【編者按】冷卻液在金屬切削中一直發(fā)揮著重要作用另假，主要用于切削區(qū)域和零件的散熱础淤。 山特維克：創(chuàng)新技術(shù)改變了冷卻液的使」沓常【參閱山特維克可樂(lè)滿最新推出基于多軸車銑機(jī)床的銑削方法 】

　　幾十年來(lái)扣甲，冷卻液在金屬切削中一直發(fā)揮著重要作用，主要用于切削區(qū)域和零件的散熱齿椅。 過(guò)去琉挖，如果冷卻不良，很快就會(huì)出現(xiàn)斷刀現(xiàn)象媒咳，而如今粹排，由于現(xiàn)代刀具材料的熱硬度大种远，一般的加工作業(yè)并不依賴?yán)鋮s液涩澡。干式加工通常是一種較好的替代方案。

　　但是坠敷，在加工一些要求很高的材料汹涯、內(nèi)圓車削的排屑和在某些工序中需要保持熱穩(wěn)定性時(shí)，為了降低溫度数屁，冷卻液仍然發(fā)揮著至關(guān)重要的作用片侧。 現(xiàn)在，高壓冷卻（HPC）還作為一種提高生產(chǎn)效率的手段透格，廣泛應(yīng)用于不同的卷屑效果中微悬。

　　為了適應(yīng)較高溫度的要求，硬質(zhì)合金刀具的發(fā)展使刀具的硬度大幅度提高韭拙，從而獲得更大的金屬去除率和更長(zhǎng)的刀具使用壽命沙诅。 使用冷卻液弊大于利，由于切削部位浸入冷卻液的深度不高，在高溫區(qū)域冷卻液蒸發(fā)草仪，冷卻效果不十分明顯至沸。在很多銑削工序中，冷卻液最初還被認(rèn)為有副作用振害，因?yàn)槌掷m(xù)的刀片吃刀增加了熱量的變化盖扔。這導(dǎo)致了切削刃材料的溫度波動(dòng)和磨損加快。在加工過(guò)程中和加工后缘缚，冷卻液在降低零件上積聚的熱量方面發(fā)揮更大作用勾笆，這意味著零件可保持更加穩(wěn)定的溫度和外形尺寸水平。

　　山特維克可樂(lè)滿早期在深鉆孔中使用過(guò)冷卻液桥滨。七十年代時(shí)匠襟，發(fā)明了噴吸鉆，采用兩根相同的管道提供冷卻液和排屑该园，形成文丘里效應(yīng)酸舍。這是一種噴射效應(yīng)，冷卻液的噴射速度隨著橫截面積的減小而減小里初。冷卻液泵入內(nèi)管和外管之間啃勉，然后通過(guò)文丘里效應(yīng)，在內(nèi)管的前半部分形成負(fù)壓双妨，使得部分冷卻液隨碎屑通過(guò)內(nèi)管吸出淮阐。 因此，在有壓力時(shí)創(chuàng)新地使用冷卻液刁品，一點(diǎn)也不新奇泣特。

　　七十年代和八十年代初，進(jìn)行了大量的開(kāi)發(fā)工作凡宅。1984年谆威，將高壓冷卻（HPC）的噴射用于車削加工石油行業(yè)零件的材料，這些材料要求非常嚴(yán)苛钓闲，重點(diǎn)是堅(jiān)硬材料的斷屑婉饼。從1985年開(kāi)始，高壓冷卻在航空工業(yè)的某些領(lǐng)域的應(yīng)用取得了巨大成功拉盘。盡管仍處于研發(fā)階段序敷，人們積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，并且在1990年引進(jìn)Coromant Capto形式的模塊化工具系統(tǒng)時(shí)当糯，采用了帶內(nèi)冷的快換工具系統(tǒng)赋昔，這種冷卻方式后來(lái)成為高壓冷卻（HPC）的組成部分。 采用這種刀具系統(tǒng)后捧练，機(jī)床制造廠馬上相繼跟進(jìn)亮绢，在所生產(chǎn)的機(jī)床上使用HPC钳骚，并且無(wú)需使用外管和接頭。

