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      摘要：傳統(tǒng)的曲軸深斜油孔加工方式存在工序分散、加工成本高和冷卻液耗費(fèi)大等諸多弊端，現(xiàn)采用高速臥式加工中心來(lái)保證工序集中，并應(yīng)用先進(jìn)的刀具微量潤(rùn)滑(Minimal Quantity Lubrication，MQL)加工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)曲軸深斜油孔加工的技術(shù)突破，達(dá)到提升質(zhì)量、高效、環(huán)保和低成本等生產(chǎn)目標(biāo)，符合綠色可持續(xù)發(fā)展之路。通過(guò)曲軸深斜油孔的實(shí)際加工，對(duì)MQL的構(gòu)成及使用條件等進(jìn)行深入研究。
   
      關(guān)鍵詞：曲軸；深斜油孔；微量潤(rùn)滑加工
   
     0  引言
     
     曲軸深斜油孑L加工是曲軸加工中的難點(diǎn)之一，除了具有深孔加工的特點(diǎn)外，還因?yàn)榭着c孔之間是空間多角度分布，且各斷面尺寸、形狀和剛度均不同，給定位、夾緊、鉆孔及冷卻等工藝帶來(lái)很大難度。
   
     國(guó)內(nèi)汽車制造廠家加工曲軸深斜油孔大多采用如下兩種傳統(tǒng)加工方法：1)通(專)機(jī)+麻花鉆刀具，分級(jí)進(jìn)給加工，水冷卻刀具；2)專機(jī)+槍鉆，以導(dǎo)套導(dǎo)向、高壓水(油)潤(rùn)滑冷卻刀具。
   
     以上加工工藝，工序分散，并行設(shè)備較多，占地面積大，效率低下，投資成本較高，且污水(油)回收較困難。針對(duì)上述問(wèn)題，可利用臥式高速加工中心機(jī)床，采用工序集中的方案，并應(yīng)用微量潤(rùn)滑技術(shù)，即將微量的切削油與具有一定壓力的壓縮空氣混合并霧化，噴射至切削區(qū)，對(duì)刀具與切屑和刀具與工件的接觸界面進(jìn)行有效潤(rùn)滑，以減少摩擦和防止切屑粘到刀具上，同時(shí)也冷卻了加工區(qū)并利于排屑，從而顯著地改善切削加工條件。
   
     東風(fēng)汽車有限公司設(shè)備制造廠應(yīng)用刀具微量潤(rùn)滑(Minimal Quantity Lubrication，MQL)加工技術(shù)，在自主研發(fā)的臥式高速PM500臥式加工中心上進(jìn)行曲軸深斜油孔加工，獲得用戶高度評(píng)價(jià)。
   
     1 、刀具微量潤(rùn)滑技術(shù)之曲軸
 
     1．1曲軸參數(shù)
 
     圖1所示為曲軸深斜油孔外觀圖。曲軸材料為S30CMSl；硬度為78—87HRD。
  
     
  
     
  
     1．3新工藝方案
 
     新工藝方案的設(shè)備選用高速臥式加工中心，工序集中并應(yīng)用先進(jìn)的刀具微量潤(rùn)滑技術(shù)，配置專用的刀具，對(duì)長(zhǎng)徑比較大的深油孔，在加工時(shí)為連續(xù)大進(jìn)給切削，提高加工效率，減少切削液的使用，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。
 
     2、項(xiàng)目主要研究?jī)?nèi)容與應(yīng)用
 
     MQL技術(shù)是在壓縮空氣中混入微米級(jí)(油霧半徑<20txm)的無(wú)公害油霧，在臥式加工中心上通過(guò)主軸內(nèi)部及刀具內(nèi)孑L噴射至切削區(qū)，代替大量切削液，實(shí)施對(duì)切削點(diǎn)冷卻潤(rùn)滑。霧粒高速供給，增加了潤(rùn)滑劑的滲透性，有利減少刀具與工件摩擦，提高了刀具壽命與加工表面質(zhì)量，同時(shí)避免傳統(tǒng)水冷產(chǎn)生淬火效應(yīng)，適當(dāng)?shù)母咚偌庸な沟们邢鲗拥钠屏腰c(diǎn)提前出現(xiàn)，若及時(shí)采取措施，使鐵屑破裂點(diǎn)高溫遠(yuǎn)離刀尖，從而保護(hù)刀具。由于潤(rùn)滑油的用量?jī)H為傳統(tǒng)切削液用量的萬(wàn)分之一，從而大大降低了冷卻液成本，減少了場(chǎng)地使用和能源需求口!。并使切削區(qū)域外的刀具、工件和切屑保持干燥，避免了處理廢液的難題，更符合綠色可持續(xù)發(fā)展之路。
 
     2．1油霧運(yùn)輸通道
 
     微粒油霧與壓縮空氣混合后，通過(guò)一定的通道到達(dá)切削區(qū)，要求通道要通暢，盡量減少盲區(qū)、渦流，同時(shí)防止油霧凝固。在臥式高速加工中心上主軸通道為內(nèi)置單一通道，因此要求MQL技術(shù)有單獨(dú)的微量生成裝置，使油氣混合物粉碎成微粒狀，再由壓縮空氣送入主軸通道，圖2所示為油霧運(yùn)輸通道示意圖，油氣混合物通過(guò)MQL專用管、球閥、軟管進(jìn)入主軸內(nèi)安裝的拉桿內(nèi)孔，最后到達(dá)主軸安裝刀柄的前錐面內(nèi)。
 

