王龙

摘要：为了解微量油雾冷却&润滑对不锈钢切削性能的影响，在介绍了微量油雾冷却原理及优势的基础上，基于前期实地调研结果，以上汽LFV49180-12350不锈钢涡轮壳进气法兰工序为载体，开展不锈钢的微量润滑铣削性能实验研究。以油品类型、流量大小、喷嘴结构三个因素作为变化因素，探明不锈钢在干切削、传统润滑和微量润滑（外喷）切削条件下的切削性能变化。研究结果表明，流量大小及喷嘴结构是影响不锈钢零件切削性能、尤其是发热量的主要因素。

关键词：微量润滑;不锈钢;绿色加工;切削;发热量

1  微量油雾冷却&润滑原理

微量润滑冷却技术（MQL——Minimal Quantity Lubrication）是利用微量的冷却液与高压气体混合后形成气雾混合物，高速喷射到工件表面上，取代金属切削加工时切削液的冷却和润滑。雾化质点在高温下很快雾化，吸收大量切削热。另外喷嘴高速喷射时，流体膨胀使雾束本身的温度降低，也可吸收大量热量。同时雾化流体能吸附在金属表面上，形成润滑膜，还能起到一定的润滑作用，既满足冷却润滑效果，又使切削液的使用量达到最小，极大地减少了环境污染。

压缩空气从主气源分两路进入油箱，一部分直接作用于油箱本体，另一部分控制油雾发生器动作，将润滑油油雾化后与油箱本体内的空气二次混合，完成通过调压单元定比例调压后，按照设备本身动作要求，将油雾输送到润滑点，完成整个工作过程。

针对其冷却和润滑两项技术指标，与传统切削液切削做相关对比。冷却方面：MQL为准干式加工，切削过程中依靠压缩空气的流动性带走热量，效果弱于切削液。润滑方面：MQL采用环境友善的专用润滑剂，细腻连續的油膜保证润滑效果优于切削液。

2  微量油雾冷却&润滑功能及效益

2.1 功能

①高速切削的微量润滑——由压缩空气的高流速与微米级的油雾颗粒（高压达10BAR）和空气混合，喷射至切削区起到润滑冷却的作用;②保护工件协助排屑;③最小能给3mm孔径钻提供润滑并带有流量显示。

2.2 经济效益

①省去切削液带来巨大节约，包括切削液采购、仓储、运输和处置相关费用;②工艺优化完成后，刀具寿命可期望延长;③工件后续的清洁/清洗可免除，带来节约;④干的铁屑可以作为可回收物回收;⑤消耗量约为湿切的1/30，成本约为湿切的54%。

2.3 生态效益

①加工环境大为改观，实现车间可吸入颗粒符合标 准，操作工无职业病风险;免除切削液（油）排放;②能源消耗降低，平均节能7kW/台机床（和传统切削液加工比较）。

3  微量油雾冷却&润滑组成

针对我司设备大部分都是外冷机床，故在此仅对拟适用我司目前生产状况的外冷喷嘴型微量油雾冷却&润滑系统的主控单元做相关介绍。

①过滤单元：主要对进入油箱内部的压缩空气进行过滤，将内部的水蒸气、灰尘杂物清除。避免水分长期积累，对油箱或者润滑点造成腐蚀;而空气内的颗粒状灰尘杂物进入油箱混入油内，当随着油雾进入到润滑点，与摩擦面结合后，会造成摩擦面异常磨损或者烧蚀，降低整体寿命。

②雾化部分：雾化部分主要将油箱内部的油与空气进行混合，使其形成雾气状态，此部分是这个装置最主要的部分。

③调压单元：此单元可以按照润滑点的要求，调节油雾润滑装置出口油雾压力。

④控制单元：根据各种厂家和型号的不同，有的装置只控制油雾出口的工作情况，这样简化了整个装置，使用寿命长，故障率低。有的装置控制整个装置的动作，自动化程度高，但是维修困难。

⑤油箱本体：主要为贮存润滑油，但是油箱本体一般包括液位计、流量计两部分。

4  微量油雾冷却&润滑在不锈钢切削中的应用试验

试验载体选用不锈钢材质的某款产品铣面钻孔加工，加工机床：MAZAK加工中心。选用该工序的原因为加工特征简单、刀长基本一致，微量油雾冷却装置采用外冷+喷嘴形式。（图2）

试验的参数、方案及切削性能如表1所示。

5  小结

本文介绍微量油雾润滑&冷却这一较前沿切削技术，在对其原理、结构、优势进行相关介绍的基础上，在某产品上进行了MQL切削性能试验。以油品类型、流量大小、喷嘴结构三个因素作为变化因素，探明了不锈钢在干切削、传统润滑和微量润滑（外喷）切削条件下的切削性能变化。研究结果表明，流量大小及喷嘴结构是影响不锈钢零件切削性能、尤其是发热量的主要因素。

同时，仍有微量油雾冷却推广需要有以下几处技术攻关。①散热难点需要攻关，可从油品、流量、结构及外接空压冷凝装置等方向展开;②微量油雾冷却油雾回收装置方案调研;③微量油雾冷却小批量加工试验，统计零件尺寸稳定性、刀具及综合成本;④复杂工序微量油雾冷却加工方式调研（内冷等）。

参考文献：

[1]郭贺松，姬会爽，刘洋，邓烁，孙建亮，高佳欢，彭艳.SCR3000连铸连轧铜杆生产线10#轧辊润滑工艺优化[J].塑性工程学报，2020，27（03）：163-170.

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