隨著環(huán)保意識的不斷深入人心，環(huán)保生產(chǎn)、減少污染在制造工業(yè)領域得到普遍遵從、認可，清潔生產(chǎn)方式日益引起人們的重視。傳統(tǒng)機械加工過程中，大流量冷卻使用的切削液給環(huán)境帶來多種弊端，如切削液需要加入殺菌劑，有一半不能自然降解，無法降解的廢棄切削液成為環(huán)境的污染源，對環(huán)境造成不可估量的嚴重后果。
金屬機械加工的微量潤滑技術應用而生，即在壓縮氣體中混入微量的潤滑劑代替大流量切削液對切削點實施冷卻和潤滑，潤滑劑以高速霧粒供給切削區(qū)，增強潤滑劑的滲透性，提高了冷卻、潤滑效果，改善了工作的表面加工質(zhì)量，并且潤滑劑的使用量僅為傳統(tǒng)切削液用量的萬分之一或更低，從而大大降低了冷卻液的成本。機械鉆削加工中，尤其深孔加工，該處工作環(huán)境導致切削液不易到達切削點，刀具長時間保持在高溫、高壓環(huán)境下加工，極易磨損、崩刃，甚至斷刀。本文對此進行分析。
一、鉆削微量潤滑模式
國內(nèi)鉆削多采用普通鉆床或鉆削中心類設備，水(油)冷卻刀具或高壓水潤滑冷卻刀具，效率低，刀具、切削液成本高，且污水(油)回收較困難。微量潤滑技術綜合了傳統(tǒng)切削和干式切削的優(yōu)點，在鉆削等加工過程中取得了良好的應用，該技術是將微量的切削試劑與 02~0.6MPa 的壓縮空氣霧化混合，持續(xù)噴射至切削區(qū)，對“刀尖與加工區(qū)”和“刀尖與高熱切屑”的接觸區(qū)域進行有效潤滑，以減少刀具的摩擦和防止刀具粘連，同時也有利于降低加工區(qū)域溫蒂，有利于排屑，改善切削加工條件。
二、MQL 主要研究內(nèi)容與應用
高壓霧狀試劑在鉆削設備上通過中空主軸結構與刀具內(nèi)孔噴射至切削區(qū)，代替大流量切削液，實現(xiàn)點對點冷卻潤滑。MQL 的應用注意事項如下：
高壓霧狀試劑通道： 高壓霧狀試劑與壓縮空氣混合后，通過主軸、刀具噴射到達切削區(qū)，注意通道要通暢，減少通道彎曲，防止高壓霧狀試劑液化。在鉆削設備的主軸通道為內(nèi)置單一通道，鉆削設備需配置獨立的試劑微量生成裝置，使試劑混合物粉碎成微粒狀，再由高壓空氣送入該通道，最終到達鉆削刀具頭部。在微量潤滑的使用中，要確保原始壓力的可靠，并保證輸送高壓霧狀試劑的各個環(huán)節(jié)不能有泄漏，當有泄漏就不僅會導致氣源壓力的下降，不利高壓霧狀試劑輸送，還會在泄漏的地方漏掉大量的高壓霧狀試劑。在這種情況下，及有可能鉆頭會因為欠潤滑而導致切削熱直線上升。隨之而來的就是因欠潤滑導致的崩刃、斷鉆、發(fā)熱等現(xiàn)象的出現(xiàn)。
氣源： 在微量潤滑領域，氣源是不可替代的介質(zhì)及動力源，在機械加工中氣源的作用也十分的重要，氣源也是微量潤滑的主要動力源，其重要的作用不言而喻。作為運輸高壓高壓霧狀試劑的載體，壓力范圍為 0.2～0.6MPa，若這樣的氣源壓 力要求有的企業(yè)無法滿足，或壓力不穩(wěn)定，為此提出解決氣源壓力穩(wěn)定的方案，也就是使用增壓或穩(wěn)壓裝置。該裝置能夠有效的增壓或穩(wěn)定氣源壓力，保證油霧的霧化及可靠性輸送效果，對內(nèi)冷微量潤滑而言氣源壓力也不能過高，增壓或穩(wěn)壓裝置就可以很好的解決因壓力不足、不穩(wěn)帶來的問題，還可避免因氣源壓力過高導致能源的浪費。壓力值根據(jù)通道長短有關，以及切削情況調(diào)整，同時輸入的壓縮空氣在前端需過濾，過濾壓縮空氣中的水分與雜質(zhì)，不合格的壓縮空氣，會降低刀具出口高壓霧狀試劑量，導致刀具加工時潤滑不充分，切削區(qū)異常，直接影響刀具壽命和產(chǎn)品加工質(zhì)量。使用工業(yè)用壓縮氣體過濾器、油水分離器、增壓泵，氣體增壓過濾后，再進入 MQL 生成裝置。
刀具與輔具： 刀具與輔具的具體要求為：如錐柄刀具安裝時，刀具尾端內(nèi)孔與專用內(nèi)錐面密封環(huán)配合使用，使通道平順，增強高 壓霧狀試劑的通過性;專用密封零件的螺紋與刀柄連接，連接處使用專用密封膠密封，保證高壓霧狀試劑通過，并到達與密封零件配合的刀具的錐面上的內(nèi)冷孔，而后通過帶內(nèi)冷的孔加工刀具。注意事項：刀具與輔具內(nèi)置通道的結合部須做特殊處理，保證刀具和輔具端面緊密平滑接觸;刀尖應具有優(yōu)異的耐高溫性能，采用排屑順暢的大螺旋排屑槽。
