利用高压冷却液优化切屑控制
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利用山特维克可乐满公司推出的一种能充分发挥高压冷却液加工潜力的切削刀柄,可以提高切削加工生产率,并使刀具寿命延长50%。

图1 CoroTurn HP切削刀柄

图2 2~3个精密定向喷嘴喷出的1000psi高压切削液可形成水楔效应,有助于控制切屑成形。断屑对于精加工尤其重要(因为切深较小)

图3 将高压冷却液流精确喷向加工需要位置,可提高切削速度、延长刀具寿命
在金属切削加工中,切削液具有双重作用:润滑和冲刷切屑。无论加工要求使用油基切削液还是水基切削液,其在加工中的功能都是在切削刃与工件之间形成一个液压层(它有助于将切削热从刀尖传导到切屑中),然后促使已被加热的切屑从切削区加速排出。
冷却液的使用方式通常是利用安装在刀具外部的管道将冷却液直接浇注在切削区。在当今的制造环境下,许多加工车间都在重新评估冷却液在切削加工(尤其是车削加工)中的使用方式。
车削加工(以及钻削加工)是一种连续切削工艺,要求切削刃在整个切削过程中始终与工件保持接触。在以高速钢刀具为主导的年代,由于进给率和切削速度都比较低,因此只要浇注的冷却液能使温度降低到足以保持刀具切削刃完好就足够了。但在如今,随着机床技术的进步和硬质合金刀具的使用,加工参数有了大幅度提高,如果仍按传统方式对温度高达1000℃的切削区浇注切削液,切削液就会立即蒸发,从而形成一个高压蒸汽区,它会有效阻止低压冷却液的流动,使其无法到达切削刃。为了解决这一问题,人们为现代机床开发了高压冷却液系统。
但是,高压冷却液只能解决一部分问题。为了从高压冷却液系统中获益,就必须将冷却液恰当地输送到加工最需要的位置。为此,山特维克可乐满公司推出了一种能充分发挥高压冷却液加工潜力的切削刀柄(见图1),利用这种刀柄,可以提高切削加工生产率,并使刀具寿命延长50%。
这种新型刀柄称为CoroTurn HP(HP为“高压”之意),它与Capto模块式快换工具系统一起使用。新系统可应用于任何装有高压冷却液供液装置和Capto联接系统的加工机床上(包括多任务加工机床、数控立车、车削中心等)。
这种刀柄上有2~3个切削液喷嘴,其位置和喷射方向取决于所用刀具种类和加工要求。这些喷嘴的位置紧靠刀具/工件界面,利用压力为1000psi的高压切削液,它实际上还具有控制切屑的附加功能。
在加工时,HP刀柄利用小喷嘴喷出的高压切削液,可以穿透由切削加工形成的热影响区,达到更快速、更有效地冷却切削刀片和优化切屑控制的目的。喷嘴可在切削刀片的上表面与从工件上被切除的切屑下表面之间形成一个水楔,从而有助于控制切屑成形,减少刀片磨损,并可将切屑分断为更小的碎屑,以利于从切削区更快地排出(见图2)。
虽然在粗加工中,切屑控制的重要性比在精加工时稍逊一筹,但利用HP刀柄精确使用切削液,可以降低切削温度,从而能采用更高的切削速度,或进一步延长刀具寿命。另一方面,在精加工中,由于切深量和进给量较小,因此更容易出现切屑控制问题。此外,随着越来越多的加工车间采用无人值守或少人值守的自动化加工方式,利用HP刀柄消除“鸟巢”状切屑的形成也是一项重要优势。
总之,通过正确地应用高压冷却液,可以充分释放更高的切削速度、更长的刀具寿命、更少的加工中断、更好的可预测性和更安全的自动化加工的巨大潜力。
本文作者:张宪(编译)
原载:《工具展望》2008年第6期
上载于:2011-2-9 11:39:49

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