隨著環(huán)保意識的不斷深入人心，環(huán)保生產(chǎn)、減少污染在制造工業(yè)領(lǐng)域得到普遍遵從、認(rèn)可，清潔生產(chǎn)方式日益引起人們的重視。傳統(tǒng)機(jī)械加工過程中，大流量冷卻使用的切削液給環(huán)境帶來多種弊端，如切削液需要加入殺菌劑，有一半不能自然降解，無法降解的廢棄切削液成為環(huán)境的污染源，對環(huán)境造成不可估量的嚴(yán)重后果。
金屬機(jī)械加工的微量潤滑技術(shù)應(yīng)用而生，即在壓縮氣體中混入微量的潤滑劑代替大流量切削液對切削點(diǎn)實(shí)施冷卻和潤滑，潤滑劑以高速霧粒供給切削區(qū)，增強(qiáng)潤滑劑的滲透性，提高了冷卻、潤滑效果，改善了工作的表面加工質(zhì)量，并且潤滑劑的使用量僅為傳統(tǒng)切削液用量的萬分之一或更低，從而大大降低了冷卻液的成本。機(jī)械鉆削加工中，尤其深孔加工，該處工作環(huán)境導(dǎo)致切削液不易到達(dá)切削點(diǎn)，刀具長時間保持在高溫、高壓環(huán)境下加工，極易磨損、崩刃，甚至斷刀。本文對此進(jìn)行分析。
一、鉆削微量潤滑模式
國內(nèi)鉆削多采用普通鉆床或鉆削中心類設(shè)備，水(油)冷卻刀具或高壓水潤滑冷卻刀具，效率低，刀具、切削液成本高，且污水(油)回收較困難。微量潤滑技術(shù)綜合了傳統(tǒng)切削和干式切削的優(yōu)點(diǎn)，在鉆削等加工過程中取得了良好的應(yīng)用，該技術(shù)是將微量的切削試劑與 02~0.6MPa 的壓縮空氣霧化混合，持續(xù)噴射至切削區(qū)，對“刀尖與加工區(qū)”和“刀尖與高熱切屑”的接觸區(qū)域進(jìn)行有效潤滑，以減少刀具的摩擦和防止刀具粘連，同時也有利于降低加工區(qū)域溫蒂，有利于排屑，改善切削加工條件。
二、MQL 主要研究內(nèi)容與應(yīng)用
高壓霧狀試劑在鉆削設(shè)備上通過中空主軸結(jié)構(gòu)與刀具內(nèi)孔噴射至切削區(qū)，代替大流量切削液，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)冷卻潤滑。MQL 的應(yīng)用注意事項(xiàng)如下：
高壓霧狀試劑通道： 高壓霧狀試劑與壓縮空氣混合后，通過主軸、刀具噴射到達(dá)切削區(qū)，注意通道要通暢，減少通道彎曲，防止高壓霧狀試劑液化。在鉆削設(shè)備的主軸通道為內(nèi)置單一通道，鉆削設(shè)備需配置獨(dú)立的試劑微量生成裝置，使試劑混合物粉碎成微粒狀，再由高壓空氣送入該通道，最終到達(dá)鉆削刀具頭部。在微量潤滑的使用中，要確保原始壓力的可靠，并保證輸送高壓霧狀試劑的各個環(huán)節(jié)不能有泄漏，當(dāng)有泄漏就不僅會導(dǎo)致氣源壓力的下降，不利高壓霧狀試劑輸送，還會在泄漏的地方漏掉大量的高壓霧狀試劑。在這種情況下，及有可能鉆頭會因?yàn)榍窛櫥鴮?dǎo)致切削熱直線上升。隨之而來的就是因欠潤滑導(dǎo)致的崩刃、斷鉆、發(fā)熱等現(xiàn)象的出現(xiàn)。
氣源： 在微量潤滑領(lǐng)域，氣源是不可替代的介質(zhì)及動力源，在機(jī)械加工中氣源的作用也十分的重要，氣源也是微量潤滑的主要動力源，其重要的作用不言而喻。作為運(yùn)輸高壓高壓霧狀試劑的載體，壓力范圍為 0.2～0.6MPa，若這樣的氣源壓 力要求有的企業(yè)無法滿足，或壓力不穩(wěn)定，為此提出解決氣源壓力穩(wěn)定的方案，也就是使用增壓或穩(wěn)壓裝置。該裝置能夠有效的增壓或穩(wěn)定氣源壓力，保證油霧的霧化及可靠性輸送效果，對內(nèi)冷微量潤滑而言氣源壓力也不能過高，增壓或穩(wěn)壓裝置就可以很好的解決因壓力不足、不穩(wěn)帶來的問題，還可避免因氣源壓力過高導(dǎo)致能源的浪費(fèi)。壓力值根據(jù)通道長短有關(guān)，以及切削情況調(diào)整，同時輸入的壓縮空氣在前端需過濾，過濾壓縮空氣中的水分與雜質(zhì)，不合格的壓縮空氣，會降低刀具出口高壓霧狀試劑量，導(dǎo)致刀具加工時潤滑不充分，切削區(qū)異常，直接影響刀具壽命和產(chǎn)品加工質(zhì)量。使用工業(yè)用壓縮氣體過濾器、油水分離器、增壓泵，氣體增壓過濾后，再進(jìn)入 MQL 生成裝置。
刀具與輔具： 刀具與輔具的具體要求為：如錐柄刀具安裝時，刀具尾端內(nèi)孔與專用內(nèi)錐面密封環(huán)配合使用，使通道平順，增強(qiáng)高 壓霧狀試劑的通過性;專用密封零件的螺紋與刀柄連接，連接處使用專用密封膠密封，保證高壓霧狀試劑通過，并到達(dá)與密封零件配合的刀具的錐面上的內(nèi)冷孔，而后通過帶內(nèi)冷的孔加工刀具。注意事項(xiàng)：刀具與輔具內(nèi)置通道的結(jié)合部須做特殊處理，保證刀具和輔具端面緊密平滑接觸;刀尖應(yīng)具有優(yōu)異的耐高溫性能，采用排屑順暢的大螺旋排屑槽。
