半干式切削技術在金屬模具加工中的應用
◇半干式加工的特定
金屬模具加工設備和半干式加工有良好的匹配性。半干式加工是一種將極微量的高性能潤滑油霧化成霧狀**地噴涂在刃尖的固定點上的一種加工方法。所以對刀尖必須要潤滑的加工特別有效,那時冷卻僅用噴霧的空氣,沒有像水溶性切削油那樣大量使用的冷卻性了。也就是說:在發熱小的刀具和工件的接觸面積小的加工中發揮效果,可以說切削量小的精加工比粗加工和重切削更合適使用半干式加工。
◇金屬模具加工中半干式加工的效果
金屬模具加工近幾年來高速化,高轉速,低切入量,大送進加工成為主流。這樣的加工方法將熱量傳遞給切屑的同時抑止熱發生,防止熱變形影響產品精度。這種抑止熱發生的加工方法與半干式加工有良好的匹配性。
如圖所示是圓頭立銑刀加工的植物性潤滑油半干式加工和干式加工(僅吹空氣)的比較數據。使用著高速加工中心的金屬模具工廠,為了減低主軸負荷,采用了植物性潤滑油,與僅吹空氣的干式加工相比,主軸負荷減少了一半,同時圓頭立銑刀的壽命成倍提高。另外也許是工具壽命延長的原因,加工面非常光潔,提高到近似于不要磨削加工的地步。
新購的圓頭立銑刀,用植物性潤滑油和水溶性切削油對相同的金屬模具,作加工后,將其圓頭立銑刀的磨損量作比較:磨損量是測量圓頭部和先端部2個地方,其結果使用植物性潤滑油的圓頭立銑刀,其磨損量要遠遠地少得多。特別是先端部的磨損控制在很小范圍里,一般地講,圓頭立銑刀地先端部只要切削速度不上去,就會形成在超硬工具*佳速度之下的低速加工,所以磨損很快。因此我認為:對該地方,連續涂噴高性能潤滑油,抑止了磨損。
與水溶性切削油相比較,植物性潤滑油保持著良好的光潔度,因為表面光潔度與加工時間成比例下降。所以我們認為:表面光潔度與圓頭立銑刀的磨損成比例。
HRC(硬度記號)62.5的淬火鋼的直接雕刻加工與水溶性切削油和干式加工相比較,干式加工比水溶性切削油加工延長工具壽命要長一些。特別是植物性油在高硬度鋼的端銑加工中就充分發揮效果,使用者大大增加。而且植物性潤滑油在延長金屬模具加工的刀具壽命和提高表面光潔度上有巨大的效果。
但是關于用MQL半干式加工的圓頭端銑刀加工,研究者發表將干式加工和水溶性油加工作了比較在刀具磨損方面半干式加工十分出色。
◇植物性潤滑油噴霧裝置的使用方法
半干式噴油系統是將微量的植物基潤滑油通過壓縮空氣變成霧狀**地噴射在加工點上的設備。它有通過中空軸來運送油氣,再從有縫隙的夾套中噴涂到銑刀上的內部給油方式和用外部噴嘴噴涂到刀刃尖部,來噴涂油氣的外部給油方式。在大型的金屬模具中,用ATC(自動換刀中心)來更換直徑和長度差異很大的工具時,刀具四周不能配置噴嘴,所以適宜用內部給油方式,如果是像手機類金屬模具那樣大小的話,因為使用的工具直徑和長度大致是相同的,加工點又在同一地方,所以可以用外部噴嘴來噴涂油霧,油霧裝置設定適量的油量和空氣量,僅僅開關空氣就可起動,依靠噴嘴的外部給油裝置可以簡單地安裝在加工中心上。
在金屬模具加工中半干式加工的優越性已經有了許多報告和應用案例。但是總感到在金屬模具工廠不是很積極引進技術,的確金屬模具與大批量生產的產品不一樣,需定量地把握好工具地壽命還是一件困難的事。但是只要您實際使用一下,您就會深切地感受到確切的效果。
1應用案例現場照片
液晶顯示器模具精加工 塑料桶模具精加工 模具成型粗加工 模具成型粗加工
2加工安例數據
加工產品:塑料成型模具 機床設備:立式加工中心 使用刀具:圓頭立銑刀
干式切削加工 | 轉速:20000r/min 進給量: 0.3mm/r 切削量:0.2mm 刀具磨損量:0.5mm 加工后表面光潔度有毛刺 | 轉速:20000r/min進給量0.1mm/r切削量:0.2mm刀具磨損量:0.3mm |
半干式切削加工 | 消耗切削油50ml轉速::25000r/min進給量:0.5mm/r切削量:0.3mm刀具磨損量:0.2mm加工后表面光潔度有所提高 | 消耗切削油40ml轉速:25000r/min進給量:0.2mm/r切削量:0.2mm刀具磨損量:0.1mm |
◇結語
由于半干式(噴霧冷卻)加工具有良好的冷卻和潤滑效果,在切削加工過程中應用噴霧冷卻技術可顯著提高切削加工生產效率和零部件加工質量。
由于兩相射流對切削區有清理作用,減少了氧化皮、細鐵屑等對刀具的磨損,可提高刀具的耐用度;噴霧冷卻裝置體積小,安裝操作方便;冷卻液耗量少,工作環境清潔,有利于保護操作者的身體健康。
1. 半干式切削技術特別適合用于高速切削、緩進給磨削、強力磨削等發熱量大的加工場合以及加工精 度要求高的高強度、高硬度合金鋼和模具鋼材料。
2. 半干式切削裝置用于數控機床,可實現冷卻自動化;如在普通機床上應用,通過簡化結構,以手動氣路開關代替分水濾氣器和電磁閥,可在實現噴霧冷卻的同時降低成本。