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高速切削對切削介質的性能要求
發表時間：2015-09-28 15:55:36【小中大】
切削介質冷卻性能的好壞，首先取決于切削介質自身的性質，如導熱系數、比熱容、汽化熱、汽化速度等，其次取決于切削介質的作用方式，如噴射流量、噴射速度、噴射角度及噴射靶距等因素。氣體介質的冷卻性能遠低于液體介質，但高速切削也要考慮過度冷卻帶來的刀具熱疲勞失效問題，以及如何使切削介質進入刀/屑/界面和刀/工界面有效冷卻等問題。一般濕式切削由于切削介質進入問題和強烈的熱沖擊，刀具磨損往往會加劇，故高速切削難加工材料多采用低溫風冷、低溫微量潤滑等干式、準干式切削方式。
多數情況下采用切削介質的主要目的，是利用該介質的減摩潤滑性能，以改善刀具/工件接觸區的摩擦接觸狀況，從而提高刀具的使用壽命。不同換熱系數下采用WC-Co硬質合金高速正交切削TC4鈦合金時的刀具前刀面擴散分布曲線。由于換熱系數的改變對刀具前刀面平均溫度有一定的影響，但對于切屑形成以及刀具前刀面的很高溫度(靠近切削刃口處)幾乎沒有影響。因此，在距離刃口附近很高溫度區域的擴散磨損變化不大，中間部位的擴散磨損隨換熱系數的提高而降低。在距離刃口較遠處，切削溫度值相對較低，對刀具的擴散磨損影響較小。不同摩擦系數條件下采用WC-Co硬質合金高速正交切削TC4鈦合金時的前刀面擴散磨損率的仿真分布曲線，距離切削刃口處的切削溫度很高，處于粘結接觸窗口內部(Sticking Window)而受摩擦系數變化的影響較小，因此，在靠近切削刃口處，刀具的擴散磨損率變化不大，但是滑動接觸窗口區域隨著摩擦系數的增加，切削溫度相應增加較為明顯，從而刀具擴散磨損率也相應較大。比較可見提高潤滑性能對改善刀具擴散磨損比冷卻的作用更明顯。
高速切削排屑問題將會對刀具的切削性能、加工表面質量等產生一定的影響。因此，高速切削要求切削介質要具有一定的排屑作用。一般通過高速、高壓、大流量的射流沖擊直接將切屑吹離刀具和加工區。
切削介質的綠色性能要求介質具有環境友好性，減少污染物的排放。對人體造成主要危害的是油霧中的可吸入顆粒物(PM10，空氣動力學直徑≤10μm的顆粒)。通常，顆粒直徑越小，進入人體呼吸系統的部位也越深，對人體的危害也越大。一般情況下，空氣動力學直徑≥10μm的顆粒物大部分會被阻擋在鼻腔外，不會進入人體，而直徑≤10μm的可吸入顆粒物則能順利進入呼吸系統并會在人體內沉積，對人體造成長期的危害。因此，對于可能產生油霧的冷卻潤滑方式，必須控制介質成分、油霧濃度及顆粒度大小，避免對生產現場人員的傷害。目前，在歐洲已開始禁用礦物基油作為切削介質用油。
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