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所谓高压冷却切削技术是指把切削液压力升至特定压力后,通过内部切削液通道,经过喷嘴精准地喷到所需冷却区域从而达到快速冷却的目的。
(本篇选自《数控刀具选用指南》第九章第七节高压冷却切削技术)
(一)高压冷却切削技术
运用高压冷却切削技术的刀具在加工钛合金、铬镍铁合金以及其他耐热合金、不锈钢及合金钢时,刀具寿命、生产率以及对切屑的控制都得到很大的改善。

图1 高压冷却切削
(1)从冷却效果来看。高压冷却切削技术是采用高压冷却液精准而足量地直喷至刀片前刀面与切屑之间的切削区域热影响区,从而可以最高限度地带走切削区域的热量,令切削液发挥出其最佳性能,达到快速冷却的目的。
(2)从控屑能力来看。采用高压冷却加工方式后除了有效降低切削区域的切削热,还使得切屑脆性增加,易于折断,从而获取短小切屑,使得切屑不再缠绕在工件周围,加工过程无需再因人工去除长的缠绕屑而频繁停机。切削液压力的分布以及喷嘴的尺寸会对切屑产生很大的影响。通过调整射流参数可获得不同的卷屑效果,甚至改善切屑的长度。同时由于在切削区域形成一个高压水楔,因此还有可能将切屑强行打断,进而降低切屑对加工效果的影响。
(3)从刀具寿命来看。采用高压冷却方式后,切削液喷口与刀片切削刃距离更近;切削液能精准直达刀片前刀面与切屑之间的切削区,实现了更佳的切屑控制,对切削刃的冷却更加有效,从而减少了刀具的磨损,延长了刀具寿命。一般情况下,加快切削速度会导致刀具寿命急剧缩短,但是采用高压冷却方式后增加进给量,刀具寿命的缩短就没有那么明显。试验证明,在难加工材料的粗加工时,与常规切削液供应的刀具相比其切削速度可提高。即使切削液压力低至1MPa,在对钢、不锈钢、铝合金、钛合金和高温合金等材料进行精加工时,采用高压冷却技术仍可很好地控制切屑,从而带来的更高的加工安全性,可以明显延长刀具寿命(高达50%)。
(二)高压冷却切削技术的应用
东莞安默琳机械制造技术有限公司生产高压内冷雾化系统(见图2)。气雾通过机床主轴,经刀具的内孔并由端部喷出,或通过原切削液管由原喷嘴位置喷出,以达到最佳使用效果,适用于转速不高的数控车床、加工中心、孔加工机床,特别适合配合深孔加工,也适用于外冷刀具的使用场合。

图2 高压内冷雾化系统
上海顺唯精密机电有限公司生产的型号为SW02-E的数控机床用高压冷却装置,如图3所示。
该产品特点为:①通过外置该系统,提高数控机床原有切削液的压力。②通过高压切削液对被加工零件的冲淋,使缠绕在零件或刀具上的切屑被瞬间带走,使零件加工变得更为顺畅。③加速降低切削时被加工零件的表面温度和刀具温度,提高刀具寿命,同时也保证热变形对零件的影响,保证零件的精度稳定性。④可以同时加大刀具进给及背吃刀量,使生产率提高30%,降低零件制造成本,提升企业竞争实力。⑤高效、低成本的附件装置,任何数控设备都能安装。⑥采用免拆卸清洗技术,使对系统进行维护的时间大幅缩短,从而减少停机时间。⑦采用高效的齿轮泵,使系统喷射的高压在7~13.8MPa间调节。

图3 高压冷却装置(内冷单元)