                                    圖2油霧運(yùn)輸通道示意圖
   
     2．2氣源
   
     作為運(yùn)輸微粒油霧的載體，壓縮空氣必須要有一定壓力，壓力范圍為o．5～0．8MPa，壓力值與通道長(zhǎng)短有關(guān)，并根據(jù)切削情況進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)壓縮空氣本身清潔度要高，過(guò)多的水分與雜質(zhì)會(huì)影響微粒油霧的霧化效果，減小刀具出口油霧的比例，導(dǎo)致刀具加工時(shí)潤(rùn)滑不充分，直接影響刀具壽命與加工質(zhì)量，因此具體措施采用工業(yè)用壓縮氣體通過(guò)過(guò)濾器、油水分離器以及增壓泵，過(guò)濾精度為5txm，再進(jìn)入MQL生成裝置。
 
     2．3刀具與輔具
 
     刀具與輔具的具體要求為：1)刀具與輔具內(nèi)置通道的結(jié)合部須做特殊處理，保證刀輔具端面緊密接觸。2)刀具應(yīng)具有優(yōu)異的耐高溫性能，采用大螺旋光滑排屑槽。
 

                                     圖3刀輔具結(jié)構(gòu)
 
     圖3所示為刀輔具結(jié)構(gòu)。從圖3a可知，刀具尾部為外錐面，安裝時(shí)與專用內(nèi)錐面密封環(huán)配套使用，減少通道盲區(qū)，增強(qiáng)油霧混合體通過(guò)性，由圖3b所示，專用密封零件用螺紋與刀柄連接，并且螺紋連接塑料密封導(dǎo)流管，內(nèi)有截面小孑L，保證油汽混合物通過(guò)，并到達(dá)與密封零件配合的刀具的錐面上的內(nèi)冷孔。特別說(shuō)明，深油孔加工刀具為帶內(nèi)冷的涂層硬質(zhì)合金麻花深孔鉆頭，如圖4所示，其內(nèi)有2條內(nèi)冷孔。
  
    
   
     2．4油品選擇與用量
 
     MQL技術(shù)是否成功，潤(rùn)滑油的選擇也相當(dāng)重要。這是由于切削區(qū)高溫高壓，很難形成流體潤(rùn)滑，因此要求潤(rùn)滑膜形成快、表面附著系數(shù)高(黏度為32～68)且能抑制刀具與鐵屑、刀具與工件之間的粘結(jié)，同時(shí)耐壓耐熱，防止加工時(shí)廢油霧產(chǎn)生。另外作為環(huán)保技術(shù)體現(xiàn)，潤(rùn)滑油還盡量選用無(wú)公害、可再生產(chǎn)品。推薦使用潤(rùn)滑油為日本尤希路CM30T，其粘度為45。潤(rùn)滑油作為消耗品(其無(wú)法回收)，設(shè)定、控制好其輸出量，對(duì)用戶控制成本是有至關(guān)重要的。按油霧生成裝置每分鐘最大噴射60次(60滴)計(jì)算，每滴油只有1／5形成微小霧粒與壓縮空氣混合(其余回歸油箱)，其量約0．006mL，即每分鐘最大消耗0．4mL。(實(shí)際加工中，達(dá)到穩(wěn)定優(yōu)化狀態(tài)后，每分鐘噴射次數(shù)一般為30次左右。)按一天2班制100％開(kāi)機(jī)，1升油約可用5天。
   
     3 、結(jié)語(yǔ)
   
     經(jīng)過(guò)實(shí)際使用驗(yàn)證，MQL技術(shù)實(shí)現(xiàn)了環(huán)保加工，同時(shí)提高了加工品質(zhì)，尤其提高了刀具使用壽命，表2所示為新舊刀具壽命對(duì)比，表3所示為采用槍鉆工藝配置與切削參數(shù)，如表2、表3所示，經(jīng)過(guò)實(shí)際切削刀具壽命對(duì)比，大大降低了刀具使用成本。
 
 
     表2新舊刀具壽命對(duì)比

    
  
  
     表3采用MQL技術(shù)的配置與切削參數(shù)

    
     
     MQL及配套技術(shù)的應(yīng)用，保證了單臺(tái)設(shè)備能完成所有油孔加工，廠家投資少、無(wú)高壓過(guò)濾水系統(tǒng)、刀具壽命較長(zhǎng)且效率提高，可用較高參數(shù)的連續(xù)切削，單軸(孔)加工效率提高約7倍；加工質(zhì)量提升，孔的尺寸精度好，表面質(zhì)量提高，改善零件性能；環(huán)保，采用無(wú)公害潤(rùn)滑油品且用量低，油霧少；無(wú)污水、鐵屑干燥，易運(yùn)輸。此生產(chǎn)模式是社會(huì)發(fā)展追求的必然模式，有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。
   
    后續(xù)的技術(shù)發(fā)展是，現(xiàn)高速PM500臥式加工中心上的電主軸軸承的潤(rùn)滑可以采用脂潤(rùn)滑和油霧潤(rùn)滑，但效果不太理想，能不能與MQL技術(shù)共用一部分裝置，實(shí)現(xiàn)定時(shí)、定量油氣潤(rùn)滑。根據(jù)電主軸受潤(rùn)滑點(diǎn)的需油量和事先設(shè)定的工作程序，最后通過(guò)油氣分配器的分配，最后以一股極其精細(xì)的連續(xù)油滴流噴射到電主軸內(nèi)各潤(rùn)滑點(diǎn)。