在金属切削加工中,油剂切削液的大量使用对环境和操作者带来了严重的危害,其使用也受到越来越多的限制,这就使得绿色切削技术成为金属加工新的发展趋势。本文在分析绿色切削加工技术国内外现状和特点的基础上,对低温冷风微量润滑切削技术在机械加工中的应用作了系统的试验研究。
本文利用人工制冷获得0-60℃低温干燥空气,以冷风射流的方式喷向切削加工区,进行了该技术在车削和滚齿加工中的试验研究。为探讨低温冷风微量润滑的冷却润滑机理,运用数值计算和试验研究相结合的方法,通过对切削温度、刀具磨损和工件表面质量的试验研究,分析了低温冷风在提升切削过程的冷却润滑性能和改善工件加工表面质量方面的特征和机理。获得如下结果: 首先,通过对刀具温度场的三维数值模拟计算,获得了低温冷风射流下刀具的温度分布,分析了低温冷风冷却效果与冷风的温度和冷风的压力的关系,并进行了验证试验; 其次,通过低温冷风微量润滑切削和常温干切削的对比试验研究,证实冷风微量润滑能有效降低刀具的表面塑性和切削温度,从而减少前刀面和后刀面的磨损,增加刀具的寿命;同时,冷风射流能有效地抑制已加工表面的积屑瘤和鳞刺,降低工件表面的粗糙度,从而提高切削质量; {zh1},以数控滚齿机为平台进行了低温冷风加工45#钢{zj0}切削参数的工艺试验。采用正交法安排试验,寻找出了{zj0}的低温冷风切削参数及各因素对刀具磨损和齿面粗糙度影响的显著度。
结果显示,相对于常规油冷切削,低温冷风微量切削能更为有效地降低切削区温度,减少刀具磨损和降低齿面粗糙度;正交试验获得的{zj0}的冷风切削参数为:冷风温度-45℃,进给量0.2mm/r,微量润滑量40ml/h。 所有的试验结果都显示,低温冷风工况下,微量润滑油对抑制刀具磨损和提升工件表面质量有十分积极的作用。因为微量润滑油在高速冷风射流下,具有极强的渗透和吸附能力,能迅速在刀-屑和刀-工件表面之间的新鲜表面形成润滑薄膜,缓解摩擦,抑制切削热的产生; 低温冷风微量润滑切削作为常规油剂切削的替代技术,能够有效地降低切削温度,减少刀具的磨损和提高工件表面质量,再加上它的成本低,更加适合中国国情,因此具有很大的发展前景。
本文利用人工制冷获得0-60℃低温干燥空气,以冷风射流的方式喷向切削加工区,进行了该技术在车削和滚齿加工中的试验研究。为探讨低温冷风微量润滑的冷却润滑机理,运用数值计算和试验研究相结合的方法,通过对切削温度、刀具磨损和工件表面质量的试验研究,分析了低温冷风在提升切削过程的冷却润滑性能和改善工件加工表面质量方面的特征和机理。获得如下结果: 首先,通过对刀具温度场的三维数值模拟计算,获得了低温冷风射流下刀具的温度分布,分析了低温冷风冷却效果与冷风的温度和冷风的压力的关系,并进行了验证试验; 其次,通过低温冷风微量润滑切削和常温干切削的对比试验研究,证实冷风微量润滑能有效降低刀具的表面塑性和切削温度,从而减少前刀面和后刀面的磨损,增加刀具的寿命;同时,冷风射流能有效地抑制已加工表面的积屑瘤和鳞刺,降低工件表面的粗糙度,从而提高切削质量; {zh1},以数控滚齿机为平台进行了低温冷风加工45#钢{zj0}切削参数的工艺试验。采用正交法安排试验,寻找出了{zj0}的低温冷风切削参数及各因素对刀具磨损和齿面粗糙度影响的显著度。
结果显示,相对于常规油冷切削,低温冷风微量切削能更为有效地降低切削区温度,减少刀具磨损和降低齿面粗糙度;正交试验获得的{zj0}的冷风切削参数为:冷风温度-45℃,进给量0.2mm/r,微量润滑量40ml/h。 所有的试验结果都显示,低温冷风工况下,微量润滑油对抑制刀具磨损和提升工件表面质量有十分积极的作用。因为微量润滑油在高速冷风射流下,具有极强的渗透和吸附能力,能迅速在刀-屑和刀-工件表面之间的新鲜表面形成润滑薄膜,缓解摩擦,抑制切削热的产生; 低温冷风微量润滑切削作为常规油剂切削的替代技术,能够有效地降低切削温度,减少刀具的磨损和提高工件表面质量,再加上它的成本低,更加适合中国国情,因此具有很大的发展前景。
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