切削液的使用方法對刀具壽命和加工質(zhì)量都有很大影響,即使最好的切削液,如果不能有效地輸送到切削區(qū)域,也不能起到應(yīng)有的作用。因此選用以潤滑為主的切削液時(如切削油),應(yīng)當(dāng)把它輸送到能在摩擦表面生成油膜的部位。相反,如果選用的切削液以冷卻為主(如水基切削液),就應(yīng)當(dāng)使切削液接近刀具的刃部。這種條件下通常要用壓力法強(qiáng)迫切削液進(jìn)入切削區(qū)域,從而把刀具、工件、切屑由于摩擦和變形所產(chǎn)生的熱量帶走。連續(xù)應(yīng)用切削液比間斷應(yīng)用切削液好,間斷應(yīng)用切削液會產(chǎn)生熱循環(huán),從而導(dǎo)致硬而脆的刀具材料(如硬質(zhì)合金刀具)產(chǎn)生裂紋和崩刃。間斷使用切削液除了縮短刀具壽命外,還會使工作表面粗糙不均勻。
正確使用切削液的另一個好處是有效地排除切屑,這也有助于刀具壽命的延長。如適當(dāng)安放切削液的噴嘴,可防止銑刀和鉆頭的排屑槽被切屑堵死或排屑不暢。對于一些大工件的加工,或大進(jìn)給量的強(qiáng)力切削、磨削,采用二排或多排的冷卻液噴嘴,使之能充分冷卻,有利于提高加工效率,保證加工質(zhì)量。
1、手工加油法:
固體或膏狀潤滑劑可以用毛筆、刷子將潤滑劑涂或滴落到刀具或工件上(主要是攻螺紋、板牙套螺紋時)。最近還研制出手提式供液器,通過加壓將潤滑劑霧化,噴到刀具和工件上。
在沒有配量冷卻系統(tǒng)的機(jī)床上,如果鉆孔或攻螺紋的數(shù)量不多,用手工加油是有效的方法。當(dāng)在同一機(jī)床上要完成兩種不同加工時,用手工油可以與機(jī)床上的溢流冷卻系統(tǒng)配合起來使用。
2、溢流法:
最常見的使用切削液的方法是溢流法。用低壓泵把切削液打入管道中,經(jīng)過閥門從噴嘴流出,噴嘴安裝在接近切削區(qū)域。切削液流過切削區(qū)后再流到機(jī)床的不同部件上,然后匯集到集油盤內(nèi),再從集油盤流回到切削液箱中,循環(huán)使用。因此,切削液箱應(yīng)有足夠的容積,使切削液有時間冷卻并使細(xì)的切屑及磨粒等沉降。視加工種類的不同,切削液箱的容積約為20-200L,個別加工則更大,如鉆深孔及強(qiáng)力磨削等,切削液箱可達(dá)500-1000L或更大。在集油盤內(nèi)應(yīng)設(shè)有粗的過濾器,防止大的切削進(jìn)入切削液箱,并在泵的吸油口裝有一個精細(xì)過濾器。對于磨削、衍磨和深孔鉆、深孔鏜等機(jī)床,由于加工的工件表面質(zhì)量要求高,必須去除更細(xì)的磨屑、砂輪顆粒和切削微粒,如槍鉆深孔加工,要用10um的濾紙進(jìn)行過濾。采用過濾設(shè)備可以避免切削液中含有過多的污染物或過多的金屬顆粒,有助于保持切削液的清潔和延長切削液的使用周期?,F(xiàn)代自動化機(jī)床一般都設(shè)有切削液過濾、分離、凈化裝置。
用溢流法可使切削液連續(xù)不斷地流到切削區(qū)域并沖走切屑。切削液的流量要大一些,才能使刀具和工件被切削液所淹沒。除了向切削區(qū)提供適當(dāng)?shù)那邢饕和猓€要有足夠的切削液來防止不正常的溫升。在深孔鉆加工中,切削液箱如太小,切削液的溫升很快,當(dāng)油溫超過60℃時,切削便不能繼續(xù)進(jìn)行,所以深孔鉆床一般都配有較大的冷卻油箱。
下面為美國機(jī)械加工切削手冊推薦的典型切削液用量:車削,切削液的流量19L/min;螺紋切削,直徑25mm切削液的流量132L/min,直徑50mm切削液的流量170L/min,直徑75mm切削液的流量227L/min;銑削,小銑刀切削液的流量19l/min(刀具),大銑刀切削液的流量227(刀具)L/min;鉆孔、鉸孔,直徑25mm的切削液的流量7.6-11L/min,大鉆頭鉆孔的切削切削液的流量
0.3-0.43L/min(直徑/mm);深孔鉆削,外排屑型直徑4.6-9.4mm切削的流量7.6-23L/min,9.4-19mm的切削液流量19-64L/min,19-32mm的切削液38-151L/min,32-38mm的切削液流量64-189L/min,內(nèi)排屑型7.9-9.4mm的切液流量19-30L/min,9.4-19mm的切削液流量30-98L/min,19-30mm的切削液流98-250L/min,30-60mm的切削液流量250-490L/min,要求用精密濾網(wǎng),孔愈深直徑愈大,所用的流量也愈大(對同一系列中的鉆頭來說);套孔鉆削,外排屑型,直徑51-89mm的切