李誌丹　劉博

（沈（shěn）陽機床股份有限公司）

高速五軸加工中心主要用於複雜結構和自由曲麵的加工，所生（shēng）產的零件（jiàn）以軍工和航（háng）天等領域的複雜精密零（líng）件為主，對加工（gōng）工況（kuàng）和（hé）零件表（biǎo）麵質（zhì）量要求非常高。

與此同（tóng）時，環保問題、成本問題以及加工生產工藝都對我國的高端數控機床（chuáng）提出了更高的挑戰。考慮到傳統的切削液冷卻方式已經無法滿足高速（sù）、高（gāo）質量的加工要求（qiú），探尋一種綠色高效的潤滑冷卻方式已是大勢所趨（qū）。

一（yī）、傳統冷卻方式及（jí）其不足之處

在傳統的工件加工過程（chéng）中，通常采用大量（liàng）澆注切削液來（lái）實（shí）現降低切削溫度、保護刀具和工件（jiàn）表麵及衝洗殘留切屑的目標，但在高速切削的過程中（zhōng），向切削（xuē）部位澆注的切（qiē）削液四處濺開（kāi），隻有極小比例的切削液進入切削區域，難以實現對工件和刀具的良好冷（lěng）卻。

在傳統冷卻液的作用下，工件表麵在高速切削時產生（shēng）淬火效應，變硬的金屬表麵反而會降低刀具壽命。有關數據顯示（shì），在一個工件的加（jiā）工成本中（zhōng），切削液占15%左右，而且切削液會影響工廠內部的加工環境，對工人（rén）的皮膚乃至呼吸道都有一定（dìng）的傷害，廢棄的切削液如果處理不當還會汙染環境，破壞土壤和地下水，負麵影響非常深遠。

二、微量潤滑技術

微量潤滑技術（Minimum Quantity Lubrication，MQL）的工作原理為：潔淨的（de）壓縮空（kōng）氣將液體潤滑油吹成微米級油霧，並將油霧高速地噴射到加工工件和刀（dāo）具表麵，減少刀具和工件的摩擦，降低加工溫度，避免切削液冷卻產生的（de）淬火效應，達到潤滑和冷卻的效果（guǒ）。

微量潤（rùn）滑技術使用油霧（wù）潤滑（huá）冷（lěng）卻（què），潤滑油大多采用對環（huán）境（jìng）無公害材料，實際用量非常少，一般為0.03～0.20L/h，而用傳統方式進行（háng）冷卻（què）時（shí），切削液用量高達50～200L/min。微量潤滑技（jì）術潤滑油的消耗量僅為（wéi）傳統方式切（qiē）削液消耗量的（de）萬分之一（yī），大大降低了加工成（chéng）本，而且加工後的工件和切屑都是幹燥的，省去（qù）了後期處理工作，這種準幹式切削非常綠色環保。

同時，微量潤滑裝置還有占用（yòng）空間小、便於維護（hù）和管理等優點，省去了傳統冷卻方（fāng）式需要切削液存儲箱、水泵、管路、防水處理（lǐ）及（jí）切（qiē）削液回收等一整套複（fù）雜裝置。

本文選用的刀具切削微量油氣潤滑裝置如圖1所示，是由氣動柱塞潤（rùn）滑泵、油（yóu）氣混合器、氣路係統（tǒng）元件及電氣控製元（yuán）件組成的氣液電一體化油氣潤滑裝置。

圖1　刀（dāo）具切削微量油氣潤滑裝置外形

１.氣源二聯件；２.電磁（cí）換向閥；３.頻率發生器；４.調壓閥（fá）；５.氣動泵

刀具切削微量油（yóu）氣潤滑裝置原理如圖2所示，壓縮空氣通過過濾減壓閥後，由電磁閥控製氣流通道的開啟（qǐ），可實現與設備加工的同步進行。由氣動頻率發生器即脈衝邏輯元件控製氣動（dòng）油泵的供（gòng）油頻率，可根據實際（jì）需要調整單位時間出油頻率。

氣動油泵為單作用柱塞式增壓泵，通入壓縮空氣後，增壓後的油劑進入油氣混合器中的計（jì）量件，將定量的油劑排出，在油氣混合器中與（yǔ）壓縮空（kōng）氣混合成油霧，油霧在噴嘴處與壓縮空氣二次混合，精確地噴在切削刃口發生摩擦部位（wèi），在刀具與工件間（jiān）形成油膜（mó），在高效潤滑狀態（tài）下完成切削加工。

圖2　刀具切削微量油氣潤滑裝置原理

1.氣動泵；2.氣動頻率發生器；3.氣源二（èr）聯件；4.油氣混合器（qì）；5.噴嘴

油膜的潤滑性能遠優（yōu）於傳（chuán）統切削液，可明顯減少產生於刀具、工件和切屑之間的熱量，同時高速壓縮空氣將部分熱量（liàng）和切屑吹除，充分起到抑製溫升、降低刀具磨損、防止粘連和提高工件表麵質量的作用。

本裝置采用微量切削油精（jīng）確噴射，耗油量（liàng）極少，一般（bān）為30～200mL/h，僅為傳統方式切（qiē）削（xuē）液耗量（liàng）的萬（wàn）分之幾（jǐ），實際費用降低，也（yě）消除了傳（chuán）統切削液加工時出現的飛濺（jiàn）、蒸發及變質異味等弊端。

本裝置應用於門式五（wǔ）軸加工中心，主軸轉（zhuǎn）速Z高達18 000r/min，三軸進給速度40m/min，A/C軸轉速Z高達60r/min，在高速完成銑（xǐ）、鏜、鑽、鉸、攻螺紋等多種加工工序（xù）的同時，也加工葉輪、葉片等具有複雜曲麵的零件，經實際生產加工驗證，可完（wán）全滿足加工工件表麵粗糙度值Ra=1.6μm及平麵度0.01mm等（děng）一係（xì）列精度要求，是一種高效可靠的（de）潤滑冷卻方式。

來源：《金屬加工（冷加工（gōng））》2018年