大连机床集团所属的美国英格索尔曲轴公司,是从事加工发动机曲轴的专业生产厂。曲轴是发动机上的关键件之一,而曲轴油道孔的加工虽然没有什么高的精度要求,但因其油孔真径小,且孔深,属于深孔加工,加之其材料较一般铸铁硬,故加工起来很困难,尤其是交叉油孔,钻头很容易折断。以往加工曲轴油道孔大多采用枪钻的加工方式来完成,枪钻机床是深孔加工常用的一种加工方式,采用这种加工方法,刀具必须采用高压内冷,一般油压在50~80bar,这使机床的结构很复杂。喷雾技术的出现,无疑给机床的设计思路带来一种全新的理念,曲轴油道孔加工有三大难题,一是油道孔为深孔,刀具与钻深的长径比大都超过10倍以上。二是材料一般硬度较高。三是斜孔或交叉孔。如图所示。这三点正是曲轴加工机床所要解决的难点,虽然有了喷雾润滑技术,但不能随意拿来,它的应用是与具体的切削方式,被加工材料、刀具的材料及切削参数有着密切的关系,必须做大量的实验分析。
以多普赛猛可敌微量喷雾润滑装置为例,实验材料:球墨铸铁,hb=170~241,加工孔径φ5~φ10,采用带内冷孔麻花钻加工。这是针对曲轴加工机床而采用的一种试验方法,刚性主轴由伺服电机通过齿形带驱动,喷雾润滑装置的气、油压均可调整,油与气的混合比例可调,即通向切削区的油雾流量及油的含量可调整,油选用无污染的微量润滑专用油。实验表明:采用压力为6~8bar的压缩空气使用微量的切削液雾化,并以高速喷向切削区,使高温下的雾化剂很快气化,由于液体在气化时会吸收大量的热量,从而会降下切削产生的热量。此方法既大达到了润滑的目的,同时也起到了刀具的冷却作用,采用此方法,将压缩空气和少量润滑油混合,进行喷雾润滑,大大减少了刀具、工件、切削之间的摩擦,并起到了抑制温升,降低刀具磨损,防止粘接和提高工件表面加工质量的作用,既提高了工效,又不会对环境造成污染。一般用量为0.03~0.2l/h,约为湿式切削的6万分之一。