在刀具磨損機制中,“磨損"本身并不是導致刀具失效的原因,“高溫"才是刀具真正的大敵。由于高溫的影響,刀具的輕微磨損可能會“自我放大"。因此在切削加工中,“冷卻"是關鍵的條件,而用于低溫切削的制冷方法主要有低溫風冷、液氮冷卻和電子冷凍等。
所謂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,替代大量油劑的切削方法。利用液氮使工件、刀具或切削區(qū)處于低溫冷卻狀態(tài)進行切削加工,應用后直接揮發(fā)成氣體返回到大氣中,沒有任何污染。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,技術和生態(tài)效益。儲存型液氮罐
液氮冷卻的低溫切削方式
液氮冷卻的低溫切削主要有兩種方式: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);二是以液氮受熱蒸發(fā)循環(huán)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,同時能保證刀具在低溫狀態(tài)喜愛切削,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。儲存型液氮罐
液氮冷卻切削優(yōu)勢
保證準確的尺寸公差。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,有效地切削降低切削溫度和減少鈦和刀具材料之間的化學親和力,抑制切削區(qū)溫升和刀具磨損速度,從而保證精度的尺寸公差。儲存型液氮罐
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),低溫冷凍改變陶瓷刀具的特征,使他們變得強度更高,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。
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,應考慮一下技術要點: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)整其流速的噴嘴到刀具和工件上。
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