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高速干式切削加工技术的实现与应用

发布时间:2019-11-14 00:41:33 编辑:笔名

高速干式切削加工技术的实现与应用

我们都知道,切削液在机加工几乎是不可或缺的,那么,为什么有些机床却可以不用切削液,采用干式切削的方式加工呢?下面一起来了解下干式切削加工的实现与应用。

干式切削是什么?

在切削过程中使用切削液,虽优点众多,但一方面造成了资源和能源的巨大浪费(据德国公司的统计资料,切削液使用费用占总制造成本的16%,而切削刀具费用仅占总制造成本的3%~4%)。另一方面,切削液会对环境产生较严重的污染,甚至会危害工人健康。

所谓高速干式切削加工,是指在高速机械加工中,为保护环境、降低成本而有意识地减少或完全停止使用切削液。

切削不是简单地停止使用切削液,而是要在停止使用切削液的同时,保证高效率、高产品质量、高的刀具耐用度以及切削过程的可靠性,这就需要用性能优良的干式切削刀具、机床以及辅助设施替代传统切削中切削液的作用,来实现真正意义上的干式切削。

干式切削应用多的,是在高硬度车削(硬车)和模具的铣削中,前者需要CBN刀片的耐高温,让被加工材料因热变软。后者由于不连续切削,不但会因为模具加工中的高转速,切削液无法达到刀片,同时刀片在接触到切削液时会产生巨大的温差,会因为材质的热胀冷缩过于频繁造成裂纹。所以在这两个场合往往很难看到切削液的使用。

金属加工行业使用切削液已形成"习惯",所以推广干式切削的主要障碍是这种习惯势力,他们认为切削液是取得良好加工表面、提高刀具寿命所必须的。其实断续切削无论车,铣,是采用干式切削,但同时会带来很大的问题,就是小粉末烟雾。

如何实现干式切削加工?

在高速干式切削加工中,由于切削过程缺少切削液的润滑、冷却、排屑等作用,相应地会出现以下问题:

由于缺少切削液的润滑作用,高速干式切削加工中的切削力会大大增加,刀具与工件之间的振动会加剧,从而导致工件加工表面质量变差,刀具磨损加快,刀具使用寿命缩短。

由于缺少切削液的冷却作用,高速干式切削加工会在加工瞬间产生大量热量,这些热量主要集中在切屑中,会影响切屑的成型,过热的高温环境会导致形成带状和缠结状切屑并缠绕在刀具上,影响后续切削,加剧刀具磨损。如不及时将热量从机床的主体结构中排出,同样会使机床产生严重的热变形,影响加工精度和降低工件表面质量。

在高速干式切削加工某些材料(如石墨电极等)时,会产生大量粉尘,如不能及时清除,会严重损害操作工人的身体健康,同时细微颗粒也会侵入丝杠、轴承等机床关键部件,加大机床的磨损,影响机床的加工精度和稳定性。

由于高速干式切削加工与高速湿式切削加工的切削过程有所不同,为使机床能够稳定地完成切削过程,需要对原来高速湿式切削加工选用的切削参数作相应修改和调整,才能应用于高速干式切削加工。

为了解决以上问题,使高速干式切削加工在规定时间内达到与高速湿式切削加工相当(甚至更高)的加工质量和刀具耐用度,就必须对包括机床、刀具、工件以及切削参数在内的整个工艺系统进行全面的考虑权衡,并采取相应的工艺措施,以弥补高速干式切削加工的不足。

干式切削的应用

用不用冷却液和加工的材料,切削量,加工速度,加工刀具有关。

该视频中之所以不用冷却液,是因为材料为硬质材料钢(目测),不容易粘刀;切削量很小,目测加工量都不超过2毫米;切削速度高,目测进给速度超过3000;刀具很好(广东叫飞刀,可以看到其中好几把刀的刀头是安装了可更换的合金刀粒,这种刀粒耐高温,磨损小)。

对于切削量大的低速加工,绝大多数是要冷却液的,比如在铣削模胚钢料时,看到到一停冷却液,刀就会变红的现象。

高速干式切削加工技术是一种正在不断发展的新兴加工技术,随着诸多技术问题(如机床、刀具、涂层、切削参数等)的不断解决,高速干式切削加工的应用范围正进一步扩大。目前,高速干式切削加工在车削、铣削加工中的应用(尤其是铸铁材料的高速切削)已日益普遍;在钻削、铰削、攻丝、拉削和滚齿等方面也有重大突破。此外,高速干式切削加工在铣削中的应用也相当广泛。

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