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，因為他們的機器可能沒有針對切削液進行設(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)，因為那里的冷卻液處理成本要高得多。然而，就制造業(yè)經(jīng)濟而言，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，因為 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行加工，盡管霧氣遏制仍然可以爭論。
MQL 和干式加工對機械師來說更健康，因為沒有霧氣可以吸入，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，因為 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，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
當(dāng)然，MQL 和干式加工也有缺點：
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，因為切屑會卷曲在刀具頂部并阻塞油。
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。您可能需要在機器外殼內(nèi)進行火災(zāi)探測和滅火。
如果您的機器未設(shè)置 MQL，則可能需要修改機器。這包括安裝 MQL 齒輪以及設(shè)置控制以打開和關(guān)閉它。
需要進行一些實驗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，因為切屑會卷曲在刀具頂部并阻塞油。
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。
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行一些補償。Ford 在他們的 MQL 操作中做到了這一點。
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 機床在切屑將過多熱量傳遞到機器主體之前將其清除。這種熱量會導(dǎo)致熱膨脹，從而降低機器的尺寸精度。
考慮使用過程中探測來補償由于熱膨脹引起的尺寸變化。
您可以在同一設(shè)置中同時運行 Flood Coolant 和 MQL/Dry Machining。例如，您可能需要通過主軸冷卻液運行高壓以進行鉆孔操作。但首先進行 MQL/Dry 操作，這樣切削液就不會干擾。
MQL 和干式加工進給和速度
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)鍵因素是良好的進給和速度。
不要依賴于通過耳朵、經(jīng)驗法則或簡單公式來設(shè)置進給和速度。那里有太多可能出錯的地方，MQL 和干式加工的最佳點非常小。像我們的 G-Wizard 一樣獲得一個好的參數(shù)和速度計算器。
當(dāng)工藝運行正常時，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。通常您可以將進給率提高15%以補償轉(zhuǎn)速降低并保持相同的生產(chǎn)率。