粒度对颗粒流滴注润滑车削影响实验_张智林.pdf
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1、 年 月第 卷 第 期机床与液压 .:.本文引用格式:张智林,徐兰英,覃孟扬,等粒度对颗粒流滴注润滑车削影响实验机床与液压,():,():收稿日期:基金项目:广东省自然科学基金项目()作者简介:张智林(),男,硕士,讲师,主要研究领域为先进制造技术及质量控制。:.。通信作者:徐兰英(),女,博士,教授,主要研究方向为金属切削和先进加工技术。:.。粒度对颗粒流滴注润滑车削影响实验张智林,徐兰英,覃孟扬,梁传建,吴伟(.玉林师范学院物理与电信工程学院,广西玉林;.广东技术师范大学机电学院,广东广州)摘要:颗粒流滴注润滑是一种新型绿色切削润滑技术,能解决传统颗粒流切削的颗粒导入问题。为了研究颗粒粒度
2、对切削效果的影响,进行 钢车削实验,用不同粒度的 颗粒流润滑,分析切削力、切削温度、光洁度、刀具寿命和粒度的关系。实验结果显示:粒度影响切削效果,存在最佳粒度,粒度过大或过小都会导致切削效果变差;粒度过大会影响颗粒流渗透进摩擦面,粒度过小则无法适应粗糙及剧烈变动的摩擦面,两者都限制了颗粒流的分离和抹平作用,导致减摩效果变差;采用合理粒度,颗粒流点滴润滑切削效果甚至好于浇注润滑。关键词:颗粒流;润滑;粒度;加工机制中图分类号:,(.,;.,):,:;前言自 世纪初,颗粒流润滑以独特优势受到越来越多的关注。颗粒流润滑将固体润滑介质以颗粒(粉末)状态直接导入摩擦面,减少摩擦面接触,把滑动摩擦向滚动摩
3、擦转变,从而减少摩擦、降低磨损。该方法被认为是润滑技术的发展方向,受到学界和工程界的重视。把颗粒流润滑应用到金属切削中,对改善切削过程和切削质量有着重要意义,同时还可以减少切削液的使用,是一种绿色加工技术。该技术的关键是颗粒介质的导入。国内外研究者提出了多种颗粒介质输送及导入方式:填涂式、铺粉式、送粉式、流化式、雾化式等。这些方式有不同的改善切削效果,但也产生了新问题,比如颗粒介质消耗太多、成本高和需要专门刀具或复杂输送装置,限制了应用。目前最新颗粒流切削技术是颗粒流点滴润滑,颗粒流切削液以滴注方式,小量、连续、低速和精准地对切削区润滑,通过毛细管吸附作用,导入摩擦面,有效形成颗粒流润滑液膜,
4、同时还发挥固体颗粒和液态润滑液润滑作用,起到良好的复合润滑效果,是目前颗粒流切削简便、高效、安全和低成本的使用方法。但该方法作用机制研究不够,如颗粒类别和粒度对润滑效果影响研究很少,需要进一步全面研究。综上所述,本文作者研究粒度对颗粒流点滴润滑效果的影响。通过实验,在干切削、浇注润滑和不同粒度的颗粒流滴注润滑条件下车削 钢,比较切削力、切削温度、光洁度和刀具寿命差异,了解颗粒粒度对切削过程及加工质量的影响,并探明原因。颗粒流润滑机制固体颗粒(粉末)的润滑机制和传统的液体润滑不一样,由两方面形成:()通过颗粒对摩擦面的分离作用,形成减摩效果,即隔离相对运动的两摩擦面接触,使滑动摩擦向滚动摩擦转变
5、,改变摩擦性质,减少摩擦;()颗粒在强力作用下,通过黏附、变形、滑滚、分层开裂,对摩擦面凹凸位进行抹平修复,降低摩擦因数,强化减摩效果。颗粒润滑具有传统固体润滑的摩擦因数小、润滑性能好、无污染、无毒害等特点,特别适合于高温、高压、高运动等严酷工况。固体颗粒和润滑液形成固液混合的颗粒流,在切削加工时可以形成良好的复合润滑效果。首先在润滑液流动性和渗透性的作用下,提高固体颗粒导入摩擦面的渗透力,强化分离和抹平效果;其次所形成的滚动摩擦是湿摩擦,摩擦因数非常小;最后在固体颗粒无法导入的地方,润滑液依然能渗透进去形成润滑膜,实现湿式滑动摩擦,避免剧烈切削运动导致干摩擦存在。所以固液混合的颗粒流具有流动
6、性、自补偿及自适应性,可以适应复杂多变的切削环境,充分发挥颗粒润滑和液态润滑液润滑的复合作用,强化润滑效果,减摩显著,优于固体颗粒流润滑方法和浇注润滑方法。实验.实验方案实验现场见图。加工 工艺为车削,车床为,刀具为硬质合金涂层外圆车刀。试样材料为 钢,形状为直径.、长 棒料。工艺参数见表,所有试样的切削参数和刀具角度相同。切削时测量切削力和切削温度,切削后测量试样加工表面光洁度,并观察刀具磨损状态。图 实验现场.表 工艺参数.参数数值切削速度 ()进给速度 ()切削深度 浇注润滑润滑液用量()滴注润滑润滑液用量()滴注润滑滴注频率 颗粒形状球形颗粒粒度,颗粒莫氏硬度颗粒流体(容积)浓度 润滑
7、液类型矿物油环境温度.颗粒流制备颗粒介质为 纳米颗粒。制作颗粒流时,把润滑液和 纳米粒子按 容积比例混合,机械式搅拌 ,再用超声波清洗仪震动混合 ,确保混合均匀,然后 内使用。每次加工新试样,流体重新搅拌震动,确保流体混合状态均匀。.滴注系统采用医学药水点滴系统改装成润滑液滴注系统,颗粒流利用重力自动下滴。滴管附在车床润滑液喷管上,可以跟随刀具移动,保证液注位置相对刀具不变,精确滴注在切削变形区。滴注点滴频率为 ,每 滴体积为 ,折算润滑液用量为.,显著少于浇注润滑的用量 。.试样测量实验系统见图。用自制的自然热电偶车削测温系统测量切削温度 (切削区平均温度)。用压电晶体式三向车削测力系统测量
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