基于静电微量润滑技术的磨削加工性能试验研究

在构建静电微量润滑(EMQL)磨削加工系统的基础上,分析了不同荷电电压下润滑液液滴的荷质比和润湿渗透性能,研究了正负荷电电压下静电微量润滑技术的磨削加工特性。通过分析工件表层的显微硬度和显微组织,揭示了静电微量润滑技术的磨削加工作用机理。结果表明：荷电液滴的表面张力与润湿角减小,液滴的渗透性和润湿性提高。与传统微量润滑（MQL）相比,荷电液滴更易在砂轮-工件接触面渗透铺展,提升了润滑与换热能力,在正荷电静电微量润滑条件下,工件表层显微组织中的铁素体相对含量增加,工件表层显微硬度降低,磨削加工性能更好。     

静电雾化微量润滑研究进展与应用

微量润滑作为替代浇注式供液冷却的可行性方案之一,得到了数十年的发展。然而,气动雾化微量润滑雾滴的表面能逐渐降低;射流的穿透力、吸附力和浸润性能不足,雾滴的漂移和飞溅丧失严重,加大了对环境的污染。静电雾化微量润滑是解决工业生产应用面临技术瓶颈和环保压力的有效方式。首先,系统综述了静电雾化微量润滑关键装置、赋能原理与绿色雾化介质(纳米生物润滑剂)。其次,揭示了微液滴的雾化性能对切削区浸润性能的影响机制,并从荷电液滴静力学的角度阐述了静电雾化微量润滑优异的雾化性能,通过表征雾化介质的荷电性能分析了不同参数对雾化能力的影响机制。进一步地,基于纳米生物润滑剂的脂肪酸分子结构、黏度等理化性质,以及荷电液滴表面状态、空间多能场等,揭示了静电雾化微量润滑改善液滴浸润、渗透以及成膜性能的作用机制,并综述了其在车削、铣削、磨削等工况下对降低刀具磨损、提高加工表面质量的优异性能。在此基础上分析得到：静电雾化优异的雾化特性以及纳米生物润滑剂独特的润滑传热机制,不仅降低了加工环境油雾浓度,还提升了微量润滑的加工性能,具体表现在,与传统微量润滑相比PM2.5/PM10降低约6.2%～68.3%,刀具寿命增加约48...     

钛合金生物润滑剂电牵引磨削性能及表面形貌评价

微量润滑(Minimum quantity lubrication,MQL)雾化液滴易发生飞移飘散,不仅对环境和工人健康产生威胁,同时降低了润滑剂的有效利用率,是目前MQL磨削的瓶颈问题。创新提出了气流场与静电场耦合作用下,雾化液滴平均粒径及粒径分布精准可控的静电雾化微量润滑(Electrostatic MQL,EMQL)磨削新工艺。为了探究电压对于液滴迁移活性的影响规律,对比分析了MQL与不同电压EMQL工况下润滑剂雾化及荷电特性,结果表明相较于MQL工艺,电压为40kV时雾化液滴体积平均粒径减小了29.56%、粒径分布跨度R.S值降低了47.85%,40 kV时液滴荷质比为0.302 mC/kg。为了揭示EMQL钛合金Ti-6Al-4V磨削润滑机理,进行了干磨削、浇注式、MQL和EMQL四种润滑工况磨削试验,结果表明：相比于干磨削、浇注式及MQL工况,EMQL工况下获得了最小切向磨削力和法向磨削力分别为28.53N和77.18N,摩擦因数分别降低了29.39%、9.31%和13.95%,比磨削能分别下降了51.34%、18.40%和30.11%。利用激光共聚焦显微镜观察工件表面形貌...     

