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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(wàn)轉(zhuǎn)甚至十萬(wàn)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(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)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(guò)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(lái)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(guò)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(guó)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(lái)提高冷卻效果。為了使用最少的冷卻液實(shí)現(xiàn)******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(rùn)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(lái)說(shuō)，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(wú)污染，對(duì)人體健康無(wú)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(kāi)發(fā)無(wú)污染的生態(tài)切削液是綠色切削技術(shù)的發(fā)展重點(diǎn)。