槍鉆加工中的切削液特性及改善過(guò)濾精度的方法

摘要:.
1 為了使槍鉆加工達(dá)到良好的加工效果,以往多選 切削油,而且是專(zhuān)門(mén)配置的.但是,油基切削液存在著 冷卻性差,清洗性差和產(chǎn)生油霧防火性差;一般半年需 徹底更換,廢液處理不易達(dá)到環(huán)保排放的要求;使用過(guò) 程中有刺激氣味和損傷工人皮膚等缺陷.隨著環(huán)保要 求的提高,切削液技術(shù)的不斷改進(jìn),一種水基半合成液 (微乳化液)克服了乳化液易腐敗,清洗性能差及合成切削液侵蝕機(jī)床漆面,潤(rùn)滑性能差等缺陷,兼有油性和 水性雙重性能,具有極壓,潤(rùn)滑,冷卻,防銹和清洗能 力,是新一代理想的機(jī)加工潤(rùn)滑冷卻介質(zhì).水基半合 成切削液的脫穎而出,有取代油基切削液之勢(shì),具有如
下特點(diǎn):
1.1 壓力與流量
切削液的高壓及由此產(chǎn)生的高流速的作用是從切 削區(qū)排除切屑,油膜抵消切削力及增加鉆桿剛性等. 為保證被加工孔的精度一致,必須保證壓力恒定.根 據(jù)資料介紹,需要的壓力和流量因刀具的直徑,孔的精 度和工件材料而異.

一般認(rèn)為切削液的流速應(yīng)為切削速度的5～8倍, 約10～15 m/s, 應(yīng)該注意的是:流量應(yīng)隨孔深的增加而增大,以保 證切削液有更大的流速達(dá)到通暢排屑的目的.同時(shí)要 分別考慮槍鉆用高壓切削液與一般外用冷卻,沖屑所 用壓力,流量不同.冷卻和沖屑是低壓大流量,即0.1 ～0.2 MPa.
1.2 過(guò)濾精度
槍鉆切削液的過(guò)濾精度與鉆頭的耐用度,內(nèi)孔的 表面粗糙度,尺寸精度,減少油泵和閥的磨損有很大關(guān) 系,所以要求過(guò)濾精度較高.據(jù)資料介紹:當(dāng)切削液過(guò) 濾精度為20u m時(shí),刀具刃磨一次可以鉆14個(gè)孔,若 在其它工況不變的情況下,過(guò)濾精度達(dá)到10 u m時(shí), 刃磨1次可鉆54個(gè)孔.還有資料介紹,表面粗糙度值每減少1時(shí),油中雜質(zhì)尺寸就應(yīng)減少10 um.換句 話說(shuō),過(guò)濾精度的嚴(yán)格性應(yīng)為表面粗糙度值的10倍.
一般切削液要經(jīng)過(guò)粗濾,半精濾,精濾等程序.精過(guò)濾 一般采用紙質(zhì)或布質(zhì)過(guò)濾,一般過(guò)濾精度控制在40 um以內(nèi),就能夠滿足一般性槍鉆加工.若槍鉆H7精 度的孔時(shí),過(guò)濾精度應(yīng)達(dá)到5～10 um,方可避免破壞 高速極壓油膜.但是其過(guò)濾裝置和使用的成本會(huì)急劇 上升,實(shí)際中要綜合考慮一個(gè)合適的范圍.
1.3 溫度控制
由于槍鉆加工時(shí)切削速度和切削液的壓力均很 高,同時(shí)鉆頭兼有切削和擠光二重作用,切削中產(chǎn)生大 量的熱量被切削液帶走,使切削液溫度逐漸上升.為 了保持鉆孔精度,防止切削液內(nèi)部各種添加劑的早期 失效,維持槍鉆與工件溫度的一致性是必要的.一般 推薦溫度在45℃以下.常用的冷卻方式有兩種:

其 一,采用大水箱(油箱)的散熱來(lái)達(dá)到自然冷卻,水箱 的容積大于泵工作流量l0倍以上.

