[发明专利]一种在切削加工过程中用于润滑和冷却切削刃和／或工件的方法和装置及其在锯床上的应用

说明书

本发明涉及一种在机加工运行中润滑和冷却切削刃和/或工件的方法和装置，其中至少两种互不溶混的流体被供向切削刃或工件并且a)一种减小切削刃和工件或切屑之间摩擦的流体基质和b)一种冷却切削刃、工件、切削刀体以及切屑(如必要时)的流体基质被应用于此目的。

在使用指南“DUBBEL”(机械工程袖珍本，第13版、第2卷、出版者：斯普林格-弗拉格伯林/海德堡纽约州，1974年)的第四章“冷却和润滑”(第675页和676页上)中有如下的内容：

切削液是用于冷却刀具的切削刃(延长切削刃的使用寿命和提高切削速度)、润滑加工件(改善其表面结构)并冲走从工件切削下的切屑。

文中接着说：冷却可在切削速度保持不变的情况下延长刀具切削刃的使用寿命或可在切削刃保持一定的寿命的情况下提高切削速度；平均最高可达40％。文中接着又说：

理想的切削冷却液除了好的润滑效果和大的冷却能力外还要求具有小的粘度；在消耗过程中冷却液必须不改变其性能并且必须不树脂化和稠化，否则就要导致切削效率的下降；冷却液要能保护刀刃和工件不生锈；要不起泡沫并且尽可能透明以便于观察切削过程；并且不能对人体具有有害的影响。

油水混和型的乳化液常常被用作切削液。但是这种乳化液既不具有最佳的润滑效果也不具有最佳的冷却作用。根据乳化液的质量情况，各油粒以几微米范围的水相存在，而当这些油粒撞击在切削刃上时，它们不能够形成具有高粘附性和高剪切稳定性的粘附着的润滑膜。润滑效果还由于乳化剂，例如纤基醋酸钠和其类似物质或表面活化剂、金属皂等的作用而大大降低。另外，具有特别好的润滑效果的有机流体都是乳化性能比较差的，所以，大多用润滑效果较低的油类来制造稳定的乳化液。乳化状态的切削液还由于油的那部分与水的那部分相比具有较高的蒸发温度和较小的蒸发热量而导致冷却效果的剧减。另外，乳化液易受细菌影响而变质，并且由于水/油两种状态的液体具有不同消耗量致使它们的浓度发生改变并随之在使用过程中使它们各自的特定作用发生变化。

CH-PS54344号专利具体说明了一种用于冷却和润滑刀具的方法，其中至少有两种具有不同润滑和冷却性能的不溶混液体供向刀具。这些经刀具流出并形成一种不稳定乳化液的液体被收集在一个共同的容器中，然后进入一个分离容器，在该分离容器中它们被互相分离，经分离的液体流出分离容器后重新供向刀具。

必要时，这些不同状态的液体借助一个离心机加以分离。

和所有用作切削冷却液的乳化液的情况一样，它的缺点在于这样的事实，即由于不同的消耗量，浓度发生变化因而需要定期地予以重新调整。此外，冷却作用特别是润滑作用是非常有限的，这是因为：一方面，在循环使用中不可能实现不同状态液体的真正完全的分离，而另一方面，由于乳化性的原因润滑剂(油)只具有低的剪切稳定性和粘结能力。另外对一种乳化液来说要临时改变状态的比例也是不可能的。

DE-U-9116481.8号专利描述了一种冷却和润滑的装置，这种装置允许将很少量的液体恰好供向想要被冷却或润滑的金属切削点。在一个混和室内在过压之下液流被分成直接与气流混和的微滴，并且至少有两股混和流可选择地从混和室喷出到达金属切削的部位上。还规定将各种特别适合冷却和润滑的液体分开地供入混和室或气流中。因此就不必用很难混合和具有上面缺点的乳化液。但是，另一方面，不同的液流以雾化形式的最细的分散体共同存在于该股气流中；这样它们的作用被互相减弱到相当大的程度。因此没有任何有凝聚力的、有粘性的和耐剪切的润滑油膜在金属切削的部分上形成并且冷却效果由于油滴在液流中向前传送而减小。

DE-PS361916号专利说明了一种带有一个用于机床的电动马达驱动的流体泵的装置。在该装置中流向刀具的冷却液是由刀具的发热量控制的；这里用相应于发热量的驱动功率调节泵马达的速度或者用一个阀直接控制着流入的冷却液来达到目的的。

DE-PS930790描述了一种用于冷却和润滑金属加工刀具的切削刃的方法。按照该发明，冷却液是以一股喷流喷射到刀具和工件之间的空间以达到切削刃上。为此目的，喷流以至少21巴的压力和大于切削速度40倍的速度从喷嘴孔喷射出；该速度至少等于52米/秒。这种已知的方法特别适用于车削和铣削加工中的冷却和润滑。