关于钻削微量润滑技术应用的探讨

郝峰 易凯 谢玉柱 解晓斌 陈喜东 王远新

摘 要：微量润滑（MQL）是指压缩气体微量的润滑试剂混合，试剂汽化后形成液滴高压雾状试剂，通过高压喷射到切削区域，对切削区域进行有效的润滑和冷却。微量润滑可以大大减少“刀尖与加工区”和“刀尖与高热切削”之间的摩擦，防止切削区温度过热，降低刀片磨损、粘结，提升产品质量，减少试剂使用量;即减少对环境的污染，又降低加工成本。近年来微量润滑使用不断扩大，文章结合实际生产，浅谈钻削微量润滑技术的应用。

关键词：微量润滑;渗透性;高压雾状试剂凝固

中图分类号：U466  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）10-210-03

Discussion on the Application of Microlubrication Technology in Drilling

Hao Feng， Yi Kai， Xie Yuzhu， Xie Xiaobin， Chen Xidong， Wang Yuanxin

（ Sichuan Jianan Industry Co. Ltd.， Sichuan Yaan 625000 ）

Abstract： Minimal Quantity Lubrication （MQL） refers to the mixing of lubricating agengs with small amount of compressed gas. Formation of droplets of high-pressure foggy reagents after vaporization. High pressure injection to cutting area. Effective lubrication and cooling of the cutting area can greatly reduce the friction between” tip and machining area” and “tip and high heat cutting”. Prevent the cutting zone from overheating Reduce blade wear， adhesion， improve product quality， reduce the use of reagents， that is， reduce environmental pollution. And reduce the processing coast. In recent years， the use of micro lubrication has been expanding. This paper combines with the actual production. On the application of micro lubrication technology in drilling.

Keywords： Micro-lubrication; Permeability; Solidification by high-pressure atomized reagent

CLC NO.： U466  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）10-210-03

引言

隨着环保意识的不断深入人心，环保生产、减少污染在制造工业领域得到普遍遵从、认可，清洁生产方式日益引起人们的重视。传统机械加工过程中，大流量冷却使用的切削液给环境带来多种弊端，如切削液需要加入杀菌剂，有一半不能自然降解，无法降解的废弃切削液成为环境的污染源，对环境造成不可估量的严重后果。

金属机械加工的微量润滑技术应用而生，即在压缩气体中混入微量的润滑剂代替大流量切削液对切削点实施冷却和润滑，润滑剂以高速雾粒供给切削区，增强润滑剂的渗透性，提高了冷却、润滑效果，改善了工作的表面加工质量，并且润滑剂的使用量仅为传统切削液用量的万分之一或更低，从而大大降低了冷却液的成本。机械钻削加工中，尤其深孔加工，该处工作环境导致切削液不易到达切削点，刀具长时间保持在高温、高压环境下加工，极易磨损、崩刃，甚至断刀。本文对此进行分析。

1 钻削微量润滑模式

国内钻削多采用普通钻床或钻削中心类设备，水（油）冷却刀具或高压水润滑冷却刀具，效率低，刀具、切削液成本高，且污水（油）回收较困难。微量润滑技术综合了传统切削和干式切削的优点，在钻削等加工过程中取得了良好的应用，该技术是将微量的切削试剂与02～0.6MPa的压缩空气雾化混合，持续喷射至切削区，对“刀尖与加工区”和“刀尖与高热切屑”的接触区域进行有效润滑，以减少刀具的摩擦和防止刀具粘连，同时也有利于降低加工区域温蒂，有利于排屑，改善切削加工条件。

2 MQL主要研究内容与应用

高压雾状试剂在钻削设备上通过中空主轴结构与刀具内孔喷射至切削区，代替大流量切削液，实现点对点冷却润滑。MQL的应用注意事项如下：

2.1 高压雾状试剂通道

高压雾状试剂与压缩空气混合后，通过主轴、刀具喷射到达切削区，注意通道要通畅，减少通道弯曲，防止高压雾状试剂液化。在钻削设备的主轴通道为内置单一通道，钻削设备需配置独立的试剂微量生成装置，使试剂混合物粉碎成微粒状，再由高压空气送入该通道，最终到达钻削刀具头部。在微量润滑的使用中，要确保原始压力的可靠，并保证输送高压雾状试剂的各个环节不能有泄漏，当有泄漏就不仅会导致气源压力的下降，不利高压雾状试剂输送，还会在泄漏的地方漏掉大量的高压雾状试剂。在这种情况下，及有可能钻头会因为欠润滑而导致切削热直线上升。随之而来的就是因欠润滑导致的崩刃、断钻、发热等现象的出现。

