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选择立式加工中心冷却方法时要考虑哪些因素?

发表时间:2021-09-26  |  点击率:39
  随着绿色制造技术在切削立式加工中心加工中的应用,在高速铣削中采用压缩空气冷却代替切削液冷却已成为一种很好的选择。但是对于高速铣削的具体任务,应该根据不同的加工目的和材料仔细权衡哪种冷却方式更合适,以获得最佳的加工效果。下面小编为您讲解选择冷却方法时要考虑的四个主要工艺因素。
 
  (1)工件材料的硬度:
 
  如果工件材料的硬度42HRC,压缩空气冷却通常可以达到更好的效果。高硬度材料高速铣削的加工特点是:切削温度高;在冷加工硬化的作用下,切屑会变得比母材更硬。切削这类材料时,如果使用切削液进行冷却,刀具可能会承受间歇性加热和冷却带来的热冲击,温度的急剧变化容易导致硬质合金切削刃断裂。相反,如果用压缩空气冷却,不仅可以保持刀具的温度不变,还可以将切屑从切削区域吹走,避免了高硬度切屑的重新切削动作对刀具造成的损伤。
 
  (2)工件材料的类型:
 
  如果工件材料的硬度小于<42HRC,应根据工件材料的类型确定冷却方法。铣削粘性材料(如铝、软不锈钢等)时。)高速时,通常需要使用切削液进行冷却。切削液可以润滑刀具,使切屑容易滑出切屑槽,从刀具后角分离。铣削大多数模具钢(如P20、H13、S7、NAK55、D2等)时。)在高速时,压缩空气冷却可能是正确的选择。如果在加工过程中发现工件材料粘附在刀具上,可能说明需要使用切削液;然而,这也可能表明需要选择不同的工具涂层。
 
  (3)工具涂层:
 
  碳化钛(TiCN)涂层和氮化钛铝(TiAlN)涂层是模具钢高速铣削中常用的两种刀具涂层。当球头铣刀以低于800sfm的切削速度铣削硬度小于42HRC的工件材料(或以低于600sfm的切削速度铣削相同材料的圆形铣刀)时,TiCN涂层更适合。如果被加工材料的硬度或切削速度高于上述切削参数范围,最好选择TiAlN涂层。
 
  TiCN涂层对切削液的冷却有很好的适应性。虽然切削温度的急剧变化仍可能引起硬质合金切削刃的断裂,但在上述切削参数范围内的加工一般不会产生足以引起热冲击危险的高切削温度。
 
  相反,立式加工中心机床高温下切削性能好的TiAlN涂层不适合切削液冷却。涂层在高温下切削时,涂层外表面可形成坚硬光滑的氧化铝层,有助于提高刀具的切削性能。(其实美国米尔斯塔公司研发的“Exalon”TiAlN涂层的高温切削性能更先进,在这种TiAlN涂层的外表面增加了一层固体润滑层,可以使切屑更容易沿着刀具的切削刃滑落。)加工中心机床铣削石墨电极工件对刀具涂层的要求一般不严格,可采用TiAlN涂层或金刚石涂层。虽然两种涂层可以通过压缩空气冷却,可以获得良好的切割效果,但很多加工车间仍然愿意使用切削液,因为切削液有助于去除加工过程中产生的粉尘。
 
  (4)表面光洁度要求:
 
  当立式加工中心使用球头铣刀进行高速铣削时,为了获得工件的高表面光洁度,可能需要切削液冷却。由于球头铣刀末端的切削速度为零,切削液可以起到很好的润滑作用。典型的球头铣刀进行微进给精加工时,铣刀末端低速切削区域的工件材料可能会卡在“腹板”内。处于红热状态的残余材料被刀具拖过工件,可能会焊接在工件表面,从而破坏工件的表面光洁度。(为了解决这个问题,一些数控加工中心球面轮廓的机夹刀片铣刀,如美国米尔斯塔公司的“超精”刀片,可以通过改进刀片的设计来消除这种“横刃”。切削液通过润滑刀具和工件,可以减少切屑焊接现象的影响,获得更高的表面光洁度。基于这种考虑,即使在使用TiAlN涂层刀具的加工场合,也应采用切削液冷却的方法。虽然刀具寿命可能会缩短,但有时为了满足表面光洁度的要求,需要牺牲部分刀具寿命。