液氮冷卻切削是使用低沸點(diǎn)介質(zhì),在壓力作用下,在切削區(qū)形成局部低溫(或超低溫),從而改變工件材料的力學(xué)性能使其有利于加工的先進(jìn)方法。氮?dú)赓Y源十分豐富,不僅大氣中含有大量的氮,而且制氧工業(yè)的主要副產(chǎn)品也是氮,由于液氮使用后直接揮發(fā)成氣體返回大氣中,因此氮?dú)饬髑邢饕彩且环N綠色加工方法。液氮冷卻切削通常分為兩種形式:(1)直接應(yīng)用氮法,即把液氮像切削液一樣直接噴射到切削區(qū),可顯著降低切削溫度,提高加工精度和表面質(zhì)量,延長(zhǎng)刀具使用壽命。(2)間接應(yīng)用氮法,在切削加工中用液氮冷卻刀具或工件,通常主要對(duì)刀具冷卻,即在加工中不斷地冷卻刀具,使切削熱快速?gòu)牡毒呱稀⑻貏e是從刀尖處被帶走,使刀尖始終工作在低溫狀態(tài)下。
液氮冷卻切削在國(guó)外應(yīng)用非常廣,例如美國(guó)林肯大學(xué)的采用H13A
硬質(zhì)合金刀具以及液氮循環(huán)冷卻刀具的方法對(duì)鈦合金進(jìn)行了低溫切削加工試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,與傳統(tǒng)的切削方法相比,刀具磨損量可減小約4 倍,工件表面粗糙度值可減小6
倍多。懷特州立大學(xué)的S Y Hong
博士對(duì)液氮冷卻車削加工的研究表明,硬質(zhì)合金刀具在液氮冷卻切削條件下能夠保持良好的切削性能。
國(guó)內(nèi)在該方面也進(jìn)行了廣泛的研究。如哈爾濱工業(yè)大學(xué)采用液氮冷卻工件加工難切削材料,取得了一定的成功。南京航空航天大學(xué)萇浩等人進(jìn)行了C4
銑削加工時(shí)的銑削力試驗(yàn),研究了干切削時(shí)和有氮?dú)饨橘|(zhì)銑削時(shí)影響銑削力大小的幾個(gè)因素,為提高金屬去除率優(yōu)化了切削參數(shù)。證實(shí)了以氮?dú)鉃榍邢鹘橘|(zhì)能夠大大地改善刀具的磨損狀況和提高刀具的壽命。蘇宇研究在低溫氮?dú)馍淞鳁l件下進(jìn)行鈦合金的高速銑削加工。試驗(yàn)結(jié)果表明,低溫氮?dú)馍淞鹘Y(jié)合
微量潤(rùn)滑能夠zyx地降低銑削力,抑制刀具磨損。并指出只要熱裂紋的形成與擴(kuò)展未引起刀具的崩刃及刀面的剝落,進(jìn)一步降低低溫氮?dú)獾臏囟瓤裳娱L(zhǎng)刀具的使用壽命。
目前,
液氮冷卻切削技術(shù)仍需解決以下問(wèn)題:(1)液氮的潤(rùn)滑性能欠佳;(2)成本增加(液氮的存儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)龋?;?)液氮使用的安全性和工件防銹問(wèn)題,因?yàn)樵诔蜏叵虑邢鞒鰜?lái)的工件表面具有極強(qiáng)的化學(xué)活性,在空氣中會(huì)很快氧化生銹。