基于环保的磨削液供给方式探讨.pdf

大
基子环保的磨给か式探守
口江征风□张君口郑钧宜
武汉理工大学机电工程学院武汉430070
摘要:磨劇液在磨削加エ中起润滑、冷却、清洗、防锈等作用,对磨削温度有较大的影响。为更科学地供给磨削液,
分析了现有各种磨削液加注方式的冷却效果。基于环保、经济的考虑,对磨削液供给装置进行改进。最后,以平西磨削温度
的测量为例,探讨了红外热像仪在机槭加工领域中的应用。
关键词:磨削液供给方式温度场红外热像仪
中图分类号:TG580.1*5
文献标识码:A
文章编号:1000-4998(2009)02-0050-03
磨削液在磨削加工过程中不可忽视的作用使其成
表1油基磨削液和水基磨削液的使用性能对比
为重要研究课题。随着工业化程度的不断提高,生态环
项目
油基唐削液水基磨削液
境问题变得日益突出,磨削液三大性能评价(社会效
润滑性
益、理化性能、磨削性能)之一的社会效益越来越受到
冷却性
重视。在国外,早已提出开发“绿色”磨削液的口号。在
性能
清洗性
辛辛那提的先进制造科学研究所(IAMS)的主办下,
昉锈性
个有60家与切削液有关的公司集团计划开发一种环保
磨削液费用
其他
友好液。在国内,不少研究者付出了极大的努力,取
操作环境卫生
好差差好差差好
差好好差好好差
性能
得了许多研究成果,但与国外还有一定差距。因此,今
废液处理
后的研究方式,应把其与磨削液的用量、使用寿命及废
如果更多地从环保角度考虑,在磨削加工中使用
液处理等问题结合起来考虑。事实上,在超过临界值的水基磨削液多一些较合适。因为水基磨削液冷却效果
高磨削热流密度下,即使有再多的磨削液进人弧区也好,防火性好,对环境的污染问题易于解决等。
无济于事,因为磨削液既已处于成膜沸腾状态,如不及2磨削液的供给
给方式进行探讨具有潜在的经济效益
科学地供给磨削液可以提高磨削效率、工件表面
1磨削液的特性和种类
质量和砂轮寿命,稳定加工尺寸精度,减轻环境污染。
因此,当磨削液一经选定后,在加工中如何合理应用就
1.1磨州液的特性
变得相当重要。在供液装登中,不能只对加注方式、喷
磨削液主要有4个特性:润滑特性、冷却特性、渗嘴位置、几何形状等的考虑,喷射压力、供给流量、磨削
透与清洗特性、防锈特性。磨削过程中,如果磨削液能液过潓循环使用等也不可忽视。要在保证磨削效率的
够得到科学的选择、正确的使用,便能发挥出以下良好前提下,尽可能降低磨削液用量和减轻环境污染。
的作用:①降低砂轮损量,提高耐用度和使用寿命,2.1现有磨削液常用加注方式及效果
降低工件表面粗糙度值;②使工件温度下降,不致产生
根据磨削液加注原理,现行磨削液加注冷却方法
烧伤、微裂,保证加工精度,并促进磨粒自锐;③冲洗砂可分为以下几种,它们有各自的优缺点。
轮表面,降低砂轮硬度,提高磨削效率;④保持工件清
1)普通供液法。又称浇注法,是用低压泵(压力
洁和避免污染环境。
0.1~0.2MPa)把磨削液送至喷嘴,沿切向加注到砂轮
2磨劇液的种类
与工件的接触区。这种供液法,喷嘴的尺寸、位置可以
磨削液通常分为油基磨削液和水基磨削液。前者自由变更,供液装置比较廉价,故广泛使用。但由于磨
按其添加物的不同分为矿物油和极压油两种;后者则削液压力小,流速低,又受到砂轮高速回转的气流屏障
分为乳化液、化学合成液及无机盐磨削液2。油基磨削的阻碍,进人磨削弧的有效磨削液少,冷却效果差。
液和水基磨削液的使用性能对比如表1所示。
2)高压喷射法。它是用管径非常小的喷嘴,用高压
