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环保低能耗切削技术是未来数控切削的发展方向

2011年08月11日 08:55中国机床商务网点击:8876

  绿色切削技术是绿色制造的一个组成部分,它是指对生态大环境和加工现场小环境均无毒副作用,在加工过程中产生的少量废气、废液和废渣在链条末端可回收或自然降解,达到无公害的环保要求,对人的健康和环境没有危害的切削技术。
  
  无公害、清洁化、低能耗的绿色制造是21世纪机械制造业的发展方向。因此,研究开发新的绿色切削技术,减少切削液给环境带来的污染,寻求绿色环保的冷却润滑技术,是绿色切削技术推广应用的重要课题。绿色切削技术符合可持续发展战略的要求,必将推动机械工业的持续、健康发展。下面武汉朋信天下就为您介绍一下几种环保低能耗切削技术的方式:
  
  1、水蒸汽冷却切削
  
  水蒸汽冷却切削是将过热水蒸汽喷射到切削区以达到冷却润滑的一种切削方法。它的切削系统由水蒸汽发生装置、水蒸汽传输与控制系统和机床系统组成。研究表明,水蒸汽冷却切削可以减小切削力和工件表面粗糙度值,明显降低切削温度,生成的切屑更规则合理,润滑性有所提高。水蒸气价格低廉又无污染,是一种很好的绿色润滑剂。目前,该技术仍处于研究阶段,主要存在以下问题:
  
  (1)水蒸汽发生装置能耗较大,尚须进一步研究能耗低、保温性好、结构简单合理的水蒸汽发生装置。
  
  (2)水蒸汽的润滑机理还需进一步深入研究,切削过程的润滑模型尚不明确。
  
  (3)尚需对不同的工件材料进行大量切削性能试验和研究,选择合理的加工参数及确定最优喷射角度和流量等。
  
  2、低温风冷切削
  
  低温风冷切削的切削系统主要由冷风发生装置和切削加工系统组成。低温风冷切削可显著降低切削区温度,提高刀具耐磨性,延长刀具使用寿命,改善加工表面质量,且对环境完全无污染。
  
  3、干式切削
  
  干式切削是指在切削加工过程中不使用任何切削液,完全消除了切削液的负面影响,是一种符合生态要求的绿色切削加工方式。它的优点主要有:对大气和水环境无污染;切屑上无残液,降低了清洁处理成本;对人的健康无害且不会损伤皮肤或造成过敏。
  
  另一方面,由于失去了切削液的润滑、冷却、辅助排屑等作用,刀具在加工中承受的负荷增大,切削温度升高,刀屑界面处于完全的二相固体接触状态,刀具磨损过程异常复杂,刀具与工件均易发生热变形,导致刀具使用寿命缩短,加工表面质量降低。同时,由于不能保持热平衡,机床的床身、立柱等也会因温度升高而发生不容忽视的变形。干式切削技术还需进一步的提高和改进,取决于以下两点:提高机床性能;开发新的刀具材料和涂层技术。
  
  4、最小量润滑切削
  
  最小量润滑切削是指将压缩空气与极微量的润滑液混合汽化后喷射到加工区进行有效润滑的一种切削加工方法。它可以大大减少切削液的用量,可有效减小刀具与工件、刀具与切屑之间的摩擦,防止粘结,延长刀具寿命,提高加工表面质量。目前,该技术主要用于铸铁、钢和铝合金等的钻孔、铰孔、攻丝、深孔钻削、铝合金端面铣削等。
  
  5、气体射流冷却切削
  
  气体射流冷却切削是以一定压力的射流气体冲刷加工区以获得冷却效果的切削加工方法。气体射流冷却切削在冷却效果、工件加工质量和刀具使用寿命等方面均有益处。
  
  6、液氮冷却切削
  
  液氮冷却切削是利用液氮特性,在切削区形成局部低温,从而改变工件材料的物理力学性能使其有利于加工的先进切削技术。在液氮冷却条件下,刀具磨损可减小约4倍,工件表面粗糙度值可减小6倍多。液氮冷却切削对于钛合金、低合金钢、软钢及一些高塑(韧)性复合材料等难加工材料的加工非常有利。
  
  目前,液氮冷却切削技术主要存在以下需要解决的问题:
  
  (1)液氮的存储、运输等费用带来了附加成本;
  
  (2)液氮在切削加工中的润滑性不够;
  
  (3)液氮使用的安全性需要特别加以注意;
  
  (4)在超低温下切削出来的工件表面具有极强的化学活性,暴露在空气中会很快生锈,因此必须解决工件防锈问题;
  
  (5)尚需对不同工件材料的低温切削性能以及刀具的切削特性等作进一步深入研究。
  
  ——以上信息由武汉朋信天下科技有限公司提供
  
(来源:武汉朋信天下科技有限公司)

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