行業動態
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采用高壓冷卻技術可以提高車、銑工藝流程的安全性 帶有高壓冷卻潤滑系統的切割頭可以對冷卻劑射流進行準確的定向。通過把噴嘴設置在刀刃附近，即可很好地把切屑從轉位刀片表面上清除干凈。采用高壓冷卻系統，可以將刀具的使用壽命提升50%。 大多數設備制造廠家可以在其CNC機床上采用高壓冷卻潤滑劑。這種設備的普及引來了人們對冷卻劑的使用所作的新評價。盡管已經有先進的設備問世，但很多企業仍然還是使用傳統的冷卻方式。在生產效率、工件質量和使用壽命等方面，高壓冷卻系統具有決定性的優勢。特別是結合相應的刀具方案，可以使高壓冷卻(HPC)在加工難切削材料時發揮出更大的潛力。 冷卻劑必須進入刀刃與切屑之間的接觸區域 在傳統的冷卻工藝中，冷卻劑射流只是大致對準加工區域，或者完全溢出。實際在有效利用冷卻劑方面，還可以做更多：冷卻劑必須在高壓下準確對準刀刃和切屑之間的接觸區域，并達到足夠的液體量。惟有如此，冷卻劑方可發揮出其良好的優點并改善切削工藝流程。導熱、切屑形成和排放、刀刃結瘤、刀具磨損和表面質量下降——這些因素都影響著生產效率、設備使用壽命、切屑控制和工件質量。這些也是改善切削工藝流程和提高加工企業競爭力的關鍵性因素。 圖1高壓冷卻劑系統可以對噴向刀刃與切屑之間的射流進行準確定向 在加工不銹鋼和低碳鋼材料時，高壓冷卻技術即可發揮良好的作用。恰恰在諸如鈦金屬和耐高溫超級合金等難切削的材料上使用HPC技術，可以明顯看出其發揮的積極作用。隨著創新型機床與刀具的進一步發展，高壓冷卻技術的效用將越來越廣。 在20世紀80和90年代，SandvikCoromant公司研發出了第一套高壓冷卻系統Jetbreak。采用10~100MPa高壓的冷卻劑定向射流方案，以公司內部基礎性研究為前提，通過高壓和準確定向，冷卻液在轉位刀片的刀刃與切屑之間構成了一種隔斷，由此可以縮短接觸時間，保持切屑區域的穩定。此外，Jetbreak還可以影響切屑的形狀，更好地控制切屑并使切屑達到早期斷屑。 最初，Jetbreak只在小范圍內投入使用，例如用于難切削材料加工或流動切屑生成的場合。在此過程中，Sandvik公司不斷提高對冷卻劑及壓力分配效用的認識，不斷體會噴嘴不同大小所產生的不同影響。對此類因素的調節，可以靈活地控制切屑的生成形狀、切屑長度和切屑排放方向。單體Jetbreak設備可用于能源、航空航天和滾珠軸承等加工領域。但是時至今日，Jetbreak仍然需要平時裝配立式車床所用的特殊刀具。 圖2今天的CNC機床可以提供高壓冷卻所需的7～10MPa的工作壓力 CNC機床冷卻系統可以提供7~10MPa的工作壓力 今天，大多數的CNC機床均擁有足夠大的液體罐、液泵和可提供7~10MPa工作壓力的冷卻潤滑系統。這種標準足可以作為使用高壓冷卻技術的基礎。裝備這種技術的車削加工中心和多功能機床均可達到更好的效率和更好的加工結果。 通過在模塊化刀具系統上的集成，高壓冷卻系統可以獲得更多的產能效益。快速刀具更換功能可以縮短輔助時間，模塊化系統可以與冷卻潤滑劑導入系統處于安全的連接狀態。由此可以降低漏油和壓力波動的風險。這樣可確保刀刃持續得到冷卻潤滑劑的保護。 CoromantCapto模塊化快速更換刀具系統從一開始便是為Jetbreak而研發的一種刀具平臺。今天，該系統仍然構成用于車削加工的新的Coro-TurnHP標準高壓冷卻系統的基礎。鑒于內置冷卻劑導入系統和高壓設計，CoromantCapto系統適用于此類任務。此外，ISO標準型和作為很多帶有固定和驅動式刀具的CNC機床的選項的刀具系統均可提供。 