| 我來也 |
2008-10-24 11:34 |
切削液/被加工材料/機床和刀具
干運轉(zhuǎn) C.Ty\@U
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僅僅20年前，切削液是便宜的且占多數(shù)加工過程的比重少于3%。所以很少有機械加工廠對它們關(guān)注很多。在那時以后隨著時間的推移發(fā)生了戲劇化的變化：如今的切削液費用估計達每年幾十億美圓且占生產(chǎn)成本高達15%�，F(xiàn)在，機加工行業(yè)無時不刻都在為他們的切削液擔憂。 _ m2p>(N|
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切削液，尤其是那些含油的，已成為巨大的負擔。不管某種切削液有多安全和環(huán)保，政府法令仍將要求你從傾倒到池里的那一刻起進行特殊處理。即使你的當?shù)卣试S你從桶中傾倒清潔的不含油的合成液到排水溝，一旦它同在機床里夾雜油和金屬碎屑混合物它就變成一種受控的工業(yè)廢料。不僅美國環(huán)境保護局管理這種混合物的處理，而且許多州和地方政府也已把它們作為有害廢物進行分類并如果它們含油和某些合金強加嚴格控制。 >y{oC5S
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因為很多高速加工和切削液噴嘴產(chǎn)生細油霧或工人能呼吸到的氣溶膠，政府機構(gòu)還限制空氣里切削油霧的允許量。提高機加工企業(yè)計劃成本和責任更多，環(huán)境保護局已經(jīng)計劃更嚴格的針對控制這些空氣里的微粒的標準。職業(yè)安全和健康管理局也正在考慮一個咨詢委員會推薦通過一個最大值到0.5mg/m3和作用水平到0.25mg/m3的法令來限制較低的切削液氣霧的允許暴露量。 y|(C L^(
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維護、記錄存檔和遵循現(xiàn)行和計劃的規(guī)定所產(chǎn)生的成本正迫使切削液的價格迅速上漲。大型工廠支付從幾萬到幾十萬的資金來維護切削液和只要有可能就安裝和使用合適的附件和油霧收集器以及切屑、碎屑和用過的切削液的處理來推遲它們的處理。其結(jié)果是很多機加工企業(yè)正在就通過干切削來避免費用和伴隨切削液產(chǎn)生的副作用展開討論。 k2 Y *
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雖然大多數(shù)工廠可能承認有消滅切削液的愿望，但他們不能確定能做得到。他們相信要獲得更高的速度和切削更硬的材料他們必須使用切削液來維持競爭力是必要的。很多從濕式加工轉(zhuǎn)變到干加工的可見成本也是高的。如今都不成為問題。實際上，在很多加工中常規(guī)操作應(yīng)該是干加工。再者，干車硬材料和高速干銑削不僅是可行的而且是有利可圖的。其技巧是正確集成刀具、機床和切削技術(shù)。 Lx#CFrLQ*
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切削液有損害而沒有幫助 nkii0YB!
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更多采用干切削最大的障礙之一是切削液對于取得較好光潔度和更長刀具壽命是必要的傳統(tǒng)認識。雖然現(xiàn)實中對于許多應(yīng)用仍然是必要的，但是研究表明有了現(xiàn)代切削刀具材料和當今更高的切削速度就不是這樣的。先進的硬質(zhì)合金材質(zhì)等級，尤其是有涂層保護的，在高速高溫下不使用切削液實際上切得更有效率。實際上在斷續(xù)切削時切削區(qū)溫度越高，切削液越變得不合適。 &2\^S+4
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這種似乎是跟直覺相反的趨勢的原因在于切削區(qū)變得非常熱，通常超過攝氏1000度，尤其是在高速切削和硬材料切削時。舉例來說，假定切削液能克服銑刀高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，切削液在到達切削區(qū)之前早已汽化并對那里幾乎沒有冷卻作用。 q@0g KC&U
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結(jié)果是有一個在當?shù)镀腥肭谐鰰r產(chǎn)生先天的溫度波動更明顯的區(qū)別。隨著刀具的旋轉(zhuǎn)當?shù)镀谐鰰r冷卻，然后在切入時再一次被加熱。雖然在干加工時也發(fā)生加熱和冷卻循環(huán)，但是當有切削液時溫度波動更大。跟著發(fā)生的熱沖擊會在刀片上產(chǎn)生應(yīng)力并會過早地破裂。 \6 WVs>z
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相似的結(jié)果也在車削時發(fā)生。譬如當在切削速度高于130m/min時切削碳鋼，暴露在冷卻液里不涂層硬質(zhì)合金刀片能承受顯著的熱沖擊少于40秒。這種沖擊通過輕微增加前刀面磨損和劇烈的后刀面磨損戲劇性地縮短刀具壽命。因為大多數(shù)生產(chǎn)車削少于40秒，對于刀具壽命來說干車通常是更可取的。 D,sb {N
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另一方面，在鉆削時為了提供潤滑和把切屑從孔里沖出來切削液通常是必須的。沒有切削液，切屑會堵在孔里，而且平均表面粗糙度Ra是濕式加工的兩倍。切削液通過潤滑邊緣碰到孔壁的鉆尖也能降低必要的馬達扭矩。雖然涂層鉆頭在某種程度上會加倍切削液的潤滑效果，但是降低切削力的涂層最可能的趨勢是把摩擦降到最低。 ~H1 ZQ[
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因為還沒有用于預測切削液效果和性能的科學模型，是否采用干切削你必定取決于具體的案例。潤滑液通常針對低速加工、難加工材料、難加工和表面光潔度有要求，而一個有高冷卻能力的切削液會提高高速加工、易切材料、簡單加工、積屑瘤問題和緊尺寸公差加工的表現(xiàn)。然而很多時候切削液提供的額外性能并不值得額外的開銷。在越來越多的應(yīng)用中，切削液簡直是不必要的或徹頭徹尾有害的因為現(xiàn)代切削刀具適合更高的溫度而且壓縮空氣能從切削區(qū)域帶走熱切屑。 6Ud6F t6
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涂層處理熱量 {sb2r%U!+
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涂層是當今使切削液通常不需要的另一個原因。它們通過抑制從切削區(qū)到刀片或刀具的熱傳遞來控制溫度波動。涂層的作用象熱障，因為它有比刀具基體和工件材料低很多的熱導性。因此涂層刀片和刀具吸收較少的熱量并能承受更高的切削溫度，這意味著在車削和銑削不犧牲刀具壽命的前提下更高速的切削。 rS&"UH?c7
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