高速铣削冷却方式的合理选择

    （1）工件材料的硬度

    如果工件材料的硬度≥42HRC，选择压缩空气冷却通常可获得更佳的效果。高速铣削高硬度材料的加工特点为：①切削温度很高；②切屑在冷作硬化作用下会变得比母体材料更硬。切削此类材料时，如果采用切削液冷却，可能会使刀具承受间歇性升温－冷却造成的热冲击，温度的剧烈变化容易引起硬质合金切削刃碎裂。反之，如果采用压缩空气冷却，不仅可使刀具温度保持恒定，而且可将切屑吹离切削区，避免因高硬度切屑的二次切削（re-cutting）作用对刀具造成损坏。

    （2）工件材料的种类

    如果工件材料的硬度＜42HRC，则应根据工件材料的种类确定选用何种冷却方式。在高速铣削粘性材料（如铝、软性不锈钢等）时，通常需要选用切削液冷却。切削液可对刀具起到润滑作用，且可使切屑易于向上滑出容屑槽并与刀具后角分离。而在高速铣削大多数模具钢（如P20，H13，S7，NAK55，D2等）时，压缩空气冷却可能是正确的选择。如果在加工中发现工件材料与刀具发生粘连现象，则可能提示需要采用切削液；但也可能提示需要选用不同的刀具涂层。

    （3）刀具涂层

    氮碳化钛（TiCN）涂层和氮铝钛（TiAlN）涂层是高速铣削模具钢时最常用的两种刀具涂层。球头铣刀在低于800sfm的切削速度下铣削硬度小于42HRC的工件材料（或圆铣刀在低于600sfm的切削速度下铣削相同材料）时，刀具采用TiCN涂层较为合适。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，则最好选用TiAlN涂层。

TiCN涂层对切削液冷却具有很好的适应性。虽然切削温度的剧烈变化仍有可能引起硬质合金切削刃碎裂，但在上述切削参数范围内进行加工，一般不会产生足以引起热冲击危险的切削高温。

    反之，高温切削性能较好的TiAlN涂层不太适合切削液冷却。这种涂层在进行高温切削时，可在涂层外表面形成一层坚硬而光滑的氧化铝层，有助于提高刀具的切削性能。（事实上，美国Millstar公司开发的“Exalon”TiAlN涂层的高温切削性能更为先进，这种TiAlN涂层的外面又增加了一层固体润滑层，可使切屑更易于沿着刀具切削刃滑离。）

    石墨电极工件的铣削加工对刀具涂层的要求一般不太严格，选用TiAlN涂层或金刚石涂层均可。虽然这两种涂层采用压缩空气冷却即可获得很好的切削效果，但许多加工车间仍然愿意使用切削液，这是因为切削液有助于清除加工中产生的粉尘。

    （4）表面光洁度要求

    用球头铣刀进行高速铣削时，为了获得较高的工件表面光洁度，可能需要采用切削液冷却。由于球头铣刀端部的切削速度为零，采用切削液可起到很好的润滑作用。当用典型的球头铣刀进行微进给精铣加工时，位于铣刀端部低速切削区域的工件材料可能会卡在“横刃（web）”内。处于红热状态的残留材料被刀具拖曳着划过工件，并可能熔焊在工件表面，从而破坏工件的表面光洁度。（为解决这一问题，某些具有球形轮廓的机夹刀片式铣刀，如美国Millstar公司的“Super Finisher”刀片，可通过改进刀片的设计消除这种“横刃”。）切削液通过对刀具和工件的润滑作用，可以减小切屑熔焊现象的影响，获得较高的表面光洁度。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方式。虽然刀具寿命可能因此而缩短，但有时为了达到表面光洁度要求，有必要牺牲部分刀具寿命。

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