切削液降溫方法的研究

曹宏偉，張?zhí)飿s，陳亞軍

（甘肅機電職業(yè)技術學院，甘肅天水 741001）

0 引言

在機械行業(yè)的切削加工中，切削液的作用以冷卻、潤滑為主。因此，在使用切削液冷卻時，應盡可能地接近刀具的刃部。切削液噴嘴位置的適當安放和冷卻方法的選擇，能有效提高加工效率，保證零件加工質(zhì)量。

1 常用冷卻方法

1.1 手工冷卻

膏狀或固體潤滑劑可以用毛刷將潤滑劑涂（滴落）到刀具、工件的切削部位（主要是攻螺紋、板牙套螺紋時）。用一種類似于噴霧器式的裝置加壓將潤滑劑霧化，噴灑到被加工部位（圖1）。如果機床上沒有冷卻系統(tǒng)，在鉆孔和攻牙的數(shù)量較少時最佳的冷卻方法則是手工冷卻。如果同一臺機床要完成兩種不同的加工時，手工冷卻和機床上的溢流冷卻系統(tǒng)配合起來使用[1]。

圖1 手工冷卻

1.2 溢流冷卻

在機械零件的加工中溢流冷卻是最常見的一種冷卻方法（圖2）。通過低壓泵把冷卻液泵入冷卻系統(tǒng)的管道，經(jīng)過閥門從噴嘴流出，噴嘴的安裝位置應接近切削區(qū)域。

圖2 溢流冷卻

在深孔鉆、深孔鏜、衍磨和磨削等設備上，因被加工的零件表面質(zhì)量要求很高，必須除去更細小的切削、磨削等微塵顆粒，如槍鉆深孔加工，要用10 μm的濾紙進行過濾，采用過濾設備可以避免切削液中含有大量的污染物或大量的金屬微顆粒，有助于保持切削液的清潔和延長切削液的使用周期。切削液的流量越大，才能淹沒大部分被加工的零件和刀具，冷卻效果更佳。

實踐證明，切削液噴嘴的內(nèi)孔徑約為車刀寬度的3/4，對于重負荷的車削或鏜削加工，應有另一個噴嘴沿刀具的下側(cè)側(cè)面供給切削液，并避免切削液受到阻擋，使其順利地被輸送到刀具和工件之間，在低速時起潤滑作用。

1.3 供給系統(tǒng)降溫法

在條件允許的情況下，大、中型機械加工企業(yè)，如多臺機械加工設備采用同樣的冷卻液，應考慮采用集中循環(huán)系統(tǒng)降溫法，對多臺機械加工設備供應切削液，還可以集中處理廢屑[2]。例如，幾臺磨床可以用聯(lián)結(jié)在一起的輸送系統(tǒng)處理磨屑，采用這種集中處理細小磨粒的方法，不但能降低勞動強度，還可以改善生產(chǎn)車間的工作環(huán)境。

2 特殊設備高壓降溫法

在深孔鉆削和套孔鉆削的加工中，通常采用壓力0.69～13.8 MPa的冷卻系統(tǒng)供給切削液。在深孔鉆削類似于鏜孔加工，常用單刃內(nèi)冷卻鉆頭，而套孔鉆削是在被加工零件上鉆一個圓柱形孔，但中心會留下一個實心圓柱體的鉆孔方法，當?shù)毒哌M入工件時，鉆出的實心圓柱體就通過空心的圓柱形刀頭，用壓力泵把切削液輸送到刀具周圍，迫使切屑從刀具中心流出[3]。

在深孔鉆削時，采用油孔鉆比溢流法效果更好，有助于延長鉆頭壽命、提高生產(chǎn)率。高壓法有利于切削液充分到達切削區(qū)域，多應用于一些加工中產(chǎn)生較多微小廢屑或排屑不暢的設備，如磨削加工中，采用高壓降溫法有利于砂輪的清洗。