　　九十年代唱枝，通過(guò)與科研院所通力合作貌嫡，大規(guī)模地研發(fā)高壓射流助推車床。研發(fā)的主要目的之一是在車削過(guò)程中鋁合金的斷屑该溯。高壓冷卻（HPC）助推車床的一項(xiàng)重要研究成果是切削部位的溫度比預(yù)期的要低得多岛抄。這便得出一個(gè)結(jié)論，高壓冷卻對(duì)難加工材料很有效狈茉，并且降低切削區(qū)域的溫度夫椭，改善切削參數(shù)，從而提高生產(chǎn)效率氯庆。

　　在1999年召開(kāi)的工業(yè)工具系統(tǒng)第三次國(guó)際會(huì)議上蹭秋，關(guān)于冷卻液的聯(lián)合科研項(xiàng)目發(fā)表一篇論文，其中詳細(xì)闡述了基于使用壓力為400～3,000巴的冷卻液的研發(fā)堤撵。研究重點(diǎn)是切屑的形成仁讨、溫度和刀具使用壽命。研究成果表明实昨，這種技術(shù)對(duì)通過(guò)改進(jìn)切屑速度和進(jìn)給量而提高生產(chǎn)效率很有潛力洞豁。 九十年代末，有些機(jī)床制造商也開(kāi)始對(duì)高壓冷卻（HPC）加工產(chǎn)生興趣荒给。 一個(gè)典型的例子來(lái)自一家意大利的機(jī)床廠商掐抢。該公司從事汽車行業(yè)專用機(jī)床的制造，采用可樂(lè)滿Capto哗缀，通過(guò)80～450巴的高壓冷卻统扔，使非合金鋼車削的性能得到了明顯的改善。

　　與此同時(shí)板蜻，優(yōu)化高壓冷卻（HPC）射流在車削鈦合金和Inconel 901等金屬時(shí)的斷屑以及延長(zhǎng)刀具壽命方面的研發(fā)在不斷推進(jìn)馁筷。這仍基于Coromant Capto技術(shù)，使用的壓力范圍為100～1,000巴垦适，冷卻液流量為2～5升/分鐘朽突。其效果完全可與壓力為0.5～80巴旋逛、流量為30～40升/分鐘的傳統(tǒng)冷卻液的效果相比矛塑。Coromant Capto是唯一裝有超高壓力需要的密封裝置的機(jī)床接口。噴嘴技術(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)最佳射流至關(guān)重要妥触，盡管這一技術(shù)和切削刃對(duì)準(zhǔn)方面還沒(méi)有盡善盡美媳厕，在此階段還是取得了舉世矚目的進(jìn)展，即刀具使用壽命更長(zhǎng)群镰、切削速度更快睬魂，產(chǎn)生的切屑更短终吼。

　　當(dāng)冷卻液射流流過(guò)切削區(qū)域時(shí)，在切削刃與切屑之間形成一個(gè)“液壓楔”氯哮。液壓楔的壓力充當(dāng)切屑的杠桿际跪，改變了其成形和接觸長(zhǎng)度。作用力的位置隨切屑寬度方向射流的位置和壓力變化而變化喉钢，增加多股射流造成切屑的聚積效應(yīng)姆打，便于熱量管理。為了實(shí)現(xiàn)高壓冷卻（HPC）的最佳性能肠虽，了解液壓楔形狀幔戏、位置和效應(yīng)尤為關(guān)鍵，其重要性日益明顯税课。因此闲延，噴嘴技術(shù)成了開(kāi)發(fā)目標(biāo)的重中之重，因?yàn)槌晒εc否的關(guān)鍵是沖擊位置的組合和射流的類型韩玩。這種科研成果成為后來(lái)開(kāi)發(fā)高壓和低壓車床和銑床時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)和訂制的高壓冷卻（HPC）工具系統(tǒng)的依據(jù)垒玲。

　　山特維克可樂(lè)滿在超高壓冷卻液（射流的冷卻液壓力為80～1000巴）方面的研發(fā)成果形成了Jetbreak理念。這種理念還是基于Coromant Capto技術(shù)找颓，因?yàn)樗菣C(jī)床接口中唯一從技術(shù)上可密封達(dá)到如此高的冷卻液品昭，且對(duì)機(jī)床接口的功能和穩(wěn)定性無(wú)任何影響。它還是唯一能采用四個(gè)通道和四股射流的系統(tǒng)影菩。 這為快速換刀打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)侍融。

