微量润滑(Minimum Quantity Lubrication)将极少量的润滑油(通常小于50ml/h)通过油雾或油气方式喷射到切削区域,减小已加工表面与刀具接触面的摩擦并降低加工温度。表面完整性是衡量工件表面物理性能的重要参数,其中的残余应力、微硬度与表面变质层对产品的质量与寿命有着直接而重要的影响。
目前轴承钢的微量润滑车削加工过程对工件表面完整性影响的研究还停留在表面几何精度的研究上,而对表面完整性的物理参数如微硬度、表面变质层及残余应力等的研究,目前还比较缺乏。 根据已有干切削与微量润滑文献,针对轴承钢端面车削加工过程,选择微量润滑车削加工参数,如喷嘴位置、喷雾气压、切削液类型与用量等。根据切削温度理论,发展了已有的切削温度预测理论模型,将材料热性能参数作为温度的函数进行建模。基于单因素实验设计方案和研究目的,设计了实验流程并进行数据测量,获得干切削与微量润滑条件下车削加工的切削力、切屑形态、白层、微硬度等数据,之后对相应的数据进行分析,研究微量润滑加工润滑方式对轴承钢车削表面的影响。
分析表明随着切削速度的提高,轴承钢切削力不断下降,而微量润滑车削力在各速度时均高于硬车削时的车削力。干切削与微量润滑车削时,切削力均随进给量增加而上升。微量润滑条件下,切削力增速较硬车削时慢,表明微量润滑效果随着进给量的增加而趋于显著。随微量润滑加工中润滑油用量的增加,切削力不断减小,润滑效果超越冷却效果成为决定切削加工的主要因素,且切削过程趋于平稳。 当切削速度较低时,切屑为连续的带状,随着切削速度的上升,断屑趋于频繁;而随着进给量的上升,切削力大大提高,切屑成为细碎的片状切屑。微量润滑条件对切屑形态的影响不明显。
根据切屑颜色的差异,硬车削时切削温度较高,表明微量润滑可抑制加工温度的升高。 实验数据表明已加工表面微硬度主要由切削温度决定,而次表面的微硬度主要由切削力决定。微量润滑车削时,工件表面微硬度降低较硬车削时要少,里层微硬度大多有一定程度的提高。 与微量润滑相比,硬车削加工工件表面更容易出现变质层,且白层厚度更厚,这进一步验证了微量润滑通过减小摩擦系数从而减小切削力与切削温度。 对硬车削加工时表面残余应力进行了分析,残余压应力随着车削速度和进给量的提高而逐渐增加。结合切削力与切削温度的变化表明,当采用微量润滑车削加工时,表面残余压应力将较硬车削有一定程度的提高。
目前轴承钢的微量润滑车削加工过程对工件表面完整性影响的研究还停留在表面几何精度的研究上,而对表面完整性的物理参数如微硬度、表面变质层及残余应力等的研究,目前还比较缺乏。 根据已有干切削与微量润滑文献,针对轴承钢端面车削加工过程,选择微量润滑车削加工参数,如喷嘴位置、喷雾气压、切削液类型与用量等。根据切削温度理论,发展了已有的切削温度预测理论模型,将材料热性能参数作为温度的函数进行建模。基于单因素实验设计方案和研究目的,设计了实验流程并进行数据测量,获得干切削与微量润滑条件下车削加工的切削力、切屑形态、白层、微硬度等数据,之后对相应的数据进行分析,研究微量润滑加工润滑方式对轴承钢车削表面的影响。
分析表明随着切削速度的提高,轴承钢切削力不断下降,而微量润滑车削力在各速度时均高于硬车削时的车削力。干切削与微量润滑车削时,切削力均随进给量增加而上升。微量润滑条件下,切削力增速较硬车削时慢,表明微量润滑效果随着进给量的增加而趋于显著。随微量润滑加工中润滑油用量的增加,切削力不断减小,润滑效果超越冷却效果成为决定切削加工的主要因素,且切削过程趋于平稳。 当切削速度较低时,切屑为连续的带状,随着切削速度的上升,断屑趋于频繁;而随着进给量的上升,切削力大大提高,切屑成为细碎的片状切屑。微量润滑条件对切屑形态的影响不明显。
根据切屑颜色的差异,硬车削时切削温度较高,表明微量润滑可抑制加工温度的升高。 实验数据表明已加工表面微硬度主要由切削温度决定,而次表面的微硬度主要由切削力决定。微量润滑车削时,工件表面微硬度降低较硬车削时要少,里层微硬度大多有一定程度的提高。 与微量润滑相比,硬车削加工工件表面更容易出现变质层,且白层厚度更厚,这进一步验证了微量润滑通过减小摩擦系数从而减小切削力与切削温度。 对硬车削加工时表面残余应力进行了分析,残余压应力随着车削速度和进给量的提高而逐渐增加。结合切削力与切削温度的变化表明,当采用微量润滑车削加工时,表面残余压应力将较硬车削有一定程度的提高。
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