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微量潤(rùn)滑(Minimum Quantity Lubrication)將極少量的潤(rùn)滑油(通常小于50ml/h)通過油霧或油氣方式噴射到切削區(qū)域,減小已加工表面與刀具接觸面的摩擦并降低加工溫度。表面完整性是衡量工件表面物理性能的重要參數(shù),其中的殘余應(yīng)力、微硬度與表面變質(zhì)層對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量與壽命有著直接而重要的影響。
目前軸承鋼的微量潤(rùn)滑車削加工過程對(duì)工件表面完整性影響的研究還停留在表面幾何精度的研究上,而對(duì)表面完整性的物理參數(shù)如微硬度、表面變質(zhì)層及殘余應(yīng)力等的研究,目前還比較缺乏。 根據(jù)已有干切削與微量潤(rùn)滑文獻(xiàn),針對(duì)軸承鋼端面車削加工過程,選擇微量潤(rùn)滑車削加工參數(shù),如噴嘴位置、噴霧氣壓、切削液類型與用量等。根據(jù)切削溫度理論,發(fā)展了已有的切削溫度預(yù)測(cè)理論模型,將材料熱性能參數(shù)作為溫度的函數(shù)進(jìn)行建模。基于單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案和研究目的,設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)流程并進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量,獲得干切削與微量潤(rùn)滑條件下車削加工的切削力、切屑形態(tài)、白層、微硬度等數(shù)據(jù),之后對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,研究微量潤(rùn)滑加工潤(rùn)滑方式對(duì)軸承鋼車削表面的影響。
分析表明隨著切削速度的提高,軸承鋼切削力不斷下降,而微量潤(rùn)滑車削力在各速度時(shí)均高于硬車削時(shí)的車削力。干切削與微量潤(rùn)滑車削時(shí),切削力均隨進(jìn)給量增加而上升。微量潤(rùn)滑條件下,切削力增速較硬車削時(shí)慢,表明微量潤(rùn)滑效果隨著進(jìn)給量的增加而趨于顯著。隨微量潤(rùn)滑加工中潤(rùn)滑油用量的增加,切削力不斷減小,潤(rùn)滑效果超越冷卻效果成為決定切削加工的主要因素,且切削過程趨于平穩(wěn)。 當(dāng)切削速度較低時(shí),切屑為連續(xù)的帶狀,隨著切削速度的上升,斷屑趨于頻繁;而隨著進(jìn)給量的上升,切削力大大提高,切屑成為細(xì)碎的片狀切屑。微量潤(rùn)滑條件對(duì)切屑形態(tài)的影響不明顯。
根據(jù)切屑顏色的差異,硬車削時(shí)切削溫度較高,表明微量潤(rùn)滑可抑制加工溫度的升高。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明已加工表面微硬度主要由切削溫度決定,而次表面的微硬度主要由切削力決定。微量潤(rùn)滑車削時(shí),工件表面微硬度降低較硬車削時(shí)要少,里層微硬度大多有一定程度的提高。 與微量潤(rùn)滑相比,硬車削加工工件表面更容易出現(xiàn)變質(zhì)層,且白層厚度更厚,這進(jìn)一步驗(yàn)證了微量潤(rùn)滑通過減小摩擦系數(shù)從而減小切削力與切削溫度。 對(duì)硬車削加工時(shí)表面殘余應(yīng)力進(jìn)行了分析,殘余壓應(yīng)力隨著車削速度和進(jìn)給量的提高而逐漸增加。結(jié)合切削力與切削溫度的變化表明,當(dāng)采用微量潤(rùn)滑車削加工時(shí),表面殘余壓應(yīng)力將較硬車削有一定程度的提高。
