槍鉆加工中的切削液特性及改善過濾精度的方法

摘要:.
1 為了使槍鉆加工達到良好的加工效果,以往多選 切削油,而且是專門配置的.但是,油基切削液存在著 冷卻性差,清洗性差和產生油霧防火性差;一般半年需 徹底更換,廢液處理不易達到環(huán)保排放的要求;使用過 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,切削液技術的不斷改進,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床漆面,潤滑性能差等缺陷,兼有油性和 水性雙重性能,具有極壓,潤滑,冷卻,防銹和清洗能 力,是新一代理想的機加工潤滑冷卻介質.水基半合 成切削液的脫穎而出,有取代油基切削液之勢,具有如
下特點:
1.1 壓力與流量
切削液的高壓及由此產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.

一般認為切削液的流速應為切削速度的5～8倍, 約10～15 m/s, 應該注意的是:流量應隨孔深的增加而增大,以保 證切削液有更大的流速達到通暢排屑的目的.同時要 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 過濾精度
槍鉆切削液的過濾精度與鉆頭的耐用度,內孔的 表面粗糙度,尺寸精度,減少油泵和閥的磨損有很大關 系,所以要求過濾精度較高.據(jù)資料介紹:當切削液過 濾精度為20u m時,刀具刃磨一次可以鉆14個孔,若 在其它工況不變的情況下,過濾精度達到10 u m時, 刃磨1次可鉆54個孔.還有資料介紹,表面粗糙度值每減少1時,油中雜質尺寸就應減少10 um.換句 話說,過濾精度的嚴格性應為表面粗糙度值的10倍.
一般切削液要經過粗濾,半精濾,精濾等程序.精過濾 一般采用紙質或布質過濾,一般過濾精度控制在40 um以內,就能夠滿足一般性槍鉆加工.若槍鉆H7精 度的孔時,過濾精度應達到5～10 um,方可避免破壞 高速極壓油膜.但是其過濾裝置和使用的成本會急劇 上升,實際中要綜合考慮一個合適的范圍.
1.3 溫度控制
由于槍鉆加工時切削速度和切削液的壓力均很 高,同時鉆頭兼有切削和擠光二重作用,切削中產生大 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)的散熱來達到自然冷卻,水箱 的容積大于泵工作流量l0倍以上.

其二,強制冷卻. *廉價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空調器降溫,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控制元件等不適合水基切 削液,在設計水基切削液系統(tǒng)裝置時應予充分考慮.
1.5切削液的維護
根據(jù)有關經驗,使用切削液應注意以下幾點:
(1)切削液的稀釋應選用水質較好的自來水,配 置前應將水箱管路清洗干凈,有條件的話,可對切削液 系統(tǒng)裝置進行一次消毒.
(2)準確掌握切削液濃度,盡量使用濃度計(折光 儀)來控制,按規(guī)定比例配制,不要憑個人經驗.
(3)不同牌號,不同廠家生產的半合成切削液不 能混用.
(4)加工結束后,用切削液軟管沖洗掉機床表面 的切屑和粒渣.打開機床保護門,使機床加工區(qū)的潮 濕空氣散去. 這樣做的原因是:在加工過程中,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 就可防止機床加工區(qū)內的金屬表面銹蝕.但當機床停 機若干小時后,可能會產生銹蝕.因為在加工時,切削液中的水在蒸發(fā),使機床加工區(qū)形成了幾乎100%的 相對濕度.機床一旦關機,溫度便開始下降,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)使用一年或更長時間切削液發(fā)生變質時,更 換切削液需徹底清洗機床冷卻系統(tǒng),減少切削液中細 菌生長機會.
2 應用實例
我廠在槍鉆加工中采用水基切削液已成功應用于 自動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,槍鉆工位將來自系統(tǒng)的冷卻液加壓后用 于槍鉆加工.*近設計制造1臺連桿螺栓孔槍鉆槍鉸 機床,連桿材料45Mn,硬度22～32 HRC,屬短淺孔精 密加工.切削液采用獨立的負壓式紙帶過濾裝置,調 試時槍鉆無法加工,進口槍鉆僅能加工3件,就出現(xiàn)嚴 重磨損或崩刃等問題.在排除機床其它原因后,分析 切削液冷卻系統(tǒng)也存在一些問題:
(1)切削液為普通合成切削液,潤滑性差,不適合 槍鉆加工.
(2)負壓式紙帶過濾系統(tǒng)的過濾精度不穩(wěn)定,雜 質,紙質纖維進入系統(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 加工對冷卻液系統(tǒng)高壓恒定的要求.
針對上述問題,我們采取了以下措施.
(1)更換用水基切削液 我們選用嘉實多公司 EP690和奎克公司的水基切削液,其潤滑極壓性能均 優(yōu)于合成切削液.其主要特點是:①極壓性能好,可用 于高難度的加工;②使用壽命長,抗雜油污染能力較 強;③泡沫較少,對不同水質有較強的適應性;④防銹 能力強;⑤不含苯酚和亞硝酸鹽,對人體無傷害.
(2)改進冷卻液過濾裝置,提高過濾精度.負壓式紙帶過濾機的過濾精度取決于過濾用的無紡布質量,*好的過濾精度可達5um.但是,切屑直接沖擊負壓式紙帶過濾機的紙帶,使無紡布破損;負壓腔中負壓為零時,凈水箱向負壓腔補水,導致無紡布上浮脫離隔柵板;走紙時,無紡布產生歪斜,不能完全覆蓋隔柵板等幾種情況,導致臟水箱的臟水進入負壓腔.進入 負壓腔的臟水在系統(tǒng)中長時間地存在,降低過濾精度, 影響槍鉆加工效果.
在高壓泵組前,增加雙聯(lián)筒式過濾裝置,兩個過濾 芯分別工作.當一個濾芯被堵塞卸下清洗時,可切換 到另一個濾芯工作,不影響機床正常工作.過濾裝置 自帶壓力檢測裝置,當濾芯堵塞進出口壓力變大時,發(fā) 出報警,提醒及時切換.此時,電氣程序看成預停,要求完成本次加工循環(huán)后必須處理,否則機床不能進行 下一個加工循環(huán).
選用雙聯(lián)筒式過濾裝置時,應根據(jù)槍鉆加工有關 參數(shù)合理選擇壓力,流量和濾芯材質.濾芯有紙質,玻 璃纖維和金屬網等,建議選用可反復清洗的金屬網濾芯,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 采用油用換向閥當卸荷閥,但經常出現(xiàn)關閉不嚴密,冷 卻系統(tǒng)的壓力建立不起來,槍鉆無法加工.本系統(tǒng)高 壓泵采用多級離心泵兩個串聯(lián)在一起使用;換向閥和 卸荷閥采用氣動先導換向閥,確保換向和卸荷動作靈 活.保證了壓力系統(tǒng)的穩(wěn)定,滿足了槍鉆加工的要求.
經過上述改進的機床冷卻系統(tǒng),在調試時用國產 槍鉆刃磨一次可加工連桿100件以上,進口涂層刀具 可達200件,效果十分明顯.該機床現(xiàn)已在用戶廠完 成安裝調試,投入正常生產.