静电雾化机理及微量润滑铣削7075铝合金表面质量评价

作者：吴喜峰; 许文昊; 马浩; 周宗明; 刘波; 崔歆; 李长河^*

来源：表面技术, 2023, 52(06): 337-350.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.030

• 铣削
• 静电雾化微量润滑
• 7075铝合金
• 气流场
• 喷嘴位姿
• 表面质量

目的 针对传统气动雾化微量润滑雾化性能差、环境气雾浓度高以及参数化可控性差的技术难题，设计了静电雾化微量润滑铣削供给系统。研究了铣刀工件约束界面的气流场并进行了静电雾化微量润滑(Electrostatic Minimum Quantity Lubrication,EMQL)机理分析与7075铝合金铣削表面质量评价。方法 通过分析铣刀工件约束界面气流场的分布情况，对气流场中的涡流场速度分布情况进行了理论建模，基于圆周涡流与进入涡流的动力学特征建立了喷嘴最佳射流位姿模型。研究了EMQL的荷电与雾化机理，在此基础上，进行了不同润滑条件下的铣削7075铝合金实验，包括干切削、浇注式、EMQL。测量了不同润滑条件下的铣削力、铣削表面粗糙度(Ra、Rsm)，此外，对2种参数条件下EMQL获得的加工表面轮廓进行了自相关分析。最后，分析了荷电润滑剂在切削区的微观作用机制。结果 在实验铣削参数条件下，进入涡流的诱导半径为0.007 m，最佳位姿参数设定如下：射流点到工件表面的距离lz=9.7 mm，射流点到铣刀边缘的距离ly=11.5 mm，喷嘴与工件水平方向的夹角γ≈40°。与干切加工相比，EMQL获得的铣削力降低了15%、18.6%；此外，与干切削相比，30 kV条件下的EMQL获得的Ra、Rsm分别降低了15.5%、25%，并且相比于20 kV的电压，30 kV的EMQL铣削表面轮廓自相关分析曲线显示出更优异的表面质量；浇注式润滑获得了最佳的表面质量(Ra=0.221μm、Rsm=0.037μm)。结论 荷电液滴能够提升摩擦界面毛细管的渗透性能，并且毛细渗透长度可以在提升电压的条件下增加，在高电压条件下的EMQL相比于低电压条件下的EMQL展现出更好的铣削性能。

• 单位
  青岛理工大学