機(jī)械技術(shù)：液氮極度深冷低溫切削
在刀具磨損機(jī)制中，“磨損”本身并不是導(dǎo)致刀具失效的唯一原因，“高溫”才是刀具真正的大敵。由于高溫的影響，刀具的輕微磨損可能會(huì)“自我放大”。因此在切削加工中，“冷卻”是必不可少的條件。
用于低溫切削的制冷方法主要有低溫風(fēng)冷、液氮冷卻和電子冷凍等。今天先介紹一下大家近期比較關(guān)注的液氮冷卻。
所謂液氮冷卻就是利用液氮進(jìn)行低溫(超低溫)切削加工，即利用液氮使工件、刀具或切削區(qū)處于低溫冷卻狀態(tài)進(jìn)行切削加工的方法。氮?dú)馐谴髿庵泻孔疃嗟某煞?，液氮作為制氧工業(yè)的副產(chǎn)品，來源十分廣闊。使用液氮作為切削液，應(yīng)用后直接揮發(fā)成氣體返回到大氣中，沒有任何污染物，從環(huán)保方面看，是一種有前途的切削掖替代品。
液氮冷卻有直接和間接兩種應(yīng)用方法
直接應(yīng)用
即將液氮作為切削液直接噴射到切削區(qū)。一般來說，由于刀具磨損嚴(yán)重，金剛石刀具不能用來加工黑色金屬。而美國一學(xué)者采用液氮冷卻系統(tǒng)對不銹鋼用金剛石刀具進(jìn)行車削加工，由于低溫抑制了碳原子的擴(kuò)散和石墨化，大大減少了刀具磨損，并取得了極好的加工質(zhì)量，其表面粗糙度達(dá)到Ra25μm。
間接利用
主要是刀具冷卻法，即在加工中不斷地冷卻刀具，使切削熱快速從刀具上、特別是刀尖處被帶走，刀尖始終保持在低溫狀態(tài)下工作。美國林肯大學(xué)的學(xué)者利用一種配備新型冷卻系統(tǒng)的PCBN刀具進(jìn)行了試驗(yàn)研究。這種刀具是在車刀上部的方盒內(nèi)儲(chǔ)存液氮，由進(jìn)口輸人，從出口流出。試驗(yàn)表明，使用液氮冷卻時(shí)，車刀壽命提高數(shù)倍，磨損降低1/4，并可獲得較低的表面粗糙度。
MAG采用液氮作為冷卻劑。這本身并不是一個(gè)新的創(chuàng)意，但MAG公司的這項(xiàng)專利技術(shù)與以前的各種冷卻方法完全不同。液氮冷卻的其他應(yīng)用方式通常是將整個(gè)工作區(qū)完全浸沒在液氮中，或者通過一個(gè)外部噴嘴向工作區(qū)進(jìn)行液氮噴霧。MAG的冷卻方法（最初是由一家研發(fā)企業(yè)Creare公
司所開發(fā)）可以最貼切地表述為“最小量低溫切削”。在該方法中，液氮以較低的速度流過主軸和刀具的內(nèi)冷卻通道，與最小量潤滑（MQL）的情況比較類似。但與MQL不同的是，這樣做的目的不是潤滑，而是冷卻，而且是“極度深冷”。
MAG超低溫液氮冷卻切削技術(shù)的推出，可以實(shí)現(xiàn)通過主軸中心和刀柄中心在刀片切削刃部的微孔中釋放出液氮，刀具切削產(chǎn)生的熱量被液氮?dú)饣ㄒ旱姆悬c(diǎn)為-320℃）的瞬間帶走，尤其是在超硬材料加工和復(fù)合材料加工上會(huì)有更好的效果，切削速度可以大大提高，刀具壽命也可以大大延長。
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