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模具制造和使用过程中的设备润滑与工艺润滑技术探讨

时间:2014-09-04 14:43来源:未知 作者:管理员 点击:

 (中国润滑油国际系列论坛之系列B―润滑油在机械装备、加工工艺中的应用及发展前景 广州机械科学研究院  李茂生)

 
电火花加工机床工作液
    电火花加工机床同高速加工中心一样,是目前发展最快的一类机床,对于加工模具的复杂表面和难加工材料非常有效,已在模具加工领域广泛使用。电火花加工主要分为电火花成形加工和电火花线切割加工。前者简称电火花加工,后者简称线切割加工。由于加工形式不同,二者所用工作液有明显区别。前者用油基工作液,后者用水基工作液。
⑴ 电火花油  
    电火花油需要具备以下多种性能:①粘度低,加工碎屑容易排出,冷却性好;②闪点和沸点要高,安全性好,挥发性小;③绝缘性好;④性能稳定、气味小。原液不刺激皮肤和呼吸道。放电加工中不产生有毒有害气体;⑤不腐蚀污染加工设备和工件;⑥氧化安定性好,使用寿命长;⑦价格便宜,易于购买。早期采用煤油作为电火花成形加工的工作液,因为其绝缘性、稳定性以及粘度、密度、表面张力都符合电火花加工要求。但容易着火,芳烃含量高,有刺激,易挥发。目前已淘汰。要求电火花油粘度低,闪点和沸点又要高,这二者是矛盾的。通常尽可能采用窄馏分的基础油组分。一般粘度控制在1.5~3.5mm2/s(40℃),闪点90~115℃比较合适。在这个范围内还可以细分为几个粘度等级。通常,初加工选用粘度高一点的油,精加工选用粘度低一点的油。为了满足不断提高的加工精度要求和生产效率以及日益严格的环保要求,广州机械科学研究院润滑研究所,新近开发出了HDH高速合成型电火花加工油。主要以正构烷烃或异构烷烃为基础材料,并加入适当的高分子聚合物添加剂以提高其加工速度。除满足传统电火花加工油的性能要求外,几乎不含芳烃,无臭味,对皮肤无刺激,开口闪点、抗氧化安定性有较大程度地提高,不用加抗氧化添加剂,使用周期更长。长期使用不会变质,只要定期添加补充即可。减少废油的处理费用并降低使用成本。比第二代电火花加工油更具环保和节能。经检测使用了一年的油,其主要性状和技术指标变化甚微。该油品推出后受到用户的普遍欢迎,从未收到皮肤过敏和使用性能方面的投诉。
    由于电火花机床的不断增加,电火花油的需求量不断扩大,而成品油价格又不断攀升,有些经销商用未精制的较高粘度的油或者在高粘度油里加入低粘度的溶剂油以充当电火花油。工厂如果使用这类劣质油,可能会出现工件加工精度不够,操作工人皮肤过敏,铜电极因腐蚀而发黑,工作液出现大量碳黑而呈黑色,甚至引起火灾事故。所以,选用电火花油时,尽可能向专业人士咨询,选购合适的油品。
    电火花加工直接使用电能,且工具电极等裸露部分有100~300V的电压。电极对工作液覆盖的工件不断放电加工。电火花油属于轻油组分,有一定的挥发性,且在放电加工过程中会分解出易然或有害的小分子气体。要注意保护操作人员的健康和防火安全。有些操作工人贪图方便,同时对危害性、易然性认识不足,往往不注意防范。因此更要强调操作的规范。除了操作机床时的常规安全以外,就工作液方面要注意以下几点:①在添加工作液时,不得混入类似汽油或其它溶剂油之类的易然液体,防止火花引起火灾。②加工时,工作液面要高于工件一定距离(30~100mm),如果液面过低,加工电流较大,很容易引起火灾。操作人员要经常检查工作液面是否合适。另外,在加工过程中,有可能产生电弧放电而产生积炭,尤其是当脂肪烃聚合物添加剂加多了时更容易引起电弧现象。积炭厚了,有可能在空气中放火花而引起火灾。夜间开机时,曾经出现过火灾事故,把机床都烧坏了。所以,操作人员不能长时间离开岗位。③根据工作液的混浊程度,及时更换过虑介质并保持油路畅通,或补充、更换工作液。④加工时,保持室内空气流通。
⑵ 线切割液
    电火花线切割加工,是利用电极丝和工件之间进行脉冲放电达到切割的目的。为了保证火花放电时电极丝(一般用钼丝)不被烧断,需要向放电间隙注入大量工作液,以便冷却和排屑。工作液通常选用特制水基乳化液。由于线切割加工是放电加工,不同于普通的金属切削加工,不用考虑其润滑极压性能,而是要具备:①一定的绝缘性能。一般用溶液的电导率来评价。②较好的洗涤性能。切割时排屑效果好,速度快,切割后表面干净清洁。③较好的冷却性能。防止电极丝烧断和工件表面局部退火。④ 对环境无污染,对人体无害。影响乳化液性能的因素主要是:乳化液的含油量;乳化剂的组成;电解质含量;使用浓度;稀释水的硬度等。线切割乳化液的研制和应用,尚缺乏系统的理论指导,经验性很强。同等条件下,不同脂肪酸皂配出的乳化液,加工工件的表面粗糙度相去甚远。通常,线切割乳化液使用浓度比一般金属加工液浓度稍大,约10%效果较好,可根据需要调整。
    有个值得注意的现象是,工作液太脏,会降低加工的工艺指标,但纯净的工作液也并非加工效果最好。通常新液使用了两三天或者换新液时,留下一点旧液,加工效果较好。据说加入少量蓖麻油(酸)也能改善加工效果。工作液太脏,对放电加工不利,容易断丝,要及时更换。  
    线切割乳化液的水溶性不是特别好,配制时要小心。一定要将乳化液慢慢倒入已准备好的水中,冬天时可用热水,并不断搅拌,直致混匀。如果,将水倒入乳化液原液中,则会发生结块现象,很难溶解。这是在转相过程中,形成大量难溶皂所致。如果,配制好的工作液,有点析油,可以使用。有时少量析油对消泡和加工效果有好处。目前,也有人使用全合成液作为工作液,具体效果还待考察。
    总体说来,线切割工作液的研发和应用,经验性很强,还缺乏系统的理论指导,尤其,目前慢走丝发展比较快,与快走丝工作液有所区别,还靠业内专家共同努力。
(责任编辑:管理员)
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