隨著機械加工業(yè)的發(fā)展,人們開始大力發(fā)展切削新技術(shù),使機床切削速度更快,切削負(fù)荷更大、切削溫度更高,同時不斷有新工藝出現(xiàn)來適應(yīng)新材料的加工。新的切削技術(shù)主要包括非常溫切削(液態(tài)氮和低溫風(fēng)冷)、干式切削、硬態(tài)切削、高壓冷卻切削、高速與超高速切削、高壓切削、激光輔助切削、射流加工、水蒸氣切削以及微量潤滑切削等。
液氮冷卻切削技術(shù)的特點
液氮冷卻切削是使用低沸點(-196℃)介質(zhì),在壓力作用下,利用液氮特性將氮氣發(fā)生裝置所生成的氮氣以液氮形式送入切削點,代替大量油劑的切削方法。這種干式冷卻除能冷卻刀具、快速斷屑和延長刀具壽命外,還具有干切削加工所具有的眾多經(jīng)濟、技術(shù)和生態(tài)效益。液氮冷卻切削如圖所示。
液氮冷卻切削
液氮冷卻的低溫切削主要有兩種方式:其一是在一定壓力下將液氮罐中的液氮直接澆注到切削區(qū);其二是以液氮受熱蒸發(fā)循環(huán)來間接冷卻刀具或工件。利用液氮為切削液進行超低溫切削時,超低溫流體會在切削區(qū)形成局部低溫狀態(tài),在此狀態(tài)下利用工件材料的低溫脆性,使其塑性、韌性降低,從而完成切屑和工件的分離,同時能夠保證刀具在低溫狀態(tài)下切削,減少刀具的磨損,改善工件的加工精度。采用液氮冷卻的優(yōu)勢:
(1)保證精確的尺寸公差。利用液氮可以去除切削過程中產(chǎn)生的熱,使加工中的工件保持恒溫。工件保持恒溫可以保障恒定的切削條件,有效地降低切削溫度和減少鈦和刀具材料之間的化學(xué)親和力,抑制切削區(qū)溫升和刀具磨損速度,從而保證精確的尺寸公差。
(2)提高刀具的使用壽命。液態(tài)氮還將刀具保持在極冷狀態(tài),低溫冷凍改變了陶瓷刀具的特征,使它們變得強度更高、硬度更高、韌性更大。陶瓷刀具的低溫制冷還可以對那些淬硬材料進行斷續(xù)切割。
(3)改善加工表面質(zhì)量。冷的氮氣可以淬冷工件,進而提高工件表面硬度。采用液氮冷卻,應(yīng)考慮以下技術(shù)要點:揮發(fā)的氮氣與工件、刀具之間會形成氣體分界層,該分界層會阻礙熱量的傳遞,因此需要考慮在液氮中懸置專用固體粒子,結(jié)合擊打刀具和工件的氣體速度,這些粒子會破壞氣體分界層,液氮通過可以調(diào)整其流速的噴嘴噴到刀具和工件上。