近干式切削加工了解

时间:2017-03-18 来源:网络 作者:佚名 收藏到我的收藏夹
简介:在切削加工中,使用切削液可以起到一些重要作用,如对刀具/工件界面进行有效的润滑与冷却,以及有效地冲走切屑。排屑不畅可能会导致二次切削的后果,它往往会将已切除的工件材料挤压在刚加工出的

在切削加工中,使用切削液可以起到一些重要作用,如对刀具/工件界面进行有效的润滑与冷却,以及有效地冲走切屑。排屑不畅可能会导致二次切削的后果,它往往会将已切除的工件材料挤压在刚加工出的表面上,而且,在某种程度上,会使切屑碎片熔焊在加工表面上。这可能也会损坏加工表面光洁度。

但另一方面,润滑液容易产生可能会对人体健康造成严重危害的细菌繁殖并产生异味。还有许多与切削液有关的其他缺点,包括采购、废液处理、维护保养和人工成本。残留在工件上的污渍或污染物也可能是一个问题。

为了达到冲走切屑的目的,在进行孔加工时,需要在钻头与工件材料的接触点上使用润滑剂,以便将切除的工件材料从孔中冲出。缺少润滑液会造成切屑粘附在孔壁上,干式切削的加工表面粗糙度可能平均会比湿式切削高出一倍。对钻头与孔壁之间的接触面进行润滑,可以显著降低钻削扭矩。

在铣削和车削加工中,使热量从切削区传递到切屑中是良好加工性能的一个指标。对切屑流的合理设计能使所产生热量的85%被切屑带离切削区,而其余的热量则流入工件或刀具中。这种发热现象对切削刀具的寿命会产生有害的影响。例如,在铣削加工中,当切削刃切入和切出被加工工件时,其温度会交替上升和下降。这种温度波动会引起了一系列膨胀和收缩,从而导致疲劳应力和热裂纹。而注入润滑液往往会使情况变得更糟。

围绕切削液能否真正到达切屑底部与刀具之间接触区的问题,研发工程师们长期争论不休。如果切削液不能到达该区域,那么它就只能冷却剪切区附近的区域,其冷却效果就相当有限。这种加热/冷却的交替作用只会加大温度梯度和增大热应力。

考虑一下经济性。在20年前,采购、管理和处理润滑液的费用在生产成本中所占的比例还不到3%。相比之下,如今同样这些费用平均要占到生产成本的16%。与这一重要的变化趋势相一致,考虑到刀具费用平均只占生产成本3%这一相对较低的比例,制造商们愿意接受以刀具寿命略为缩短为代价,来换取取消购买和维护润滑液的好处。

因此,为了从节省切削液成本或提高刀具寿命中获益,越来越多的制造商转向采用干式或近干式切削的解决方案。干式切削是指不使用任何切削液的切削加工,而近干式切削——即微量润滑(MQL)切削——是将微量润滑液(从内部或外部)直接应用于切削刃处。近干式切削的特点是润滑液在加工过程中蒸发,使切屑保持干燥。干式或近干式切削的实践已经证明,可以成功地应用更高速的切削条件。

高压冷却技术

高压冷却(HPC)是一种最新加工技术,特别适合特殊材料和不锈钢材料的加工。很高的压力形成了局部高压冷却液流,可以消除蒸汽的形成,并帮助将切屑分断为小碎屑。

高压(70-140巴)冷却液与精确对准切削区相结合,使该技术能够提供传统的浇注式冷却液不具有的优势。冷却液以液态(而不是蒸汽)的形式,在足够高的压力下喷射到切削区。液态冷却液实际上可以对熔融状态的切屑起到淬火作用,将其分断为更小、可控性更好的碎屑,从而实现对切削过程的润滑。此外,由于采用内冷却方式,高压冷却可使整个主轴、刀具、刀片和工件保持更低的温度,从而延长刀具和机床设备的寿命。从这个意义上说,它的作用就像汽车发动机的冷却系统一样。

高压冷却的另一个优点是,将冷却液喷射至二次剪切区附近可以提高高速切削状态下材料的可加工性。无论工件材料是钛、Inconel合金或钢,精确对准切削区的高压冷却液都可以形成更小、更可控的切屑。将冷却液精确对准切削区是成功的关键。该技术采用激光(而不是泛光)对准的方法,来控制冷却液的喷射位置。

JetHP系列刀具(包括Cut-Grip切槽刀、Isoturn和Heliturn车刀和端面车刀、Tang-Grip切断刀和切槽刀、Pentacut切槽刀、凹槽车刀和切断刀)是伊斯卡公司开发的HPC刀具的一个例子。这些刀具在车削加工中(包括在各种零件上加工内径和外径)非常有效。

冷却液的压力最高可达到400巴,但加工中最常用的压力一般为70-100巴。

用当今的HPC车刀进行高速切削时,高压冷却液是切削工艺不可分割的组成部分。除了能防止切削区过热和热冲击以外,高压冷却液还能提供“水刀”切割效应,可以切实提高切削作用。

HPC刀具是为在极高的冷却液压力和切削速度下进行加工而定制设计的,与在冷却液压力较低情况下使用的传统内冷却刀具相比,其加工性能水平更高。

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