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        从系统工程角度解读切削液的重要性

        浏览次数: 日期:2011年3月22日 20:24

        影响切削加工过程和加工效果的因素有很多,加工的工艺方法和工艺过程,所加工的工件毛胚及其材质,所采用的机床、工具、切削液等,都有着非常显著的影响。除此以外,刀具的管理、切削加工过程的质量控制等因素也起着非常重要的因素,而且这些因素之间还有着紧密的联系和交互作用。

        切削加工系统过程

          切削加工系统工程归属于系统工程但又是针对切削加工过程应用所形成的一个专门的分支学科,它应用系统工程的原理,但很多方法有时切削加工领域所特有的。切削加工系统工程的发展和应用,就是要以系统的观点和系统工程的方法,从切削加工系统的整体性和相关性出发来分析和解决所遇到的切削加工问题,以使切削加工真正成为高效加工。

          切削加工系统是一个由多个子系统组成的复杂的大系统,其中切削摩擦学系统是切削加工系统中的一个子系统,也是其核心部分。被加工工件、刀具、切削介质和切屑组成了这个系统中的基本要素,切削过程中刀具与工件、切屑的相互运动和作用,工件材料的变形,新的工件表面的形成,切屑的形成和流出,切削力、摩擦力、切削热、摩擦热的产生和效应,都影响和决定着切削的结果。

          要设法减摩,即采取各种措施减少和降低切削摩擦系统中的摩擦,也即降低摩擦力和切削阻力,控制切削温度,通过改善润滑、应用减摩涂层、优化刀具几何角度、改善排屑等方式都可以起到减摩作用,而采用切削液是常用的一种减摩方式,能有效地提高刀具工作寿命,同时切削液还具有冷却、冲洗切屑和防锈等作用,所以切削液(切削介质)称为切削加工系统中的一个重要因素。

          切削加工中冷却润滑的方式,是采用干切削还是湿切削或是油雾润滑,采用什么样的切削液提供方式,刀具是采用内冷结构还是外冷结构等等都对切削加工的效率、所加工工件的质量、刀具的寿命等有重要影响。对于切削液的选用、维护和控制也需从切削加工系统的角度进行考虑和分析,这是切削加工系统工程应用中的一个领域。

          在切削液的选取中,不仅要满足切削加工的工艺要求,还要注重其对人体健康的影响、废液的处理和综合成本等方面的选取。为了人身健康和对环境的保护,降低成本以提高效益,必须从多方面考虑,综合分析,选取更为适合的切削加工方式及相应的切削液,这一观点已越来越为汽车制造切削加工企业所重视,一些著名的切削液制造公司也相继在近年来推出了更为有利于环境保护的优质新型切削液产品。

        切削液是切削加工系统中的一个重要因素

          切削加工系统中有很多的子系统和变量,切削液是其中非常重要的一个子系统,其重要性往往超出了很多人的想象。过去人们虽然感觉到切削液对切削加工有作用,但往往也只是将其作为整个切削加工系统中的重要一部分,如果切削液选择不合适或者管理不妥当甚至会造成生产无法正常进行,刀具则无法正常使用。

          曾有过这样一个例子,某生产线采用挤压丝锥加工发动机零件时,频频出现闷刀现象,严重影响加工效率,甚至造成加工废品,按照常规思路解决此问题时,更换不同的刀具都没有明显的效果,再请维修人员调整设备,问题还是依然存在,后来提出从整个系统进行考虑,看看整个系统中存在哪些变量、发生过什么变化,结果发现最近更换过切削液,于是立即检查切削液,发现切削液浓度偏低,终于在两次提高切削液浓度,而刀具等其它因素未做任何改变的情况下生产又恢复了正常。

          还有一例也是说明系统中一个变量的变化可能产生的对这个系统的影响。在一种发动机缸盖的加工中,有一把使用一直很正常的刀具突然变得工作寿命特别短,检查了刀具材质,刃磨等各方面的情况都未发生异常情况,于是再扩大对整个系统各方面的检查,发现原来是机床上的切削液滤网有破坏,未经滤网过滤掉的微小铝屑随切削液流动堵住了刀具原来的内冷孔,影响了切削加工过程中刀具的冷却润滑,造成刀具的寿命急剧下降。

