高速干式切削在齿轮加工中的应用研究

关键 词 ：切削液 ；高速干式切削 ；齿轮加 工 ；刀具
中 图 分 类 号 ：Ｔ １ Ｐ ６ 文 献 标 识 码 ：Ｂ 文童 编 号 ：１ ０ — １ ４ ２ １ ） ６ ０ ７ ０ ９ ０ （ ００ ０—０ ３ — ３ ０ ３
Ｄｏｉ １ ３ ６ ／ ． ｓ １ ０ －０ ４． ０ ． ６ １ ： ９ ９ ｊ ｉ ｎ． ０ ９ １ ２ １ ０ ． ０． ｓ ３ ０ ３
质 、废 油 处 理 、工 件 清 洗 以及 切 屑 的除 油 处 理 等 费 用 。按 照 环 保 观 点 ，切 削 油 中要 限 制 使 用 硫 化
究 相 关 技 术 ，但 由 于硬 质合 金材 料 的 昂贵 和 刀具
物 ，禁 止 含 有 氯 化 物 和 异 味 ，否 则 对 生 态 环 境 及
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高速干式切 削在齿轮加工 中的应 用研 究
Ｒｅｓ ｅａｒ ｆ ｇｅａｒｐｒ ｃｈ ｏ ｏｃｅｓｓ ｎｇ ｔ ｉ ｅｃｈｎｏｌ ｏｇｙ ｂａｓ ｉ ｅｄ ｏｎ ｈ ｇｈ－ ｓｐｅｅｄ ｄｒ ｙ ｃｕｔ ｉ ｔｎｇ
付胡 代 ，韩 立 强，杨 威
０ 引言
传 统 的 齿 轮 加 工 中 ，通 常 使 用 切 削 液 来冷 却
刀具 和 工 件 ，减 少 磨损 ，将 切 屑从 机 床 上 冲 走 ， 因 而 需 要 配 置 油 箱 及 油 路 系 统 ， 以 及 防 护 油 变
使 制 造 业 减 少 资 源 消 耗 和 尽 可 能 少 地 产 生 环
能 的提 升 ； 国外 资料 表 明 ，干 切 工艺 的 工件 表面 粗糙 度值 可 以降低 ４ ％左 右 。可 见 ，从保 护 环境 、 ０
用 ，在 生 产 效 率 大 幅 度 提 升 、表 面 质 量 明 显 改 善 的 同时 ，生 产 成 本 有 所 下 降 。 目前 ， 国外 为 了取
境 污 染 是 当前 制 造 业 面 临 的 重 大 课 题 。为 此 干 式
切 削 若 干 关键 技 术 已 经 达 到 实 用 化 阶 段 ， 包 括 ：
பைடு நூலகம்
机 床 总 体 布 局设 计 技 术 、 高 速 干 式 切 削加 工 工艺
技 术 。工 业 发 达 国家 早 在 上 世 纪 ８ 年代 即开 始 研 ０
Ｆ ａ， Ｕ Ｈｕ ｄ ｉ ＨＡＮ ｉ ｉ ｎ ＹＡＮＧ ｅ Ｌ． ａ ｇ， ｑ Ｗ ｉ
（ 长春工程学 院 机 电学院 ，长春 １ ０ １ ） ３ ０ ２
摘
要 ：分析了高速干式切削技术产生原 因及其 在齿轮加 工中的应用 ，列举了干式切削与传统加 工方 法 ，从 空间和 能量消 耗、单件成 本 、所 占面积 、加工 时间等方面 比较的优 点 ，从而 阐明 了高 速干 式切削技 术具有节 约能量 与加 工 时间、提 高生产效 率 ，保护 环境等特 点 ，是 一种绿色 的 综合优化干式切削工 艺过程 。
况 。可 以 看 出 ， 仅 使 用 冷 风 切 削 就 比 使 用 植 物 的
提 高加 工效 率和 加工 精度 以及 减低 制造 成本 的角 度
消 冷 却 液 所 开 展 的 工 作 主 要 有 两 种 方 式 ：即 低 温 冷风 切 削与 高速干 式 切 削 。
１１低温冷风切削法 ．
此切 削 方法 是 一 种 用 一０ ～ ．０ ℃的 冷 风 和 １℃ １０
非 常 微 量 的 植 物 油 代 替 冷 却 和 润 滑 油 剂 冷 却 的 加 工 方 法 。 它 由 日本 明 治 大 学 的 横 川 和 彦 等 最 先提 出 。研 究发 现 ， 在金 属切 削加 工过 程 中 ， 如果 只 给 加 工 点提 供 非 常微 量 、润 滑 效 果 良好且 未氧 化
突 破 性 的 进 展 ， 最近 几年 由 于硬 质 合金 材 料 的水
平 提 高 和 表 面涂 层 技 术 的 发 展 ， 使 得 目前 采 用新
一
代 数 控 加 工 设 备 生产 厂 多数 都 有干 切 工 艺 的应
目前 ， 在 工 业 发 达 国 家 ，非 常 重 视 干 式 切 削 的研 究 与工 程 应用 。为 了 贯 彻环 境 保 护 政 策 ， 更 是 大 力研 究 、开发 和 实施 这种 绿 色制造 方 法 。 对 于 美 国 、 日本 、德 国等 环 保 法 规 严 格 、人 工 费 用 水 平 高 的 发 达 国家 而 言 ，采 用 干 式 切 削 的总 成 本 是 传 统 切 削 工 艺 的７ ％左 右 。据 美 国 企 业 的 统 ０ 计 ，在 集 中 冷 却 加 工 系 统 中 ，切 削 液 占总 成 本 的 １ ％～ １ ％，而 刀 具 成本 只 占２ ４ ６ ％～ ４ ％。据 测算 ， 如果２ ％的切 削 加工 采用 干 式加 工 ，总 的制 造成 本 ０ 可 降 低 １６ ．％。干 切 技 术 的优 势 还 表 现 在 零 件 表 面 质 量 的提 高 和 几 何 精 度 的 改 善 ， 这 有 助 于 产 品性
的植 物 油 ，加 工 点就 会 因高 温 而丧 失 润 滑 性 。若 给 加 工 点提 供冷 风 （１ ℃ ～－１０Ｃ） 一０ ０ 。 ，就 可 以 防止
加 工 点 的高 温 化 ，避 免 上 述 情 况 发 生 。冷 风 切 削 时 切 削 性 能 大 大 提 高 。试 验 表 明 ，冷 风 切 削 、磨 削 在性 能 方 面 比油 剂 切 削 、磨 削提 高 了２ ． Ｆ 以上 。 有 、 无 植 物 油 切 削 剂 与 冷 风 时 的 切 削 性 能 对 比 情
操 作 者 的健 康 特 别 有 害 。 从 生 态 学 和 技 术 经 济 角 度 出发 ， 废 除 切 肖 液 是 大 势 所 趋 。因 此 ， 干 式 加 ０
工是 金属 切 削加工 的 发展趋 势之 一 。
制 造 技 术 不 过 关 ，这 项 加 工 技 术 的 应 用 一直 没 有