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很多現(xiàn)代化的高科技材料，如復式鋼、鈦或超級合金材料等的熱傳導性能差，因此，在切削加工過程中產(chǎn)生的熱無法通過刨屑導出，而是留在刀具與工件接觸的區(qū)域內(nèi)，即直接留在刀具進刀處，導致刀刃產(chǎn)生很強的磨損，同時縮短了昂貴的高效精密刀具的使用壽命。現(xiàn)在，為了應對這一難題，德國Rother公司采用低溫技術，避免了在切削加工現(xiàn)代化高科技材料過程中由于高溫而對刀刃造成損壞，從而解決了切削高科技材料加工成本高的問題。

實現(xiàn)低溫切削工序的最佳化

高科技材料切削加工問題的一個解決途徑是實現(xiàn)切削工序低溫冷卻。要實現(xiàn)切削工序低溫冷卻，雖然有許多成功的案例，但是在低溫基礎條件下的工序安全的冷卻潤滑技術方案往往在很多情況下會受到技術層面或是經(jīng)濟層面的制約。而Rother公司新研發(fā)的一種名叫ATS的氣溶膠干潤滑劑，該潤滑劑與冷霧化劑相結(jié)合，便生成了可實現(xiàn)切削工序低溫冷卻的Cryolub低溫冷卻劑。目前，Rother公司已經(jīng)研制出可批量生產(chǎn)的適用于各種高科技材料切削加工以及各種切削加工條件的冷卻劑。

圖1 ?綜合采用ATS氣溶膠干潤滑劑和低溫冷卻技術大大提高了鈦材料金屬件切削加工的生產(chǎn)力

Rother公司研發(fā)生產(chǎn)的ATS氣溶膠干潤滑劑可用于幾乎干燥狀態(tài)下的金屬切削加工。相比較而言，這些細微的潤滑劑顆粒的表面比普通潤滑劑大，雖然潤滑油的成分很少，但實踐結(jié)果證明，ATS氣溶膠干潤滑劑在切削各種高科技材料時都能夠起到很好的潤滑和冷卻作用。但ATS也不是在所有的情況下均適用。在有些切削作業(yè)過程中，盡管使用ATS能夠達到有效干燥潤滑，但是機床刀具進刀處的溫度仍然會升至一個臨界的范圍。在這個時間點，必須使用Rother公司研發(fā)的Cryolub低溫冷卻劑，這樣便能夠成功避免出現(xiàn)機床刀刃受損的問題(圖1)。

圖2 ?帶有冷卻劑的IKZ變型裝置通過外部多個噴嘴將氣溶膠干潤滑劑導到正在進行切削加工作業(yè)的機床刀具上

Rother公司研發(fā)的這種新冷卻方式的冷卻介質(zhì)不只是建立在物理層面的理論基礎上，而且以熱傳輸形式的理論為依據(jù)，即熱傳輸形式必須得到控制。為了達到控制熱傳輸形式的目的，Rother公司研發(fā)出4000c型噴霧劑控制器，采用該型噴霧劑控制器能夠精確控制使用低溫冷卻劑的過程(圖3)。

4000c 型噴霧劑控制器是這樣發(fā)揮效能的：在進行難加工的金屬件切削時，向刀具進刀處已存在氣溶膠干潤滑劑輸送由4000c型噴霧劑控制器實行高精準計量調(diào)節(jié)的具有一定壓力的空氣，以使低溫冷卻劑達到理想的冷卻效果。這里還有一點非常必要，空氣壓力比必須恒定，氣溶膠干潤滑劑必須生成均勻。這個功能由4000c型噴霧劑控制器系統(tǒng)的兩個調(diào)節(jié)范圍來實現(xiàn)。此外，該噴霧劑控制器系統(tǒng)還能夠在需要時從一個外部噴嘴噴出冷卻氣，輸送到切削刀具的刀刃部位。

這種在外部生成冷卻氣的系統(tǒng)被稱之為IKZ變型裝置(圖2)。該變型裝置將冷卻氣導到正在進行切削加工作業(yè)的機床刀具的刀刃上。通過這樣一個附加的工藝，用于切削刀具的氣溶膠干潤滑劑可將切削刀具的刀刃以及加工工件的溫度冷卻至理想的-50℃。

Cryolub低溫冷卻劑抑制溫升

使用Cryolub低溫冷卻劑，機床刀具的刀刃以及加工工件不會迅速升溫，這樣，切削加工用的刀具便可得到很好的保護。事實證明，使用Cryolub低溫冷卻劑，切削加工用的刀具使用壽命得以延長。此外，因為刨屑能夠被很好地導出，所以工件切削的參數(shù)值理想，加工效果好，在很多情況下，能夠大大提高金屬加工生產(chǎn)力。使用Cryolub低溫冷卻劑，金屬加工企業(yè)在切削難以加工的高科技材料工件時不僅能夠提高生產(chǎn)力，減少廢品率，而且還能夠降低刀具成本。

金屬加工企業(yè)作為Cryolub低溫冷卻劑的用戶不用購置切削加工用的冷卻劑，冷卻劑本身價格不貴，因為使用后的冷卻劑通過過濾后，又以高壓形式導入切削生產(chǎn)過程中，所以沒有KSS循環(huán)，也不需要進行冷卻劑回收處理，這對金屬加工企業(yè)來說也降低了能源成本。由于金屬件切削加工產(chǎn)生的刨屑是干燥的，回收時不需要進行特殊的清洗，這又降低了金屬加工企業(yè)的刨屑回收成本。此外，采用Cryolub低溫冷卻劑加工的工件自身干凈，不需要進行耗時費力的再加工。

圖3 ?用4000c 型噴霧劑控制器系統(tǒng)精密調(diào)節(jié)壓力空氣，以實現(xiàn)精確控制低溫冷卻劑的使用過程

因為使用Cryolub低溫冷卻劑減少了金屬加工作業(yè)中使用冷卻潤滑劑的量，因此有利于保護切削加工操作人員的健康，同時有利于保護環(huán)境和節(jié)約能源。該冷卻系統(tǒng)的設計理念是減少系統(tǒng)的維修和保養(yǎng)作業(yè)。此外，該系統(tǒng)還設置為操作運行友好型，其結(jié)構(gòu)緊湊，占位小。在Rother公司建立的工廠開放日里，專門為用戶展示了Cryolub低溫冷卻劑系統(tǒng)。

很多用戶表明，Cryolub低溫冷卻劑技術并不復雜，不需要長時間停產(chǎn)改裝設備便可很快使用整個系統(tǒng)。