[发明专利]基于超临界二氧化碳冷却润滑的硬质合金切削方法

说明书

本发明提供一种基于超临界二氧化碳冷却润滑的硬质合金切削方法，其特征在于，所述方法包括：S1.润滑剂在送递至工件前与超临界二氧化碳混合；S2.送递超临界二氧化碳至喷嘴；S3.将迅速膨胀的二氧化碳由喷嘴喷至用于硬质合金切削过程的切削刀具上。本发明在硬质合金切削过程期间送递超临界二氧化碳至切削刀具，其中超临界二氧化碳作为润滑剂、冷却剂、碎屑排空剂和/或用于另一种润滑剂或缓蚀剂的载体。

技术领域

本发明涉及硬质合金加工技术领域，具体涉及一种基于超临界二氧化碳冷却润滑的硬质合金切削方法。

背景技术

金属切削液(MWF)在多种硬质合金切削过程(硬质合金切削过程的一些非限制性实例包括切削过程、成型过程等)期间润滑和冷却金属并且对适当的加工功能有用。具体地，MWF增加切削刀具寿命，提高工件加工表面质量，允许更快的加工效率并降低机械加工期间的能量消耗。金属切削液通常是水性乳状液或油性乳状液，通过水性乳状液或油性乳状液实现金属切削过程中切削刀具和被加工工件的冷却和润滑。然而，金属切削液的大量使用及其产生的大量废液造成了严重的环境问题，影响车间环境及操作工人身心健康。这可能归咎于(至少部分如此)可以在这些流体内聚集的金属、有机成分和微生物，和在机械加工过程中极过量地喷射这些液体时可能形成的气溶胶。可以由这些油溶液形成的气溶胶降低车间内的空气质量并且在某些情况下可能潜在地对工人造成急性和/或慢性皮肤影响及肺影响。金属切削液容易因微生物侵袭和硬水离子聚集而随时间出现质量下降，这可能造成废弃物处理问题，尤其当混合物含有有毒添加剂时。因此当MWF达到最终使用寿命时，它们可以变成有害废弃物。采用最小量冷却润滑切削技术，则可以基本消除与MWF有关的诸多环境问题及健康问题。

因此，理想的是使用微量润滑剂及冷却介质进行硬质合金切削过程中的冷却润滑作用。这样的替代性溶剂可以有利地减少或消除与水基MWF有关的问题，并且因此减少或消除对传统MWF维护系统或处理系统如泵和分离系统的需要。另外，送递最小量的润滑可以保护资源，维持更一致的高质量加工操作，并减少使用寿命周期排放，与此同时大大有助于消除潜在的与传统水基MWF有关的健康风险和变质问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于超临界二氧化碳冷却润滑的硬质合金切削方法，包括在硬质合金切削过程期间送递超临界二氧化碳至工件，其中超临界二氧化碳作为润滑剂、冷却剂、碎屑排空剂和/或用于另一种润滑剂或缓蚀剂的载体。

本发明的技术方案为：基于超临界二氧化碳冷却润滑的硬质合金切削方法，其特征在于，所述方法包括：

S1.润滑剂在送递至工件前与超临界二氧化碳混合；

S2.送递超临界二氧化碳至喷嘴；

S3.将迅速膨胀的二氧化碳由喷嘴喷至用于硬质合金切削过程的切削刀具上。

进一步的，所述硬质合金切削过程是刀具切削过程，并且其中切削过程期间形成的切屑在切削过程中超临界二氧化碳送递至切削刀具期间被排空。

进一步的，所述切削过程的切削参数为粗加工或半精加工主轴转速S=4000-20000rpm，进给速度 F=100-400mm/min，轴向切深ap=0.005-0.01mm，径向切深ae=0.001-0.005mm。

进一步的，所述切削过程的切削参数为精加工主轴转速S=22000-55000rpm，进给速度F=300-800mm/min，轴向切深0.001-0.005mm，径向切深ae=0.001-0.005mm。

进一步的，所述润滑剂为矿物油、植物油、酯、聚合物、二醇、脂肪酸中的任一种或两种的组合。

进一步的，所述的超临界二氧化碳送递基本实现了切削刀具的微量润滑。