EFFECT OF COOLING/LUBRICATION MEDIUM ON MACHINABILITY OF Ti6Al4V

To better understand and know the roles of cooling/lubrication medium in the cutting process and expand their applicability,uncoated cemented carbide tools are used in high-speed turning Ti6Al4V.Dry,cold air,minimal quantity lubrication（MQL）,cryogenic MQL,and ionized air as the cooling/lubrication conditions are studied.Experimental results show that at speed 120 m/min turning Ti6Al4V,the cutting force under ionized air is smallest under all lubricant conditions,and tool life is best,next is cryogenic MQL.MQL and cold air almost have the same effect,a little better than dry.Meanwhile the smallest surface roughness is also obtained under ionized air condition.Flank wear and crater wear are the dominant failure modes when high-speed turning Ti6Al4V by SEM analysis.Finally the conclusion is drawn that ionized air and cryogenic MQL have better cooling/lubrication effects and can effectively improve the tool life.

微量润滑平面磨削的气流场建模与仿真分析

随着高端装备制造业的迅猛发展,微量润滑技术在磨削加工领域得到广泛应用。磨削区气流场的作用机理与分布形态,是影响微量润滑介质雾化射流进入磨削区有效冷却润滑的重要研究对象。本文开展平面磨削的气流场理论分析、模型构建、仿真计算,对不同砂轮速度工况下的气流场速度与压力分布进行计算分析。研究发现:受砂轮表面的携带与粘滞作用,将会在砂轮表面形成圆周环流“气障层”,并受磨削楔形空间作用,在磨削入口工件表面上方形成反向气流层;随着砂轮转速升高,砂轮表面圆周环流速度增大、工件表面反向气流层增大、磨削入口楔形区相对压力值增大。

绿色磨削加工技术研究现状及进展

传统的磨削加工大量采用磨削液浇注法降低加工区温度,磨削液的大量使用给环境和操作者健康带来了很大危害,而且增加了磨削液排放回收的成本。本文分析了绿色磨削加工技术,如干磨削技术、微量润滑、液氮冷却、低温气体冷却、高压射流冷却、内冷却和固体润滑冷却技术在机械制造中的应用及其技术特征。绿色磨削加工技术将逐渐取代传统的浇注供液方法,是未来制造业的发展方向,具有很好的发展前景。

纳米流体微量润滑铣削Ti-6Al-4V冷却性能实验评价

利用纳米粒子的强化换热能力,将纳米粒子加入基础油形成的纳米流体,能够解决仅基础油的微量润滑铣削冷却能力不足的问题,深入研究不同纳米粒子+基础油的纳米流体微量润滑的冷却效果,文章对不同纳米粒子微量润滑铣削时的冷却效果进行实验评价。以Ti-6Al-4V作为工件材料,棉籽油作为微量润滑基础油,6种不同纳米粒子(Al2O3、MoS2、SiO2、CNTs、SiC、Graphite)以1.5%的质量比用二步法配置成的纳米流体进行微量润滑铣削,通过铣削力、铣削工件瞬时温度、表面粗糙度值及表面微观形貌进行实验评价,实验结果表明SiO2纳米粒子铣削时铣削力比较大,但铣削时工件的温度是最低的,说明SiO2纳米粒子的冷却能力在这些纳米粒子中是最强的,SiO2和Al2O3纳米流体铣削工件的温度不仅能快速降下来,并且温度降的比较低,同时Al2O3和SiO2纳米粒子都能达到较好的表面粗糙度值,加入Al2O3纳米粒子的表面粗糙度值比纯棉籽油降低了66.7%。

微量润滑系统冷却性能实验研究

对微量润滑技术(MQL)的冷却性能进行了实验研究,得到了在不同的流量和靶距下,被冷却试件的温度变化过程。实验还对加热金属片进行自然冷却和浇注冷却,并与微量润滑冷却进行了冷却效果对比。研究发现微量润滑具有很好的冷却效果,而且极大地减少了冷却液使用量,降低了资源消耗和环境污染。

低温微量润滑技术喷嘴方位正交试验研究

低温微量润滑切削技术作为一种理想的绿色冷却润滑方式,已经成为机械加工领域研究的热点之一。选择外部微量润滑与低温冷风的集成作为低温微量润滑系统的实现方式,给出了确定系统喷嘴方位的3个参数：喷射方向与进给方向夹角β、喷嘴仰角α和喷嘴距切削区的距离d,并分别构建了其几何模型。针对β角,给出了最优β角与切宽半径比（B/R）的曲线。通过正交试验研究了喷嘴方位的3个参数（β、α、d）对低温微量润滑切削性能影响的重要程度。结果表明,距离d对切削性能的影响最大;其次是β角;α角的影响最小,可根据实际工况选择α在30°~60°即可。