基于微量润滑的两级雾化仿真与试验研究

微量润滑切削过程中,切削油雾浓度和粒径分布是影响切削环境空气质量的重要变量,而润滑油的雾化效果与切削现场的油雾浓度和粒径分布密切相关。首先分析了微量润滑油的雾化机理,据此建立雾化数学模型,同时基于商用微量润滑喷嘴结构建立仿真模型,进而采用Fluent软件对微量润滑油的雾化过程进行数值模拟,研究供气压力对雾化效果的影响,并进行试验验证。     

基于微量润滑的切削油雾雾化特性测试与分析

微量润滑切削时,切削油雾的粒径分布与浓度等是衡量切削环境空气质量必不可少的特征变量,同时也是揭示微量润滑切削机理的重要参数.本文基于光衍射原理对油雾颗粒的体积分布等进行测量,深入分析了微量润滑条件下切削油雾的雾化特性,揭示了微量润滑系统各参数如润滑油用量、供气压力、喷射靶距及润滑油黏度等对油雾颗粒体积分布的影响规律,为...     

MQCL技术对不锈钢加工刀具磨损的影响研究

本文在低温微量润滑(MQCL)及浇注式冷却条件下对不锈钢展开高速车削实验,对两种冷却条件下的刀具磨损情况进行对比分析。研究表明,两种条件下刀具都发生了磨粒磨损和粘结磨损,但MQCL条件下刀具磨损较轻;MQCL的冷却润滑机理主要为微量润滑油雾在切削区域形成了润滑膜,减小了刀具与工件的摩擦,同时低温冷风的加入对切削区域进行了强力降温。     

微量润滑系统参数对切削环境空气质量的影响

微量润滑(Minimum quantity lubrication,MQL)切削是现代机加工领域一项先进的准干式切削技术,但微量润滑切削过程中产生的切削油雾仍会影响切削现场的环境空气质量,危害切削场所人员的健康。基于重量分析法,对微量润滑条件下的切削现场油雾浓度进行了测量与分析,揭示了润滑油用量、供气压力、喷射靶距、射流温度以及润滑油特性等微量润滑系统参数对切削现场油雾浓度PM10与PM2.5的影响规律。研究结果表明,润滑油用量是影响切削现场油雾浓度的最主要因素,随着润滑油用量的增加,切削现场油雾浓度显著增大,应控制在15 mL/h以内;在射流温度较低的条件下,空气中悬浮的水汽会发生凝结与黏附现象,从而造成低温微量润滑条件下的油雾浓度检测结果较室温条件下明显增大,但低温微量润滑条件下切削现场油雾浓度会随着射流温度的降低而相对降低。     

微量润滑切削加工性能影响因素的研究

介绍了微量润滑（MQL）切削加工技术相对于传统湿式和干式切削的应用优势及应用现状,重点分析了MQL油雾供给与混合系统、润滑油、压缩空气、工件材料、刀具以及切削参数等因素对MQL切削加工性能的影响规律,发现在加工条件确定的情况下,润滑油用量、压缩空气压力和切削参数之间存在最优组合。因此,为了充分发挥MQL切削加工技术的应用优势,必须对MQL工艺系统进行全面而精确的优化。     

基于MQL的切削加工技术应用

在金属切削加工过程中,切削液发挥着冷却、润滑、排屑和防锈等作用,但其排放会对环境造成严重污染。微量润滑技术(MQL)是将压缩气体与微量润滑油混合汽化后喷射到加工区域,可代替传统切削液,在刀具与工件间的加工部位形成有效润滑,减缓刀具磨损。作为新兴的绿色清洁切削加工技术,微量润滑技术具有广阔应用前景。本文介绍了切削加工机理和切削液在切削加工中的作用,通过对比微量润滑、水溶性切削液和切削油性冷却等常见润滑技术的优缺点,分析了MQL替代传统切削液在切削加工中的利弊,并通过分析MQL在高速加工、铝合金加工及断续加工等方面的应用,探讨了MQL技术的发展趋势及发展过程中凾待解决的问题。     

