半干式(微量切削油)切削加工

1、干式切削加工的必要性在德國、北歐，不使用切削油的切削加工方法作為當(dāng)前主要課題進行研究。對于切削油產(chǎn)生的污染逐年收緊，所有與切削油廢液處理有關(guān)的成本費用都在上升。在切削油中，為了提高切削性而加入各種高壓添加劑，其中也有氯系高壓添加劑。在焚燒切削油的廢液時，會產(chǎn)生劇毒性、致癌性、畸形性的二氧環(huán)己烷。因此，迫切要求切削油的非氯化。在德國和北歐、較早以前就已禁止使用氯系高壓添加劑。其次，必須加強切削油的管理。對于飲用水大多取自地下水的歐洲來說，切削油廢液的排放，就直接影響飲用水的污染。因此，不僅禁止切削油廢液的隨意排放，就連切削油灑落在機床外部也是不許可的。使用后的切削油廢液的管理及其限制也必須嚴(yán)格執(zhí)

2、行。減少切削油廢液的方式就顯得很有必要。在德國，要從切削油廢液中除去油渣（污泥），進行切削油的回收再循環(huán)使用相當(dāng)普遍。這些為保護環(huán)境而加強的規(guī)定，使得切削油的設(shè)備、管理、廢液處理等的總成本費用上升，因而直接促使生產(chǎn)加工費用的上升。據(jù)說在德國與切削油有關(guān)連的費用已上升至生產(chǎn)加工費用的1530%圖1）。因此，在歐洲，干式加工用的刀具和刀具涂料的開發(fā)、新的切削油的開發(fā)等在加緊進行之中。在日本，明治大學(xué)橫川教授研究的把零下30C的冷風(fēng)吹到加工點上進行干式切削加工的方法已取得了成果。雖然可以期望在將來使用完全干式切削加工，但是要完全干式切削，則在刀具壽命、加工精度、表面光潔度等方面，還有許多必須克服的問

3、題，所以可以預(yù)料，根據(jù)當(dāng)前的現(xiàn)狀而轉(zhuǎn)換使用不影響環(huán)境的切削油。特別是，重新評價在過去使用大量切削油的方法，研究切削油的適量化、微量化以及給油定點化等。半干式切削加工“Bluebe”方法最適合半干式切削加工系統(tǒng)是Bluebe微滴油方法。Bluebe微滴油方法，是通過切削油的微量化和供給油的定點化來進行半干式切削加工。是把最少量的高潤滑切削油噴涂到刀刃上進行切削加工的系統(tǒng)。通過具有高潤滑性的切削油和正確供給最少量切削油的給油裝置的組合，就構(gòu)成半干式切削加工。本來，這種加工方法是美國的宇航工業(yè)為難切削材料的加工而開發(fā)出來的方法。Bluebe微滴切削油方法的特征有以下幾點：利用專用的給油裝置，把微量的

4、Bluebe切削油噴成油霧而涂布到刀刃上。切削油消耗量為210ml/小時，近似于干切削加工就變成為可能。另外，因為沒有大量的切削油，使工作環(huán)境得到改善。由于切屑是干燥的，質(zhì)量輕的鋁切屑很容易收集。由于切削油的使用量非常少，所以無火災(zāi)之虞。切削油的消耗量極少，而且完全消耗掉，所以與切削油的濃度管理、防止腐敗管理、廢液處理等有關(guān)的費用可降至很低。因為使用切削油很少，粘附到工件上的切削油也相應(yīng)減少，使工件的清洗和抽樣也可以簡易化。Bluebe方法切削油的成份是以植物油為基料，無公害、無毒性、沒有變態(tài)反應(yīng)性，是對人體安全的切削油。由于是植物性油，有生物分解性，即使排放到周圍環(huán)境中也會分解。由于高潤滑性

5、，控制刀刃產(chǎn)生的熱量、可以延長刀具壽命。利用油霧增壓器供應(yīng)微量切削油方式為使Bluebe半干式切削方法發(fā)揮更大效果，另外，還配有專用的給油裝置。此給油裝置有內(nèi)部給油和外部給油的兩種類型（見表1）。采用內(nèi)部給油或者外部給油，要根據(jù)機床來選擇。例如，在加工中心，是采用內(nèi)部給油，而功能不具備的場合則采用外部給油。內(nèi)部給油外部給油主軸單元加工中心心軸單元加工中心數(shù)控車床帶中央給油功能的專用機床專用機床圓鋸切斷機帶鋸沖床通用銑床通用車床鏜床為了最佳的效果，要把Bluebe切削油供給到刀刃處，而內(nèi)部給油是最好的方法。油霧增壓器（照片1）是專門為Bluebe切削油而開發(fā)的內(nèi)部給油裝置。Page照片1:油霧增

