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车铣加工中的高压冷却技术,你了解多少?

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发表于 2017-11-13 17:02:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
在竞争越来越激烈的现代制造业中,所有的企业都想提高竞争力和生产效率。然而,随着硬质合金刀具的大量使用,提高生产效率的方法也更多,而提高切削参数的关键点就是控热,切削热影响着切屑的形成和排放,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,更好的控热,改善切削工艺流程和提高加工企业竞争力。



高压冷却技术(HPC)搜索

所谓的高压冷却技术是指把冷却液压力升至特定压力后,通过内部冷却液通道,经过喷嘴,精准的喷到所需冷却区域,从而达到快速冷却的目的。

高压冷却(HPC)在一般加工应用,特别是在不锈钢和低碳钢的加工中运用效果良好,在加工航空材料钛合金和耐热超级合金等难加工材料时也表现出色。
传统冷却与高压冷却比较
· 传统的冷却形式的冷却液充斥切削区。
· 冷却液不能喷入芯片与刀片之间,并有效地冷却刀片的最热区。
· 宽热影响接触区。
· 高压冷却液的高速射流形成液压楔,提供刀片的更有效的冷却靠近热接触区(A)。
迫使切屑迅速离开刀面,从而减少在刀片磨损(B),有助于将切屑分裂成小块并从切削区域排出。

高压冷却技术优势
在现代加工中要有效应用冷却液,就需要更多的使用高压喷射冷却,并确保其流量足够大,射流方向也要正确无误。高压冷却在诸多方面比常规冷却方式优势更加明显,包括切屑形成、切削热分布、表面完整性、刀具磨损和工件材料及切削刃上优良的抗粘结性等等。
01

冷却效果

高压冷却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的热量,令冷却剂发挥出其最佳性能,达到快速冷却的目的。
02

控屑能力

采用高压冷却有效降低切削区域的切削热,使切屑脆性增加,易于折断,从而获取短小切屑,使得切屑不再缠绕。冷却液压力的分布以及喷嘴的尺寸会对铁屑产生很大影响。通过调整射流参数,可获得不同的卷屑效果,做到改善切屑长度。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。
03

刀具寿命

采用高压冷却方式后,冷却液喷口与刀片切削刃距离更近,冷却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和对切削刃的冷却效果,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的缩短,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。
04

竞争力

高压冷却方式可以更好的控制切屑,更有效的降温,实现不停机工作,使加工周期更短,加工过程更安全可靠,刀具寿命更长,零件表面质量更高,提高了加工效率和质量,降低了加工成本。使企业综合竞争力得到进一步提升。
高压冷却应用

1高压冷却技术应用于车削

高压冷却刀具通过高压和准确的定向,使冷却液在刀片的刀刃与切屑之间构成了一种隔断,在刀片和切屑之间产生液压楔,影响切屑形成和流向并降低切削区域的温度。靠近切削刃安装的喷嘴准确地喷射出高速冷却液射流,迫使切屑离开刀片表面并使切屑冷却和断裂,以利于排屑。
即使冷却液压力低至10帕,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可获得相当的益处。除了由更好的切屑控制带来的更高的加工安全性之外,高压冷却还能明显延长刀具寿命(高达50%);采用更高切削速度所带来的潜力则是显著节约生产成本。
与其他任何因素相比,切削速度对切削温度和刀具磨损的影响更大。加工钛合金时超出合理加工区域,加快切削速度会导致刀具寿命急剧缩短,但是以类似的方式增加进给量,刀具寿命的缩短就没有那么明显。因此,通过改变进给量以改善金属去除率成为更具吸引力的方案。但是,使用高进给量并非总是一种万全之策,进给量的增加肯定会产生更大的切削力,也会影响切屑控制。
凭借更高的切削速度但同时又不会出现常见的温度升高和降低刀具寿命,高压冷却技术具备提升加工性能的潜力。对于ISO S类的材料,切削速度提高20%的时候,切削长度仍可以保持相同。
内圆车削也是高压冷却技术能够发挥重要作用的一个领域,它有助于确保良好的切屑形成,在加工难加工材料例如钛合金时还能改善材料的剪切性能。这样,在进行镗削工序时可获得更高的加工安全性以及更长的刀具寿命。

2高压冷却技术应用于铣削

通过高压冷却技术也为铣削带来益处。高压准确定位,使冷却液在刀刃和切屑之间构成隔断,降低切削区的温度,从而延长刀具寿命,提高切削效率,改善切屑控制和满足客户质量要求。
高压冷却加工不应被视为补救其它应用因素(如,不适合的刀片、不稳定性和不正确的切削参数等)导致的缺点的手段。这一技术是当工序设定基本正确时的“优化器”。该概念在车削和铣削中为实现更短的加工时间、改善零件质量一致性以及更高的加工安全性提供了解决方法。
对各种加工工序优化的需求,特别是当对切屑形成和难加工材料的加工占主导地位时,已经可以在机床上普遍应用的高压冷却技术无疑成为极具吸引力的选择。多任务机床以及新一代的立式车床的日益流行,已经突显出采用高压冷却加工的益处,从切屑控制的角度来看更是如此。


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