Experimental Study on Influence Mechanism of Electroosmotic Effect on the Penetration and Lubrication of Water-based Cutting Fluid at Tool-chip Interface

Abstract

摘要： 切削区毛细管润滑理论在解释切削液刀-屑界面渗透发挥润滑作用时主要考虑大气压力和毛细力,未关注切削区荷电粒子发射所引起的切削液电动效应。切削区电学效应所产生的电场足以诱发切削液产生电渗流。基于此,首次探究了电渗效应对水基切削液渗透机理的影响,揭示了电渗添加剂、毛细管材料和轴向电场对切削液电渗特性的影响规律。通过测量切削区间隙中的荷电粒子发射强度,掌握了切削区毛细管两端自激轴向电场的变化特性。结果表明,切削液在切削区存在电渗效应且与工件材料和荷电粒子发射强度相关。车削AISI 304不锈钢时,电渗促进型切削液润滑下的切削力相比于纯去离子水和电渗抑制型切削液润滑时分别降低了31.1%和44.3%。刀具刃口的扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy, SEM)和能谱分析(Energy dispersive spectroscopy, EDS)显示,随切削液电渗性能提高,切削刃的磨损形式由粘附磨损转变为微崩刃,表明电渗效应与切削液的渗透及切削性能呈正相关。研究结果对于了解电渗效应对切削液渗透机理的影响,完善毛细润滑理论,以及最终提高切削液使用效率有重要参考价值。