其二,強(qiáng)制冷卻. *廉價(jià)的冷卻辦法是在水箱中通以循環(huán)冷卻水,可靠 的辦法是使切削液通過(guò)空調(diào)器降溫,控制在*佳范圍, 保持槍鉆與工件溫度一致,有利于控制加工精度的一 致性.
1.4 切削液供給系統(tǒng)原理
液壓油使用的泵和閥類(lèi)控制元件等不適合水基切 削液,在設(shè)計(jì)水基切削液系統(tǒng)裝置時(shí)應(yīng)予充分考慮.
1.5切削液的維護(hù)
根據(jù)有關(guān)經(jīng)驗(yàn),使用切削液應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
(1)切削液的稀釋?xiě)?yīng)選用水質(zhì)較好的自來(lái)水,配 置前應(yīng)將水箱管路清洗干凈,有條件的話,可對(duì)切削液 系統(tǒng)裝置進(jìn)行一次消毒.
(2)準(zhǔn)確掌握切削液濃度,盡量使用濃度計(jì)(折光 儀)來(lái)控制,按規(guī)定比例配制,不要憑個(gè)人經(jīng)驗(yàn).
(3)不同牌號(hào),不同廠家生產(chǎn)的半合成切削液不 能混用.
(4)加工結(jié)束后,用切削液軟管沖洗掉機(jī)床表面 的切屑和粒渣.打開(kāi)機(jī)床保護(hù)門(mén),使機(jī)床加工區(qū)的潮 濕空氣散去. 這樣做的原因是:在加工過(guò)程中,只要切削液不斷 噴射,涂敷在裸露的金屬表面,切削液中的防銹添加劑 就可防止機(jī)床加工區(qū)內(nèi)的金屬表面銹蝕.但當(dāng)機(jī)床停 機(jī)若干小時(shí)后,可能會(huì)產(chǎn)生銹蝕.因?yàn)樵诩庸�時(shí),切削液中的水在蒸發(fā),使機(jī)床加工區(qū)形成了幾乎100%的 相對(duì)濕度.機(jī)床一旦關(guān)機(jī),溫度便開(kāi)始下降,空氣中的水分便冷凝在金屬零件表面.由于冷凝水會(huì)逐步稀釋 防銹添加劑,從而使存留于切削液的抗腐蝕性逐步喪失.所以采取上述措施,非常重要.
(5)定期檢測(cè)切削液使用濃度和pH值,pH值在8.5～9.5之間.
(6)使用一年或更長(zhǎng)時(shí)間切削液發(fā)生變質(zhì)時(shí),更 換切削液需徹底清洗機(jī)床冷卻系統(tǒng),減少切削液中細(xì) 菌生長(zhǎng)機(jī)會(huì).
2 應(yīng)用實(shí)例
我廠在槍鉆加工中采用水基切削液已成功應(yīng)用于 自動(dòng)線中加工缸體油道孔,其冷卻液由冷卻液中央處 理系統(tǒng)供給,槍鉆工位將來(lái)自系統(tǒng)的冷卻液加壓后用 于槍鉆加工.*近設(shè)計(jì)制造1臺(tái)連桿螺栓孔槍鉆槍鉸 機(jī)床,連桿材料45Mn,硬度22～32 HRC,屬短淺孔精 密加工.切削液采用獨(dú)立的負(fù)壓式紙帶過(guò)濾裝置,調(diào) 試時(shí)槍鉆無(wú)法加工,進(jìn)口槍鉆僅能加工3件,就出現(xiàn)嚴(yán) 重磨損或崩刃等問(wèn)題.在排除機(jī)床其它原因后,分析 切削液冷卻系統(tǒng)也存在一些問(wèn)題:
(1)切削液為普通合成切削液,潤(rùn)滑性差,不適合 槍鉆加工.
(2)負(fù)壓式紙帶過(guò)濾系統(tǒng)的過(guò)濾精度不穩(wěn)定,雜 質(zhì),紙質(zhì)纖維進(jìn)入系統(tǒng),堵塞槍鉆出水孔.
(3)冷卻液供給壓力偏低,不穩(wěn)定,不能滿足槍鉆 加工對(duì)冷卻液系統(tǒng)高壓恒定的要求.
