切削液在钛材深孔加工中的运用

赫茂林等

摘 要：在深孔加工过程中，工艺油可以有效的降低在切削过程中产生的切削热，并且能将切削屑从工件中冲刷出来。因此工艺油的使用对深孔加工有着极其重要的作用。以前钛材加工的工艺油多采用15#机械油充当介质，从工艺上能够满足深孔加工的需要，但生产成本偏高。采用新型的乳化油和水配比成的切削液可以在滿足工艺要求的前提下大幅的降低生产成本。经统计一年来通过将15#机械油更换成切削液，可以大量节约资金，对企业的节能降耗有着积极的作用。

关键词：工艺油；切削液；改造； 成本；节约

1 概述

在深孔加工过程中，工艺油可以有效的降低在切削过程中产生的切削热，并且能将切削屑从工件中冲刷出来。因此工艺油的使用对深孔加工有着极其重要的作用。改造前钛材深孔加工多采用15#机械油充当冷却润滑介质，由于油类产品的自润滑性和冷却性较好，因此在早期的深孔加工过程中一直采用15#机械油充当介质。但随着深孔加工任务量的增大，很大一部分工艺油随着切削屑损耗，每年会有大量的工艺油损耗，生产成本偏高。采用新型的乳化油和水配比成的切削液可以在满足工艺要求的前提下大幅度降低生产成本。对企业的节能降耗有着积极作用。我厂深孔钻镗床工艺油改乳化切削液项目从2011年1月正式开始实施。从实施至今已先后对三台深孔钻进行了改造，通过几年的现场使用情况来看，使用切削液能够良好的满足工艺要求及生产要求，并能够极大程度上节约生产成本。

2 现场试验数据

我厂于2011年1月25日正式对乳化切屑液运用进行了现场试验，试验机床为上海重型机械厂制造的TQ2132型深孔钻镗床。现场试验数据如下：乳化油原油添加量7桶，每桶170Kg。生产水添加量21桶，每桶170Kg。乳化油与水配比量1：3（乳化油型号：WF-1型）。试验工件材质钛钼镍（？准210Χ790mm）。进给量40mm/min，流量30m3/h。螺杆泵输出工艺油压力10Kg/cm2。选用单切削刃双导向钻孔刀。经过2个工件的加工后对工件以及刀具进行了检查，检查结果如下：钻孔偏心量0.5mm～1mm，符合工艺要求。钻孔光洁度Ra6.3，符合工艺要求。刀具的刃口以及导向均良好。经过10个工件的加工后对工件以及刀具的检查结果如下：加工合格率100%。刀具损坏量0把。结论：在整个加工过程中工艺油的输出压力正常，工件的合格率高，且刀具的损坏量少，从工艺角度上可以看出新型的乳化油切削液，完全能够满足工艺需求。

3 切削液对设备不良影响的分析以及应对措施

3.1 切削液对设备的不良影响分析

我厂于2011年1月25日正式对乳化切屑液进行了现场试验，起初用来输送工艺油介质的三螺杆泵的输出压力和流量均正常，但在使用半个月后螺杆泵的流量和压力明显减小，在生产过程中开始出现堵屑现象，刀具的损坏量也明显增加。床身轨道和授油器的锈蚀较为严重。通过分析产生上述问题的原因主要体现在如下几个方面：（1）三螺杆泵属于输送油类介质泵，当工艺油由15#机械油改为切削液后粘度会大幅度下降，会对螺杆泵的输出压力和流量产生一定的影响。但这不是主要原因，使螺杆泵输出压力和流量明显减小的主要原因在于切削液的抗锈性和润滑性相对15#机械油较差，在使用过程中螺杆泵的螺杆啮合面得不到充分的润滑，使得螺杆间配合间隙增大导致泵的流量与压力下降。（2）因为螺杆泵的流量和压力下降使得切削屑和切削热不能及时从钻杆中排出，导致堵屑和刀具损坏。（3）前期试验选用的是WF-1型切削液原油，该切削液具有冷却效果好，辅助切削性好和价格低廉等特点，但抗锈性和润滑性较差，当工艺油由15#机械油改为切削液后设备的自润滑性下降，导致床身轨道和授油器锈蚀。

3.2 切削液对设备不良影响的应对措施

针对切削液对设备产生不良影响的关键因素，管棒厂通过如下措施解决了切削液对设备的不良影响：（1）通过分析与研究将用来输送工艺油的两台三螺杆泵用一台多级离心水泵来代替，由于离心水泵是利用转速来实现压力与流量的输出与三螺杆泵的输出原理截然不同，且水泵更适合切削液的输送。我厂于2011年2月开始陆续将三螺杆泵替换成了多级离心泵，多级离心泵的参数如下：流量：46m3/h，扬程：120m，功率：30KW，转速：1440r/min。通过几年的使用，该泵的压力及流量稳定使用效果良好，相对于三螺杆泵，其故障率降低了80%以上。（2）通过市场调研管棒厂将WF-1型切削液用1083型切削液代替。1083型切削液无论从切削性、冷却性、抗锈性、润滑性都较WF-1型切削液有了极大的改善，通过近一年半的使用床身和授油器的锈蚀问题得到了解决。

4 经济效益分析

4.1 直观经济效益对比

截止到2015年3月20日，TQ2132型深孔钻使用乳化切削液已有4年时间，现将其与15#机械油的效能对比用表格的形式说明如（表1所示）。

表1

结论：通过列表可以推算出深孔钻单台年消耗金额，使用15#机械油时为22.64万元/年，在使用乳化切削液时为11.1万元/年，能够有效的降低生产成本。

4.2 设备经济效益分析

当使用15#机械油充当介质时，由于粘度、流量与压力的限制原有深孔钻的工艺油输送须由三螺杆泵来完成，这种泵的售价相对偏高，且需双泵工作，若三班不停机生产，紧TQ2132型深孔钻单台年消耗螺杆泵8台，折合人民币12.6万元。将工艺油改为乳化切削液以后，由于切削液对泵的要求不高，因此可将原有的两台三螺杆泵替换成了一台多级离心泵，这种泵的售价相对低廉，以一年消耗2台计算，折合人民币2万元，单台深孔钻可为企业节省资金10.6万元。目前我厂已对三台深孔钻镗床完成了改造，全年紧工艺油泵可为企业节约资金31.8万元。

5 结束语

现今我厂钛材深孔钻加工运用切削液已有四年之久。通过对现场的不断检测，运用切削液后，深孔加工在满足生产工艺要求的前提下极大的节约了成本，并且使生产环境得到了极大的改善，达到了节能降耗，清洁生产的目的，该运用是成功的。

参考文献

[1]王世清.深孔加工技术[M].陕西：西北工业大学出版社，1991.

[2]濮良贵，纪名刚.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2001.