2.2 气源

在微量润滑领域，气源是不可替代的介质及动力源，在机械加工中气源的作用也十分的重要，气源也是微量润滑的主要动力源，其重要的作用不言而喻。作为运输高压高压雾状试剂的载体，压力范围为0.2～0.6MPa，若这样的气源压力要求有的企业无法满足，或压力不稳定，为此提出解决气源压力稳定的方案，也就是使用增压或稳压装置。该装置能够有效的增压或稳定气源压力，保证油雾的雾化及可靠性输送效果，对内冷微量润滑而言气源压力也不能过高，增压或稳压装置就可以很好的解决因压力不足、不稳带来的问题，还可避免因气源压力过高导致能源的浪费。压力值根据通道长短有关，以及切削情况调整，同时输入的压缩空气在前端需过滤，过滤压缩空气中的水分与杂质，不合格的压缩空气，会降低刀具出口高压雾状试剂量，导致刀具加工时润滑不充分，切削区异常，直接影响刀具寿命和产品加工质量。使用工业用压缩气体过滤器、油水分离器、增压泵，气体增压过滤后，再进入MQL生成装置。

2.3 刀具与辅具

刀具与辅具的具体要求为：如锥柄刀具安装时，刀具尾端内孔与专用内锥面密封环配合使用，使通道平顺，增强高压雾状试剂的通过性;专用密封零件的螺纹与刀柄连接，连接处使用专用密封胶密封，保证高压雾状试剂通过，并到达与密封零件配合的刀具的锥面上的内冷孔，而后通过带内冷的孔加工刀具。注意事项：刀具与辅具内置通道的结合部须做特殊处理，保证刀具和辅具端面紧密平滑接触;刀尖应具有优异的耐高温性能，采用排屑顺畅的大螺旋排屑槽。

2.4 润滑试剂的选择

在高温的切削区，很难形成液体润滑，因此润滑試剂要求快速形成润滑膜形，表面附着力高，并防止刀尖与加工区和刀尖与高热切屑之间的粘结，同时高压试剂耐压耐热，防止加工时产生废高压雾状环境。其次，作为环保考虑，润滑试剂尽量选用自然、环保、无公害、可再生产品。

3 MQL供液方案

MQL供液系统主要有2种形式：一种是外置式供液系统，一种是内置式供液系统。外置式供液系统是在现有设备的基础上，单独设计的一套系统，配合现有设备进行润滑，外置式供液系统结构简单，几乎不需要改造机床。润滑试剂和压缩空气在机床外部通过对试剂的高压雾化，再由喷嘴喷射在加工区域。外部式高压雾状试剂供给中，对钻削存在工艺上的困难，不建议采用。内置式供液系统集成在机床内部，设备加工冷却必须采用内冷主轴，实施该功能必备的硬件能力，也是实现内置供液系统的先决条件，设备在采购或利用就应满足内冷主轴要求，若设备无该功能，改造设备成本过高，难度大，可实施性较差，不利用利用。润滑试剂和压缩空气的混合物通过设备自身具备的主轴内孔、刀具内孔后，进入加工区，因整个内腔管道平顺，试剂供给效果更优。对于微量试剂的传输雾化，也有2种形式：一种是单通道形式，这种形式需要一个独立的雾化装置，把雾化好的试剂和压缩空气的混合物，通过独立的通道传输到切削区的喷嘴处;另一种为双通道方式，无需单独的雾化装置，而是由两个通道组成，一个通道为传输微量试剂，另一个为传输高压过滤空气，在靠近切削区的喷嘴处，利用喷嘴进行雾化，对切削区进行冷却润滑。与双通道系统相比，单通道系统便于设计、改造，但在输送润滑高压雾状试剂时，特别是在高速旋转的主轴离心作用下，高压雾状试剂会分散喷射，在切削区域未达到冷却润滑的作用，使产品质量变差，刀具早期损坏。

MQL钻削优点：经过实践证明，高压雾状试剂高速喷射，增强切削区试剂的渗透性。在深孔加工时，传统大流量冷却的方式，切削液不易到达切削点，切削区冷却液冷却不充分，使该区域的加工未能满足理想加工要求，刀具长时间保持在高温、高压环境下加工，刀具极易磨损、崩刃，甚至断刀;受冷却环境不理想，加工后的工件尺寸变差大，形位公差不能满足使用要求;钻削采用微量润滑加工，不受钻削条件的限制，在深孔加工与刀尖接触的零件表面，均可使传统加工区域环境冷却润滑优良，降低刀尖与工件摩擦，具有较优的保证;同时恰当的高转速加工，切削层的破裂点提前，避免传统水冷产生淬火效应，使铁屑破裂点高温远离刀尖，刀具不易发生过早磨损、崩刃，甚至断刀，从而保护刀具，提高了刀具寿命，以及提升零件孔尺寸精度、形位公差，孔表面粗糙度、材质金相均有优良的表现。在降本方面，按一天2班制100%开机，1升油约可用5天，大大降低切削试剂的使用量。该技术实现环保加工，改善切削环境，提高产品质量，提升刀具使用寿命，降低加工成本，并使切削区域外的刀具、工件和切屑保持干燥，避免了处理废液的难题，更符合绿色可持续发展之路。该工艺，

4 结语

经验证，MQL钻削工艺实现了减排、环保加工，同时提升了加工质量，提高了刀具使用寿命，大大降低了加工成本，

提升产品质量。对于零件的MQL钻削加工，在环境保护、质量保证、经济效益等综合性价比等方面，具有广阔的市场前景和发展空间。

参考文献

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