干式冷风切削与高效车、铣加工

　　冷风铣削试验 

　　汽轮机叶片型面铣削加工，原来都在普通铣床上进行，采用的高速钢立铣刀、球头铣刀在油冷状态下，切削速度仅为30-40m/min，切削效率很低。后进行技术改造后，加工设备几乎都更换成数控铣床，为此，绝大部分刀具也选用可高速切削的硬质合金可转位铣刀，由于高速切削时切削温度快速提升，这就给原来采用的油冷带来了大量的烟雾。

　　这些呛人的烟雾，不但影响了视线、加工环境，也使操作工人无法进行正常切削加工。如将切削速度减小，则将使切削效率降低，实现不了通过机床、刀具的改进，实现高效切削的初衷。

　　为此，工厂在每台机床旁配置了抽烟机，但在高速切削情况下，油烟仍无法很快消除。在铣削加工时，为保证刀具能正常进行高速切削，我们试验应用了冷风切削技术。

　　◆ 油剂冷却铣削与冷风铣削的对比

　　为了验证冷风切削技术在生产实践中的应用效果，结合生产，我们进行了大量油剂冷却铣削加工与低温冷风加工工艺的对比试验。试验时发现，车间提供的压缩源气压严重不足，达不到CTL-2/50型冷风射流机的工作压力0.4～0.8Mpa，但仍然进行了加工。结果是：在高速切削条件下（切削速度在180m/min），使用大量油剂铣削不锈钢叶片一次换刀，可加工5～8件，而冷风铣削时，在工作压力不足的情况下，还是可加工8～10件，刀具使用寿命明显延长。应该相信，当气源压力得到充分保证的前题下，使用冷风切削，刀具寿命将有更进一步的延长。试验用铣刀与工件，不同冷却方式的切削效果见表一。 

　　 ◆试验条件

　　机床：上海第四机床厂生产的数控立铣

　　工件材料：1Cr13不锈钢

　　材料规格：50×100×48（内背弧型面为不等截面）

　　刀具：标准型硬质合金可转位球头铣刀Ф32

　　刀片型号：P26315R16、STMT09T308

　　切削用量：见表一

　　冷风条件：CTL-2/50型冷风射流机生成的-50℃左右冷风

　　压缩空气源：车间集中配气管 0.1～0.15Mpa

　　油剂切削用油：矿物油(20升/分左右)

　　冷风切削用油：植物性低温油(30毫升/时) 

　　冷风车削试验

　　◆ 冷风内、外冷却车削与油雾车削对比 r>         

　　为了验证在冷风作用下，内、外冷却车刀的切削性能，我们制作了专用的内冷车。它能通过设于车刀刀体内部的管道，把冷风输送到刀头附近的上、下两个出口，喷向刀片前、后刀面，并与普通车刀(标准型可转位上压式结构)用两根管道以外冷却方式加工和传统喷雾冷却切削方式进行了对比。 

　　其结果是：同样在后刀面磨损到0.3mm时，用传统喷雾冷却切削，刀具切削行程仅为24mm(按工件加工宽度测量) ；使用冷风，从外部上、下两个方向喷向刀片前、后刀面的刀具切削行程达到58mm，刀具寿命延长了1倍。但是，当使用冷风，用内冷却车刀切削时，在转速、走刀量和背吃刀量都作了相应提高的情况下，刀具切削行程可高达111mm。这充分体现了，在冷风作用下，使用内冷车刀的优势。

　　◆ 试验条件

　　机床：数控立车

　　工件材料：规格：高温合金、Φ1200×120

　　刀具：油剂喷雾车削和外冷却冷风车削用标准型可转位上压式车刀。内冷却冷风车削使用自制内冷车刀。

　　刀片型号：CNCMG120408E

　　切削用量：见表二

　　冷风条件：CTL-2/50型冷风射流机生成的-50℃左右冷风

　　压缩空气源：车间集中配气管压力0.3～0.4Mpa 

　　油剂切削用油：矿物油

　　冷风切削用油：植物性低温油(30毫升/时)

　　在车削中，采用不同冷却方式的刀具其寿命。

　　切削效果分析

　　从上述加工实例，可以认为：在车、铣加工过程中，使用低温冷风的初步应用效果是良好和显著的。特别是，针对难加工材料如：不锈钢和高温合金等的铣削、车削具有实用性。

　　试验得出的初步结论是： 

　　◆在满足冷风射流机基本工作条件下，冷风切削技术比传统油剂（水剂）切削技术的刀具使用寿命长。 r>         

　　◆冷风切削时，内冷却方式比外冷却方式的效果好，突出表现在刀具使用寿命的提高方面。

　　◆试验证明，刀具的使用寿命随冷风压力、流量增大而延长。

　　◆在车、铣过程中，考虑到切削点的温度降低，因此，可以适当增大了切削用量；由于刀具使用寿命延长，节省了调整工位所需的辅助时间，加工效率有显箸的提高。

　　◆对精加工高温合金材料的工件表面粗糙度进行了实测，可稳定地达到Ra2.05～Ra2.5μm，

　　◆对加工后的不锈钢叶片进行了磁粉探伤验测，未发现有裂纹等异常现象。 

　　 ◆由于以气代油，无呛人的烟雾，环境清洁，对身体无害，有利操作，还提高了效率，操作工人非常欢迎。

　　应用前景及有待进一步探讨的问题

　　低温冷风切削技术的应用实践证明，它能提高切削效率、延长刀具寿命延长、降低能耗和加工成本。首先，工厂是最大的受益者，其次，由于工作环境的改善、加工效率的提高，带来收入增加，工人也乐于接受，社会意义就更为深远。

　　综上所述，我们认为 ：这项技术能够满足用现代工艺技术改造传统设备的要求，应该有广阔的应用前景，但我们试验应用冷风切削技术的时间尚短，因此结论也是初步的，该技术要适应于大切削用量的粗加工，刀具结构（特别是内冷结构）和切削参数等合理选择，还有待进一步实验、探讨。 

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