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1、低温切削技术低温切削的基本概念在刀具磨损机制中,“磨损”本身并不是导致刀具失效的唯一原因,“高温”才是刀具真正的大敌。如果工件材料本身具有很好的耐热性,这种现象将变得尤其明显。如钛合金、蠕墨铸铁(CGI)等。低温切削是指在机械加工中,通过各种不同的冷却方法造成工件材料切削区的局部低温或超低温状态,利用工件在低温条件下产生的低温脆性,提高工件的切削加工性、刀具寿命和工件表面质量的一种新型工艺方法。目前用于低温切削的制冷方法主要有冷风冷却、液氮冷却和电子冷冻。低温切削加工优点:降低工件温度,提高工件的切削加工性。根据材料的低温脆性,采用低温切削加工,提高工件的切削加工性。降低刀具温度延长刀具寿命。
2、在金属的切削过程中,刀尖温度在7001200之间,影响刀具寿命。采用低温切削,刀具耐用度明显提高,刀具寿命明显延长。提高工件的加工精度和表面质量常规切削加工时,刀具由于温升引起的热变形对工件的加工精度产生影响,低温切削可避免。实现对塑料、橡胶等高弹性材料的切削加工。塑料、橡胶等高弹性材料,切削加工很困难。采用低温切削加工,先用冷冻剂使之冷却变硬,然后再进行加工,这类问题便可迎刃而解了。对薄片件的精密加工低温切削可以实现对薄片件的精密加工,厚度可加工到0.35mm以下。低温切削的局限性低温切削会造成被加工金属的热胀冷缩作用,零件的加工尺寸会发生明显误差,需要研究材料的温差影响数据资料;需要配置复
3、杂的致冷系统,一般成本较高,仍存在许多技术性难题需要解决。目前,对低温切削的研究还处于实验开发阶段。低温切削的技术难点冷风冷却低温切削的技术问题冷风冷却低温切削是将空气经过除湿器将水分除去后,送入空气冷却器冷却至零下30,再经风嘴将冷风送至切削部位。冷风冷却低温切削技术需要解决的问题有: 对于不同的被加工材料有着不同的影响; 冷却润滑系统比较复杂,不利于推广应用; 只有冷却功能而无润滑功能。 在冷风喷嘴频繁换道时的同步位移、冷风输送系统与复杂机床的衔接、最佳切削参数的选配。液氮冷却低温切削的技术问题液氮冷却低温切削有两种应用形式:一种是将液氮作为切削液直接喷射到切削区以降低切削温度,实现提高加
4、工精度和表面质量,延长刀具寿命;另一种是利用液氮受热蒸发循环来间接冷却刀具或工件。液氮冷却低温切削技术需解决的问题: 液氮的润滑性能欠佳; 成本增加,包括液氮的存储、运输等; 工件防锈问题; 液氮使用的安全性问题。电子冷冻低温切削的技术问题电子冷冻低温切削是用热电制冷的冷冻加工方式,被加工工件的温度降到-25以下,适宜于薄片件,韧性、粘性好的材料的加工。但具有低温液体消耗量大、冷处理时间长、成本高的缺点。电子冷冻低温切削主要问题是控制加工精度的问题。为了控制被加工件的尺寸精度,必须掌握冷冻温度与尺寸收缩的关系。低温切削加工的研究情况难加工材料:钛合金、 高锰钢、 淬硬钢、 铝合金、 不锈钢、 工程陶瓷(含96%Al2O3)、 非金属材料和复合材料采用低温切削工艺,明显改善切削加工性。应用实例:铝合金的硬度和熔点都比较低,采用硬质合金刀具铣削加工时,刀具磨损快,切削量增大时造成工件热变形,影响加工精度。某公司在摩托车发动机缸体加工中,采用气旋制冷技术,选用人造多晶金刚石刀具加工关键部位,提高了加工精度和生产效率。