對于許多制造工程師來說，很難想象沒有切削液的切削方式。對于其他人來說，這是必要的，因?yàn)樗麄兊臋C(jī)器可能沒有針對切削液進(jìn)行設(shè)置，或者可能有其他因素在起作用。對于一些世界上最成功的制造商來說，這一切都?xì)w結(jié)為成本，他們已經(jīng)能夠通過使用MQL微量潤滑和干式加工技術(shù)來降低成本，汽車行業(yè)在這方面尤其成功。
金屬加工液成本與其他加工成本
許多消息來源表明，與冷卻劑相關(guān)的成本比工具高得多——事實(shí)上是 2 到 4 倍。考慮到這個比率，即使是刀具壽命的相當(dāng)大的減少，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了節(jié)省切削液所付出的代價。事實(shí)是，使用MQL微量潤滑和干式加工，刀具壽命根本不會縮短。在某些情況下，刀具壽命實(shí)際上有所提高。
此外，我們生活在一個越來越關(guān)注我們所做的事情對環(huán)境和健康的影響的世界。對于大多數(shù)商店來說，處理舊冷卻劑是個問題，吸入過多的冷卻劑霧是一個巨大的潛在健康風(fēng)險。
例如，歐洲的商店已經(jīng)比美國更普遍地使用干式或 MQL（微量潤滑劑）加工技術(shù)，因?yàn)槟抢锏睦鋮s液處理成本要高得多。然而，就制造業(yè)經(jīng)濟(jì)而言，像德國這樣的國家仍然是不可忽視的力量。已經(jīng)提出了新的規(guī)定，隨著時間的推移，這里的洪水冷卻也將變得更加困難。
進(jìn)入微量潤滑和干式加工的世界。我們可以在沒有冷卻液的情況下進(jìn)行加工嗎？在許多情況下，答案是：“是的！” 但這需要什么？
加工工藝對 MQL 的適用性
并非所有加工工藝都同樣適用于MQL微量潤滑或干式加工。此圖表顯示了從高到低的適用性：
圖表上進(jìn)程位置的原因各不相同。例如，鉆孔幾乎不需要冷卻幫助。它的主要問題是排屑，而簡單的溢流冷卻液做得更好。
什么是微量潤滑或 MQL？
微量潤滑 MQL是將最少量的冷卻液或微量潤滑劑直接應(yīng)用到工具/工件界面的過程。其目標(biāo)是盡量減少冷卻劑成本和環(huán)境影響。通常MQL微量潤滑油形成霧狀噴射到切削區(qū)域的應(yīng)用。
冷卻液具有多種作用：
沖洗
潤滑
冷卻
MQL使用一層油膜來滿足潤滑需求。這對于喜歡將芯片焊接到工具上的鋁等材料至關(guān)重要。潤滑還降低了工件和切削工具之間的摩擦，這意味著產(chǎn)生的熱量更少。
MQL的其他名稱包括微量潤滑、近干加工、微量潤滑和微劑量。
什么是干加工？
干式加工是完全不使用任何切削液或冷卻劑的加工。
微量潤滑和干式加工的好處
MQL 和干式加工有很多好處：
降低冷卻劑相關(guān)成本。MQL 使用 1/10,000 的洪水冷卻流體——少了很多！節(jié)省是有的，但低于這個比率，因?yàn)?MQL 油比水溶性冷卻劑更貴。 福特聲稱，當(dāng)他們采用 MQL 時，與切削液相比，總體節(jié)省了 15%。這包括較高的工具成本。
更環(huán)保的制造：MQL 和干式加工比溢流冷卻劑更環(huán)保
溢流冷卻液會在硬質(zhì)合金刀具中引起熱沖擊，從而縮短刀具壽命。MQL 和干式加工可以在適當(dāng)?shù)臈l件下延長刀具壽命。
除非采取預(yù)防措施，否則水基溢流冷卻劑很容易滋生微生物。使用 MQL 和干式加工，您不必?fù)?dān)心令人討厭的臭味冷卻液。細(xì)菌不會在 MQL 油中生長。
地板上不再有冷卻液泄漏。
使用 MQL 不再需要處理成本。
