切削液的使用方法對(duì)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(rùn)滑為主的切削液時(shí)(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(huì)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(huì)使工作表面粗糙不均勻。
正確使用切削液的另一個(gè)好處是有效地排除切屑,這也有助于刀具壽命的延長(zhǎng)。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(duì)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(rùn)滑劑可以用毛筆、刷子將潤(rùn)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(shí))。最近還研制出手提式供液器,通過(guò)加壓將潤(rùn)滑劑霧化,噴到刀具和工件上。
在沒(méi)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(shí),用手工油可以與機(jī)床上的溢流冷卻系統(tǒng)配合起來(lái)使用。
2、溢流法:
最常見(jiàn)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(guò)閥門(mén)從噴嘴流出,噴嘴安裝在接近切削區(qū)域。切削液流過(guò)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(pán)內(nèi),再?gòu)募捅P(pán)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(shí)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(gè)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(pán)內(nèi)應(yīng)設(shè)有粗的過(guò)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(gè)精細(xì)過(guò)濾器。對(duì)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(guò)濾。采用過(guò)濾設(shè)備可以避免切削液中含有過(guò)多的污染物或過(guò)多的金屬顆粒,有助于保持切削液的清潔和延長(zhǎng)切削液的使用周期。現(xiàn)代自動(dòng)化機(jī)床一般都設(shè)有切削液過(guò)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(méi)。除了向切削區(qū)提供適當(dāng)?shù)那邢饕和?,還要有足夠的切削液來(lái)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(guò)60℃時(shí),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(guó)機(jī)械加工切削手冊(cè)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(duì)同一系列中的鉆頭來(lái)說(shuō));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(zhǎng)度;無(wú)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(huì)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(gè)或多個(gè)噴嘴,一個(gè)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(shí)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(duì)于重負(fù)荷的車削和鏜削,需要有第二個(gè)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(shí)起潤(rùn)滑作用。
水平鉆孔和鉸孔時(shí),最好是通過(guò)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(lái)。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(wèn)題。目前,我國(guó)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(rùn)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(wèn)題。
銑削時(shí)最好有二個(gè)噴嘴將切削液輸送到銑刀的進(jìn)刀和出刀側(cè),一個(gè)噴嘴流出的切削液被銑刀齒送到切削區(qū)域,另一個(gè)噴嘴流出的切削液則把切屑從刀具中沖出來(lái)。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(duì)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(gè)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(kāi)口處的曲線與刀具的半徑相配。
磨削時(shí)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(guò)大時(shí),將會(huì)產(chǎn)生不必要的噴濺,特別是對(duì)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(shí)如用一般噴灑方法效果就很差,在磨削熱向整個(gè)工件擴(kuò)散之前磨削液幾乎不能帶走什么熱量,這是因?yàn)樯拜啽砻嫠俣群芨?,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(jì)一種特殊的噴嘴,迫使切削液通過(guò)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(duì)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(gè)圓柱形孔但留下一個(gè)實(shí)心圓柱體的鉆孔法。當(dāng)?shù)毒哌M(jìn)入工件時(shí),鉆出的實(shí)心圓柱體就通過(guò)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(dòng),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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