針對(duì)上述問(wèn)題,我們采取了以下措施.
(1)更換用水基切削液 我們選用嘉實(shí)多公司 EP690和奎克公司的水基切削液,其潤(rùn)滑極壓性能均 優(yōu)于合成切削液.其主要特點(diǎn)是:①極壓性能好,可用 于高難度的加工;②使用壽命長(zhǎng),抗雜油污染能力較 強(qiáng);③泡沫較少,對(duì)不同水質(zhì)有較強(qiáng)的適應(yīng)性;④防銹 能力強(qiáng);⑤不含苯酚和亞硝酸鹽,對(duì)人體無(wú)傷害.
(2)改進(jìn)冷卻液過(guò)濾裝置,提高過(guò)濾精度.負(fù)壓式紙帶過(guò)濾機(jī)的過(guò)濾精度取決于過(guò)濾用的無(wú)紡布質(zhì)量,*好的過(guò)濾精度可達(dá)5um.但是,切屑直接沖擊負(fù)壓式紙帶過(guò)濾機(jī)的紙帶,使無(wú)紡布破損;負(fù)壓腔中負(fù)壓為零時(shí),凈水箱向負(fù)壓腔補(bǔ)水,導(dǎo)致無(wú)紡布上浮脫離隔柵板;走紙時(shí),無(wú)紡布產(chǎn)生歪斜,不能完全覆蓋隔柵板等幾種情況,導(dǎo)致臟水箱的臟水進(jìn)入負(fù)壓腔.進(jìn)入 負(fù)壓腔的臟水在系統(tǒng)中長(zhǎng)時(shí)間地存在,降低過(guò)濾精度, 影響槍鉆加工效果.
在高壓泵組前,增加雙聯(lián)筒式過(guò)濾裝置,兩個(gè)過(guò)濾 芯分別工作.當(dāng)一個(gè)濾芯被堵塞卸下清洗時(shí),可切換 到另一個(gè)濾芯工作,不影響機(jī)床正常工作.過(guò)濾裝置 自帶壓力檢測(cè)裝置,當(dāng)濾芯堵塞進(jìn)出口壓力變大時(shí),發(fā) 出報(bào)警,提醒及時(shí)切換.此時(shí),電氣程序看成預(yù)停,要求完成本次加工循環(huán)后必須處理,否則機(jī)床不能進(jìn)行 下一個(gè)加工循環(huán).
選用雙聯(lián)筒式過(guò)濾裝置時(shí),應(yīng)根據(jù)槍鉆加工有關(guān) 參數(shù)合理選擇壓力,流量和濾芯材質(zhì).濾芯有紙質(zhì),玻 璃纖維和金屬網(wǎng)等,建議選用可反復(fù)清洗的金屬網(wǎng)濾芯,降低使用成本.
(3)合理選用高壓泵和控制元件,保證壓力系統(tǒng) 恒定 由于使用水基切削液,齒輪泵和換向閥因內(nèi)泄, 發(fā)澀,使用效果差,不能保證冷卻系統(tǒng)壓力穩(wěn)定.曾經(jīng) 采用油用換向閥當(dāng)卸荷閥,但經(jīng)常出現(xiàn)關(guān)閉不嚴(yán)密,冷 卻系統(tǒng)的壓力建立不起來(lái),槍鉆無(wú)法加工.本系統(tǒng)高 壓泵采用多級(jí)離心泵兩個(gè)串聯(lián)在一起使用;換向閥和 卸荷閥采用氣動(dòng)先導(dǎo)換向閥,確保換向和卸荷動(dòng)作靈 活.保證了壓力系統(tǒng)的穩(wěn)定,滿足了槍鉆加工的要求.
經(jīng)過(guò)上述改進(jìn)的機(jī)床冷卻系統(tǒng),在調(diào)試時(shí)用國(guó)產(chǎn) 槍鉆刃磨一次可加工連桿100件以上,進(jìn)口涂層刀具 可達(dá)200件,效果十分明顯.該機(jī)床現(xiàn)已在用戶廠完 成安裝調(diào)試,投入正常生產(chǎn).