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微量潤滑(Minimum Quantity Lubrication)將極少量的潤滑油(通常小于50ml/h)通過油霧或油氣方式噴射到切削區(qū)域,減小已加工表面與刀具接觸面的摩擦并降低加工溫度。表面完整性是衡量工件表面物理性能的重要參數(shù),其中的殘余應力、微硬度與表面變質層對產(chǎn)品的質量與壽命有著直接而重要的影響。
目前軸承鋼的微量潤滑車削加工過程對工件表面完整性影響的研究還停留在表面幾何精度的研究上,而對表面完整性的物理參數(shù)如微硬度、表面變質層及殘余應力等的研究,目前還比較缺乏。 根據(jù)已有干切削與微量潤滑文獻,針對軸承鋼端面車削加工過程,選擇微量潤滑車削加工參數(shù),如噴嘴位置、噴霧氣壓、切削液類型與用量等。根據(jù)切削溫度理論,發(fā)展了已有的切削溫度預測理論模型,將材料熱性能參數(shù)作為溫度的函數(shù)進行建模?；趩我蛩貙嶒炘O計方案和研究目的,設計了實驗流程并進行數(shù)據(jù)測量,獲得干切削與微量潤滑條件下車削加工的切削力、切屑形態(tài)、白層、微硬度等數(shù)據(jù),之后對相應的數(shù)據(jù)進行分析,研究微量潤滑加工潤滑方式對軸承鋼車削表面的影響。
分析表明隨著切削速度的提高,軸承鋼切削力不斷下降,而微量潤滑車削力在各速度時均高于硬車削時的車削力。干切削與微量潤滑車削時,切削力均隨進給量增加而上升。微量潤滑條件下,切削力增速較硬車削時慢,表明微量潤滑效果隨著進給量的增加而趨于顯著。隨微量潤滑加工中潤滑油用量的增加,切削力不斷減小,潤滑效果超越冷卻效果成為決定切削加工的主要因素,且切削過程趨于平穩(wěn)。 當切削速度較低時,切屑為連續(xù)的帶狀,隨著切削速度的上升,斷屑趨于頻繁;而隨著進給量的上升,切削力大大提高,切屑成為細碎的片狀切屑。微量潤滑條件對切屑形態(tài)的影響不明顯。
根據(jù)切屑顏色的差異,硬車削時切削溫度較高,表明微量潤滑可抑制加工溫度的升高。 實驗數(shù)據(jù)表明已加工表面微硬度主要由切削溫度決定,而次表面的微硬度主要由切削力決定。微量潤滑車削時,工件表面微硬度降低較硬車削時要少,里層微硬度大多有一定程度的提高。 與微量潤滑相比,硬車削加工工件表面更容易出現(xiàn)變質層,且白層厚度更厚,這進一步驗證了微量潤滑通過減小摩擦系數(shù)從而減小切削力與切削溫度。 對硬車削加工時表面殘余應力進行了分析,殘余壓應力隨著車削速度和進給量的提高而逐漸增加。結合切削力與切削溫度的變化表明,當采用微量潤滑車削加工時,表面殘余壓應力將較硬車削有一定程度的提高。