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发表于 2010-6-29 15:59:33
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来自: 中国广东佛山
(续楼上)
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5 D b4 o& A9 l" v2 \* e& |- y硬质合金刀具材料带来的变化 ( I5 W, G5 U7 S3 Y
- s2 B9 t7 l: D3 O切削加工的发展趋势之一是刀具材料从高速钢到硬质合金的转变,它使金属切削液可以从油基切削液向水基切削液转变。位于美国密尔沃基市的切削液制造商Benz Oil公司研发主管Peter Kotvis认为,对于刀具制造商来说,这种切削液的变化可以带来更好的经济效益,因为与磨削硬质合金相比,磨削工具钢用的切削液要求具有更好的粘性和化学活性,成本也要高得多。加工时,切削液与工件材料发生化学反应,生成有效切削所需要的液膜。根据在《国际摩擦学》2007年第40卷上发表的研究结果,在磨削加工中,为了控制摩擦,并在磨粒与工件之间留出足够的空间以排出磨屑,需要形成1-2纳米厚的液膜。因此,磨削高速钢的切削液需要添加更多极压剂(EP)以增强活性,形成需要的液膜。而额外购买添加剂并将其加入高速钢切削液中会增加切削液的价格。 1 j- n3 b4 x( t1 T0 B: Q9 e
9 I% C4 C4 ~& U$ s \1 H) w然而,一个刀具制造商可能既生产高速钢刀具,又生产硬质合金刀具,选用哪种切削液才能加工这两种工件材料而无需更换切削液呢?若选用适合加工硬质合金的切削液,则刀具制造商需要加入或增添一些添加剂(如含氯或含硫的碳氢化合物和酯类),以补偿用于加工高速钢时化学活性不足的问题。根据不同的工件材料,添加剂的浓度可能会增加50%-100%。因此,加工车间可能要为仅在某些时候才需要的添加剂而支付费用,可能会认为这些不常用的添加剂过于昂贵。每个车间将不得不审视其所用工件材料的组合搭配,以了解在什么情况下通用切削液会变成一种负担而不是带来方便。
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- j, i0 A. t* a4 }) ?7 v多用途切削液 ( p* c6 `$ `4 E
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制造商也许可以找到一种金属切削液,它除了用于冷却和润滑刀—工界面以外,还具有多种用途。找到这种切削液取决于制造商所用的工件材料和加工工艺。美国密歇根州的Tawas刀具公司自2007年春转由Benz Oil公司作为其切削液供应商以来,在其刀具制造过程中已可用两种切削液替代6种切削液和润滑液。 . b& u6 Q2 G g
6 A/ X. w& R3 Q: l8 g# CBenz Grind HP-22是一种更通用的磨削液,Tawas刀具公司将其用于13台成形磨床和6台工具刃磨机床上。而该公司以前在成形磨床上使用了4种切削液:主轴润滑油、传动轴润滑油、磨床自身用的液压油和磨削工件材料用的主要切削液。工艺专家Jack Thornton对数目巨大的切削液维护费用很不满意,希望最好只使用一种产品。为此,Tawas刀具公司对3个不同公司生产的3种切削液进行了PM-45工具钢(硬度66HRC)的成形磨削试验(切削速度8.3sfm,磨轮转速10000sfm),通过磨轮的两次进给(每次磨削深度0.006″),磨出刀具形状。 # [. B2 Q9 O( I2 X3 H1 ^$ }: G
! a# v1 A0 K+ [0 m, i( [; ?0 D" R/ DThornton设计了可导致磨削烧伤的试验。在3种用于试验的切削液中,只有Benz Grind HP-22不会产生足以导致磨削烧伤的热量。尽管HP-22的粘度低于其他两种试验用切削液,但仍能防止发生烧伤。HP-22在100°F(约38℃)时的粘度为105赛氏通用粘度秒(SUS)。切削液的粘度越小,冷却性能就越好,能够更快地带走热量。
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Thornton说,在这种磨床上,切削油也用作导轨油。粘度较小的切削液可能引起磨床滑架沿导轨移动时发生振动,“不过,我们正在PTG刀具刃磨机床上试验一种低粘度切削油——Benz Grind HP-15,它在100°F时的粘度为70SUS,可以更快带走热量。”