大湖北省数字制造重点实验室开放基金资助项目(编号:S70613)
液压力(1MPa以上)向磨削区供液的一种方法,见图1
收稿日期:2008年9月
(a)。这种方法通过提高供液压力,将磨削液高速喷出,
2009/2
机械制造47卷第54期E
冲破环绕砂轮表面的气流屏障,冷却磨削区,同时清流,砂轮内部喷射出的气流以及砂轮回转的离心力等
除砂轮表面的切屑。与普通供液法相比较,使用这种原因,使砂轮周存在一个磨削液难以穿透的空气层。
方法可使砂轮寿命延长约3倍。更为重要的是,在很宽因此,需要使磨削液增压以达到很高的压力,穿透空气
的速度范围内基本上消除了气流屏障的影响,冷却效阻挡层从而使它能强行进入磨削区1。
果显著,可以将磨削热迅速带走,使磨削区温度下降。
对需要采用压カ喷射的则用高压水泵。磨削液对
喷射压力越大,磨削区温度越低。但喷液压力提高是有砂轮的高压喷射(压力0.5~1.5MPa)可大大提高砂轮
定限度的,而且砂轮速度越高,所需压力越大。
的耐用度和磨削比,避免工件大面积磨削或强力磨削
3)砂轮内冷却法。这种方法是利用砂轮自身的孔时的烧伤,提高磨削效率,但需要严密的防护措施。
隙连通特性,将磨削液由砂轮中心、惻面或外圆周面注
在一定范围,压力越高,进人磨削区的磨削液有效
入,然后靠离心力的渗漏作用使磨削液通过砂轮气孔流量越多,磨削液利用率也就越高,符合绿色环保的理
从砂轮周边甩出,直接进入弧区。图1(b)所示为磨削液念。但是,压力不可能无限增大,必须满足一定的实际
从砂轮中心注人。这种方法供液量少,通常与其它方法操作要求。图2(a)所示为由于磨削液喷射压力不够,存
配合使用。而且,为了解决雾状的气氛,必须增设防抑在空气障碍供不上磨削液的情况;图2(b)所示为磨削
装置和措施以防止污染环境,所以供液系统成本很髙。液喷射压力达到要求,穿透空气阻挡层从而使它能强
4)开槽砂轮法。采用外部供液,在砂轮外圆上开槽行进入磨削区的情况。
是提高冷却和润滑效果的另一种可行方法。磨削液在2.3磨削液流量
离心力作用下,从侧面贮液内腔直接通过通液孔进入
前面已阐述磨削液的重大作用,磨削时必须保证
弧区。开槽砂轮可使更多的磨削液进人磨削区,起断续有充足的磨削液。但在实际生产中,往往忽略了这个
冷却作用,减少磨削热积聚。但是,由于磨削液从通液题,没有给磨削供给充足的磨削液,致使磨削质量低劣
孔的出口速度低,在高速旋转时几乎沿砂轮切向甩出,和磨削效率下降等5。
因此其冷却供液效果还有待改善
磨削中所需磨削液流量的大小取决于磨削宽度。
5)综合供液法。为提高冷却、润滑效果,常将多种宽砂轮磨削必须有较充足的磨削液,使磨削区的全长
方法综合使用。如高低压喷嘴联合应用,采用高压喷嘴度都充满磨削液;多砂轮磨削必须保证磨削液的总量
和空气挡板向砂轮及磨削区供液,低压喷嘴冷却工件;足够分配,而且每个砂轮磨削单位的供应量要大致相
采用环状喷嘴冷却工件,润滑喷嘴向砂轮及磨削区供等;阶梯磨削或成型、多面组合磨,要往磨削区分别浇
液,以降低工件整体温度,提髙工件尺寸精度;砂轮内注磨削液;高速磨削、薄壁薄片零件磨削和大面积磨削
冷却法与普通供液法综合使用,在磨削难加工材料时需要较充足的磨削液;砂轮端面平磨或强力麾削、缓进
比较有效。
给磨削等必须具有更充足的磨削液和磨削液的喷射压
此外,喷嘴位置、几何形状对冷却和润滑效果也有力。为此,设计或改装磨削供液装置时必须考虑周全。
很大的影响。增加喷嘴与磨削区的距离,冷却效果降2.4磨肭液供给装置的设计
低。因而,喷嘴应尽可能靠近磨削弧区,提高进人磨削