在湿式石墨加工中,冷却液扮演着至关重要的角色。从热管理角度来看,当刀具对石墨进行切削时,会产生大量的热量。冷却液的即时冲洗能够迅速带走切削区的热量,将切削区的温度控制在一个相对稳定的范围内。据相关研究表明,在相同的加工条件下,使用冷却液进行湿式加工,切削区的温度能够比干式加工降低约30% - 40%。
在粉尘清除方面,冷却液可以有效地将石墨粉尘冲洗掉。石墨粉尘如果不及时清除,会附着在刀具和工件表面,影响加工精度和表面质量。通过冷却液的冲洗,能够保证加工环境的清洁,减少粉尘对设备和操作人员的危害。
热变形是干式加工中一个严重的问题。由于没有冷却液的冷却作用,切削区的热量无法及时散发,导致工件和刀具产生热变形。研究显示,干式加工中工件的热变形量比湿式加工高出约20% - 30%,这严重影响了加工精度。
粉尘污染也是干式加工的一大弊端。石墨粉尘在干式加工过程中会弥漫在加工环境中,不仅会对操作人员的健康造成危害,还会影响设备的使用寿命。而湿式加工通过冷却液的冲洗,能够将粉尘控制在一个较低的水平。
刀具磨损方面,干式加工由于没有冷却液的润滑和冷却作用,刀具的磨损速度明显加快。一般来说,干式加工中刀具的使用寿命比湿式加工短约30% - 50%。以下是一个对比表格:
| 对比项目 | 干式加工 | 湿式加工 |
|---|---|---|
| 热变形量 | 高出20% - 30% | 相对稳定 |
| 粉尘污染 | 严重 | 较低 |
| 刀具磨损 | 使用寿命短30% - 50% | 使用寿命长 |
在高精度模具和电极类石墨制品的加工中,工艺参数的优化至关重要。某企业在生产高精度模具时,采用湿式石墨加工技术,并对冷却液流量、压力和喷淋方式进行了优化。通过多次试验,他们发现当冷却液流量为每分钟20 - 30升,压力为2 - 3兆帕,喷淋角度为45° - 60°时,加工效果最佳。加工后的模具表面粗糙度降低了约20%,加工精度提高了约15%。
冷却液流量的设定需要根据加工的石墨制品的大小和形状来确定。一般来说,对于小型石墨制品,冷却液流量可以控制在每分钟10 - 20升;对于大型石墨制品,冷却液流量则需要提高到每分钟30 - 40升。
冷却液压力的设定也很关键。压力过低,冷却液无法有效地冲洗切削区的热量和粉尘;压力过高,则可能会对刀具和工件造成损伤。一般建议冷却液压力控制在2 - 3兆帕。
喷淋角度的设定要确保冷却液能够准确地喷到切削区。通常情况下,喷淋角度为45° - 60°是比较合适的。
在智能制造的背景下,湿式加工能够为连续化、无人化产线建设提供有力支持。由于湿式加工的稳定性和可靠性较高,能够减少人工干预,提高生产效率。例如,在连续化生产线上,湿式加工可以保证刀具的使用寿命和加工精度的稳定性,从而实现长时间的连续生产。在无人化产线中,湿式加工的自动化程度较高,能够通过自动化设备实现冷却液流量、压力和喷淋角度的自动调节,减少人工操作的误差。
干式加工存在着诸多潜在安全隐患。如前文所述,粉尘污染会对操作人员的健康造成危害,同时也会增加设备故障的风险。此外,热变形和刀具磨损问题也会导致加工精度下降,增加次品率。
从长期运行成本来看,干式加工由于刀具磨损快,需要频繁更换刀具,增加了刀具成本。同时,由于加工精度不稳定,次品率较高,也会增加生产成本。而湿式加工虽然前期需要投入一定的设备和冷却液成本,但从长期来看,能够降低运行成本,提高生产效益。
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