潤滑試劑的選擇： 在高溫的切削區(qū)，很難形成液體潤滑，因此潤滑試劑要求快速形成潤滑膜形，表面附著力高，并防止刀尖與加工區(qū)和刀尖與高熱切屑之間的粘結(jié)，同時高壓試劑耐壓耐熱，防止加工時產(chǎn)生廢高壓霧狀環(huán)境。其次，作為環(huán)保考慮，潤滑試劑盡量選用自然、環(huán)保、無公害、可再生產(chǎn)品。
三、MQL 供液方案
MQL 供液系統(tǒng)主要有 2 種形式：一種是外置式供液系統(tǒng)，一種是內(nèi)置式供液系統(tǒng)。外置式供液系統(tǒng)是在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上，單獨(dú)設(shè)計(jì)的一套系統(tǒng)，配合現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行潤滑，外置式供液系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，幾乎不需要改造機(jī)床。潤滑試劑和壓縮空氣在機(jī)床外部通過對試劑的高壓霧化，再由噴嘴噴射在加工區(qū)域。外部式高壓霧狀試劑供給中，對鉆削存在工藝上的困難，不建議采用。內(nèi)置式供液系統(tǒng)集成在機(jī)床內(nèi)部，設(shè)備加工冷卻必須采用內(nèi)冷主軸，實(shí)施該功能必備的硬件能力，也是實(shí)現(xiàn)內(nèi)置供液系統(tǒng)的先決條件，設(shè)備在采購或利用就應(yīng)滿足內(nèi)冷主軸要求，若設(shè)備無該功能，改造設(shè)備成本過 高，難度大，可實(shí)施性較差，不利用利用。潤滑試劑和壓縮空氣的混合物通過設(shè)備自身具備的主軸內(nèi)孔、刀具內(nèi)孔后，進(jìn)入加工區(qū)，因整個內(nèi)腔管道平順，試劑供給效果更優(yōu)。對于微量試劑的傳輸霧化，也有 2 種形式：一種是單通道形式，這種形式需要一個獨(dú)立的霧化裝置，把霧化好的試劑和壓縮空氣的混合物，通過獨(dú)立的通道傳輸?shù)角邢鲄^(qū)的噴嘴處;另一種為雙通道方式，無需單獨(dú)的霧化裝置，而是由兩個通道組成，一個通道為傳輸微量試劑，另一個為傳輸高壓過濾空氣，在靠近切削區(qū)的噴嘴處，利用噴嘴進(jìn)行霧化，對切削區(qū)進(jìn)行冷卻潤滑。與雙通道系統(tǒng)相比，單通道系統(tǒng)便于設(shè)計(jì)、改造，但在輸送潤滑高壓霧狀試劑時，特別是在高速旋轉(zhuǎn)的 主軸離心作用下，高壓霧狀試劑會分散噴射，在切削區(qū)域未達(dá)到冷卻潤滑的作用，使產(chǎn)品質(zhì)量變差，刀具早期損壞。
MQL 鉆削優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)過實(shí)踐證明，高壓霧狀試劑高速噴射，增強(qiáng)切削區(qū)試劑的滲透性。在深孔加工時，傳統(tǒng)大流量冷卻的方式，切削液不易到達(dá)切削點(diǎn)，切削區(qū)冷卻液冷卻不充分，使該區(qū)域的加工未能滿足理想加工要求，刀具長時間保持在高溫、高壓環(huán)境下加工，刀具極易磨損、崩刃，甚至斷刀;受冷卻環(huán)境不理想，加工后的工件尺寸變差大，形位公差不能滿足使用要求;鉆削采用微量潤滑加工，不受鉆削條件的限制，在深孔加工與刀尖接觸的零件表面，均可使傳統(tǒng)加工區(qū)域環(huán)境冷卻潤滑優(yōu)良，降低刀尖與工件摩擦，具有較優(yōu)的保證;同時恰當(dāng)?shù)母咿D(zhuǎn)速加工，切削層的破裂點(diǎn)提前，避免 傳統(tǒng)水冷產(chǎn)生淬火效應(yīng)，使鐵屑破裂點(diǎn)高溫遠(yuǎn)離刀尖，刀具不易發(fā)生過早磨損、崩刃，甚至斷刀，從而保護(hù)刀具，提高了刀具壽命，以及提升零件孔尺寸精度、形位公差，孔表面粗糙度、材質(zhì)金相均有優(yōu)良的表現(xiàn)。在降本方面，按一天 2 班制 100%開機(jī)，1 升油約可用 5 天，大大降低切削試劑的使用量。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)環(huán)保加工，改善切削環(huán)境，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提升刀具使用壽命，降低加工成本，并使切削區(qū)域外的刀具、工件和切屑保持干燥，避免了處理廢液的難題，更符合綠色可持續(xù)發(fā)展之路。
四、結(jié)語
經(jīng)驗(yàn)證，MQL 鉆削工藝實(shí)現(xiàn)了減排、環(huán)保加工，同時提 升了加工質(zhì)量，提高了刀具使用壽命，大大降低了加工成本，提升產(chǎn)品質(zhì)量。對于零件的 MQL 鉆削加工，在環(huán)境保護(hù)、質(zhì)量保證、經(jīng)濟(jì)效益等綜合性價(jià)比等方面，具有廣闊的市場前景和發(fā)展空間。