削液流量30-182L/min,89-152mm的切削液流量61-303L/min,152-203mm的切削液流量121-394L/min,內(nèi)排屑型60-152mm的切削液流量416-814L/min,152-305mm的切削液流量814-1287L/min,305-475mm的切削液流量1287-1741L/min,475-610mm的切削液流量1741-2158L/min,要求用精密濾網(wǎng),在同一系列鉆頭中,直徑較大和孔較深的用較大的流量;衍磨,小孔的切削液流量11L/min(每孔),大孔的切削液流量19L/min(每孔),要求用精密濾網(wǎng);拉削,小孔的切削液流量
38L/mm(行程),大孔的切削液流量0.45L/mm(行程)*切削長度;無心磨削,小工件的切削液流量76L/min,大工件的切削液流量151L/min,其他磨削(砂輪寬度/mm)的切削液流量0.75L/min,要求用精密濾網(wǎng)。
切削液流的分布方式直接影響到切削液的效率。噴嘴應(yīng)當(dāng)安置在使切削液不會因受離心力的作用而拋離刀具或工件之外的位置。最好是用二個或多個噴嘴,一個把切削液送到切削區(qū)域,而其他的則用于輔助冷卻和沖走切屑。
車削和鏜削時要求把切削液直接送到切削區(qū)域,使切削液覆蓋刀具的刃部和工件而起到良好的冷卻作用。實踐經(jīng)驗證明,切削液的噴嘴內(nèi)徑至少相當(dāng)于車刀寬度的四分之三。
對于重負(fù)荷的車削和鏜削,需要有第二個噴嘴沿刀具的下側(cè)面供給切削液。較低噴嘴供給的切削液可以不受切削阻擋順利送到刀具和工件之間,有助于在低速時起潤滑作用。
水平鉆孔和鉸孔時,最好是通過空心刀具內(nèi)孔把切削液送到切削區(qū)域,保證刃部有足夠的切削液并把切屑從孔中沖出來。由于鉆頭的螺旋槽(為了排出切屑)要起到把切削液從切削區(qū)往外排出的作用,因此即使是立鉆,進(jìn)入切削區(qū)的切削液也很少,只有空心鉆頭才能解決這一問題。目前,我國大多數(shù)鉆孔都采用麻花鉆,切削液的進(jìn)入與排屑方向相反,所以切削液很難進(jìn)入刀刃上,影響了切削液的冷卻潤滑效果,以致造成鉆頭容易燒傷,磨損嚴(yán)重,耐用度低。如何改善切削液的供給方法是值得研究的問題。
銑削時最好有二個噴嘴將切削液輸送到銑刀的進(jìn)刀和出刀側(cè),一個噴嘴流出的切削液被銑刀齒送到切削區(qū)域,另一個噴嘴流出的切削液則把切屑從刀具中沖出來。窄的銑刀用標(biāo)準(zhǔn)的圓形噴嘴即可,寬的刀具要用扁平的噴嘴,其寬度至少為刀具寬度的3/4,才能有良好的覆蓋率。
對于平面銑削,用有許多小孔的管子制成的環(huán)形噴液器較好。這樣可以把切削液送到各個刃口,使刀具完全浸在切削液中,起到均勻的冷卻作用。如果經(jīng)常用某種特定尺寸的端面銑刀,最好是帶有扇形的環(huán)形噴射器,其開口處的曲線與刀具的半徑相配。
磨削時采用低壓大流量的磨削液,一般可以收到良好的效果。但流量過大時,將會產(chǎn)生不必要的噴濺,特別是對消泡性能較差的合成切削液,更易引起磨
削液的溢出,可以采用安裝防濺板和加入消泡劑的辦法解決。
磨削時如用一般噴灑方法效果就很差,在磨削熱向整個工件擴(kuò)散之前磨削液幾乎不能帶走什么熱量,這是因為砂輪表面速度很高,圍繞砂輪的表面上始終帶有一層空氣膜,有礙于切削液滲透到切削區(qū)域。應(yīng)當(dāng)設(shè)計一種特殊的噴嘴,迫使切削液通過空氣膜送到砂輪上,這種噴嘴應(yīng)當(dāng)盡量靠近工件,以防因砂輪離心力的作用而使切削液完全流失掉。另外一種克服砂輪上產(chǎn)生空氣膜的方法是靠近噴嘴安裝一塊擋板以阻斷空氣流,這樣可在砂輪與工件的交接面之間形成部分真空而吸入磨削液。
3、高壓法:
對于某些加工,如深孔鉆和套孔鉆削,常用高壓(壓力為0.69-13.79MPa)切削液系統(tǒng)供油。深孔鉆用的是單刃鉆頭,與鏜孔相似,只是鉆頭內(nèi)部有切削液的通路。套孔鉆削是一種在工件上鉆一個圓柱形孔但留下一個實心圓柱體的鉆孔法。當(dāng)?shù)毒哌M(jìn)入工件時,鉆出的實心圓柱體就通過空心的圓柱形刀頭,用壓力泵把切削液送到刀具周圍,迫使切屑從刀具中心流出。套孔鉆削用的切削液必須有良好的極壓性和抗燒結(jié)性,粘度應(yīng)當(dāng)很低,才能在刀具周圍自由流動,還應(yīng)具有良好的油性,以降低刀具與工件,刀具與切屑間的摩擦系數(shù)。
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