高速銑削冷卻方式的合理選擇

　　隨著綠色制造技術(shù)在切削加工中的應(yīng)用，在高速銑削加工中采用壓縮空氣冷卻取代切削液冷卻已成為一種不錯(cuò)的選擇。但是，對(duì)于具體的高速銑削加工任務(wù)，選用何種冷卻方式更為恰當(dāng)，則應(yīng)根據(jù)不同的加工目的和被加工材料仔細(xì)加以權(quán)衡，以獲得最佳的加工效果。以下是選擇冷卻方式時(shí)需要考慮的四個(gè)主要工藝因素。

　　(1)工件材料的硬度

　　如果工件材料的硬度≥42HRC，選擇壓縮空氣冷卻通常可獲得更佳的效果。高速銑削高硬度材料的加工特點(diǎn)為：①切削溫度很高;②切屑在冷作硬化作用下會(huì)變得比母體材料更硬。切削此類材料時(shí)，如果采用切削液冷卻，可能會(huì)使刀具承受間歇性升溫-冷卻造成的熱沖擊，溫度的劇烈變化容易引起硬質(zhì)合金切削刃碎裂。反之，如果采用壓縮空氣冷卻，不僅可使刀具溫度保持恒定，而且可將切屑吹離切削區(qū)，避免因高硬度切屑的二次切削(re-cutting)作用對(duì)刀具造成損壞。

　　(2)工件材料的種類

　　如果工件材料的硬度<42HRC，則應(yīng)根據(jù)工件材料的種類確定選用何種冷卻方式。在高速銑削粘性材料(如鋁、軟性不銹鋼等)時(shí)，通常需要選用切削液冷卻。切削液可對(duì)刀具起到潤(rùn)滑作用，且可使切屑易于向上滑出容屑槽并與刀具后角分離。而在高速銑削大多數(shù)模具鋼(如P20，H13，S7，NAK55，D2等)時(shí)，壓縮空氣冷卻可能是正確的選擇。如果在加工中發(fā)現(xiàn)工件材料與刀具發(fā)生粘連現(xiàn)象，則可能提示需要采用切削液;但也可能提示需要選用不同的刀具涂層。

　　(3)刀具涂層

　　氮碳化鈦(TiCN)涂層和氮鋁鈦(TiAlN)涂層是高速銑削模具鋼時(shí)最常用的兩種刀具涂層。球頭銑刀在低于800sfm的切削速度下銑削硬度小于42HRC的工件材料(或圓銑刀在低于600sfm的切削速度下銑削相同材料)時(shí)，刀具采用TiCN涂層較為合適。如果被加工材料的硬度或切削速度高于上述切削參數(shù)范圍，則最好選用TiAlN涂層。

　　TiCN涂層對(duì)切削液冷卻具有很好的適應(yīng)性。雖然切削溫度的劇烈變化仍有可能引起硬質(zhì)合金切削刃碎裂，但在上述切削參數(shù)范圍內(nèi)進(jìn)行加工，一般不會(huì)產(chǎn)生足以引起熱沖擊危險(xiǎn)的切削高溫。

　　反之，高溫切削性能較好的TiAlN涂層不太適合切削液冷卻。這種涂層在進(jìn)行高溫切削時(shí)，可在涂層外表面形成一層堅(jiān)硬而光滑的氧化鋁層，有助于提高刀具的切削性能。(事實(shí)上，美國(guó)Millstar公司開發(fā)的“Exalon”TiAlN涂層的高溫切削性能更為先進(jìn)，這種TiAlN涂層的外面又增加了一層固體潤(rùn)滑層，可使切屑更易于沿著刀具切削刃滑離。)

　　石墨電極工件的銑削加工對(duì)刀具涂層的要求一般不太嚴(yán)格，選用TiAlN涂層或金剛石涂層均可。雖然這兩種涂層采用壓縮空氣冷卻即可獲得很好的切削效果，但許多加工車間仍然愿意使用切削液，這是因?yàn)榍邢饕河兄�于清除加工中產(chǎn)生的粉塵。

　　(4)表面光潔度要求

　　用球頭銑刀進(jìn)行高速銑削時(shí)，為了獲得較高的工件表面光潔度，可能需要采用切削液冷卻。由于球頭銑刀端部的切削速度為零，采用切削液可起到很好的潤(rùn)滑作用。當(dāng)用典型的球頭銑刀進(jìn)行微進(jìn)給精銑加工時(shí)，位于銑刀端部低速切削區(qū)域的工件材料可能會(huì)卡在“橫刃(web)”內(nèi)。處于紅熱狀態(tài)的殘留材料被刀具拖曳著劃過工件，并可能熔焊在工件表面，從而破壞工件的表面光潔度。(為解決這一問題，某些具有球形輪廓的機(jī)夾刀片式銑刀，如美國(guó)Millstar公司的“Super Finisher”刀片，可通過改進(jìn)刀片的設(shè)計(jì)消除這種“橫刃”。)切削液通過對(duì)刀具和工件的潤(rùn)滑作用，可以減小切屑熔焊現(xiàn)象的影響，獲得較高的表面光潔度�；�于這種考慮，即使在使用TiAlN涂層刀具的加工場(chǎng)合，也應(yīng)采用切削液冷卻方式。雖然刀具壽命可能因此而縮短，但有時(shí)為了達(dá)到表面光潔度要求，有必要犧牲部分刀具壽命。