在车削加工中采取zui小量润滑并加入添加剂,可以在很广的切削速度范围内改善表面质量。这是因为在添加剂中含有化合物,它可以降低工件与刀刃接触面之间的摩擦。乳化液因其冷却特性和油脂润滑特性,被用于zui小量润滑的切削作业。烟雾状的介质通过压缩空气被吸入到切削作业区里,zui小量冷却润滑(mms)越来越多地被用于切削流程之中,这是因为这样做可以达到较高的切削速度和较长的刀具使用寿命。避免冷却润滑剂溢流,可以节省大量的冷却润滑剂。zui小量冷却润滑剂的引入量小于50ml/h。
表面质量是评判标准
工件质量的评判标准便是车削作业可达到的表面质量。下列的研究结果基于r35碳素钢(pn-89/h-84023/07)的车削(图1)。这种钢材具备如下机械特性:硬度hrc125,断裂强度sk=350mpa,延伸极限σ0.2=235mpa,延伸率δk=25%。
图1 添加剂在乳化液雾剂中的浓度对粗糙度数值ra(a)和rq(b)的影响
为了实施试验,使用了cu 502车削装置。切削工具为一种带有csdbm2020m12刀柄和snun120408刀片的车刀,刀片采用p25硬金属,主刀kr=70°,副刀k'r=20°,切削角度g=-8°,切削深度为0.8mm。采用浓度为4%的oportet rg-2乳化液作为冷却润滑剂。冷却润滑剂的添加物为一种乙二醇和甲醇-m基的由氯和硫组成的rc960l碳氢化合物。
为了生成乳化液烟雾,使用了一种与空压机相连并通过喷嘴喷射气和乳化液的装置,工作压力为0.2mpa。试验在切口深度ap=1mm并在下列工艺参数条件下进行:进给f=0.1~0.5mm/min,切削速度vc=50~450m/min,乳化液流量e =1.5~3.5g/min,压缩空气量p=4.5~6.5m3/h。粗糙度依据iso 3274:1997和iso 4287:1998标准进行测量。对如下的粗糙度数值进行试验:外形坐标的算术平均值ra,zui大的外形高度rz和外形平方平均值rq。
在zui初的试验中,确定了添加剂rc9601和甲醇-m在乳化液雾剂中的*浓度。针对此目的,选择了切削作业的所有参数的平均值:vc=250mm/min,f=0.3mm/min,p=5.5m3/h,e=2.5g/min。在对试验结果进行分析之后发现,在添加剂的浓度达到5%时,ra和rq的粗糙度达到zui小。
加有添加剂的乳化液雾剂极大降低粗糙度
图2所示粗糙度参数与切削速度之间的变化。在几乎整个切削速度范围内,通过带有添加剂的乳化液雾剂可以得到zui小的粗糙度数值ra。这是因为添加剂中含有可降低摩擦的化合物。在切削速度vc>400m/min时,所有冷却方式下的参数ra数值基本相似。参数rz在含有添加剂的乳化液雾剂的冷却下的数值,要大于在干式加工时的数值。与干式加工情况相比,所有粗糙度参数的数值在切削速度小于200m/min时,将下降大约10%~50%。
a=>ra,b=>rq,c=>rz
图2 在车削r35钢材时,切削速度vc对材料表面粗糙度的影响
(f=0.3mm/min,p=5.5 m3/h,e=2.5g/min)
采用压缩空气冷却将降低粗糙度
图3和图4所示在对r35钢材进行干式车削后的粗糙度参数ra和rz的比较(冷却:含有rc9601添加剂和甲醇-m的乳化液雾剂)。可以建议采用含有此种添加剂的乳化液雾剂,这是因为由此可以在zui大程度上改善粗糙度ra。
图3 在采用乳化液雾剂加甲醇-m对r35钢材进行车削时,
粗糙度ra相对于干式加工的改善程度(e=2.5g/min, p=5.5m3/h)
图4 在采用乳化液雾剂加甲醇-m对r35钢材进行车削时,
粗糙度参数rz相对于干式加工的改善程度(e=2.5g/min, p=5.5m3/h)
尽管在使用不含添加剂的乳化液雾剂情况下,也获得了比干式加工更好的ra参数值,但是这种改善的程度极为有限。在采用压缩空气冷却时,与干式加工相比,粗糙度参数得到降低。
在使用含添加剂和甲醇-m的乳化液雾剂情况下,粗糙度参数值在很大的进给和切削速度的范围内得到降低。在车削r35钢材时,切削速度越小,表面粗糙度的改善程度就越高。
只是对于粗糙度参数rz来说,在采用乳化液雾剂加甲醇-m进行车削时,其获得的结果要比干式加工效果差(当vc=350m/min)。这与因添加物使得切屑与刀片的接触面上产生润滑膜,从而影响到刀刃面减少有关。
辅助采用添加剂可以改善表面质量
试验表明,在对r35钢材进行车削时,采取zui小量润滑的车削作业与采取压缩空气冷却和干式加工作业相比,表面粗糙度数值可以降低30%。在切削速度大于350m/min的情况下,采用乳化液雾剂冷却时的参数rq和rz数值,相对于干式加工和压缩空气冷却而变差。
在乳化液雾剂中加入添加剂,相对于其他冷却方式来说,可以显着改善表面粗糙度。粗糙度数值在一个很广的切削参数范围内zui大可以降低50%。添加剂的*浓度为5%。表面粗糙度的zui小数值可以在低速切削(<300 m/min)时达到。