在競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈的現(xiàn)代制造業(yè)中，所有的企業(yè)都想提高競(jìng)爭(zhēng)力和生產(chǎn)效率。然而，隨著硬質(zhì)合金刀具、不銹鋼的大量使用，提高生產(chǎn)效率的方法也更多，而提高切削參數(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)就是控?zé)�，切削熱影響著切屑的形成和排放，如果仍按傳統(tǒng)方式對(duì)溫度高達(dá)1000℃的切削區(qū)澆注切削液，切削液就會(huì)立即蒸發(fā)，從而形成一個(gè)高壓蒸汽區(qū)，它會(huì)有效阻止低壓冷卻液的流動(dòng)，使其無法到達(dá)切削刃。為了解決這一問題，人們?yōu)楝F(xiàn)代機(jī)床開發(fā)了高壓冷卻液系統(tǒng)，更好的控?zé)幔�改善切削工藝流程和提高加工企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

 

高壓冷卻技術(shù)（HPC）

 

所謂的高壓冷卻技術(shù)是指把冷卻液壓力升至特定壓力后，通過內(nèi)部冷卻液通道，經(jīng)過噴嘴，精準(zhǔn)的噴到所需冷卻區(qū)域，從而達(dá)到快速冷卻的目的。

 

高壓冷卻（HPC）在一般加工應(yīng)用，特別是在不銹鋼和低碳鋼的加工中運(yùn)用效果良好，在加工航空材料鈦合金和耐熱超級(jí)合金等難加工材料時(shí)也表現(xiàn)出色。

 

傳統(tǒng)冷卻與高壓冷卻比較

傳統(tǒng)的冷卻形式的冷卻液充斥切削區(qū)；

冷卻液不能噴入芯片與刀片之間，并有效地冷卻刀片的最熱區(qū)；

寬熱影響接觸區(qū)。

高壓冷卻液的高速射流形成液壓楔，提供刀片的更有效的冷卻靠近熱接觸區(qū)。

迫使切屑迅速離開刀面，從而減少在刀片磨損(下圖B)，有助于將切屑分裂成小塊并從切削區(qū)域排出。

 

一、高壓冷卻技術(shù)優(yōu)勢(shì)

在現(xiàn)代加工中要有效應(yīng)用冷卻液，就需要更多的使用高壓噴射冷卻，并確保其流量足夠大，射流方向也要正確無誤。高壓冷卻在諸多方面比常規(guī)冷卻方式優(yōu)勢(shì)更加明顯，包括切屑形成、切削熱分布、表面完整性、刀具磨損和工件材料及切削刃上優(yōu)良的抗粘結(jié)性等等。

1、冷卻效果

高壓冷卻技術(shù)是采用高壓冷卻液精準(zhǔn)而足量地直噴至刀片前刀面與切屑之間的切削區(qū)域（熱影響區(qū)），從而可以最高限度地帶走切削區(qū)的熱量，令冷卻劑發(fā)揮出其****性能，達(dá)到快速冷卻的目的。

2、控屑能力

采用高壓冷卻有效降低切削區(qū)域的切削熱，使切屑脆性增加，易于折斷，從而獲取短小切屑，使得切屑不再纏繞。冷卻液壓力的分布以及噴嘴的尺寸會(huì)對(duì)鐵屑產(chǎn)生很大影響。通過調(diào)整射流參數(shù)，可獲得不同的卷屑效果，做到改善切屑長(zhǎng)度。同時(shí)由于在切削區(qū)域形成一個(gè)高壓水楔，因此還有可能將切屑強(qiáng)行打斷。進(jìn)而降低切屑對(duì)加工效果的影響。

3、刀具壽命

采用高壓冷卻方式后，冷卻液噴口與刀片切削刃距離更近，冷卻液能精準(zhǔn)直達(dá)刀片前刀面與切屑之間的切削區(qū)，實(shí)現(xiàn)了更佳的切屑控制和對(duì)切削刃的冷卻效果，從而減少了刀具的磨損，延長(zhǎng)了刀具壽命。一般情況下，加快切削速度會(huì)導(dǎo)致刀具壽命的縮短，但是采用高壓冷卻方式后，增加進(jìn)給量，刀具壽命的縮短就沒有那么明顯。