绿色切削磨削加工技术

传统的切削加工大量采用切削液浇注法降低加工区温度,切削液的大量使用给环境和操作者健康带来了很大危害,而且增加了切削液排放回收的成本。面对人类社会可持续发展的需要,实施绿色制造已势在必行。本文分析了绿色切削加工技术,如干切削技术、微量润滑、液态氮冷却、气体射流冷却在机械制造中的应用及其技术特征,结论是绿色切削加工技术将逐渐取代传统的浇注供液方法,是未来制造业的发展方向,具有很好的发展前景。

低温冷风射流技术在滚齿加工中应用的试验研究

针对滚齿加工中大量使用油剂冷却液带来严重环境污染这一问题,以数控滚齿机为平台,对低温冷风射流这一绿色切削技术进行了试验研究。通过低温冷风射流和常规油剂冷却对45钢的加工对比试验,探讨了低温冷风射流对刀具磨损和工件齿面粗糙度的影响机理;并运用正交试验法安排试验,通过极差和方差分析,分别寻找出了最佳的低温冷风切削参数及各因素对齿面粗糙度影响的显著度。试验结果显示,相对于常规油冷切削,低温冷风射流技术具有明显的优势,能有效地降低切削区温度,减少刀具磨损和降低齿面粗糙度值;正交试验获得的最佳的冷风切削参数为:冷风温度-35℃,进给量0.3mm/r,有微量润滑。

绿色磨削加工技术研究进展

磨削液的使用在提高加工性能的同时也带来了经济、环境和健康问题。为解决磨削液的使用危害,国内外研究者提出了各种绿色磨削加工技术。在此基础上对目前先进的绿色磨削技术进行整理与分析,论述了干磨削技术、微量润滑技术、液氮冷却磨削、低温冷风磨削、固体润滑技术等的基本原理与主要研究成果。

基于FLUENT的微量润滑磨削流场仿真研究

为了对微量润滑参数进行优化,提高微量润滑的冷却润滑效果,对砂轮流场和流场中磨削液雾滴轨迹进行了分析,对影响磨削液有效流量的因素进行了研究。基于二维仿真模型,应用k-ε湍流模型,通过FLUENT软件对砂轮流场进行了仿真研究,获得了不同参数条件下的流场分布;应用离散相模型对磨削液雾滴运动轨迹进行了仿真,得到了不同参数条件下雾滴的轨迹状态。研究结果表明:随着砂轮线速度的增大和最小间隙的减小,磨削区的返回流不断增强;磨削液进入磨削区的有效流量与砂轮线速度、压缩空气压强有关;相同线速度条件下,磨削液的有效流量随压缩空气的增大而先增大、后减小;磨削液流量对进入磨削区的有效流量影响较小。

基于MQL的切削加工技术应用

在金属切削加工过程中,切削液发挥着冷却、润滑、排屑和防锈等作用,但其排放会对环境造成严重污染。微量润滑技术(MQL)是将压缩气体与微量润滑油混合汽化后喷射到加工区域,可代替传统切削液,在刀具与工件间的加工部位形成有效润滑,减缓刀具磨损。作为新兴的绿色清洁切削加工技术,微量润滑技术具有广阔应用前景。本文介绍了切削加工机理和切削液在切削加工中的作用,通过对比微量润滑、水溶性切削液和切削油性冷却等常见润滑技术的优缺点,分析了MQL替代传统切削液在切削加工中的利弊,并通过分析MQL在高速加工、铝合金加工及断续加工等方面的应用,探讨了MQL技术的发展趋势及发展过程中凾待解决的问题。

MQL深孔钻削中关键因素的最适化研究

采用了微量润滑技术的钻削在长距或小孔径的条件下有必要对所供给的油雾和压缩空气进行最佳化分析。本文首先对切削变形与切削热分布的总能量进行了分析,并在把普通钻削过程中油雾假设为稳态可压缩绝热紊流状态的假设条件下,通过分析得到油膜厚度、气流速度、压缩空气温度和刀具平均温度等重要影响参数的相互关系。最后,给出微量润滑钻削条件下,切削过程中所需的油膜和压缩空气的最佳容量。

低温微量润滑风冷切削应用研究

将低温微量润滑冷风加工技术应用于汽轮机末级叶片加工中，通过和普通切削液润滑试验对比，分析了不同冷却条件加工对刀具寿命的影响及叶片表面的残余应力和变形影响规律。实验表明，低温微量润滑风冷切削技术应用于叶片粗加工，能有效提高切削效率，延长刀具寿命，改善切削环境，应用前景广阔。

绿色切削中的MQL技术

重点介绍了MQL(Minimal Quantities of Lubricant)技术的研究现状、实际应用、环境及经济性能评价以及尚待进一步解决的问题。指出MQL与刀具技术、低温风冷和水雾冷却技术的结合使用将是未来难加工材料高速切削领域中的主要潮流。