低溫切削加工

低溫切削加工技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用目錄CONTENTS前言低溫切削加工技術(shù)應(yīng)用總結(jié)制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，對于國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有非常重要的地位，而今制造業(yè)的發(fā)展更是離不開先進(jìn)制造技術(shù)的進(jìn)步與支持。先進(jìn)制造技術(shù)是為了適應(yīng)時代和市場的需求，對制造技術(shù)不斷優(yōu)化及推陳出新以提高競爭能力，從而形成的一個相對的、動態(tài)的概念[2]。低溫切削加工技術(shù)是順應(yīng)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢，形成的一種新型加工技術(shù)?？捎行У靥岣叩毒邏勖岣吖ぜ庸ぞ?、表面質(zhì)量以及生產(chǎn)率。低溫切削技術(shù)的發(fā)展，就某些難加工材料的應(yīng)用，對于制造業(yè)的快速發(fā)展，具有良好的發(fā)展趨勢和應(yīng)用前景。前言低溫切削加工低溫切削加工是利用液氮(-186℃)、液體二氧化碳(-76℃)等低溫介質(zhì)，使工件、工具或切削區(qū)處于冷卻狀態(tài)從而進(jìn)行切削加工的方法。低溫切削加工技術(shù)分類低溫切削加工冷卻對象冷卻刀具低溫切削冷卻工件低溫切削冷卻形式內(nèi)冷式切削外冷式切削制冷方式機(jī)械式制冷切削化學(xué)式制冷切削電子式制冷切削低溫介質(zhì)亞常區(qū)（2-6℃）低溫區(qū)（-30-0℃）超低溫區(qū)（<－50℃）低溫切削加工加工形式低溫切削主要有兩種加工形式：浸液冷卻法和噴射冷卻法。浸液冷卻法是將加工工件浸在低溫液體中（切削部分不露出液面）進(jìn)行切削加工，從而達(dá)到低溫切削加工的效果和性能。例如將固態(tài)二氧化碳（干冰）置于酒精中，可得到-60℃的低溫液體；將液氮大量注入酒精中，可得到-90℃低溫液體。此方法需將工件或材料浸入液體中，由于加工方法和工藝等原因，故應(yīng)用較少。低溫切削加工加工形式噴射冷卻法是將低溫流體（液氮或液體CO2）直接澆注或噴射到切削區(qū)進(jìn)行冷卻加工的方法。利用高壓罐中的液體二氧化碳通過噴嘴進(jìn)行冷卻的情況，或采用干燥的空氣保持杜瓦罐（如圖）為恒壓，并利用虹吸原理，靠壓縮空氣從瓶中抽出液氮、經(jīng)噴嘴噴射到切削區(qū)，進(jìn)行低溫加工。液氮低溫切削低溫切削加工工藝效果(1)降低切削溫度(2)減小切削力，改善材料切削加工性(3)提高刀具壽命和加工效率(4)降低工件表面粗糙度，提高加工精度技術(shù)應(yīng)用適合于對體心立方晶格材料進(jìn)行加工。對難加工的鈦合金、不銹鋼、高強(qiáng)度耐熱合金等材料加工。采用低溫切削熱固性塑料、合成樹脂、石墨制品、橡膠制品和玻璃纖維制品等復(fù)合材料時具有明顯的優(yōu)越性。金剛石刀具低溫下可發(fā)揮良好的切削性能。采用低溫切削加工，相當(dāng)于對工件進(jìn)行了一次冷處理。利用電子冷凍卡盤夾持工件進(jìn)行切削與磨削加工時，既可消除加工變形，還可進(jìn)行精密加工，因此適于加工薄壁易變形零件。技術(shù)應(yīng)用鈦合金在加工時易產(chǎn)生表層加工硬化,鈦元素活性大，易形成表面污染層,使切削力變大，同時鈦合金導(dǎo)熱系數(shù)小,從而使切削溫度升高。因此鈦合金是典型的難加工材料。美國的K.P.Raijurkar博士采用液氮循環(huán)冷卻刀具的方法對鈦合金進(jìn)行了低溫加工。實驗表明：低溫加工鈦合金時，刀具的磨損明顯減少，切削溫度降低30%，工件的表面加工質(zhì)量得到很大的改善。鈦合金的低溫加工鈦合金棒材低溫切削加工在低溫切削條件下，對刀具材料和刀具幾何參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選。在空氣濕度較大的地區(qū)，液氮噴口與周圍環(huán)境溫差大，易結(jié)冰，工作時不穩(wěn)定，故要附以加熱裝置。低溫切削中，注意切削條件,材料低溫脆性點和冷卻溫度的合理組合。冷卻方式對工件的加工效果起著很大的作用。風(fēng)冷時注意刀具的潤滑，已加工工件的防銹，冷風(fēng)的噪聲等問題[6]。技術(shù)問題總結(jié)低溫切削加工是一項將低溫技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械切削加工中的新型加工技術(shù)，世界各國都在大力研究，并取得了很大的進(jìn)展，只是在實用化方面尚需做大量的工作[9]。對難加工材料，如鈦合金、鎂合金，高錳鋼、不銹鋼，工程陶切削在降低切削力、減瓷和高強(qiáng)度鋼等，進(jìn)行低溫冷卻切削時均取得了良好的工藝效果。低溫少刀具的磨損、切削溫度、提高刀具使用壽命和耐磨性，提升工件加工表面質(zhì)量等方面均表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，具有良好的應(yīng)用前景。附錄：參考文獻(xiàn)[1]張世昌.先進(jìn)制造技術(shù)[M].天津：天津大學(xué)出版社，2004.[2]

馮憲章,劉愛敏等.先進(jìn)制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2013.[3]喬培平.低溫冷卻切削加工研究由于應(yīng)用[J].新技術(shù)新工藝，2015，5：112-114.[4]孟春,李淑娟.液氮低溫切削鈦合金實驗研究[J].學(xué)術(shù)交流，2012，3：30-32.[5]張昌義,童明偉.干式、半干式和低溫冷風(fēng)切削加工技術(shù)[J].機(jī)械工人：冷加工，2003,（9）：34-35.[6]

魏樹國,馬光鋒.低溫加工及其應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造工程，2003，12：116-119.[7]李伯豪,趙海珠.液氮冷卻對高強(qiáng)度不銹鋼加工性能的影響[J].制造技術(shù)研究，2016,8（4）：9-1