微量润滑切削雾化液滴毛细管渗透机理研究

微量润滑切削在绿色加工领域有广阔的发展前景,但是在加工过程中润滑油雾的毛细管渗透机理和影响规律仍不明晰。因此,设计了带有负压环境的微切槽毛细管渗透试验,结合雾化液滴毛细管渗透的动力学分析,探究了微量润滑条件下气压、流量和微切槽毛细管横截面积对液滴渗透速度的影响规律。结果表明,毛细管中的负压环境为液滴的渗透提供了便利;随着气压和流量增大,液滴的渗透速度增大,但是毛细管的截面大小对液滴的渗透速度并无显著影响。     

石墨烯纳米流体微量润滑车削GH4169镍基高温合金时刀具的磨损规律

纳米流体微量润滑是一种新型的微量润滑增效技术,为探究其应用于难加工材料GH4169镍基高温合金时刀具磨损的变化规律,分别在干切削、微量润滑和纳米流体微量润滑三种条件下进行GH4169镍基高温合金车削加工试验,比较其切削力、切削温度以及刀具磨损的差异。通过切削试验发现,纳米流体微量润滑技术能够有效降低切削加工过程中的切削力、切削温度以及刀具的磨损程度,相比于干切削加工,纳米流体微量润滑条件下的切削力、切削温度和刀具的磨损程度分别降低21.9%,24.7%,15.9%。     

绿色加工中刀具磨损对表面粗糙度影响的研究

在切削镍基高温合金材料过程中,由于不稳定因素造成已加工表面粗糙度很难控制,尤其是刀具磨损直接影响着表面粗糙度。通过对冷风油雾、冷风和常温油雾等不同冷却切削条件下刀具磨损和工件表面粗糙度微观形貌的实验,研究了高速切削镍基高温合金材料时,在不同冷却切削条件下刀具磨损对工件表面粗糙度的影响,揭示了用冷风高速切削提高表面加工质量的规律。     

低温氮气射流对钛合金高速铣削加工性能的影响

在钛合金的高速切削过程中，切削区温度很高，加速了刀具的磨损，限制了切削速度的进一步提高。为降低切削区温度、防止刀具的氧化磨损，提出在低温氮气射流条件下进行钛合金的高速铣削加工。在干铣削、浇注切削液、常温氮气油雾、低温氮气射流和低温氮气射流结合微量润滑等冷却润滑条件下进行了钛合金的高速铣削对比试验。试验结果表明，低温氮气射流结合微量润滑能够最有效地降低铣削力，抑制刀具磨损。借助扫描电镜的检测手段，研究了不同冷却润滑条件下刀具的失效形式。指出在低温氮气射流条件下高速铣削钛合金时，只要热裂纹的形成与扩展未引起刀具的崩刃及刀面的剥落，进一步降低低温氮气的温度将提高刀具的使用寿命。     

微量润滑冷却系统设计分析

为了解决现有微量润滑系统气油控制无法联动及油雾分散不均的问题,提供了一种微量润滑冷却系统,可以实现油、气的联动输入,节省人力和时间,提高效率,且油、气分管输送,使得油雾更加均匀地喷洒至刀具及工件加工部位。     

亲疏复合微织构刀具表面的制备及液滴运动调控试验研究

钛合金切削加工过程中刀具极易磨损,严重影响加工质量和加工效率。为延缓刀具磨损,结合表面织构和润湿差异性表面的减摩降磨方法,在聚晶金刚石PCD刀具表面利用激光加工和低表面能处理技术制备了亲疏复合织构,并研究了其润湿性规律。利用自行搭建的静电雾化装置验证了亲疏复合织构对液滴运动状态的调控作用。     

润滑方式对高速铣削淬硬钢的影响

使用TiSiN和TiAlN涂层刀具在3种不同冷却润滑方式下,在高速加工中心上采用固定的切削工艺参数,对淬硬钢SKD11(HRC 62)进行切削试验,研究加工工件的表面粗糙度、切削力、刀具磨损及切屑形态的不同.结果 表明:TiSiN涂层铣刀相对于TiAlN涂层能更好地降低已加工面的表面粗糙度,减小切削力,降低刀具的磨损;在微量润滑(MQL)方式下,已加工面的表面粗糙度值低于干切削和冷风切削条件;在减小切削力、降低刀具磨损、改善切屑形态方面,冷风切削的效果优于干切削,MQL润滑方式增大了刀具切削力.     

