研究冷鐓機理的綠色切削技術(shù)
冷鐓是在常溫下，利用金屬的塑性，采用冷態(tài)力學(xué)進行施壓或冷拔，達到金屬固態(tài)變形的目的。冷鍛技術(shù)作為一種少切削精密塑性成形工藝，具有切削加工無可比擬的優(yōu)點，它在金屬零件的制造過程中起著十分重要的作用。冷鍛時金屬材料要產(chǎn)生變形和加工硬化，在進行急劇塑性變形的過程中會產(chǎn)生大量的熱，這在很大程度上影響了冷鐓模具的壽命，降低了產(chǎn)品的制造精度。同時在冷鍛過程中潤滑油會不同程度地產(chǎn)生油煙、油霧。
冷鐓機持續(xù)在高溫、高速、高沖擊的工況下運轉(zhuǎn)，對關(guān)鍵零部件進行有效的潤滑冷卻，不但能帶走摩擦接觸面的雜質(zhì)和熱量，起到冷卻和清洗摩擦面的作用，而且可以減小摩擦面之間的摩擦和損耗，保證機器設(shè)備的安全運行。針對當前生產(chǎn)車間油霧彌漫的惡劣生產(chǎn)狀況，急需研制出—套經(jīng)濟實用的潤滑冷卻系統(tǒng)來提高整機的使用壽命，有效地降低油霧的產(chǎn)生，實現(xiàn)綠色環(huán)保。
2國內(nèi)外綠色切削技術(shù)的研究
近年來，國內(nèi)外學(xué)者在干切削、準干式切削的某些領(lǐng)域都取得了成功。半干式切削法是用氣體加微量無害油劑代替切削液的降溫、潤滑、排屑的切削方式。常見的有：MQL(微量潤滑)切削、氮氣流切削、水蒸氣冷卻潤滑、渦流管制冷切削、空氣絕熱膨脹制冷切削、超低溫冷卻切削和低溫冷風(fēng)切削。據(jù)統(tǒng)計，目前在德國制造業(yè)中已有大約80%的企業(yè)采用了干切削。
冷風(fēng)切削技術(shù)作為半干式切削加工技術(shù)中的一種，是MQL(微量潤滑)切削技術(shù)的延伸。目前。冷風(fēng)切削技術(shù)(用低溫冷風(fēng)代替切削液的方案)的主要研究隊伍集中在亞洲，特別以日本為代表。冷風(fēng)切削技術(shù)是微量潤滑(MQL)切削技術(shù)的發(fā)展，它只在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上作適當?shù)母倪M即可實施。在發(fā)達國家，油氣潤滑技術(shù)以其高效、節(jié)能、環(huán)保、自動化程度高、運行可靠等特點已成為最為先進的潤滑方法，并大量應(yīng)用于眾多的工業(yè)領(lǐng)域，而該技術(shù)目前在我國剛剛起步，正處于完善和發(fā)展階段。
3方案設(shè)計
下面一張照片是冷鐓機生產(chǎn)車間油霧彌漫的場景，如圖l所示。給生產(chǎn)環(huán)境造成極大的污染，直接影響操作人員的身體健康，給廠房留下了不同程度的事故隱患。在目前綠色制造的大環(huán)境下，冷鐓行業(yè)急需尋求一條可持續(xù)發(fā)展的綠色潤滑冷卻之路。
目前，渦流管風(fēng)冷切削技術(shù)，將產(chǎn)生的低溫冷風(fēng)直接對切削區(qū)進行冷卻和排屑，不僅可具有減小刀具磨損，提高刀具壽命，還可以降低加工成本，無化學(xué)污染。國內(nèi)學(xué)者對該技術(shù)在近幾年進行了一定的研究工作，使用渦流管的風(fēng)冷卻切削技術(shù)已經(jīng)成為綠色制造中的研究熱點內(nèi)容之一。
在上述理論的基礎(chǔ)上，初步設(shè)想冷鐓機的潤滑冷卻方案原理圖，如圖2所示。
方案原理圖的簡單說明：(1)采用一定溫度的冷風(fēng)直接對準冷鐓模具部位進行強制冷卻。該系統(tǒng)的氣源由空氣壓縮機提供，通過冷卻渦流管得到所需溫度和壓力的冷空氣，通過噴嘴噴射到冷卻部位。渦流管另一端出來的熱空氣可以回收利用，節(jié)約能源。(2)潤滑系統(tǒng)采用微量潤滑技術(shù)。通入的壓縮空氣利用渦流管冷風(fēng)技術(shù)，將壓縮空氣的溫度降低到零下(20—30)℃，并混入微量潤滑劑，對冷鐓模具部位實施冷卻、潤滑和排屑。(3)對關(guān)鍵機件內(nèi)部發(fā)熱嚴重部位，內(nèi)置相應(yīng)銅管進行潤滑冷卻。(4)經(jīng)過循環(huán)的潤滑油氣采用冷水機進行恒溫冷卻。
原理說明：利用MQL冷卻潤滑技術(shù)，將定量的潤滑劑定壓、定時的噴人到高速連續(xù)流動的定壓的壓縮空氣中，并在定長的管道中形成紊流狀的兩相油氣混合流(兩相流中的油和壓縮空氣并不真正融合，也不霧化，而是在壓縮空氣的高速流動作用下，潤滑油沿管道內(nèi)壁不斷的螺旋狀前進)，直接送至需要潤滑冷卻的部位。
結(jié)束語
傳統(tǒng)金屬切削技術(shù)的弊端13益顯露出來，于是綠色的切削技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著潤滑行業(yè)的不斷發(fā)展，目前我國應(yīng)用較為廣泛的潤滑方式有稀油潤滑、干油潤滑、油霧潤滑。以油氣潤滑為代表的先進潤滑冷卻技術(shù)在國外已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于滾動軸承、滑動軸承和齒輪，但在我國，該技術(shù)還處于起步階段，其在設(shè)計、應(yīng)用及推廣等方面仍需大量工作。
先進的潤滑冷卻技術(shù)應(yīng)用于冷鐓行業(yè)很有市場前景，但實施效果是否能達到預(yù)期的目的，還需要通過進一步的分析研究，尋找到一條經(jīng)濟、綠色的潤滑冷卻之路，還需要很長的一段時間。
關(guān)鍵詞：冷鐓加工 冷鐓機
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