静电微量润滑（EMQL）技术对GCr15模具钢磨削性能的影响及优化研究

《Lubricants》：Lubrication and Grinding Characteristics of Electrostatically Charged Cutting Fluid Aerosol

　　摘要在磨削加工中，高速旋转的砂轮所产生的气流屏障限制了润滑剂进入磨削区域。尽管浇注式冷却润滑液流量大，但由于该气流屏障的存在，其渗透效果差，同时伴随着资源过度消耗和环境污染问题。传统的微量润滑（MQL）技术借助压缩空气可部分克服气流屏障，并具有一定的环保优势；然而，其固有的液滴润湿性和渗透性不足仍导致冷却和润滑不充分，引起工件烧伤和加工精度低的问题，尤其是对难加工材料更为显著。本研究探讨了静电微量润滑（EMQL）技术，该技术将微量润滑与静电喷雾相结合，以提高液滴的润湿性、渗透性和可磨性。本研究构建了一套用于加工GCr15模具钢的EMQL磨削系统，并测量了不同充电电压下液滴的表面张力和接触角。随后研究了电压极性和大小对工件表面特性和整体磨削性能的影响。结果表明，增大绝对充电电压可降低带电液滴的表面张力和接触角，并提高其渗透能力。在最佳条件+8 kV下，表面显微硬度最高降低了16.86%。与传统MQL相比，EMQL将切向和法向磨削力、磨削温度及表面粗糙度分别降低了58.52%、37.54%、22.22%和30.58%，并将磨削比提高了31.36%。EMQL通过增强液滴的润湿性和渗透性来改善润滑和传热效果，而正静电场则通过调控表面微观结构和降低显微硬度进一步优化了磨削性能。