切断与割槽工艺2

切屑控制难题

  切断和割槽工艺的特点是切削区非常狭窄,这给加工期间产生的切屑控制带来了难题。特别是在切断工艺中,刀具在切削时两侧被工件材料包围,限制了切屑的排出路径。最后,根据工件材料的不同,切断和割槽工艺中产生的薄切屑往往不会折断。失控的带状切屑可导致切屑堵塞、损伤工件并危及操作员的安全。不仅如此,切屑控制问题也会妨碍无人值守或"全自动化"加工的实施。

  许多用于切断和割槽的刀具采用了专门设计的切削刃槽型,以便弯曲并折断切屑。如果表面粗糙度和其他条件允许,可在切削期间暂停刀具进给(也称"暂留"),从而有助于折断切屑。另一种切屑控制方法是使用冷却液来冲掉可能堵塞切削区的切屑。然而,传统的浇注冷却液通常无法在切断和割槽应用中产生足以到达切削区的压力。不仅如此,浇注冷却液喷嘴的位置也难以确定,无法使冷却液流向最需要的部位。最后,相对较弱的浇注冷却液流可能在切削区转化为蒸汽,这实际上形成了一个隔离层,致使切削过程中产生的热量无法散发出去。

  浇注冷却液的一种替代方案是在尽可能贴近切削刃的情况下高压喷射冷却液。如今的机床冷却液泵通常可提供 20 bar(290psi)至 70 bar(1015 psi)的压力。举例来说,山高的冷却液输送系统具有广泛的适用性,其操作压力范围既可低至 5 bar(72 psi)(可能会影响生产率),也可高达 70 bar(1015 psi),甚至达到 275 bar(4351 psi)的高压。

  为了获得最佳效果,高压冷却液必须定点输送,并尽可能靠近切削区。刀具制造商已开发出众多高压冷却液输送系统。一种流行的做法是通过刀片来输送冷却液。然而,最有效的冷却液流可在刀片前刀面切削区和切屑之间产生一个"楔块",从而提升并折断切屑。显而易见,当通过刀片输送冷却液时,难以将液流导向最佳位置,无法产生楔块。而这不足以使冷却液进入切削区的附近区域,为了形成楔块,液流必须尽量靠近并导向切削刃。
  
  因此,山高开发了一套称为 Jetstream Tooling®飞流刀具的冷却液输送系统,可通过位于刀柄中的导流器来导向高压冷却液。导流器的小孔可产生猛烈的高速冷却液流,穿透并润滑工件和刀具切削刃之间的高摩擦区。最近,在一项旨在困难工况下控制切屑的创新中,公司将名为 Jetstream Tooling®Duo 的技术应用于 X4切断和割槽刀杆。这种方法可从两个出口输送冷却液。除了喷向前刀面最佳加工点的上部喷嘴外,全新的Duo技术采用一个额外的冷却液喷嘴来冲洗间隙面。切削刃从两个相反方向(上方和下方)接受高压冷却液,从而最大限度地控制切屑流并冷却切削区。

  专业化切削要点

  对难加工的工件材料(如钛合金和不锈钢)进行加工时,切屑控制尤为关键。这些材料具有高强度以及高耐热和耐磨性,通常用于生产航空航天、发电和医药行业中的高价值零件。但正是这些特点,让这些材料成为关键应用中绝佳选择的同时,也降低了材料的可加工性。要实现断屑,切屑应吸收切削期间产生的热量并被软化,但钛合金是一种导热性极差的材料,会产生难以折断的坚韧切屑。