4、競(jìng)爭(zhēng)力

高壓冷卻方式可以更好的控制切屑，更有效的降溫，實(shí)現(xiàn)不停機(jī)工作，使加工周期更短，加工過程更安全可靠，刀具壽命更長(zhǎng)，零件表面質(zhì)量更高，提高了加工效率和質(zhì)量，降低了加工成本。使企業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)力得到進(jìn)一步提升。

 

二、高壓冷卻應(yīng)用

 

1、高壓冷卻技術(shù)應(yīng)用于車削

 

高壓冷卻刀具通過高壓和準(zhǔn)確的定向，使冷卻液在刀片的刀刃與切屑之間構(gòu)成了一種隔斷，在刀片和切屑之間產(chǎn)生液壓楔，影響切屑形成和流向并降低切削區(qū)域的溫度。靠近切削刃安裝的噴嘴準(zhǔn)確地噴射出高速冷卻液射流，迫使切屑離開刀片表面并使切屑冷卻和斷裂，以利于排屑。

 

即使冷卻液壓力低至10帕，對(duì)鋼、不銹鋼、鋁合金、鈦合金和高溫合金等材料進(jìn)行精加工時(shí)采用高壓冷卻技術(shù)可獲得相當(dāng)?shù)囊嫣�。除了由更好的切屑控制帶來的更高的加工安全性之外，高壓冷卻還能明顯延長(zhǎng)刀具壽命（高達(dá)50%）；采用更高切削速度所帶來的潛力則是顯著節(jié)約生產(chǎn)成本。

 

與其他任何因素相比，切削速度對(duì)切削溫度和刀具磨損的影響更大。加工鈦合金時(shí)超出合理加工區(qū)域，加快切削速度會(huì)導(dǎo)致刀具壽命急劇縮短，但是以類似的方式增加進(jìn)給量，刀具壽命的縮短就沒有那么明顯。因此，通過改變進(jìn)給量以改善金屬去除率成為更具吸引力的方案。但是，使用高進(jìn)給量并非總是一種萬全之策，進(jìn)給量的增加肯定會(huì)產(chǎn)生更大的切削力，也會(huì)影響切屑控制。

 

憑借更高的切削速度但同時(shí)又不會(huì)出現(xiàn)常見的溫度升高和降低刀具壽命，高壓冷卻技術(shù)具備提升加工性能的潛力。對(duì)于ISO S類的材料，切削速度提高20%的時(shí)候，切削長(zhǎng)度仍可以保持相同。

 

內(nèi)圓車削也是高壓冷卻技術(shù)能夠發(fā)揮重要作用的一個(gè)領(lǐng)域，它有助于確保良好的切屑形成，在加工難加工材料例如鈦合金時(shí)還能改善材料的剪切性能。這樣，在進(jìn)行鏜削工序時(shí)可獲得更高的加工安全性以及更長(zhǎng)的刀具壽命。

 

2、高壓冷卻技術(shù)應(yīng)用于銑削

 

通過高壓冷卻技術(shù)也為銑削帶來益處。高壓準(zhǔn)確定位，使冷卻液在刀刃和切屑之間構(gòu)成隔斷，降低切削區(qū)的溫度，從而延長(zhǎng)刀具壽命，提高切削效率，改善切屑控制和滿足客戶質(zhì)量要求。

 

高壓冷卻加工不應(yīng)被視為補(bǔ)救其它應(yīng)用因素（如，不適合的刀片、不穩(wěn)定性和不正確的切削參數(shù)等）導(dǎo)致的缺點(diǎn)的手段。這一技術(shù)是當(dāng)工序設(shè)定基本正確時(shí)的“優(yōu)化器”。該概念在車削和銑削中為實(shí)現(xiàn)更短的加工時(shí)間、改善零件質(zhì)量一致性以及更高的加工安全性提供了解決方法。

 

對(duì)各種加工工序優(yōu)化的需求，特別是當(dāng)對(duì)切屑形成和難加工材料的加工占主導(dǎo)地位時(shí)，已經(jīng)可以在機(jī)床上普遍應(yīng)用的高壓冷卻技術(shù)無疑成為極具吸引力的選擇。多任務(wù)機(jī)床以及新一代的立式車床的日益流行，已經(jīng)突顯出采用高壓冷卻加工的益處，從切屑控制的角度來看更是如此。