          在生产过程中发生刀具断裂或刀具调整后加工尺寸不合要求时,通常都会首先怀疑是刀具的问题,因为刀具是加工过程中与工件发生直接接触,形成所加工工件的形状、位置、表面形貌等的物体,但如仅围绕着刀具找原因则有可能走入误区,耽误了解决问题的宝贵时间。从系统工程来讲,表象表现出来的并不一定是问题的真正根源,所出现的问题也很可能是由系统中的其他因素引起的,其中切削液系统的问题就很有可能是引起刀具断裂或加工尺寸不合格的真正原因,而检查和判断切削液的问题可能相对来说比检查分析其他方面的问题较容易实现且成本较低,例如工件材质的变动或者刀具材质本身的变化也可能是产生问题的原因之一,但进行着方面的材料分析的难度往往较大,时间花费也较长,在对这几方面同时都有怀疑时,不妨先检查切削液系统,从切削液的规格、浓度等方面入手很容易得到结果,可以以较低的成本和较短的时间排除一些重要变量的影响,可以较快和较有效地接近问题的真正原因。

        切削液系统的控制

          从切削加工系统工程的角度来看,切削液系统是切削加工系统的一个重要子系统,是过程控制必须控制的要素。

          切削液系统的控制包括对切削液及其设施的选用、采购、储存、添加、检测分析、维护、更换和更改及消耗成本所进行的一系列的控制。需要有健全的组织和完善的制度和程序来保证合适的切削液被用到切削加工系统中,并保持其良好的工作状态,切削液系统的一些重要参数,如切削液浓度、流量、压力等需要作为工艺过程控制参数进入过程控制文件并得到有效控制。

          切削加工系统运行中切削液子系统的状态需得到有效地监测,根据切削液使用条件、使用环境等的不同,确定一个合理的定期/不定期取样检测方案,按时对切削液取样进行检测分析,通常可以通过检测使用中的切削液的浓度、PH值、防锈性、微生物含量(细菌、真菌、霉菌等)、切削液的电导率(或总硬度)以及切削液的清洁度等来加以评定分析。

          通过取样检测分析,及时发现或遇见使用过程中的切削液可能或已经出现的问题,及早加以处理或采取预防措施,保证切削液的良好使用效果,避免造成切削加工系统出现异常及损失。

          当一条生产线中不同的工序或不同的机床,对切削液有不同的要求时,随着工件从一道工序加工完毕进入下一工序,随着时间的推移,下一工序中的切削液成分和浓度有可能变化,当积累到一定程度就有可能影响该工序对的切削加工过程,所以要注意将整条生产线作为一个完整的切削加工系统来统一考虑,及时检测各工序的切削加工过程,采取措施如合理安排工序的排列或在工序间安排清洗等,尽可能避免减少各工序之间不同要求的切削液的混合,当然最好的办法是采用能兼顾各工序加工要求的新型切削液。在可以接受的情况下,整条生产线采用统一的切削液。

          在切削加工系统的运行中,由于切屑的排除、工件的传输、刀具的更换等都会带走一部分切削液,切削液就会逐渐被消耗,切削液被消耗后需要得到及时的补充,而在切削液的补充过程中,必须注意确保所添加切削液原液的品种、规格的正确和所配的切削液的各成分和比例的准确。

          同时需注意控制切削液的非正常消耗,由于切削加工系统中机床和切削液供给系统中可能存在泄漏,会造成切削液的非正常消耗,导致不必要的频繁补充加液和切削液费用的增高,所以需要经常检查切削加工系统的泄漏情况,并及时进行维修,采取各种措施消除可能导致切削液非正常消耗的一切原因。

          为保持切削加工系统的正常运行,需要十分重视对使用过程中的切削液子系统进行有效的维护及保养工作,保证切削液系统的过滤、流量、压力正常。对于采用喷雾润滑等微量润滑方式的切削润滑系统,需要注意检查和保证喷雾系统的工作状态正常。

          需要有科学、有效的化学品管理,通过切削液供应商的技术服务人员共同努力,使切削液子系统的维护和保养、切削液的采购、存储、质量控制等各方面得到确保,保证切削加工系统的正产和高效运行。

        所属类别: 切屑、切削液处理知识

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