槍鉆加工中的切削液特性及改善過濾精度的方法
摘要:水基切削液是新一代理想的機加工潤滑冷卻介質,兼有油性和水性雙重性能,具有極壓,潤滑,冷卻,防銹能力.文章介紹槍鉆加工水基切削液性能,用實例論述水基切削液的優(yōu)越性能及提高其過濾精度的方法.
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10～15m/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.據資料介紹:當切削液過濾精度為20um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10um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10um.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40um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5～10um,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**.
(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22～32HRC,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).
選用雙聯筒式過濾裝置時,應根據槍鉆加工有關參數合理選擇壓力,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.該機床現已在用戶廠完成安裝調試,投入正常生產.
