在競爭越來越激烈的現(xiàn)代制造業(yè)中，所有的企業(yè)都想提高競爭力和生產(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)鍵點就是控熱，切削熱影響著切屑的形成和排放，如果仍按傳統(tǒng)方式對溫度高達1000℃的切削區(qū)澆注切削液，切削液就會立即蒸發(fā)，從而形成一個高壓蒸汽區(qū)，它會有效阻止低壓冷卻液的流動，使其無法到達切削刃。為了解決這一問題，人們?yōu)楝F(xiàn)代機床開發(fā)了高壓冷卻液系統(tǒng)，更好的控熱，改善切削工藝流程和提高加工企業(yè)競爭力。

 

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，精準的噴到所需冷卻區(qū)域，從而達到快速冷卻的目的。

 

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

在現(xiàn)代加工中要有效應用冷卻液，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對鐵屑產(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，做到改善切屑長度。同時由于在切削區(qū)域形成一個高壓水楔，因此還有可能將切屑強行打斷。進而降低切屑對加工效果的影響。

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，冷卻液能精準直達刀片前刀面與切屑之間的切削區(qū)，實現(xiàn)了更佳的切屑控制和對切削刃的冷卻效果，從而減少了刀具的磨損，延長了刀具壽命。一般情況下，加快切削速度會導致刀具壽命的縮短，但是采用高壓冷卻方式后，增加進給量，刀具壽命的縮短就沒有那么明顯。

4、競爭力

高壓冷卻方式可以更好的控制切屑，更有效的降溫，實現(xiàn)不停機工作，使加工周期更短，加工過程更安全可靠，刀具壽命更長，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)綜合競爭力得到進一步提升。

 

二、高壓冷卻應用

 

1、高壓冷卻技術(shù)應用于車削

 

高壓冷卻刀具通過高壓和準確的定向，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，對鋼、不銹鋼、鋁合金、鈦合金和高溫合金等材料進行精加工時采用高壓冷卻技術(shù)可獲得相當?shù)囊嫣帯３�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刀具壽命（高達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，切削速度對切削溫度和刀具磨損的影響更大。加工鈦合金時超出合理加工區(qū)域，加快切削速度會導致刀具壽命急劇縮短，但是以類似的方式增加進給量，刀具壽命的縮短就沒有那么明顯。因此，通過改變進給量以改善金屬去除率成為更具吸引力的方案。但是，使用高進給量并非總是一種萬全之策，進給量的增加肯定會產(chǎn)生更大的切削力，也會影響切屑控制。

 

憑借更高的切削速度但同時又不會出現(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。對于ISO S類的材料，切削速度提高20%的時候，切削長度仍可以保持相同。

 

內(nèi)圓車削也是高壓冷卻技術(shù)能夠發(fā)揮重要作用的一個領域，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還能改善材料的剪切性能。這樣，在進行鏜削工序時可獲得更高的加工安全性以及更長的刀具壽命。

 

2、高壓冷卻技術(shù)應用于銑削

 

通過高壓冷卻技術(shù)也為銑削帶來益處。高壓準確定位，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。

 

高壓冷卻加工不應被視為補救其它應用因素（如，不適合的刀片、不穩(wěn)定性和不正確的切削參數(shù)等）導致的缺點的手段。這一技術(shù)是當工序設定基本正確時的“優(yōu)化器”。該概念在車削和銑削中為實現(xiàn)更短的加工時間、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。

 

對各種加工工序優(yōu)化的需求，特別是當對切屑形成和難加工材料的加工占主導地位時，已經(jīng)可以在機床上普遍應用的高壓冷卻技術(shù)無疑成為極具吸引力的選擇。多任務機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。