水蒸汽冷卻切削

水蒸汽冷卻切削是將過(guò)熱水蒸汽噴射到切削區(qū)以達(dá)到冷卻潤(rùn)滑的一種切削方法。它的切削系統(tǒng)由水蒸汽發(fā)生裝置、水蒸汽傳輸與控制系統(tǒng)和機(jī)床系統(tǒng)組成。前蘇聯(lián)學(xué)者Podgorkv V V和Godelviski V A在上世紀(jì)90年代提出了這種切削加工方法。哈爾濱工業(yè)大學(xué)也對(duì)此做過(guò)初步研究，并取得了一定成果。研究表明，水蒸汽冷卻切削可以減小切削力和工件表面粗糙度值，明顯降低切削溫度，生成的切屑更規(guī)則合理，潤(rùn)滑性有所提高。

一般認(rèn)為切削冷卻潤(rùn)滑劑的溫度越低越好，但冷卻潤(rùn)滑劑必須進(jìn)入刀-屑接觸區(qū)才能起作用，這就需要冷卻潤(rùn)滑劑具有較好的滲透和擴(kuò)散能力，而氣體因黏性阻力比液體小，故擴(kuò)散能力較強(qiáng)，較容易滲透。水蒸氣價(jià)格低廉又無(wú)污染，是一種很好的綠色潤(rùn)滑劑。目前，該技術(shù)仍處于研究階段，主要存在以下問(wèn)題：

（1）水蒸汽發(fā)生裝置能耗較大，尚須進(jìn)一步研究能耗低、保溫性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理的水蒸汽發(fā)生裝置。

（2）水蒸汽的潤(rùn)滑機(jī)理還需進(jìn)一步深入研究，切削過(guò)程的潤(rùn)滑模型尚不明確。

（3）尚需對(duì)不同的工件材料進(jìn)行大量切削性能試驗(yàn)和研究，選擇合理的加工參數(shù)及確定最優(yōu)噴射角度和流量等。

低溫風(fēng)冷切削技術(shù)

低溫冷風(fēng)切削時(shí)，工件和刀具的溫升低、變形小，刀具后端面切削阻力減小。而且由于切削點(diǎn)的溫度相對(duì)平穩(wěn)，加工表面殘余應(yīng)力小。當(dāng)加工點(diǎn)的溫升低于-60℃，工件加工界面殘留應(yīng)力趨于零時(shí)，對(duì)提高加工精度具有重要意義。低溫冷風(fēng)切削技術(shù)是干式切削技術(shù)的一種，其原理是通過(guò)專(zhuān)用設(shè)備將壓縮空氣的溫度降低到零下-40～-50℃，并混入微量潤(rùn)滑劑，對(duì)切削點(diǎn)實(shí)施冷卻、潤(rùn)滑和排屑，達(dá)到冷卻的目的，實(shí)現(xiàn)了綠色、環(huán)保、高效的清潔加工。

低溫風(fēng)冷切削技術(shù)的特點(diǎn)：

（1）提高加工質(zhì)量。使用低溫冷風(fēng)切削工藝后，由于采用穩(wěn)定的低溫冷風(fēng)，大大減少了工件的熱變形，還能夠降低加工表面的粗糙度，使產(chǎn)品的加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

（2）提高刀具壽命。在金屬切削加工過(guò)程中，刀具刀尖切削點(diǎn)的溫升對(duì)刀具壽命的影響很大，低溫冷風(fēng)切削就是向刀尖的加工部位噴射零下-40～-50℃的低溫氣流，并混入微量油霧潤(rùn)滑劑，產(chǎn)生低溫氣流降溫、微量油霧潤(rùn)滑切削和排屑的作用。使用相同材料的車(chē)刀進(jìn)行切削試驗(yàn)表明采用低溫冷風(fēng)切削可明顯提高刀具的使用壽命，如分別用10℃、-5℃、-10℃、-20℃以及-30℃的冷風(fēng)冷卻切削，以橫刃面磨損至0.1mm為參考點(diǎn)，在風(fēng)溫為+10℃時(shí)切削長(zhǎng)度為140m；風(fēng)溫為-5℃時(shí)切削長(zhǎng)度為330m；風(fēng)溫為-10℃時(shí)切削長(zhǎng)度為760m，風(fēng)溫為-20℃時(shí)切削長(zhǎng)度為1220m，風(fēng)溫為-30℃時(shí)切削長(zhǎng)度高達(dá)1400m。低溫冷風(fēng)切削法尤其適合鈦、鎂、鉬、高硅鋁合金以及不銹鋼等難切削材料和薄壁材料的加工。

（3）提高加工效率。在金屬切削加工過(guò)程中，采用低溫冷風(fēng)切削可以提高加工質(zhì)量和提高刀具壽命，同時(shí)也提高了機(jī)床的加工效率。有研究表明，低溫冷風(fēng)車(chē)削可以提高效率1倍，低溫冷風(fēng)磨削可以提高效率3～4倍，低溫冷風(fēng)鉆削（內(nèi)冷方式）可以提高效率20倍以上。