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HP-22切削液还有其它一些优点:较低的粘度可降低Tawas刀具公司使用的陶瓷结合剂CBN砂轮的磨削温度,且不会发生过烧,磨轮载荷也下降了4%。Thornton说,“切削油粘度越小,砂轮浸得越透。你确实可以看到切削油浸透了整个砂轮,从而使磨削温度降低,产生的热量减少。”此外,Tawas刀具公司的冷却装置的工作负荷也比以前有所减轻,冷却装置要在把切削液送回磨床循环使用之前将其温度降低到72°F以下,当切削油粘度较低时,冷却速度要快得多。
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. U: V( P2 ]6 p- h0 h该公司用HP-22作为磨削油和导轨油,用Benz Petraspeed 5(100°F时粘度为66SUS)作为主轴润滑油,用Benz Petraspeed 22(100°F时粘度为106SUS)作为传动轴润滑油,Benz HP-2105(100°F时粘度为1745SUS)作为粘性添加剂。
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HP-22不需要太多维护,而原来使用的磨削液每台机床每个月需要更换5-10加仑重油以提高其粘度。Benz切削液的性能也更稳定,可显著降低油液的损耗量。改用Benz系列切削液后,Tawas刀具公司估计每年可以节省7600美元的相关费用。
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6 f' @5 U4 d5 f/ O) kHP-22也比以前的切削液更适合自由磨削。Tawas刀具公司已通过对3种切削液的测试认识了它们的差异。Thorton说,“我们注意到磨床的载荷减轻了,磨轮去除工件材料也更为轻松。”Tawas刀具公司利用其性能优势将切削深度增大了25%。Thornton称,“我们尚未充分利用Benz系列切削液的全部潜能,接下来的试验将确定最合适的切削率。不过已有操作者声称,与此前使用的切削液相比,Benz切削液可使磨削加工时间缩短20%-25%。”实际上,缩短加工时间—提高生产率—增加收益是企业着眼于减少金属切削液种类的必然结果。
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控制切削液成本的措施
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8 t- t* q4 B1 Y! C, L5 A2 I+ M担心金属切削液价格上涨的加工车间可以寻找一些减少开支的方法。水溶性冷却液约占美国金属切削液市场的65%,其中50%-80%为油基切削液,而切削油的价格在过去12个月里上涨了一倍多。 1 K; R; Z8 V x5 d6 B
" ?% Q, e6 }. V" t7 x9 R加工车间可以采用最小量润滑(MQL)方式来替代浇注冷却方式,从而大大减少冷却液的消耗。切削液生产商ITW ROCOL北美公司的研发化学家Lee Hitchcock表示,以前每小时使用几百加仑冷却液的加工车间可将用量削减到每班(8小时)2-3盎司。虽然车间需要购买MQL设备并安装在机床上,还需要对操作工人进行设备使用培训,但通常只需几个月时间即可收回投资。 / p$ o* ^+ E0 g9 {
- t( F- L5 s4 r0 ~0 }: r/ Q如果不能采用MQL,加工车间还可以通过选用半合成或合成切削液(分别含有少量油份或不含油份)来控制切削液的开支,因为此类切削液不会受到油价高涨的直接影响。Fuhr指出,目前可以看到向半合成切削液转变的明显趋势,2007年,对ITW ROCOL公司半合成切削液产品的市场需求增长了10%。Hitchcock补充说,该公司的许多用户在磨削加工时也采用合成切削液。然而,他也指出,切削油具有防止腐蚀的作用,而有些行业(如航空制造业和核工业)无法承受零件被腐蚀的风险。此外,油份较少也会降低切削液的润滑性能,从而使刀具加工更为困难。(end) |
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