潤滑試劑的選擇： 在高溫的切削區(qū)，很難形成液體潤滑，因此潤滑試劑要求快速形成潤滑膜形，表面附著力高，并防止刀尖與加工區(qū)和刀尖與高熱切屑之間的粘結，同時高壓試劑耐壓耐熱，防止加工時產(chǎn)生廢高壓霧狀環(huán)境。其次，作為環(huán)保考慮，潤滑試劑盡量選用自然、環(huán)保、無公害、可再生產(chǎn)品。
三、MQL 供液方案
MQL 供液系統(tǒng)主要有 2 種形式：一種是外置式供液系統(tǒng)，一種是內(nèi)置式供液系統(tǒng)。外置式供液系統(tǒng)是在現(xiàn)有設備的基礎上，單獨設計的一套系統(tǒng)，配合現(xiàn)有設備進行潤滑，外置式供液系統(tǒng)結構簡單，幾乎不需要改造機床。潤滑試劑和壓縮空氣在機床外部通過對試劑的高壓霧化，再由噴嘴噴射在加工區(qū)域。外部式高壓霧狀試劑供給中，對鉆削存在工藝上的困難，不建議采用。內(nèi)置式供液系統(tǒng)集成在機床內(nèi)部，設備加工冷卻必須采用內(nèi)冷主軸，實施該功能必備的硬件能力，也是實現(xiàn)內(nèi)置供液系統(tǒng)的先決條件，設備在采購或利用就應滿足內(nèi)冷主軸要求，若設備無該功能，改造設備成本過 高，難度大，可實施性較差，不利用利用。潤滑試劑和壓縮空氣的混合物通過設備自身具備的主軸內(nèi)孔、刀具內(nèi)孔后，進入加工區(qū)，因整個內(nèi)腔管道平順，試劑供給效果更優(yōu)。對于微量試劑的傳輸霧化，也有 2 種形式：一種是單通道形式，這種形式需要一個獨立的霧化裝置，把霧化好的試劑和壓縮空氣的混合物，通過獨立的通道傳輸?shù)角邢鲄^(qū)的噴嘴處;另一種為雙通道方式，無需單獨的霧化裝置，而是由兩個通道組成，一個通道為傳輸微量試劑，另一個為傳輸高壓過濾空氣，在靠近切削區(qū)的噴嘴處，利用噴嘴進行霧化，對切削區(qū)進行冷卻潤滑。與雙通道系統(tǒng)相比，單通道系統(tǒng)便于設計、改造，但在輸送潤滑高壓霧狀試劑時，特別是在高速旋轉的 主軸離心作用下，高壓霧狀試劑會分散噴射，在切削區(qū)域未達到冷卻潤滑的作用，使產(chǎn)品質(zhì)量變差，刀具早期損壞。
MQL 鉆削優(yōu)點：經(jīng)過實踐證明，高壓霧狀試劑高速噴射，增強切削區(qū)試劑的滲透性。在深孔加工時，傳統(tǒng)大流量冷卻的方式，切削液不易到達切削點，切削區(qū)冷卻液冷卻不充分，使該區(qū)域的加工未能滿足理想加工要求，刀具長時間保持在高溫、高壓環(huán)境下加工，刀具極易磨損、崩刃，甚至斷刀;受冷卻環(huán)境不理想，加工后的工件尺寸變差大，形位公差不能滿足使用要求;鉆削采用微量潤滑加工，不受鉆削條件的限制，在深孔加工與刀尖接觸的零件表面，均可使傳統(tǒng)加工區(qū)域環(huán)境冷卻潤滑優(yōu)良，降低刀尖與工件摩擦，具有較優(yōu)的保證;同時恰當?shù)母咿D速加工，切削層的破裂點提前，避免 傳統(tǒng)水冷產(chǎn)生淬火效應，使鐵屑破裂點高溫遠離刀尖，刀具不易發(fā)生過早磨損、崩刃，甚至斷刀，從而保護刀具，提高了刀具壽命，以及提升零件孔尺寸精度、形位公差，孔表面粗糙度、材質(zhì)金相均有優(yōu)良的表現(xiàn)。在降本方面，按一天 2 班制 100%開機，1 升油約可用 5 天，大大降低切削試劑的使用量。該技術實現(xiàn)環(huán)保加工，改善切削環(huán)境，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提升刀具使用壽命，降低加工成本，并使切削區(qū)域外的刀具、工件和切屑保持干燥，避免了處理廢液的難題，更符合綠色可持續(xù)發(fā)展之路。
四、結語
經(jīng)驗證，MQL 鉆削工藝實現(xiàn)了減排、環(huán)保加工，同時提 升了加工質(zhì)量，提高了刀具使用壽命，大大降低了加工成本，提升產(chǎn)品質(zhì)量。對于零件的 MQL 鉆削加工，在環(huán)境保護、質(zhì)量保證、經(jīng)濟效益等綜合性價比等方面，具有廣闊的市場前景和發(fā)展空間。