6、壓器切削油消耗量：210ml/h;工作氣壓：410kgf/cm2;油罐容量：1,200mlBluebe油霧增壓器產(chǎn)生出微粒子的油霧，不但幾乎不會粘附到配管內(nèi)，而且對高速主軸（轉(zhuǎn)速可達(dá)20,000r/min）進行油霧給油是可能的，另外，響應(yīng)時間完全與空氣的到達(dá)相同，對于大部份的配管，油霧在1秒以內(nèi)就到達(dá)刀刃處。油霧是由泵產(chǎn)生，所以油霧濃度和油霧量都可以控制。另外，在深孔加工方面，為了排出切屑而需要高氣壓空氣時，由于使用增壓器增壓的空氣，所以可加工比以前更深的孔。外部給油裝置在外部給油的場合，使用BluebeFK型給油機（照片2）。FK型給油機也是專門為Bluebe切削油而設(shè)計的（見圖2），它內(nèi)有

7、高精度泵，用來把空氣和切削油送入到噴嘴內(nèi)。與油杯型油霧給油機不同，其空氣量和切削油量可以分別調(diào)整。每個噴嘴切削油的消耗量為48ml/h，這是非常微量的，是從噴嘴的前端看不見切削油噴出那種程度的微量。FK型給油機與油霧增壓器相反，它使油霧的粒子增大了。在外部給油時，由于從刀具的外部給油，在回轉(zhuǎn)的刀具周圍會產(chǎn)生氣流。大的油霧粒子要突破氣流才能到達(dá)刀刃處。另外，由于油霧粒子大了，所以油煙減少了，不必?fù)?dān)心會損害工作環(huán)境。照片2:FK型給油機。切削油消耗量：48ml/h;工作氣壓：410kgf/cm2;用氣量：601/min;油罐容量：300ml/950ml/4l;由油機至噴嘴的軟管長度：3m可加長至1

8、0m）圖2BluebeFK型給油機的噴嘴通過二重管而接近到噴嘴前端時，空氣和切削油合流噴出。由于油粒子比油霧大，要突破刀具周圍的氣流才能達(dá)到刀具上。另外，由于粒子大而油煙減少。對外部給油方式有一些限制，加工中心的自動換刀或許會對噴咀有干擾，對于數(shù)控車床也是不能適用的。另外，在用鉆頭和鉸刀的孔加工方面，要從外部向加工點送入油霧很困難。但是，利用內(nèi)部給油方式的油霧增壓器大體上可以解決這些問題。切削油的選用Bluebe切削油主要有鋼用和有色金屬用兩種。LB-1用于不銹鋼。合金鋼、鋼等;LB-10用于銅、鋁等有色金屬。無論是哪一種，都是植物性切削油，對人體是安全的，由于具有生物分解性，所以是有助于保持

9、良好環(huán)境的切削油。因為具有非常高的潤滑性，微量使用切削油就能發(fā)揮效果（照片3）。作為手噴使用的品種，也備有糊劑和固體潤滑劑（見照片4）0照片3Bluebe切削油LB-1和LB-10照片4手噴使用的Bluebe切削油專用刀具可使用Bluebe油霧增壓器和FK型給油機的刀具，是市場上出售的帶油孔的刀具和夾套（見圖3）o圖3帶油孔的刀具降低切削油的費用使用Bluebe切削油，可大幅度地降低費用。通常，在比較切削油成本時往往只是比較切削油的價格。但是，必需是進一步考慮與整個切削油有關(guān)的總費用。費用應(yīng)包括：機床的切削油罐、循環(huán)設(shè)備或者高壓冷卻器等的設(shè)備費用；切削油的費用；防腐敗管理、濃度管理、過濾器的費用；切削油廢油處理費用或回收再循環(huán)的費用等。在使用Bluebe切削油的場合，可削減成本的是以下項目：Bluebe切削油價格，另外，由于是高潤滑油，雖然價格高于石油系切削油，但是使用量只是微量。與切削油回收循環(huán)式設(shè)備比較，給油裝置的初置成本是很小的；不需要切削油的防腐敗、濃度管理；由于切削油的消耗量很少，洗凈和抽樣都