高速低温切削及其应用

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1、高速低温加工及其应用摘要从高温低速加工材料的切削加工性入手，论述高速低温加工的优势、经济效益及分类，同时介绍高速低温加工刀具材料，切削用量的选择。关键词：高速低温切削切削加工性经济效益难加工材料AbstractFromhighspeedprocessingmaterialswithhighspeed,thelowtemperatureprocessingadvantages,economicbenefitsandclassification,andintroducedthehighlowtemperaturep

2、rocessingcuttingtoolmaterial,cuttingtheamountofchoice.Keywords：Highspeedlowtemperaturecutting,Machiningfeatures,EconomicbenefitsHard-to-cutmaterials一、前言金属切削加工是通过刀具和工件的相对运动来完成材料的移除。切削时会产生大量热。使刀具、工件甚至机床的温度升高。为了减少刀具磨损、降低加工部位的温升，通常使用大量的切削液。但是，使用切削液作为冷却润滑剂会造成很多问题

3、。诸如环境问题，成本问题。尤其以一些难加工材料，如不锈钢、钛合金、淬硬钢、高锰钢等，由于它们的物理、力学化学方面的综合影响，切削加工性差。主要表现为刀具磨损快且易破损、刀具的耐用度低，加工硬化严重，加工表面质量难以保证，切削速度低、切削效率低，切削温度高。针对以上在加工难加工材料中存在的问题以及随着低温技术及低温设备的发展，使低温加工对改善难加工材料的切削加工性成为可能。试验证明，低温加工可以降低切削温度，减少切削力，减少刀具的磨损从而提高刀具的耐用度。解决面临的诸多问题。二、高速低温加工的定义及原理高速低温是

4、将工件冷却并进行切削加工的一种切削加工方式。高速低温是利用超低温液流体在工件内或在刀具内形成局部的低温（或超低温）状态，从而利用在这种状态下的工件和刀具的机械性能的改变，有利于机械加工。难加工材料在于加工时，切削力比较大、切削温度高并且热量不易散失从而导致刀具和工件的温度升高，加剧刀具的磨损及难以控制加工精度和表面质量。为改善难加工材料的切削加工性，需降低切削温度，可以对加工材料面实行强冷处理，一方面可以降低切削区的温度，使工件的脆性增加，减少工件切削的塑性变形；另一方面会在加工表层形成一个以冷缩为主要特征的预

5、应力场，与切削过程中力和热所形成的应力场实现非线性叠加，从而抑制残余应力的产生；同时，当冷却剂采用惰性气体时也可以抑制工件表面污染层的产生。高速低温正是基于这个机理而提出来的。温加工的步骤为：1.根据加工对象和加工刀具的特性设定最佳低温加工温度!opt。2.利用冷却剂或其它方法使特定封闭加工区的温度达到!opt。3.自动控制低温流体的喷射量，以维持加工区的温度在!opt状态。一方面，当检测的加工区温度偏离!opt，则通过反馈控制器调节喷射流量，另一方面，当加工系统输入功率发生变时，则通过前馈控制器调节流量，以维

6、持最佳低温状态。高速低温加工示意如图1所示。一、国内外高速低温加工的研究状况低温加工的研究最早是Bartie报道的。在其实验中，液态CO2作为冷却剂喷在切削刀具上，CarbonDioxide公司发展了这一技术并且称之为“Ce-De-Cut”技术。1.低温加工国内外研究状况在20世纪50年代，就对低温进行了研究。1952年Oisonetai进行了低温仿形铣削实验。1959年日本益子教授等对低温加工效果在理论上做出明确的解释，同时进行了试验，着重阐述了工件的低温脆性、难加工材料的加工、延长刀具寿命等理论，并通过实验

7、对其理论进行了验证，其后对冷刀技术进行了开发和研现代制造工程!""#（$!）究，如1959年1月采用CO2气冷工件，冷却温度达到10~-90C，对切削区域进行冷却，其冷却回路是开放式的。1962年3月日本的冈木教授采用乙二醇水溶液进行封闭循环式冷却工件，冷却温度达到了-25~-30C。1965年~1966年间日本的东洋大学上原教授采用CO2和N2开放式冷却回路连续对工件进行冷却，冷却温度达到-200C。1967年~1968年间京都大学奥岛教授，采用两种方式对刀具进行冷却，首先采用电子冷却法使刀具温度保持在-8C

8、下进行切削加工，其后采用CO2和N2对刀具进行冷却，冷却温度达到-70~-190C。1981年日本山崎制作所研制的供刀具内部冷却的切削实验用的全自动机床，其中就采用了低温刀具系统。1982年美国采用冷冻和干冰对热塑性材料进行冷冻加工，并且获得了成功。1986年前苏联也采用冷冻法进行低温加工。20世纪90年代美国的LebIong公司采用以高压气体进行冷却加工工件的技术，刀具上的热量是通过