　　自八十年代開(kāi)始研究以來(lái)，HPC系統(tǒng)技術(shù)日益成熟猜摹，在本世紀(jì)初終于問(wèn)世崇夫。 Jetbreak專門針對(duì)航空工業(yè)和能源行業(yè)的立式車床加工，其中有一根柱塞灿磁，成功解決了面對(duì)的技術(shù)難題缭涣，提供了生產(chǎn)效率。這種技術(shù)對(duì)溫度和切屑能夠很好地控制嫁橱，并且大大地改善了零件質(zhì)量热阁。在車削加工中，這種技術(shù)專門解決難加工的材料和切屑難控制的作業(yè)环起。

　　噴嘴技術(shù)對(duì)性能優(yōu)化非常關(guān)鍵荡明，為了實(shí)現(xiàn)射流壓力、流量娘扩、速度和動(dòng)力的平衡着茸，其中采用了各種各樣的噴嘴直徑。因此琐旁，通過(guò)“可變卷屑槽”形成切屑涮阔，并按期望的方向排屑猜绣。Jetbreak技術(shù)最適合加工超合金、鈦合金和延性材料敬特￡希快速換刀是這種方案的重要組成部分，在自動(dòng)化生產(chǎn)中伟阔，十分安全可靠尸变。另外，工藝和應(yīng)用支持也是一個(gè)重要貢獻(xiàn)因素减俏。通常來(lái)說(shuō)召烂，如今采用Jetbreak 技術(shù)，可使切削速度翻番（即在車削 Inco 718材料時(shí)娃承，速度也可從50m/min提高至100 m/min）奏夫，其中部分原因是切削部位的冷卻效果好。但是倒灰，Jetbreak技術(shù)只局限于靜態(tài)應(yīng)用的立式車床艳杯，對(duì)車床中心和多任務(wù)機(jī)床而言，還有很大的開(kāi)發(fā)潛力茬蓝。

　　如今统褂，機(jī)床的高壓冷卻條件發(fā)生了很大的變化。大約四分之一的車床冷卻液壓力為70巴桐夭，而幾乎所有的多任務(wù)機(jī)床都采用高壓冷卻（HPC）稼掏，機(jī)床冷卻壓力水平呈明顯上升的趨勢(shì)。高壓冷卻（HPC）還可用于方桿刀具搅谆，實(shí)際工作中憾牵，使用HP技術(shù)，無(wú)任何障礙阀温。

　　在這種背景下印脓，為了適應(yīng)更加廣泛的應(yīng)用和更多機(jī)床的需求，同時(shí)作為標(biāo)準(zhǔn)刀具編程的一部分啡笑，開(kāi)發(fā)HPC刀具系統(tǒng)便是順理成章的事情崇磁，為Jetbreak的系列范圍和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)提供補(bǔ)充。山特維克可樂(lè)滿已經(jīng)開(kāi)發(fā)并推出了一款刀具程序推姻，使用簡(jiǎn)單平匈，重點(diǎn)用于最大冷卻液壓力為80巴的車床。 但是拾碌，用于外圓車削和內(nèi)孔車削的CoroTurn HP標(biāo)準(zhǔn)方案吐葱，對(duì)只采用低壓冷卻液的機(jī)床來(lái)說(shuō)，也很有優(yōu)勢(shì)校翔。HP刀具采用固定噴嘴技術(shù)弟跑，噴出高速的平行層流射流，可準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)刀片需要冷卻的位置防症。所產(chǎn)生射流的精度和特性使得這種技術(shù)與眾不同孟辑，無(wú)需任何設(shè)置。

　　當(dāng)機(jī)床冷卻液壓力大于或等于70巴時(shí)蔫敲，HPC工具系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)將發(fā)揮得淋漓盡致饲嗽。冷卻液壓力較低，盡管對(duì)標(biāo)準(zhǔn)系列刀具有積極作用奈嘿，但是不能發(fā)揮出全部潛力貌虾。如今，進(jìn)一步的創(chuàng)新已經(jīng)提高了應(yīng)用高壓冷卻（HPC）的可能性翰蛔，這是由于對(duì)刀片槽形的研究進(jìn)一步改善了冷卻效果革秩。