您可以在沒有完整外殼的情況下進(jìn)行加工，盡管霧氣遏制仍然可以爭論。
MQL 和干式加工對機(jī)械師來說更健康，因?yàn)闆]有霧氣可以吸入，而且 MQL 油通常不會引起皮疹。更好的 MQL 油是無毒且可生物降解的。
無需保持適當(dāng)?shù)睦鋮s液混合比，因?yàn)?MQL 油不會蒸發(fā)。
腐蝕性冷卻劑化學(xué)品不會剝落油漆或生銹。您的 CNC 機(jī)械將持續(xù)更長時間。
零件的表面光潔度通常更好。
減少對水的需求。 福特聲稱他們通過 MQL 節(jié)省了 99.8% 的用水需求。
所需的占地面積減少。
較低的能源需求。
Ford 估計(jì)，他們可以使用 MQL 將循環(huán)時間縮短 20%。
一些加工活動，例如醫(yī)療設(shè)備，受益于干式加工的清潔度。您不想使用被潛在有害化學(xué)物質(zhì)污染的髖關(guān)節(jié)。
MQL 和干式加工的缺點(diǎn)
當(dāng)然，MQL 和干式加工也有缺點(diǎn)：
它們對過程比洪水冷卻更敏感。必須注意正確設(shè)置它們。
由于使用的冷卻劑少得多，MQL 對正確瞄準(zhǔn)噴嘴極為敏感。例如，在車床上使用切斷工具時，噴嘴必須從下方向上噴射到切口中。從頂部噴涂不起作用，因?yàn)榍行紩砬诘毒唔敳坎⒆枞汀?/span>
模具成本略高。
熱量是尺寸精度的問題。洪水冷卻劑在保持均勻溫度方面做得更好。熱量可能來自周圍環(huán)境，也可能來自與零件接觸的芯片。MQL 和 Dry Machining 的切屑比溢流冷卻切屑更熱。
與水溶性洪水冷卻劑相比，油具有更大的火災(zāi)風(fēng)險。您可能需要在機(jī)器外殼內(nèi)進(jìn)行火災(zāi)探測和滅火。
如果您的機(jī)器未設(shè)置 MQL，則可能需要修改機(jī)器。這包括安裝 MQL 齒輪以及設(shè)置控制以打開和關(guān)閉它。
需要進(jìn)行一些實(shí)驗(yàn)來確定霧中需要多少油。它（還）不是一門科學(xué)。
由于溫度較高，模具成本可能會略高。為了獲得最佳性能，更高等級的硬質(zhì)合金和更高性能的涂層是有幫助的，而這些都是更高的工具成本。這被較低的冷卻劑相關(guān)成本所抵消。
Ford 估計(jì)使用 MQL 可縮短 10% 的刀具壽命。
MQL 不太適合深孔鉆削或鈦和鎳基合金等非常堅(jiān)韌的材料。
MQL 和干式加工的額外熱量會影響某些合金。例如，它可以對馬氏體不銹鋼合金進(jìn)行過度回火。此外，鈦等一些材料的導(dǎo)熱性不好。他們需要洪水冷卻劑來盡可能地捕獲和帶走熱量。
MQL 與干式加工
MQL 也稱為近干式加工。掌握 MQL 比干式加工需要更多的努力和費(fèi)用，作為交換，它提供了更大的好處。這些好處來自 MQL 的潤滑優(yōu)勢。
請記住，冷卻液有 3 個作用——排屑、潤滑和冷卻。MQL 和干式加工均通過空氣噴射來完成排屑。對于冷卻，我們依靠切屑中的大部分熱量散發(fā)出來。那只剩下潤滑了。
通過干式加工，我們可以像 MQL 一樣避免熱沖擊，因此可以通過現(xiàn)代工具和涂層延長刀具壽命。
但是，對于某些材料來說，缺乏潤滑是有問題的。例如，鋁具有導(dǎo)致積屑瘤 (BUE) 的化學(xué)親和力。BUE 是一種切屑可以真正將自身焊接到刀具上的情況，如果長時間持續(xù)下去，通常會產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。
因此，干式加工最適合鋼、鑄鐵和一些不銹鋼。此外，如果我們查看文章頂部的適用性圖表，假設(shè)您需要靠近圖表頂部。例如，與干式銑削相比，干式車削相對少見。
