MAG干式加工技术在汽车行业的应用

a.高速主轴；b.双通道回转接头；c.装在主轴中的气-油混合喷嘴； d.装在主轴后端的关闭阀；e.机床控制系统；f.比例阀；g.系统压力(max.0.6Mpa)

采用干式加工能够降低冷却剂成本，是显而易见的。干式加工不仅仅节省冷却剂的用量成本，同时在后期处理上更能够大量节省费用，如降低了冷却装置的维修费用，产生的铁屑可以直接循环利用（见图4），不需要进行冷却液与铁屑的分离处理等。

事例: 10 台高速加工中心，3 班生产(全年需求量)

湿式加工与干式加工成本比较

湿式加工 干式加工

750.000 L 水 500 L 微量润滑剂

30.000 L 冷却剂 150.000 m³ 压缩空气

1.000 L 化学添加剂

60.000 EURO 7.500 EURO

干式加工 湿式加工

图4 Ex-cell-o 公司干式加工与湿式加工铁屑中冷却润滑剂含量比较

采用微量润滑进行“准”干加工，MAG已大量应用于汽车行业中。例如由MAG Hueler Hille公司为DaimlerChrysler设计的一条转向节生产线，由于采用了微量润滑技术而获得了很好的加工效果。这条自动线采用自动输送装置，机器人上下料，并采用具有A-轴的五轴加工中心，共4个柔性单元（见图5）、8台加工中心。机床循环时间41.3s，每天生产1400套转向节，每套转向节消耗微量润滑剂1.3ml。该自动线的运行表明，与湿式加工相比较，技术经济效益是十分显著的。自动线由于省去了冷却润滑系统和清洗设备，使设备的投资减少了22%，分摊的利息和设备折旧费降低22%，以及能源、人员和设备运行等费用节省了11%。

图5 Hueler Hille 4 单元柔性加工系统

目前，基于环保和经济的考虑，大批量生产的汽车厂正在愈来愈多的引入干切削技术。如Ford汽车厂在2000年就将离合器壳体和变速箱体的加工由湿式加工逐步转向干切削。加工系统采用Ex-Cell-O公司的15台XHC241高速加工中心（见图6），每天以三班制加工230个铝合金薄壁箱体零件，目前集成到系统中的准干加工(微量润滑)机床与湿式加工机床平行配置，以后所有机床将逐步转向干式加工。

为了考验干加工在大批量生产中的过程可靠性，Ex-Cell-O和Ford两个公司曾对离合器壳体(AlSi9Cu3)的准干加工进行了实验，实验是在高速加工中心XHC241上进行的，以便能采用较高的切削速度和进给速度，实验结果表明，干加工时工件的温升(4K)虽比湿式加工的2K高出一倍，但温度分布均匀，夹具和机床温升很低，从而保证了±0.025mm的孔间距公差和Cpk=1.67的工序能力指数。

图6 Ex-cell-o柔性加工系统

干加工机床

对于干式加工机床， 它有如下特点：

(1) 对于干式加工机床，需要进行特殊设计。

(2) 机床结构是完全热对称的。

(3) 机床底座及防护要适于铁屑快速及全部流出。

(4) 机床要具有热补偿功能，并集成有有效的铁屑排除系统。

干切削时，为避免高温切屑对机床热变形的影响，采用适合于这种加工的机床是确保工件加工精度的重要条件。在这类机床的加工区为能顺利排屑，床身呈V形，角度大于55°，在加工区不应有妨碍排屑的凸起的紧固螺栓。为进一步避免切屑的温度影响到机床的热变形，机床床身的盖板还可采用双层壁结构来进行隔热。

Hueller Hille制造的Specht 500 T型加工中心（见图7），就是专门为干式加工设计的。该机床上装有一根可围绕水平轴转动的工件更换器，利用这种工件更换器，工件在装料侧处于正常位置，而在工作间里则是自上而下悬挂着的。这样，切屑从上面自然落下，同时由切屑传送机通过吸引作用将其运走。其他优点还有：机架极为敞亮，切屑由不涂漆的不锈钢板制成的切屑溜槽中垂直滑落而下，而且工作间里不设可能形成切屑聚集成堆的平面。此外，在热性能方面也向机床提出了更高的要求，因为这里不再像通常那样采用喷射冷却润滑剂进行散热。所以，Specht型机床的结构设计是完全热对称的。

图7 Hueler Hille Specht 500 T型加工中心

对于采用直线电机驱动的高速加工中心，如MAG Ex-cell-o 公司的XHC241高速加工中心（见图7）还需要安置冷却系统，以提高机床的热稳定性。

由于取消了冷却润滑液的冲洗作用，特别在加工铸铁和轻金属时会产生大量的粉尘和细切屑，为防止这些磨粒的沾污，在加工区除需要采取密封和屏蔽设施外，还设置了抽吸装置，以有效地吸走粉尘和多余的微量润滑油油雾（见图8）。

干加工机床往往安装有微量润滑系统，这在加工铝合金和镁时，以便能防止积屑瘤和提高工艺过程的可靠性。

图7 适合于干加工的加工中心(XHC241)

1.配置在中央的排屑装置

2.水平布置的刀库

3.装有供内部味量润滑装置的主轴，主轴转速（16,000/24,000） r/min

4.适合于干加工的工件夹具

5.适合于干加工的较徒排屑表面(>55°)和无凸起的棱边和螺栓的机床加工区

6.隔热的机床床身

7.装有冷却系统的直线电机驱动装置

图8 EX-CELL-O 油雾、铁屑、灰尘收集处理装置 (XHC241)

干切削技术经过多年的开发和实验，目前已进入了实用化阶段，MAG干加工机床已经大批进入机械加工业，特别是愈来愈多地进入汽车工业等大批量生产领域。

图9 MAG Ex-cell-o公司已经销售给用户的干式加工机床

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