　　完全的創(chuàng)新技術(shù)包括專用的可轉(zhuǎn)位刀片，開(kāi)發(fā)這種刀片的目的是充分利用帶有高壓冷卻液的車床痰汰。傳統(tǒng)的刀片不適合冷卻液射流技術(shù)焦赋，所以，在使用時(shí)需要采用刀柄的HPC刀片非常暢銷凑戏。 新型CoroTurn HP刀片能最有效地利用高壓冷卻液鲁磺，從而有助于射流滲入切削部位。 這些刀片還可克服HPC在使用傳統(tǒng)刀片槽形時(shí)出現(xiàn)的一些副作用裆机。為了滿足冷卻液的工作壓力在30巴以上（最佳狀態(tài)在70巴以上）的要求跋园，HPC車床因此而誕生，在同時(shí)使用HP噴嘴技術(shù)和專用刀片時(shí)狼憋，這種車床很有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)弦密。

　　專門開(kāi)發(fā)的刀片上的斷屑槽的外緣經(jīng)過(guò)倒圓處理，無(wú)論是進(jìn)行中等精車還是精車時(shí)罪谢，性能都同樣出色缨叫。槽形設(shè)計(jì)能“收集”冷卻液射流，形成最有效的液壓楔荔燎。這種技術(shù)延長(zhǎng)了刀具的使用壽命耻姥，加大了對(duì)切屑形成的控制，性能無(wú)與倫比有咨，它不僅可以用于車削延展性非常大的金屬琐簇、不銹鋼和超合金，而且在車削廣泛使用的不銹鋼方面座享，還具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)婉商。

　　在開(kāi)發(fā)過(guò)程和實(shí)際的行業(yè)應(yīng)用中，用這種技術(shù)能否成功銑削鈦合金與所使用的冷卻液有關(guān)渣叛，冷卻液應(yīng)用越成熟丈秩，性能就越好盯捌。在銑削時(shí)，70～80巴壓力的高壓冷卻（HPC）應(yīng)用最適當(dāng)蘑秽，突顯綜合優(yōu)勢(shì)饺著。因此，當(dāng)高壓冷卻已成為當(dāng)今眾多采用旋轉(zhuǎn)刀具的機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)配置肠牲，這是對(duì)鈦合金零件的徑向銑削優(yōu)化的潛在資源煞精。

　　在研發(fā)CoroMill 690的過(guò)程中，設(shè)計(jì)了專門用于鈦合金銑削的先進(jìn)的可轉(zhuǎn)位刀片厌棵、長(zhǎng)刃銑刀以及冷卻液通道和噴嘴因郁，為每片刀片提供HPC效應(yīng)。由于多個(gè)刀片沿著銑刀形成徑向刃口醇票，冷卻液噴嘴在定位時(shí)加鄙，能夠確保最優(yōu)化的效果。在無(wú)需使用銑刀的整個(gè)軸向深度的情況下凌蝎，可以使用塞子代替噴嘴匕伶，這樣可以避免不必要的空噴射而浪費(fèi)冷卻液壓力。供應(yīng)適量的冷卻液是HPC的一個(gè)重要考慮因素舰缠，特別是采用大量噴嘴和長(zhǎng)刃銑刀時(shí)括樟，更應(yīng)仔細(xì)考慮。因此蚣凰，為了根據(jù)機(jī)床類型手浙、切削參數(shù)、軸向切深和刀具特性坦辟，提供噴嘴射流的最佳數(shù)據(jù)刊侯，我們開(kāi)發(fā)了專門的流量和壓力計(jì)算器。

　　各種驗(yàn)證試驗(yàn)和應(yīng)用表明锉走，這種技術(shù)大大加快了難加工材料的切削速度滨彻，刀具的使用壽命延長(zhǎng)一半以上。還有一個(gè)主要的好處是改善了切屑控制挪蹭，消除了加工區(qū)域和排屑通道的許多問(wèn)題亭饵。山特維克可樂(lè)滿擁有幾十年利用高壓冷卻（HPC）射流進(jìn)行加工的創(chuàng)新和經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用梁厉，最主要的是辜羊，并不局限于難以加工的材料。

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