微量潤滑系統用于金屬加工原理

微量潤滑系統噴出的切削液在金屬切削中主要起兩個作用，一是潤滑作用；二是冷卻作用。

切削液能否充分發揮有效的潤滑作用，其滲透能力強弱是一個重要的因素。常規的澆注式切削液在切削加工中的滲透以液體滲透和氣體滲透兩種方式進行：澆注的液體滲透效率較低，在高速切削時效率更低；氣體滲透是由于澆注在切屑表面裂紋中的液體隨著切削溫度的上升發生汽化而向前刀面進行滲透的。試驗證明，常規切削液的滲透能力不強，能夠被汽化的液體量很少，使潤滑效果受到限制。而噴霧冷卻形成的兩相流體，能夠彌補切削液滲透能力的不足。氣液兩相流體噴射到切削區時，有較高的速度，動能較大，因此滲透能力較強。此外，在氣液兩相射流中微量液體的尺寸很小，遇到溫度較高的金屬極易汽化，可從多個方面向刀具前刀面滲透。雖然射流中的液體量很少，但被汽化的部分則比連續澆注切削液時多，因而潤滑效果較好。在金屬加工中切削熱主要來源于金屬的塑性變形，切削區的冷卻過程就是固體與流體之間的傳熱過程。由于流體與固體分子之間的吸引力和流體粘度作用，在固體表面就有一個流體滯流層，從而增加了熱阻。滯流層越厚，熱阻越大，而滯流層的厚度主要取決于流體的流動性即粘度。粘度小的流體冷卻效果比粘度大的流體冷卻效果好。 汽液兩相流體的動力粘度可用下式表示：μ=μf－(μf－μg)x 式中，μf為流體的動力粘度，μg為氣體的動力粘度，x為質量系數，x=Wf/WfWg(Wf為液相質量流量，Wg為氣相質量流量)。顯然，式中μ<μf，即氣液兩相混合流體的粘度μ總小于單相液體的粘度，亦即噴霧冷卻的降溫效果要優于單相切削液。氣液兩相流體噴出時，體積驟然膨脹對外做功，消耗了內能，可使溫度降低10℃左右。噴霧冷卻中兩相流體有較高的速度，能夠及時將鐵屑沖走，并帶走大量的熱量，進一步增強了降溫效果。因此，噴霧冷卻實際上綜合了氣液兩種流體的降溫效果和優點。