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2017年5月19日

加工中心、高速切削刀具冷卻技術(shù) - 加工中心

加工中心高速切削時(shí)的切削速度是傳統(tǒng)切削速度的5~10倍，主軸轉(zhuǎn)速高達(dá)萬轉(zhuǎn)甚至十萬轉(zhuǎn)每分鐘，切削效率高，且切削力降低，適合加工精密零件。但高速切削會(huì)產(chǎn)生大量切削熱，會(huì)影響刀具壽命和加工精度。影響切削溫度的主要因素有切削參數(shù)（切削速度、切削厚度和刀具前角）、刀具與工件的導(dǎo)熱性能以及刀-屑、刀-工件的摩擦系數(shù)等。切削熱包括切削層金屬的剪切變形熱、切削底層金屬的摩擦擠壓變形熱和已加工表面上的摩擦擠壓變形熱，切削發(fā)生塑性變形所消耗的功率主要轉(zhuǎn)化為熱量，進(jìn)而形成切削加工熱。加工中心在高速切削過程是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過程，包含彈塑性變形、大變形和高應(yīng)變率以及很高的切削溫度和復(fù)雜的摩擦條件。以彈塑性大變形分析為基礎(chǔ)，采用熱-應(yīng)力耦合分析和熱彈塑性分析等有限元數(shù)值模擬方法將會(huì)促進(jìn)對(duì)高速切削過程熱行為的研究。基于三維的熱有限元建模，針對(duì)不同刀具材料、不同加工方式和冷卻方式的刀具切削性能的分析將是未來研究的重點(diǎn)。在刀具冷卻技術(shù)方面，目前提出了先機(jī)的帶冷卻液通道的刀具。在冷卻液方面，水基液的冷卻效果良好。針對(duì)不同冷卻液有很多研究人員通過實(shí)驗(yàn)改良冷卻液成分，以其得到更佳的冷卻效果。冷卻液的滲透性和加注方位與流量是影響冷卻液效果的兩個(gè)關(guān)鍵因素。國內(nèi)外研究了采用超聲波處理等技術(shù)提高冷去液滲透性來提高冷卻效果。為了使用最少的冷卻液實(shí)現(xiàn)最佳的冷卻效果，研究了加注方位和流量的影響。目前，精工機(jī)床在干式切削、液氮冷卻切削、水蒸氣冷卻切削、氣體射流冷卻切削、低溫風(fēng)式冷卻切削以及最小量潤滑切削等幾種綠色切削冷卻方式日益受到人們的重視。上述冷卻方式在成本、實(shí)現(xiàn)難易程度上各有不同，多種方式還處于理論機(jī)理研究和實(shí)驗(yàn)研究的階段，應(yīng)用不多。設(shè)計(jì)者應(yīng)權(quán)衡利弊，針對(duì)特定機(jī)床與環(huán)境選擇恰當(dāng)?shù)睦鋮s方式，但總體來說，綠色切削技術(shù)可以提高刀具使用壽命及加工質(zhì)量，且對(duì)環(huán)境無污染，對(duì)人體健康無害，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好效果，是金屬切削加工領(lǐng)域今后的發(fā)展方向。目前，高速（超高速）干式切削技術(shù)和開發(fā)無污染的生態(tài)切削液是綠色切削技術(shù)的發(fā)展重點(diǎn)。