电渗效应对水基切削液在刀-屑界面渗透润滑影响机理的实验研究

切削区毛细管润滑理论在解释切削液刀-屑界面渗透发挥润滑作用时主要考虑大气压力和毛细力,未关注切削区荷电粒子发射所引起的切削液电动效应。切削区电学效应所产生的电场足以诱发切削液产生电渗流。基于此,首次探究了电渗效应对水基切削液渗透机理的影响,揭示了电渗添加剂、毛细管材料和轴向电场对切削液电渗特性的影响规律。通过测量切削区间隙中的荷电粒子发射强度,掌握了切削区毛细管两端自激轴向电场的变化特性。结果表明,切削液在切削区存在电渗效应且与工件材料和荷电粒子发射强度相关。车削AISI 304不锈钢时,电渗促进型切削液润滑下的切削力相比于纯去离子水和电渗抑制型切削液润滑时分别降低了31.1%和44.3%。刀具刃口的扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy, SEM)和能谱分析(Energy dispersive spectroscopy, EDS)显示,随切削液电渗性能提高,切削刃的磨损形式由粘附磨损转变为微崩刃,表明电渗效应与切削液的渗透及切削性能呈正相关。研究结果对于了解电渗效应对切削液渗透机理的影响,完善毛细润滑理论,以及最终提高切削液使用效率有重要参考价值。     

绿色切削高强度钢的刀具磨损及切屑形态

分析了微量润滑切削时润滑剂的渗透机理及润滑作用对铣削力的影响。使用传统切削、干式切削及微量润滑三种方式铣削高强度钢(PCrNi3Mo),对比切削性能并探讨微量润滑技术对刀具磨损及切屑形貌的影响。对微量润滑加工过程中切削参数(铣削速度、每齿进给量、铣削深度及润滑剂使用量)对刀具磨损的影响进行研究,利用响应曲面法建立了刀具后刀面磨损模型以确定铣削高强度钢(PCrNi3Mo)时润滑剂的最佳使用量,并利用试验验证。结果表明,微量润滑可有效抑制刀具磨损进程;建立的刀具后刀面磨损模型与试验结果误差较小,具有较高实用价值,微量润滑铣削材料PCrNi3Mo时,润滑剂的最佳使用值约为185mL/h;通过改善切削区的摩擦情况,微量润滑可降低切削区域温度并有效控制切屑形貌。     

怎樣使用潤滑冷却液

应用润滑冷却液的目的金属切削加工时,应用润滑冷却液的主要目的是:1.减少刀具在切削过程中的磨损,以提高刀具的耐磨性。润滑冷却液具有形成坚固油膜的润滑切削作用的能力。压力较大时,油膜也不会破坏,可以防止摩擦表面(工件和刀具)直接接触,因而减低了工件和刀具间的摩擦和磨损。     

干式镗削静电冷却系统的设计

静电冷却技术是用于干式切削中的一种新型冷却工艺。在金属切削加工过程中,电晕放电装置产生的活性气体,可以对刀具及工件进行冷却、润滑,以提高刀具的寿命和已加工工件的表面质量。以镗削加工为例,设计了具有外接气路的干式切削静电冷却系统,搭建了活性气体浓度测量平台,在不同气路中进行活性气体浓度衰减规律实验。该干式静电冷却系统应用于镗床切削加工,结果表明,此系统具有良好的可靠性和安全性,能够作为干式镗削的冷却装置在实际镗削加工中使用。