超低温冷却/润滑新技术

　　【编者按】有效地冷却和润滑刀具/工件界面是金属切削加工长期面临的挑战。美国密歇根大学Steven Skerlos博士的实验室经过长达8年的研究，开发出了一种用于干切削的环保型单通道冷却/润滑新技术——CHiP Lube（复合高压润滑）。

　　有效地冷却和润滑刀具/工件界面是金属切削加工长期面临的挑战。美国密歇根大学Steven Skerlos博士的实验室经过长达8年的研究，开发出了一种用于干切削的环保型单通道冷却/润滑新技术——CHiP Lube（复合高压润滑）。据融合冷却系统（Fusion Coolant Systems）公司首席执行官Thomas E. Gross介绍，该技术能同时改善冷却和润滑两种功能。这家2010年成立的公司旨在通过密歇根大学的技术转让办公室将该技术商业化。

　　据Gross介绍，CHiP Lube技术主要基于超临界CO2。当温度高于其临界温度（大约32℃），压力大于1,200 psi时，超临界CO2就会转变为一种溶剂，能有效地溶解润滑剂。他解释说，“此时，CO2变成一种糊状溶剂，你就可以将润滑油和其他一些物质溶入其中。”

　　Gross补充说，冷却液的压力越大，其冷却能力就越强，通常采用的压力值为2,500 psi。当这种超临界溶液从冷却液输送系统喷出时，它会迅速膨胀，释放出润滑油，并将温度极低的润滑剂微粒高速喷射到切削区。为了最大限度地提高冷却效力，冷却液喷嘴或刀具上的内冷却通道出口定位于距离切削区不到25mm处。

　　该技术只需要使用少量的润滑剂。CO2蒸发后，留下的是基本干燥的切屑。正因为如此，CHiP Lube技术与最小量润滑（MQL）技术非常相似，但MQL技术并不具备冷却切削区的功能。Gross说，“我们将其称为增强版的MQL。”

　　CO2是一种相对廉价的气体，作为其他工业生产流程（如冶炼）的副产品，它可以被回收利用，或改变用途。Gross说，“CO2对环境没有影响，因为在我们使用它之前很久，它就一直存在。”该技术消除了车间工人呼吸的空气中含有冷却液微粒的风险，但为了抽吸含有雾化油滴、类似干冰的油雾，仍然需要安装高效微粒空气（HEPA）过滤器的油雾收集器。

　　为了充分发挥超临界CO2在内冷却加工中的全部潜力，该公司正与刀具制造商合作，共同开发冷却液出口孔径为0.15－0.25mm（而不是通常的0.50－0.75mm）的刀具，以及能从侧面和顶部喷射冷却液的刀具。孔径更小的出口可以限制冷却液流量，增大压力，并最大限度地减少润滑油和CO2的消耗量。

　　此外，为了应用该技术，必须由机床制造商或相关技术人员对机床主轴进行改造。Gross说，“为了使市场真正接受这种新技术，机床制造商也必须参与其中。”

　　该公司在底特律的技术中心有一台经过改装的车削中心，用于演示CHiP Lube加工技术。该机床的加工结果令人印象深刻。例如，在由一家独立的第三方机构进行的标准化测试中，当利用安装在外部的冷却液喷嘴对钛合金进行CHiP Lube铣削时，刀具寿命比基准寿命提高近2倍。该公司还进行了CHiP Lube磨削试验，包括用CBN砂轮磨削加工Inconel 700高温合金铸件。

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