冷卻液在航空零件加工中的角色正在經(jīng)歷著演變。加工車間多年來的做法是直接將冷卻液噴向加工區(qū)域。現(xiàn)在，高壓冷卻技術(shù)可將冷卻液精準(zhǔn)地導(dǎo)向?qū)嶋H切削區(qū)，其優(yōu)勢已經(jīng)彰顯。令人振奮的是，隨著很多現(xiàn)代化數(shù)控機(jī)床對冷卻液容量的提升，以及與之配套的全新刀具概念的推出，這一新的技術(shù)已經(jīng)可以被廣泛應(yīng)用。

　　如果要在現(xiàn)代加工中使冷卻液有效地發(fā)揮作用并產(chǎn)生與眾不同的效果，就需要配置高壓噴射冷卻，其流量必須足夠大，噴射方向也要正確。一條溪流一樣的冷卻液或是冷卻液沖過加工區(qū)域的做法已經(jīng)無法滿足需求。此外，合理運(yùn)用高壓冷卻會在切屑成形、熱量分布、切削刃上的工件材料的粘結(jié)性、表面完整性和刀具磨損等方面產(chǎn)生顯著效果。通過不斷提升生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，相應(yīng)地也提升了競爭力。

　　HPC的應(yīng)用在不銹鋼和低碳鋼的常規(guī)加工中收效已經(jīng)非常不同，不過在難加工材料如鈦合金和耐熱超級合金的加工中，這一技術(shù)的表現(xiàn)更為出色。近期有關(guān)HPC的大量研發(fā)使其更易被使用，也更具吸引力。

　　Jetbreak系統(tǒng)開創(chuàng)HPC理念

　　在19世紀(jì)80～90年代，山特維克可樂滿開發(fā)了第一代的高壓冷卻系統(tǒng)Jetbreak。研究表明，對于在可加工性和切屑控制方面要求苛刻的加工材料來說，高達(dá)100~1000bar的超高壓力、方向精確的冷卻液射流已經(jīng)成為切削刀具的一部分。冷卻液噴射流在切屑和切削刃之間形成一個液壓楔，隨著加工區(qū)域溫度的降低，切屑和切削刃的接觸長度縮短。另外一個有趣的效果是冷卻液噴射流會影響切屑的卷曲，從而改善了切屑控制，某些情況下還會導(dǎo)致斷屑。

　　通過非標(biāo)刀具的應(yīng)用，Jetbreak系統(tǒng)已成為加工性差或斷屑困難材料的理想解決方案。冷卻液壓力的分布以及噴嘴的尺寸會對加工效果產(chǎn)生很大的影響。通過調(diào)整射流參數(shù)，可獲得不同的卷屑效果，甚至做到改善切屑的長度。Jetbreak系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用比較有限，主要用以解決石油、航空航天和滾動軸承行業(yè)中遇到的問題，采用Jetbreak系統(tǒng)需要配備專用的非標(biāo)刀柄，且該技術(shù)主要應(yīng)用于立式車床。

　　HPC技術(shù)成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

　　許多現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床帶有標(biāo)配或選配的壓力為70~100bar的冷卻系統(tǒng)，這足以使用HPC技術(shù)，并在常規(guī)的加工中心、車削中心、立式機(jī)床以及多任務(wù)機(jī)床加工中以獲得出色的加工效果。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備足以提供通向射流應(yīng)用區(qū)域的冷卻液通道。

　　當(dāng)使用HPC進(jìn)行加工時，使用模塊化刀具是最佳的方法，它不僅可以通過快速換刀在一定程度上確保最小停機(jī)損失，而且提供了將冷卻液從機(jī)床引向切削刃的可靠有效的通道。可樂滿Capto模塊化快速換刀系統(tǒng)是Jetbreak和山特維克可樂滿新型模塊式高壓冷卻刀具CoroTurnHP的開發(fā)基礎(chǔ)。可樂滿Capto已經(jīng)成為ISO標(biāo)準(zhǔn)，被許多數(shù)控機(jī)床所廣泛選用。

　　用于車削的HPC技術(shù)

　　CoroTurnHP能夠產(chǎn)生平行且精確的冷卻液噴射，在刀片和切屑之間產(chǎn)生液壓楔，影響切屑的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(zhǔn)確地噴射出高速冷卻液射流，迫使切屑離開刀片表面，冷卻并斷裂，利于排屑。標(biāo)準(zhǔn)的噴嘴尺寸為1mm，也有0.6~1.2mm尺寸，可供特定的優(yōu)化應(yīng)用。

