高速低温切削技术及其应用的报告

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1、高速低温切削技术及应用摘要：低温切削是指在低温环境下进行的切削过程，它利用低温下材料的物理化学性质，实现特定的加工目的。分析了低温切削技术的特点及其制冷技术，阐述了机械制造领域中低温切削技术的研究成果及其应用。关键词：低温切削；机械工程；难加工材料；切削加工性High-speedmachiningtechnologyandapplicationoflowtemperatureAbstract：Coldcuttingiscarriedoutatlowtemperaturecuttingprocess,whichuseslowtemperaturephysical

2、andchemicalpropertiesofmaterialstoachievespecificprocessingpurposes.Analysisofthelow-temperaturecharacteristicsandcuttingtechniquesrefrigerationtechnology,describesthefieldofcryogeniccuttingmachinerymanufacturingtechnologyresearchandapplicationconditions.Keywords:Low-temperaturecutt

3、ing,Mechanicalengineering,Difficultmaterials,Machinability1高速低温切削的特点同常规切削相比,低温切削技术主要有以下特点：(1)可加工难加工材料；(2)加工效率高；(3)提高工件的加工精度和表面质量；(4)刀具寿命长；(5)可以实现加工过程的绿色制造。2高速低温切削制冷技术可产生低温的方法很多，用于低温切削的制冷方法主要有低温风冷、液氮冷却和电子冷冻等。2.1低温风冷利用喷气冷却系统把10~100℃的冷却气体直接喷射于切削区，并可根据加工要求调节气体的温度、流量等参数以满足加工要求。低温风冷可均匀降低加

4、工区、刀具和工件的温度，有效抑制刀具磨损，提高道具耐用度，改善已加工表面的加工质量。常用的低温风冷介质有空气、氮气和cO2等。（1）氮气流切削法专用氮气发生装置把空气中的O2、CO2和水排出，提取氮气，并将这些常温氮气喷入切削区。特点：缓解金属材料的氧化过程，降低温升。温度略低于室温。（2）超低温冷却切削法在一定压力作用下，将液氮或是CO2液体送入切削点。特点：代替大量使用油剂切削，技术难度大、成本高。（3）低温冷风切削法将压缩空气的温度降低(冷风)和少量的水、润滑油充分混合形成气液两相低温紊流(即雾状射流)，以一定压力、速度喷射进入切削区，实现低温切削。特点

5、：对切削点实施冷却、润滑和排屑，使切削点低温化。2.2冷却液冷却利用液氮进行低温(超低温)切削加工，就是利用液氮使工件、刀具或切削区处于低温冷却状态进行切削加工的方法。它可分为2种形式应用：①直接应用，即把液氮像切削液一样直接喷射到切削区，可显著降低切削温度，提高加工精度和表面质量，延长刀具使用寿命。②间接应用，在切削加工中用液氮冷却刀具或工件。主要是刀具冷却法，即在加工中不断地冷却刀具，使切削热快速从刀具上，特别是刀尖处被带走，刀尖始终保持在低温下工作。2.3电子冷冻采用热电制冷器制冷可实现对工件冷冻夹持，同时切削区温度低，使低温加工成为现实，可解决一般常用

6、材料及某些特殊材料的加工问题，特别适宜于薄片件，韧、黏性材料的加工。尤其是冷冻磨削的研究与应用，解决了烧伤问题及各种材料的磨削问题，它把冷冻加工新技术的研究推进到生产实用阶段。同液体冷冻降温比较，电子冷冻是从冷板接触面处开始，经工件内部向表面冷却，对金属材料讲能冻透，属内冷式，故可克服外冷式内部不易达到低温的缺点。2.4磁制冷磁制冷方式是一种以磁性材料为工质的制冷技术，其基本原理是借助磁制冷材料的可逆效应，又称磁卡效应(MCE)，即磁制冷材料等温磁化时温度升高向外界放出热量，而绝热退磁时温度降低从外界吸收热量，从而达到制冷的目的。1997年美国依阿华大学Ame

7、s实验室和美国宇航公司组成的科学小组成功研制了室温磁制冷样机。随着研究的深入，磁制冷方式可能在低温切削方面得到应用。3高速低温切削技术的研究(1)材料的低温切削性能研究美国S．Y．Hong在液氮冷却超低温状态下，对车削加工方法进行了研究，研究结果表明，在液氮冷却加工状态下，硬质合金材料能保持其抗弯强度、断裂韧性和耐冲击强度，其硬度随温度的降低而增大，因此硬质合金刀具材料在液氮冷却中能够保持其优良的切削性能，并且和在常温下一样，其性能决定于黏结相的数量。而高速钢材料，随温度的降低，其硬度增大而抗冲击强度降低，但总体上能保持较好的切削性能。同时还对低碳钢、高碳钢、

8、轴承钢、钛合金、铸造铝合金等材料低温下