Coro-TurnHP可以實現精確定向和并行的冷卻劑射流，通過在刀刃邊緣附近設置噴嘴，高速射流可以把切屑從轉位刀片表面上排除掉，同時還可以起到冷卻和破斷切屑的作用。零碎的切屑就容易被排走。噴嘴的標準規格為1mm，此外，針對精細調整，還有0.6~1.2mm的規格可供選用。在精加工過程中，即使壓力較低，只有大約1MPa，但Coro-TurnHP仍可展示出其積極的效用。這里涉及諸如鋼、不銹鋼、鋁、鈦和耐高溫的高合金材料。除了因改善切屑管理而達到很高的作業安全性之外，HPC還可以提高切削速度，使刀具使用壽命最大延長50%。 圖3帶有Capto刀具接口的Coro-Turn-HP車削刀具是適用于高壓冷卻加工場合的專用刀具 切削速度影響刀具磨損程度 切削區域的溫度和與之相關的刀具磨損會特別受到切削速度大小的影響。在切削鈦金屬時，切削速度的提高，除了影響切削性能之外，也會極劇降低刀具的使用壽命。如果進給速度也以相同于切削速度的比例提高，則刀具的使用壽命只是會略微降低。乍一看，似乎提高進給速度是提高切削率的一個有吸引力的途徑。但是，只要觀察高進給率下所產生的極大地切削力及其對切屑管理的負面影響，就可以看出這種途徑并不值得推薦。 高壓冷卻措施即可提供幫助。它既有助于提高切削速度，又不導致溫度上升，同時在較高的進給量時仍可減弱切削力的上升幅度。在加工ISO-S材料時，在相同的切削長度的情況下，可以提高20%的切削速度。 在采用鉆桿對較大和較深的孔進行加工時，像Coro-TurnSL等型號的模塊化刀具系統結合使用HPC，可更好地發揮出其優點：由于切割頭不受鉆桿的限制而實現快速和簡單的自由更換，因此可以靈活執行多個加工步驟。采用高壓冷卻潤滑材料，可以實現更加可控的切屑形狀并降低剪切效應。這使得加工作業達到安全和無磨損的水平。Coro-TurnSL系統結合采用了振動阻尼的鉆桿和穩定的切割頭刀具接口。這種組合適合于孔徑可以達到鉆桿直徑10倍深度的鉆孔操作，并預備有連接高壓冷卻系統的設施。 圖4Coro-Mill690型套式立銑刀專為高壓冷卻劑而準備 在對高強度材料進行銑削時，HPC也可發揮出其優點來。Coro-Mill690型系統是專門為加工鈦合金而研發出來的帶有高壓冷卻劑功能的套式立銑刀。每個轉位刀片座均擁有自己的冷卻劑引入系統，因此，每個刀片都可從高壓冷卻劑射流的優點中受益。如果銑刀無需全部埋入，則未被啟用的冷卻劑引入系統即被關閉，以便保持冷卻劑壓力不受損失。銑刀端面上的冷卻劑噴頭的位置分布充分考慮到了排屑的方便和避免切屑被二次切削的情況，尤其是在加工凹處和溝槽處且切屑排放不便時。 計算機測定出理想的HPC參數 由于鈦金屬屬于容易發生反應的一種材料，具有在轉位刀片上結瘤的傾向，因此這種現象會導致刀具使用壽命急劇降低。對此，解決的途徑也在于采用高壓冷卻技術，它可以有效阻止刀刃結瘤的生成。 采用一種專用的計算機可以測定出理想的HPC參數。其中需要輸入諸如冷卻劑流量、冷卻劑壓力值、切削數值、軸向切削深度和刀具特征參數等數值。測定的結果可以為最佳噴嘴規格的選擇提供建議和依據，選出的最佳噴嘴可以在使冷卻劑保持恒壓的情況下，維持較低的冷卻劑流量。 溫度變化和加工時產生的切削力可以導致表面質量的波動。由于傳統的冷卻方法已經有助于改善工件表面質量，因此，采用高壓冷卻劑可以極大影響最后精加工的結果。冷卻劑射流可以準確對準刀片上與精加工表面相接觸的特定位置，準確定向可以避免射流偏差和可能出現的錯誤源。由此可以達到安全和勻質的加工流程，獲得無瑕疵的表面質量。 但是，采用高壓冷卻潤滑劑不能彌補其他應用參數(例如選錯轉位刀片、加工不穩定或選錯切削數據等)的錯誤。在其他正確的基準工況條件下，HPC無疑是一種“切削流程優化器”。高壓冷卻技術可以提供降低流程時間、維持工件穩定質量和提高車、銑工藝流程安全性的機會和條件。