　　即使冷卻液壓力低至10bar，對鋼、不銹鋼、鋁合金、鈦合金和高溫合金等材料進(jìn)行精加工時采用HPC技術(shù)仍可獲得相當(dāng)?shù)囊嫣帯３擞筛玫那行伎刂茙淼母叩募庸ぐ踩灾猓琀PC還能明顯延長刀具壽命。采用更高切削速度則可以顯著節(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。加工鈦合金時如果超出合理加工區(qū)域，加快切削速度會導(dǎo)致刀具壽命急劇縮短，但是以類似的方式增加進(jìn)給量，這種情況就會有所改善。因此，通過改變進(jìn)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(jìn)給量并非一個萬全之策，進(jìn)給量的增加肯定會產(chǎn)生更大的切削力，從而影響切屑控制。

　　憑借更高的切削速度但同時又不會使溫度升高和降低刀具壽命，HPC更具提升加工性能的潛力。無須依靠更高的進(jìn)給量，明顯的冷卻效果也可以帶來更高的切削力。對于ISOS類的材料，切削速度提高20%的時候，切削長度仍可以保持不變。

　　內(nèi)圓車削也是HPC能夠發(fā)揮重要作用的一個領(lǐng)域，它有助于確保良好的切屑形成，在加工鈦合金等難加工材料時還能改善材料的剪切性能。這樣，在進(jìn)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。當(dāng)采用鏜桿加工相對大而深的孔，如起落架零件時，采用前后端均帶模塊式接口的模塊式刀具是十分有利的。由于能夠快速準(zhǔn)確地更換夾緊在機(jī)床上鏜桿前端較小的切削模塊，因此為在一次裝卡中進(jìn)行各種切削提供了相當(dāng)大的靈活性。CoroTurnSL將帶鋸齒形接口的切削刀頭與減振鏜桿相結(jié)合用于鏜削深度為10倍鏜桿直徑的大孔，也具備了高壓冷卻的能力。

　　用于銑削的HPC技術(shù)

　　CoroMill690是一款專用于鈦合金加工的具有高壓冷卻能力的長刃立銑刀。其徑向切削刃由許多刀片組成，而每個刀片都有相應(yīng)的冷卻液噴嘴為其提供高壓噴射。在無需使用銑刀的整個軸向深度的情況下，可以使用塞子代替噴嘴，這樣可以避免不必要的空噴射而損失冷卻壓力。位于刀具端部的噴嘴有助于排屑，避免出現(xiàn)切屑的再切削效應(yīng)。

　　為了確保運(yùn)用冷卻液流和壓力的正確數(shù)值，可采用專用計(jì)算器來實(shí)現(xiàn)高壓冷卻在銑刀上的最佳應(yīng)用。該計(jì)算器將算出最佳噴嘴尺寸，這樣可降低流量要求，同時保持所選孔在冷卻液通過時保持高壓流動。

　　鈦合金的活性化學(xué)性質(zhì)，使其在加工過程中容易粘結(jié)在切削刃上。這種現(xiàn)象通常會引起切屑的再切削效應(yīng)和擠屑，從而影響刀具的壽命。在加工鈦合金和其他粘性材料時，HPC是防止工件材料粘接在切削刃上的一種常用方法。

　　工序的優(yōu)化

　　HPC加工不應(yīng)被視為補(bǔ)救其他應(yīng)用因素導(dǎo)致的缺點(diǎn)的手段。這一技術(shù)是當(dāng)工序設(shè)定基本正確時的“優(yōu)化器”。該概念在車削和銑削中為實(shí)現(xiàn)縮短加工時間、改善零件質(zhì)量以及提高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(dāng)對切屑和難加工材料的加工占主導(dǎo)地位時，已經(jīng)可以在機(jī)床上普遍應(yīng)用的HPC技術(shù)無疑是極具吸引力的選擇。多任務(wù)機(jī)床以及新一代的立式車床的日益流行，已經(jīng)突顯出采用HPC加工的益處，從切屑控制的角度來看更是如此。由于制造商越來越廣泛地使用這些機(jī)床來加工難加工材料制成的航空零件，因此如何消除由于切屑的堆積而導(dǎo)致的麻煩就變得愈加重要。