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1.微量油膜附水滴切削液
微量油膜附水滴是指金屬切削加工過程中,在既不縮短刀具使用壽命,也不影響加工表面質(zhì)量的前提下,使切削液的使用量達(dá)到最少的潤滑技術(shù)。所示,其原理是根據(jù)油脂的界面化學(xué)反應(yīng)方式,可自然降解油劑的油分子(菜油)會一個一個地并排吸附在水的界面上,將壓縮空氣與少量的易自然降解的油劑混合汽化后,由于油分子中的親水基和疏水基的擴(kuò)張性,即油分子中的負(fù)離子和陽離子的擴(kuò)張性,成千上萬個油分子吸附的結(jié)果是使水分子的界面上形成一層細(xì)小的微米級油霧,然后噴向切削區(qū),對刀具與切屑及刀具與工件的接觸界面進(jìn)行潤滑,以減少摩擦和防止切屑粘到刀具上,同時也冷卻了切削區(qū)(油霧在切削區(qū)汽化也會吸收不少切削熱)并有利于排屑,從而顯著地改善切削加工條件,加工后刀具、工件和切屑都保持在干燥狀態(tài),切屑無需處理便可回收利用,達(dá)到環(huán)保及降低成本的目的。
2.微量油膜附水滴切削液生成裝置
要使自然降解油劑的油分子(菜油)一個一個地并排吸附在水滴的界面上而形成油膜,就應(yīng)合理地設(shè)計噴嘴。滿足噴嘴尾部能同時通過空氣、油劑和水,噴嘴腔中三者可結(jié)合形成微量油膜附水滴切削液,噴嘴端口部分實現(xiàn)連續(xù)噴射。借鑒有關(guān)設(shè)計原理,生成微量油膜附水滴切削液,實現(xiàn)連續(xù)噴射。當(dāng)壓縮空氣高速流過虹吸管口時,虹吸管口會形成局部真空,產(chǎn)生負(fù)壓,從而能把裝在容器中的油劑或水吸入。在虹吸管上安裝調(diào)壓閥來控制油劑或水的流量。空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生一定壓力的壓縮空氣,分別通過裝有水和可自然降解的植物油(菜油)的容器管口,在負(fù)壓的作用下,將容器中的水和可自然降解的植物油輸出到多段式噴嘴中,使壓縮空氣、水和油劑在噴嘴腔內(nèi)充分霧化,并經(jīng)過多段式噴嘴后形成微量油膜附水滴切削液,在壓縮空氣的作用下,切削液以一定速度噴射到切削加工區(qū)。
3.微量油膜附水滴切削液的使用
微量油膜附水滴切削液在壓縮空氣的作用下噴射到加工區(qū)后,由于水滴表面油膜的擴(kuò)張性,使最初到達(dá)工件表面的油膜起到潤滑和減磨作用,從而產(chǎn)生良好的潤滑和排屑效果。又由于油膜附水滴進(jìn)入切削區(qū)后,吸收切削熱,微小的切削液滴迅速沸騰、汽化、脫離,從而帶動切削液滴劇烈翻動進(jìn)一步汽化,細(xì)小水珠相變帶走大量的熱,提高了散熱能力,而油劑吸附在加工表面上起到較好的防銹和潤滑作用。切削試驗研究發(fā)現(xiàn),在壓縮空氣的壓力條件為2~3MPa、油劑流量為10~20mL/h(壓力為0.3~0.5MPa)、水流量為1~2L/h(壓力為0.8~1MPa)時,在降低切削力、延長刀具壽命和提高工件表面質(zhì)量方面的效果最好。傳統(tǒng)澆注式切削液澆注時是很難進(jìn)入切削區(qū)的,即使少量的切削液滲透進(jìn)入切削區(qū)后遇到高溫壁面,液體產(chǎn)生層狀汽化,汽化層會把加工刀具與冷卻介質(zhì)相對分隔,也得不到較好的冷卻,因而對刀具壽命和切削力等帶來影響。在同等切削加工條件下,微量油膜附水滴切削液的消耗量與傳統(tǒng)澆注法的切削液消耗量之比為1∶120。
4.結(jié)語
采用微量油膜附水滴技術(shù)可省去傳統(tǒng)的切削液廢液處理設(shè)施,降低了加工切削力,減小了刀具的磨損,提高了工件表面的加工質(zhì)量,從而降低了生產(chǎn)成本,且切屑回收率達(dá)100%。微量油膜附水滴切削液供液裝置成本低、易于制造安裝、供液方式靈活,該種新型的綠色切削液很有發(fā)展前途,使用該種切削液是一種行之有效并且清潔的機(jī)械加工技術(shù)。
作者:孫立中單位:浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院