噴霧冷卻裝置的在金屬切削中的應(yīng)用

閱讀：4121發(fā)布時間：2009-12-23

鈦基、鎳基等溫合金和強(qiáng)度合金鋼等難加工材料的大量應(yīng)用，給切削加工帶來了大的困難。由于切削時產(chǎn)生的大量切削熱不能及時散發(fā)，不僅使切削刀具的耐用度降，而且難以工件的精度和表面粗糙度，嚴(yán)重時甚切削。因此，降切削熱對于難加工材料的加工具有意義。對于一般的材料切削加工而言。如何提切削效率、延長刀具壽命也是們一直努力的問題。是在重型車削、銑削加工中，如果能使切削效率提一倍，則相當(dāng)于昂貴的重型機(jī)床增加了一倍，也就是說，在不增加固定資產(chǎn)的情況下，使生產(chǎn)能力翻了一番。而刀具壽命的延長，降了刀具費(fèi)用的消耗，使得生產(chǎn)得以降。

　刀具在工作過程中的冷卻與潤滑是上述問題的有效手在工作過程中，有無冷卻潤滑、冷卻潤滑的方式對刀具耐用度、切削效率及加工精度等的提有大影響。來，工業(yè)在金屬切削過程中應(yīng)用噴霧冷卻，為切削加工提供了新的冷卻的選擇。目前，除部分機(jī)床采用了噴霧冷卻外，內(nèi)其它機(jī)床上應(yīng)用較少。本文結(jié)合我情,對生產(chǎn)中應(yīng)用該項(xiàng)進(jìn)行分析并提出了措施。

　　1．噴霧冷卻的機(jī)理

　　切削液在金屬切削中主要起兩個作用，一是潤滑作用；二是冷卻作用。切削液能否充分發(fā)揮有效的潤滑作用，其滲透能力強(qiáng)弱是一個的因素。常規(guī)的澆注式切削液在切削加工中的滲透以液體滲透和氣體滲透兩種方式進(jìn)行：澆注的液體滲透效率較，在速切削時效率；氣體滲透是由于澆注在切屑表面裂紋中的液體隨著切削溫度的上升發(fā)生汽化而向前刀面進(jìn)行滲透的。，常規(guī)切削液的滲透能力不強(qiáng)，能夠被汽化的液體量少，使?jié)櫥Ч艿较拗?。而噴霧冷卻形成的兩相流體，能夠彌補(bǔ)切削液滲透能力的不足。氣液兩相流體噴射到切削區(qū)時，有較的速度，動能較大，因此滲透能力較強(qiáng)。此外，在氣液兩相射流中微量液體的尺寸小，遇到溫度較的金屬易汽化，可從多個方面向刀具前刀面滲透。雖然射流中的液體量少，但被汽化的部分則比連續(xù)澆注切削液時多，因而潤滑效果較好。在金屬加工中切削熱主要來源于金屬的塑性變形，切削區(qū)的冷卻過程就是固體與流體之間的傳熱過程。由于流體與固體分子之間的吸引力和流體粘度作用，在固體表面就有一個流體滯流層，從而增加了熱阻。滯流層厚，熱阻大，而滯流層的厚度主要取決于流體的流動性即粘度。粘度小的流體冷卻效果比粘度大的流體冷卻效果好。汽液兩相流體的動力粘度可用下式表示：μ=μf－（μf－μg）x 式中，μf為流體的動力粘度，μg為氣體的動力粘度，x為質(zhì)量系數(shù)，x＝Wf/WfWg

　　顯然，式中μ<μf，即氣液兩相混合流體的粘度μ總小于單相液體的粘度，亦即噴霧冷卻的降溫效果要于單相切削液。氣液兩相流體噴出時，體積驟然膨脹對外做功，消耗了內(nèi)能，可使溫度降10℃左右。噴霧冷卻中兩相流體有較的速度，能夠及時將鐵屑沖走，并帶走大量的熱量，進(jìn)一步增強(qiáng)了降溫效果。因此，噴霧冷卻實(shí)際上了氣液兩種流體的降溫效果和點(diǎn)。

　　2．噴霧冷卻裝置的工作原理

　　噴霧冷卻就是把微量液體混入壓力氣流中，形成霧狀的氣液兩相流體，通過噴霧產(chǎn)生射流，噴射到切削區(qū)，使工件和刀具得到充分冷卻和潤滑。噴霧冷卻裝置工作時，壓縮空氣經(jīng)分水濾氣器濾除水分等雜質(zhì)，通過電磁閥后一小部分壓縮空氣進(jìn)入冷卻液箱內(nèi)，將冷卻液壓出到噴嘴；大部分壓縮空氣經(jīng)調(diào)壓閥將壓力調(diào)0.32～0.35MPa后經(jīng)壓縮空氣軟管到噴嘴與冷卻液混合，霧化后噴射到切削區(qū)。

　　噴霧冷卻的在于能否把冷卻液充分霧化。由于冷卻液的壓力略大于壓縮空氣的壓力，二者在氣液混合室內(nèi)混合后，經(jīng)蛇皮管式冷卻管5由噴嘴頭噴出。反之，若冷卻液的壓力小于壓縮空氣的壓力，則冷卻液將被壓回到冷卻液箱內(nèi)。在一些機(jī)床的噴霧冷卻裝置中，壓縮空氣是從調(diào)壓閥后進(jìn)入冷卻液箱的，因此噴出冷卻液時往往有“喘氣”現(xiàn)象。若將壓縮空氣改為從電磁閥后直接進(jìn)入冷卻液箱，就可避“喘氣”現(xiàn)象。

　　為了調(diào)節(jié)噴出的冷卻液流量，在噴嘴上安裝了冷卻液流量調(diào)節(jié)閥。一些機(jī)床所采用的噴霧冷卻裝置，其噴嘴調(diào)節(jié)閥為錐形，使用時通過調(diào)整錐面配合間隙的大小來調(diào)節(jié)冷卻液流量。由于加工這種結(jié)構(gòu)的噴嘴調(diào)節(jié)閥比較困難,閥桿與閥體錐面的同心度不易，從而不能有效地調(diào)節(jié)冷卻液的流量。,如將錐閥改成平閥、將錐面改成平面，并增加一個密封圈，則冷卻液的流量可以任意調(diào)節(jié)。

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