3 壓力噴霧式冷卻法

切削液經(jīng)過一個較小的噴嘴，使用壓力0.07～0.55 MPa的壓縮空氣，將切削液分散成霧狀液體噴入機械加工的切削區(qū)域（圖3）[4]。這種用氣載油霧的形式將切削液噴入機械加工的切削區(qū)域，使用水基切削液相對比使用油基切削液效果更佳，而且水基切削液不易污染環(huán)境、有益于操作者的身體健康。

噴霧冷卻適用于在端銑等切削速度較高而切削區(qū)域較低的加工。切削液的冷卻性能越好，霧狀的液滴與工件、刀具和廢屑的接觸越充分，能夠迅速蒸發(fā)并帶走加工中產(chǎn)生的大部分熱量。由于噴霧冷卻噴出的是霧狀液體，容易蒸發(fā)，也沒有飛濺的液滴，所以不需用集油盤、回油管道、防濺隔板等。

噴霧式降溫法的優(yōu)點：①延長刀具切削時長和壽命；②切削液能夠充分到達其他冷卻方法不易到達的區(qū)域；③噴霧式降溫法與溢流法相比較，切削液在工件與刀具之間，按相同體積的切削液計算，冷卻效率和流速更高；④由于噴霧式降溫法是霧狀冷卻，消耗的冷卻液低于其他冷卻法，因此有效降低了成本；⑤視線較好，可以及時監(jiān)控工件的被加工狀態(tài)。

圖3 壓力噴霧式降溫法

4 冷卻方式

（1）吸引冷卻。這種冷卻方式的原理與家用噴霧器類似，主要利用細腰管原理，壓縮空氣把切削液吸入液罐，混合并霧化于氣流中，一根管道通壓縮空氣（進氣口），另一根管道供吸切削液（進油口），兩根管道并聯(lián)接于混合接頭上，氣量和油量的大小可以通過旋鈕調(diào)節(jié)，它適合于低黏度乳化液和切削油的噴霧[5]（圖4）。

圖4 壓力噴霧器

（2）氣壓冷卻（加壓冷卻）。這種冷卻方法是切削液裝在密封液體筒內(nèi)，采用0.2～0.4 MPa的壓縮空氣對冷卻液加壓，當電磁閥打開時，切削液被壓出并通過混合閥與壓縮空氣氣流混合霧化。這種裝置適用于水基合成冷卻液和乳化液的噴霧，但水基合成冷卻液和乳化液中不能含有懸浮的固體物質(zhì)和油脂[6]。

（3）噴射冷卻。通常是將透明或黏度較低的冷卻液霧化，多用在數(shù)控機床加工等自動化程度高較高設備的端銑、車削加工。帶有電磁閥控制的噴霧裝置，適用于在數(shù)控機床上鉸孔、攻螺紋等加工[7]。

為了更好地利用切削液，有條件的企業(yè)應將切削液集中在一個大容積的池中，建立切削液集中供給系統(tǒng)，通過定期抽樣檢查切削液的濃度比例，根據(jù)檢查比例結(jié)果定期加注冷卻液及水，以保證切削液在使用過程中的質(zhì)量[8]，從而減少切削液的維護工作量，降低生產(chǎn)成本。集中供給系統(tǒng)與其他切削液供給系統(tǒng)相比較，其優(yōu)點是能通過離心處理的方法，可有效去除切削液中的浮油和微小金屬顆粒，達到去除切削液表面的污物、消滅切削液內(nèi)細菌的目的。

5 結(jié)束語

正確選用切削液和冷卻方法，對提高產(chǎn)品的表面質(zhì)量，延長刀具的使用壽命及使用周期，改善企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，降低生產(chǎn)成本起到重要作用。本文通過對企業(yè)日常生產(chǎn)中幾種切削液的使用方法的分析，為企業(yè)實際生產(chǎn)中正確使用和選用切削液提供一定的借鑒。