、复合喷雾冷却和微量冷却润滑技术( MQL)。

微量润滑MQL/喷雾润滑冷却
微量润滑或最小量润滑(Minimum Quantity of Lubrication.MQL),又称喷雾冷却,是利用气液两相流体的混合体以高压雾化的方式喷射到加工区,雾化的质点颗粒在切削区的高温作用下发生汽化相变,吸收大量切削热。

喷雾冷却比传统切削液浇注方式的降温效果更为有效。由于切削液雾进入切削区后,吸收切削热后形成汽化中心,微小液滴迅速沸腾、汽化、气泡脱离,并且带动雾滴液体剧烈翻动,使雾滴进一步汽化,带走大量热量,细小水珠产生相变,变成蒸汽,提高了散热能力。传统浇注式冷却,液体很难进入切削加工区,即使少量的液体渗透进入切削区后遇到高温壁面,液体产生层状汽化,这个汽化层把被加热的表面和冷却介质分离,得不到较好的冷却,所以液体浇注冷却仅仅是对流和传导起主要作用。由于气层传热能力较小,因而层状汽化散热能力低于泡状汽化。如果泡状气化再辅以强迫对流来破坏汽化层则可大大提高散热能力。
高速气流中所携带的细小的雾滴容易渗透到切削接触区,改善了切削液的渗透性,润滑作用樗以充分发挥,降低了摩擦和摩擦热,既可有效降温,又能有效提高产品的表面质量。同时,与切屑有关的排屑问题也在得以解决。另外还省去了切削液的处理费用,减少了环境污染。如果把切削液的温降低,效果更佳.切削液使用量一般只需10~50mL/h,使用量极少。相比传统浇注切削方式能够大幅减少切削液的用量(只需1/10000),避免了废液的处理,降低了成本,并获得相等甚至更好的加工性能。而且机床、刀具、工件、切屑均为干燥,既可免去工件切屑的清洗工序,更获得清洁舒适的工作环境。

低温微量润滑MQLAC/低温喷雾润滑冷却
低温微量润滑切削技术( MQLAC),又称低温喷雾切削技术,是将低温风冷切削技术与微量润滑技术有机结合起来的一种新型的高速切削加工冷却润滑技术,既充分利用低温冷风的冷却效果,又充分利用微量润滑的减摩润滑效果,使用效果远远超出二者单独使用,如同时先把切削液的温度降低,就可获得更低的切削温度。这种方法从优质、高效、经济以及环保的角度出发,将高速高效切削技术和绿色加工相结合,是一种新的先进制造技术。该技术更适用于加工不锈钢、钛合金等切削温度极高、切削难度极大的难加工材料。

复合喷雾冷却OoW/油睽附水漓
根据油脂化学、界面化学反应原理,可自然降解油剂的油分子具有亲水基(负离子)和疏水基(阳离子),油分子会一个一个地并排吸附在水的界面上。由于油分子的扩张性,成千上万个油分子吸附的结果是使水分子的界面上形成一层薄油膜,从而形成油膜附水滴( OoW)。微量植物油和微量水经压缩空气和特殊喷嘴,雾状化并形成表面吸附一层薄油膜(O.l}Jm左右)的微小水滴(100~ 200LJ m).即油膜附水滴(OoW)。

在压缩空气的作用下,OoW加工液以一定速度喷射到切削加工区,从而起到冷却和排屑作用。由于水滴表面油膜的扩张性,使最初到达工件表面的油膜,起到充分的润滑和减磨作用,从而可产生良好的润滑效果。
又由于油膜水滴进入切削区后,吸收切削热后形成汽化中心,微小液滴迅速沸腾、汽化、气泡脱离,并且带动雾滴液体剧烈翻动,使雾滴进一步汽化,带走大量热量,细小水珠产生相变,变成蒸汽,提高了散热能力。而油剂吸附在加工表面上,起到较好的润滑和防锈效果。可根据加工需要,随时调节雾中水和油的比例。

其中的”水”可为纯净水或低浓度的水溶性微量切削液。低浓度水溶性微量切削液的加工和防锈效果更佳。