[01196673]亚干式切削的理论和技术应用研究

资源、环境、人口是当今社会关注的三大热点问题，为缓解这些问题带来的种种危害，必须实施可持续发展战略。制造业是工业的基础，是将可用资源通过制造过程转化为可供人们使用和利用的工业品或生活消费品的产业。切削加工又是制造过程中的重要组成部分，在传统的切削加工中，切削液是大多数加工过程不可或缺的生产要素之一，同时又是环境污染的主要源头之一，约占工业废物来源的5%，排在工业污染第四位。为推动清洁化生产，国际标准化组织公布了ISO14001环境管理系统，我国也制定了GB8978-1996《污水综合排放标准》标准，使由传统冷却液造成环境污染、废弃切屑处理的相关费用上升，约占生产成本的17%，同时高技术和国防工业的发展也对切削加工提出了更高的要求。世界各国科学家开展金属加工业一种洁净的切削冷却技术的研究，以期改善切磨削加工工作环境，降低生产成本，提高零件的加工质量。为此本课题具体开展了如下研究工作： 1)提出了一种多参数优化的冷却切削工艺方法，大大提高了切削不同材料，尤其是国防工业上使用的难加工材料的切削能力，对我国机械加工理论和技术的发展有开拓性作用，获得了授权发明专利(200710135576.9)。 2)初步建立了低温雾滴冷却切削模型中蒸汽膜和液膜有关的冷风对流相变换热强化冷却理论；提出了诸如材料相应温度的“汽化能力”等问题，并提出和研究了多参数优化的冷却切削实施和被加工件表面质量控制方法。 3)开发了温度控制系统设计的理论研究、控制系统硬件电路设计、控制系统的软件设计等工作；研制低温气体雾化射流冷却发生系统及装置，开发了工艺装备，获得了国家授权实用新型专利7项，申请了3项发明专利（见附件和知识产权目录）。 4)研究结果表明：材料相对加工性值越小，换热系数越大，对切削区的冷却效果越好；当工件切削温度较低时，使用气体射流冷却效果比水射流冷却好；切削温度较高时，水射流冷却效果优于一般的气体射流冷却；工件切削温度进一步增高，雾化射流冷却方式的冷却效果明显优于风冷与水射流冷却。 5)研究结果表明：低温气体雾化射流冷却下较传统冷却的切削温度下降幅度约为11%～14%、降低切削力4%～26%、降低被加工零件表面粗糙度值1～2个等级；完善了钛合金、高温镍基合金切削工艺方法、优化工艺参数，极大地提高了对此类材料的切削能力和效率。 6)制定了《绿色制造干式切削通用技术指南》国家标准1部（证明见附件25）。 鉴定和查新结论表明：在切削区射流冷却工艺研究领域处于国际先进水平。 在哈汽、东汽、上汽三大动力集团，中钢集团、重庆铁马集团在内的一批国家大型骨干企业应用示范证明，项目技术在切削液排放量减少99%的前提下，将传统装备的产能提高70%～400%，合作公司获得直接经济效益800多万元，用户从提高产能、节约切削液和刀具采购费中获得经济效益5680万元/年以上，对推进绿色制造技术的发展具有重要意义。