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水蒸气冷却技术在切削中的应用

【摘要】:图6-47给出了当ap=1mm,f=0.2mm/r时切削TC4的主切削力Fc。综合在不同切削参数和润滑条件下进行了硬质合金刀具YG15车削GH4169、TC4及Cr12的切削试验研究结果表明,水蒸气作冷却润滑剂时,主切削力Fc可比干切、蒸馏水及乳化液时分别减小约30%、26%及22%;切削温度T比干切、蒸馏水及乳化液分别减少约12%、6%、3%。说明水蒸气作冷却润滑剂切削GH4169、TC4和Cr12时,具有较好的冷却润滑作用。

水蒸气具有无污染、无危害、易回收及廉价等优点,是一种新型绿色切削润滑剂,为绿色切削技术提供了新的方法和途径。用压缩空气、水、乳化液、水蒸气作冷却润滑剂及干切条件下进行切削试验,图6-41是水蒸气发生器及供气系统原理图,压力在0.1~0.5MPa之间调节,试验用CA6140普通车床,YT15可转位车刀,试验材料为高温合金GH4169、钛合金TC4、不锈钢Cr12,试件均为棒材,v=30~70m/min,f=0.1~0.3mm/r,ap=0.5~2.5mm。

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图6-41 水蒸气发生器及供气系统原理图

1.切削力试验

(1)切削GH4169时的切削力试验结果 图6-42给出了当f=0.2mm/r,v=50m/min时切削GH4169的主切削力Fc

图6-43给出了当ap=1mm,v=50m/min时切削GH4169的主切削力Fc

图6-44给出了当ap=1mm,f=0.2mm/r时切削GH4169的主切削力Fc

(2)切削TC4时的切削力试验结果 图6-45给出了当f=0.2mm/r,v=60m/min时切削TC4的主切削力Fc

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图6-42 改变背吃刀量时切削GH4169的主切削力Fc

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图6-43 改变进给量时切削GH4169的主切削力Fc

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图6-44 改变切削速度时切削GH4169的主切削力Fc

图6-46给出了当ap=1mm,v=60m/min时切削TC4的主切削力Fc

图6-47给出了当ap=1mm,f=0.2mm/r时切削TC4的主切削力Fc

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图6-45 改变背吃刀量时切削TC4的主切削力Fc

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图6-46 改变进给量时切削TC4的主切削力Fc

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图6-47 改变切削速度时切削TC4的主切削力Fc

(3)切削Cr12时的切削力试验结果 图6-48给出了当f=0.2mm/r,v=70m/min时切削Cr12的主切削力Fc

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图6-48 改变背吃刀量时切削Cr12的主切削力Fc

图6-49 给出了当ap=1mm,v=70m/min时切削Cr12的主切削力Fc

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图6-49 改变进给量时切削Cr12的主切削力Fc

图6-50 给出了当ap=1mm,f=0.2mm/r时切削Cr12的主切削力Fc

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图6-50 改变切削速度时切削Cr12的主切削力Fc

2.切削温度试验

(1)切削GH4169时的切削温度试验结果 图6-51给出了当f=0.2mm/r,v=50m/min;切削GH4169的切削温度T

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图6-51 切削GH4169时的切削温度

(2)切削TC4时的切削温度试验结果 图6-52给出了当f=0.2mm/r,v=60m/min时,切削TC4的切削温度T

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图6-52 切削TC4时的切削温度

(3)切削Cr12时的切削温度试验结果 图6-53给出了当f=0.2mm/r,v=70m/min;ap=1mm时,切削Cr12的切削温度T

3.切削力试验结果分析和讨论

(1)切削GH4169图6-42~图6-44表明,用水蒸气作冷却润滑剂切削GH4169时,改变背吃刀量时主切削力Fc比干切、蒸馏水及乳化液分别减少约27%、26%、20%。改变进给量时主切削力Fc比干切、蒸馏水及乳化液分别减少约27%、26%、25%;改变切削速度时主切削力Fc比干切、蒸馏水及乳化液分别减少约34%、29%、26%。

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图6-53 切削Cr12时的切削温度

(2)切削TC4图6-45~图6-47表明,用水蒸气作冷却润滑剂切削TC4时,改变背吃刀量时主切削力Fc比干切、蒸馏水及乳化液分别减少约28%、27%、26%;改变进给量时主切削力Fc比干切、蒸馏水及乳化液分别减少约29%、24%、15%;改变切削速度时主切削力Fc比干切、蒸馏水及乳化液分别减少约33%、27%、26%。

(3)切削Cr12图6-48~图6-50表明,用水蒸气作冷却润滑剂切削Cr12时,改变背吃刀量时主切削力Fc比干切、蒸馏水及乳化液分别减少约28%、26%、18%;改变进给量时主切削力Fc比干切、蒸馏水及乳化液分别减少约30%、19%、14%;改变切削速度时主切削力Fc比干切、蒸馏水及乳化液分别减少约34%、26%、14%。

4.切削温度试验结果分析和讨论

(1)切削GH4169图6-51表明,用水蒸气作冷却润滑剂切削GH4169时,改变背吃刀量时切削温度T比干切、蒸馏水及乳化液分别减少约16%、10%、7%。

(2)切削TC4图6-52表明,用水蒸气作冷却润滑剂切削TC4时,改变背吃刀量时切削温度T比干切、蒸馏水及乳化液分别减少约12%、8%、4%。

(3)切削Cr12图6-53表明,用水蒸气作冷却润滑剂切削Cr12时,改变背吃刀量时切削温度T比干切、蒸馏水及乳化液分别减少约14%、5%、2%。

综合在不同切削参数和润滑条件下进行了硬质合金刀具YG15车削GH4169、TC4及Cr12的切削试验研究结果表明,水蒸气作冷却润滑剂时,主切削力Fc可比干切、蒸馏水及乳化液时分别减小约30%、26%及22%;切削温度T比干切、蒸馏水及乳化液分别减少约12%、6%、3%。说明水蒸气作冷却润滑剂切削GH4169、TC4和Cr12时,具有较好的冷却润滑作用。