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滚齿加工冷却润滑新方法

2020-03-16 22:14

传统齿轮的加工通常采用湿切方法。随着机床、工具、材料的发展,高生产效率、高精度、节能、环保、低成本齿轮制造成为现实。美国科研机构开始研究齿轮干切技术,在进行研究后,使得该技术得以推广应用。在应用过程中发现干切齿轮加工对机床、工具的耐热、耐磨性能要求高,齿轮加工企业的投入成本高。对现有齿轮加工设备而言干切加工方法并不具有实用性。可现有齿轮加工企业面临提升加工效率,降低生产成本、改善环境等方面的问题。而微量润滑技术不仅可以取代传统齿轮加工时切削油润滑方式,还能在加工效率、降低生产成本、改善环境方面有明显的优势。滚齿加工国外一般采用如下技术路线:提高切削速度,缩短切削工具与工件间的接触时间,使切削热由切屑带走。微量润滑技术之所以能够在齿轮加工中取得不错的应用效果,是因为微量润滑采用的是超细油雾粒子渗透至切削区域,提供良好润滑油膜,抑制切削摩擦热的产生,降低切削力,提升加工效率,避免了湿切状态下滚齿时各齿反复受到的热冲击引起的微裂纹产生,导致的切削工具寿命降低的问题。滚齿加工基本原理:在齿轮加工中通常设置3个喷嘴将微米级油雾颗粒喷射至切削区域,其中有一个喷嘴保持一定距离对滚刀前刀面喷射油雾润滑,使滚刀在进入切削时能有油膜,起到抑制温升、降低滚刀磨损、防止粘连和提高工件加工质量和切削工具寿命的作用。微量润滑滚齿应用现场案例数据如下:滚齿线速度约110m/min;成本节约30以上结论:(1) 滚齿切削过程中切削刃口—切屑、切削刃—工件间由于摩擦作用形成的毛细管是润滑油渗透的主途径。微量润滑系统形成的雾粒直径小,速度高,渗透性好,能够起到更好的润滑作用。(2) 切削过程中的摩擦作用是影响切削力的主要因素之一,微量润滑有效渗透至切削区的能力,良好的润滑效果降低了切削过程中的切削力。(3) 相比传统切削及干切削,微量润滑切削可有效控制切削工具磨损的进程,延长切削工具使用时间。(4) 由案例数据可知,微量润滑油的消耗量很低。

齿轮滚切加工目前普遍使用切削油进行浇注式润滑,这样的润滑方式存在一些缺点:油品消耗量大、操作环境恶劣、油雾弥漫于空气中、电能消耗大等。现在滚齿加工可以采用微量润滑的方式取代切削油的浇注式润滑。突出的优点是:节省运行成本,油耗量低、改善工作环境,可提高加工效率。齿轮滚切加工微量润滑技术的特点:在油雾型微量润滑条件下实现高速加工确保切削工具的长寿命,主要是因为超细油雾粒子有利于渗透至切削区域形成油膜,减少“工具-工件”和“工具-切屑”之间的摩擦,起到抑制温升、降低工具磨损、防止粘连和提高工件加工质量和工具寿命的作用。油雾型微量润滑时切削工具始终保持在稳定的切削温度区间,不会出现使用切削液时的反复热冲击作用,使切削工具形成微小裂纹的机会减少,不会因为种种切削工具形成的微小裂纹导致崩刃、涂层剥离等现象,影响工具寿命。由于微量润滑时的切削温度高于切削液润滑,因此切屑更易形成豆瓣屑和短屑快速的离开切削区域,切削热被大量带走。滚齿机床应用近似干切技术的思路:提高切削速度,缩短切削工具与被加工件的接触时间,让切屑带走大量的切削热;再辅以微量润滑技术。在近似干切条件下的高速滚齿加工与干式切削相同,绝大部分切削热量主要由切屑迅速带走,而传导给切削工具和工件的热量尽量减少。这样,有利于延长切削工具的寿命,使工件的热膨胀减小。高速滚齿时,总会有少量的切削热被切削工具吸收,从目前的应用而言切削工具的切削热在经过压缩空气的冷却后,散热效果明显,主要是因为滚齿过程中,参与切削的切削齿会不间断的轮替,使得切削热集中在单个切削齿上的时间非常短暂。如此非常有利于微量润滑在滚齿切削加工中的应用。而影响切削过程中切削温度及工件温度的因素主要是环境温度及工件的原始温度。微量润滑滚齿加工无论在齿形精度、齿向精度、公法线长度等验证齿轮加工精度的指标上都能与切削油状态一致,到达工艺要求。

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