Our know-how / 微量润滑(MQL)- 为工业4.0整装待发 微量润滑(MQL)-为工业4.0整装待发
 

与传统的金属加工液相比,MQL在用油量、体积流量和压力方面有着明显的优势。在数字化工艺链中可以直接考虑使用MQL。

金属加工液的有效输送 

金属加工液、微量润滑和低温加工皆是复杂的议题。无论采用何种方法,切削行业的基本目标都是高可靠性和高生产率。现今,除了经济性的考量外,对生态环境的重视度也越来越高。当一切进展顺利时,它们反过来也能提供潜在的能源和其他资源的节约。

所有金属加工液相关的润滑方式,包括MQL,都有一个共同的特点:金属加工液是连续并有针对性地进入切削区。冷却液必须准确地输送到刀具的前刀面和后刀面,这可以通过内冷来实现。

 

微量润滑(MQL)的工艺及其优点
 

MQL工艺产生由油-空气混合形成的气溶胶。这种气溶胶给刀具形成保护膜,减少摩擦,直接防止刀具的磨损。刀具的冷却是通过压缩空气、湿润表面和快速蒸发的强制对流来实现的。

高速切削(HSC)或高进给切削(HFC)等过程是使用MQL成功切削的基本先决条件。在这种情况下,优化的MQL切削工艺需要更小的、恒定的旋升角,以减少对刀具的总热输入。

近年来,在MQL装置、通道和刀具领域都有了很大的发展。与湿式加工相比,MQL是一种更灵活的应用,因为需要的冷却量更少。然而,由于流量的减少,必须密切观注MQL气雾剂对刀具的连续和准确的供应。低能耗、更干净的零件和铁屑以及良好的材料相容性是该工艺的另一个优点。

 

MQL 和工业 4.0
 

与传统的金属加工液相比,在数字化工艺链中,集成和现代化的MQL系统可以更容易、更快速的被实现。定期对浓度、pH值等各种参数的检测将变得没有必要。在MQL加工工艺中,由于MQL通常是油,所以检测杂质、颗粒大小等几乎不存在任何问题。现代的MQL系统会记录进油量和压缩空气量(体积流量和压力),这些数据可以直接链接到数字工艺链中。因此,在需要的时候,所有必要的工艺参数,从刀具到机床,进给,速度以及冷却供应都可以被监测。

根据Ivan Iovkov博士(cf. Iovkov, 2016)的研究,压缩空气消耗、相关功耗和损耗等因素可以被调整和预估。喷管喷射过程中气溶胶质量和油分的测量是比较复杂的任务,但是,可以通过机床操作员对各自刀具的独特要求来调整解决。

下面的例子是不锈钢(Inox)的高进给加工,它很好地展示了MQL工艺的潜力。

 

在巴索瑞士润滑油技术中心成功测试MQL 

直到现在,1.4307材料的铣削工艺主要还是干式加工。该项目目标是使用MQL优化工艺并实现附加价值。第一步是比较各种Fraisa铣刀和巴索MQL产品。在此基础上,以最佳的刀具尺寸和最佳的MQL油对不同的工艺进行评价。

对整个工艺过程的总体规划是优化MQL工艺的关键。包括MQL设备本身、气溶胶设备和传输系统,而且必须从一开始就为MQL设计刀具。只有在刀具刃口处产生具有良好喷雾和稳定均匀的气溶胶(如图1),才能成功地进行改进。

1:良好的内冷喷射供应 

结果:刀具寿命更长,生产率更高 

在试验过程中,MQL产品Vascomill MMS FA2表现出了令人印象深刻的性能,使刀具寿命提高243%,同时提高了进给和切削速度。Vc从130 m/min增加到390 m/min。使生产率提高超过70%。此外,最优的MQL工艺有限防止了切削刃的磨损(见图2)。

2MQL阻止了刃口磨损 

刀具寿命提升 12 倍

铝合金、传统钢材和不锈钢等材料为MQL加工提供了很大的潜力,因为热量很容易通过铁屑带走。在涡轮增压器行业,与传统金属加工冷却液和干加工相比,MQL工艺使刀具寿命提高了12倍。这是由于在使用冷却液加工过程中温度忽高忽低不利于硬质合金可转位刀片。此外,传统的冷却液加工对刀具的韧性及涂层有一定要求。这些方面就体现了MQL的优点。(图3)

3MQL在加工12pcs24pcs工件时对比湿式加工(使用冷却液) 车削1.4837低镍合金钢 

使用 MQL 方式加工钛合金

难加工材料,如钛合金和Inconel高温合金,是MQL应用的主要挑战。在钛合金的滚丝和切削方面,可以获得极好的刀具寿命和切削速度。然而,在铣削和钻孔中,相应的工具和加工策略尚未完全确定。在这方面,有些问题仍然没有答案。有必要对加工工艺进行进一步的研究和深入的了解。

 

References:

Iovkov, Ivan (2016): Technologische Analyse des Tieflochbohrens mit Minimalmengenschmierung und simulationsbasierte Kompensation des Mittenverlaufs, ISF TU-Dortmund

 

了解更多来自巴索瑞士有关微量润滑(MQL)的解决方案 

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