MQL 和干式加工技巧
鑒于 MQL 和干式加工依賴于切屑帶走的熱量，因此良好的切屑形成是必不可少的。良好的切屑形成的一個關(guān)鍵因素是良好的進(jìn)給和速度。
為您的刀具投資優(yōu)質(zhì)涂層。熱量是 MQL 和干式加工的敵人。但是像 TiAlN 這樣的優(yōu)質(zhì)涂層不僅可以抵御高溫，而且它們通常會在高溫下茁壯成長。
貫穿主軸對于 MQL 是有利的，就像對于洪水冷卻液一樣。MQL 霧氣被阻擋的陰影效應(yīng)會在不通過主軸輸送的情況下使噴嘴瞄準(zhǔn)出現(xiàn)問題。
在車床上使用切斷工具時，噴嘴必須從下方向上噴射到切口中。從頂部噴涂不起作用，因?yàn)榍行紩砬诘毒唔敳坎⒆枞汀?/span>
正面和外圓車削時，在工具的頂部噴油。引導(dǎo)噴霧，使其擊中邊緣以及正在加工的材料。預(yù)測切口，使切削刃在進(jìn)入切口時遇到一層油膜。
使噴嘴靠近工具和工件。MQL 油不會像溢流冷卻劑那樣行進(jìn)。
霧氣較少，但您仍需要使用過濾器。
努力清除芯片，然后才能將熱量傳遞到零件。
在循環(huán)結(jié)束時進(jìn)行更高熱量操作，而不是開始。這減少了尺寸變化。例如，產(chǎn)生大量芯片的操作，尤其是芯片與零件接觸的地方，將是高溫操作。
可以使用反饋到 g 代碼中的溫度傳感器來進(jìn)行一些補(bǔ)償。Ford 在他們的 MQL 操作中做到了這一點(diǎn)。
尋找具有出色排屑能力且不會讓切屑堆積在零件周圍的機(jī)器。
在操作之間留出時間讓零件冷卻到目標(biāo)溫度。
拋光刀具和刀片產(chǎn)生更少的摩擦（即熱量），更快地脫落切屑，并提供更好的表面光潔度的潛力。
使用帶有 MQL 和干式加工的鋸齒（玉米芯）刀具。切削刃上的凹槽將產(chǎn)生更小的切屑，這些切屑更容易清除，并且相對于體積而言具有更大的表面積，因此它們可以散發(fā)熱量并更快地冷卻。
通過提高進(jìn)給率或使用鋸齒刀來避免粘稠的切屑嵌套。
減少步距（切割寬度）以使工具有更多的“空氣時間”，因此每次旋轉(zhuǎn)可以冷卻更多。
使用帶有排屑器的 CNC 機(jī)床在切屑將過多熱量傳遞到機(jī)器主體之前將其清除。這種熱量會導(dǎo)致熱膨脹，從而降低機(jī)器的尺寸精度。
考慮使用過程中探測來補(bǔ)償由于熱膨脹引起的尺寸變化。
您可以在同一設(shè)置中同時運(yùn)行 Flood Coolant 和 MQL/Dry Machining。例如，您可能需要通過主軸冷卻液運(yùn)行高壓以進(jìn)行鉆孔操作。但首先進(jìn)行 MQL/Dry 操作，這樣切削液就不會干擾。
MQL 和干式加工進(jìn)給和速度
MQL和干式加工依賴于鐵屑帶走的熱量。這意味著良好的切屑形成對于成功至關(guān)重要。良好的切屑形成的一個關(guān)鍵因素是良好的進(jìn)給和速度。
不要依賴于通過耳朵、經(jīng)驗(yàn)法則或簡單公式來設(shè)置進(jìn)給和速度。那里有太多可能出錯的地方，MQL 和干式加工的最佳點(diǎn)非常小。像我們的 G-Wizard 一樣獲得一個好的參數(shù)和速度計(jì)算器。
當(dāng)工藝運(yùn)行正常時，切削產(chǎn)生的熱量85%會在切屑中帶走，5%會留在工件中，10%會留在刀具中。
MQL 和干式加工的進(jìn)給量和速度與洪水冷卻液相同。如果結(jié)果不理想，通常是由于過熱。嘗試將主軸轉(zhuǎn)速降低 15% 以減少熱量。通常您可以將進(jìn)給率提高15%以補(bǔ)償轉(zhuǎn)速降低并保持相同的生產(chǎn)率。