论-低温切削技术发展现状分析

ｏ ｆ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｄ ｅ ｒ ａ ｂ ｌ ｅ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖｅ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｔ ｏ ｏ ｌ ｌ ｉ ｆ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ｕｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｆ ｉ ｎ ｉ ｓ ｈ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｏ ｏ ｌ ｗｅ ａ ｒ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏｌ ｏ ｆ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄｅ ｓ ｉ ｒ ａ ｂ ｌ ｙ ａ ｔ ｔ ｈｅ ｃ ｕ ｔ ｔ ｉ ｎｇ ｚ ｏ ｎ ｅ ．
２ ． ３低温 冷风切削法
低温冷风 切 削是 在加工过 程 中用一 １ ０ ℃ ～． １ ０ ０ ℃ 的冷 风 冲 刷加 工 区 ，并 混入 微 量 的植 物 性润 滑 剂 （ １ ０ ￣２ ０ ｍＬ ／ ｈ ） ，从而 降低 刀具和 工件温度 的一种
切削技术 。
切 削 的特 点 ，指 出低 温 切 削 对 提 高 切 削 速度 、延
起 到 了一 定 效 果 ，但 工 件 的生 产 加 工 效 率 仍然 较
・ ５ ４ ７ ０
工业技术 创新 Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａ ｌ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｉ ｎ ｎ ｏ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
第０ ５ 期
低 且 成本 高 。 张 昌 义 、 童 明伟 …在 他 们 的综 述 文 章 中 ，详 述 了 干 式切 削 、半 干 式 切 削和 低 温 冷 风
ｃ ａ ｎ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｔ ｏ ｏ ｌ ｌ ｉ ｆ ｅ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ，ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｃ ｕｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ，ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈｎ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈｅ
３ ． １ 冷 却液冷却
牛阿慧 、李淑娟等Ｉ 使用ＹＭ０ ５ １ 硬质合金可转位 刀片刀加 工高强度钢 ３ ５ Ｃ ｒ Ｍｎ Ｓ ｉ Ａ，设 计 了低温 液氮 切削 、干切 削和冷 却液浇 注切 削 的对 比试 验 ，试 验
２ 低 温切削技术 的分类
２ ． １氮气流切 削法
专用氮 气发 生装置 把 空气 中的氧气 、二氧 化碳
削 区 。
Ｔ Ｃ ４ 钛合金 的铣削力Baidu Nhomakorabea、铣削温度 以及刀具磨损等 ，并
的现 状 ，尤 其是 对 工 件 、 切屑 的 冷 却 、对 刀 具 的冷 却 以及 一些 舍金 材料 的机械 加 工 性 能进 行 了
论 述 。最 后 ，低 温 切 削技 术 可 以通 过 控 制 切 削 区 的温度 来 降低磨 损 ，在 很 大程 度 上 延长 刀 具 寿 命 ，改 善工件 表 面质 量 ，因此 ，该技 术 已成 为 材料 切 削加 工 中最有 利 的方 法之 一 。 关 键 词 ：低 温切 削 ：机械 工 程 ；难加 工 材料 ：切 削加 工 性
ａ ｍｏ ｕ ｎ ｔ ｏｆ ｐｏ ｗｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍｅ ｄ ｉ ｎ ａ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｃ ｕ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｕ ｓ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈｅ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ ．Ｉ ｎ ｔ ｈｉ ｓ ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｃ ｒ ｙｏ ｇ ｅ ｎ ｉ ｃ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｓ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ．Ｓ ｕ ｂｓ ｅ ｑ ｕｅ ｎ ｔ ｌ ｙ ，ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｒ ｔ
Ｃ ｒ ｙ ｏ ｇ ｅ ｎ ｉ ｃ Ｃ ｕｔ ｔ ｉ ｎｇ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎｄ Ｉ ｔ ｓ Ｄｅ ｖｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ
Ｑｉ Ｙ ｕａ ｎ Ｓ ｕｎ ，Ｌｅ ｉ Ｙａ ｎ
（ Ｄｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ，３ ０ ０ ３ ８ ４ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
结果表 明 ：采用液 氮低 温切 削加工 技术提 高 了工件 表面 质量 ，延长 了刀具 寿命 ，降低 了生产 成 本 ，并
且有利于实现清洁生产 。 陈冲 等 采用液氮冷却 ，进行 了Ｔ Ｃ ４ 钛合金 的大 进给 铣削 试验 ，测试 了液氮 冷却条 件下 大进给 铣 削
和 水 排 出 ，提 取 氮 气 ，并 将 这 些 常 温 氮 气 喷入 切
第０ ２ 卷 第０ ５ 期 ２ ０ １ ５ 年１ ０ 月
工 业 技 术 创 新 Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａ ｌ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｎ ｇ ｙ Ｉ ｎ ｎ ｏ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｖｏ １ ． ０ ２ Ｎｏ ． ０ ５ ０ｃ Ｌ２ ０１ ５
低 温 切 削 技 术 发 展 现 状 分 析
会残 留切 削液 ，因此 ，在 一 些操作人 员有 时需要 在 大型 机床工 作 台上走 动的加 工 中 ，可 以大 大减 少滑 倒 、受伤 的风 险 。在 环境保 护方面 ，低 温切 削无需
补 了两种 切 削技术单 独应用 时 的缺陷 ，在难 加工 材 料 的切削加工上体现 出了显著 的优越性嘲。
引 言
众 所周 知 ，在切 削金 属材料 时 ，控制 切 削热 的
重要 意义 。传 统 的控制 切 削热 的方 法包 括 限制切 削 速度 和进 给量 等切 削参数 ，以及使 用浇 注乳化 液作 为切 削剂 ，起 到冷却 、润滑 的作 用 。虽然 这 些 方法
产生 和释 放对 于延 长刀具 寿命 和保 证工件 质 量具有
ｃ ｒ ｙ ｏ ｇ ｅ ｎ ｉ ｃ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ，ｅ ｓ ｐｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｌ ｙ ｗｉ ｔ ｈ ｃ ｒ ｙ ｏｇ ｅ ｎ ｉ ｃ ｗｏ ｒ ｋ ｐｉ ｅ ｃ ｅ ／ ｃ ｈ ｉ ｐ ｃ ｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｇ ，ｃ ｒ ｙ ｏ ｇ ｅ ｎｉ ｃ ｃ ｕｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｏ ｌ ｃ ｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｇ， ａ ｎ ｄ ｃ ｒ ｙ ｏｇ ｅ ｎ ｉ ｃ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｓ ｏ ｍｅ ｃ ｏ ｍｐ ｏｓ ｉ ｔ ｅ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ，ｉ ｓ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕｓ ｓ ｅ ｄ． Ａｓ ａ ｒ ｅ ｓ ｕｌ ｔ ，ｃ ｒ ｙ ｏ ｇ ｅ ｎｉ ｃ ｃ ｏ ｏｌ ｉ ｎｇ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｅ ｎ ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ｅ ｄ ａ ｓ ｏ ｎ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｓ ｔ ｆ ａ ｖ ｏ ｒ ａ ｂ ｌ ｅ ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｃ ｕ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｏ ｐｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ｄ ｕｅ ｔ ｏ ｂｅ ｉ ｎ ｇ ｃ ａ ｐ ａ ｂ ｌ ｅ
低 温微量 润滑 切削技 术是 低温 冷风切 削技 术与
微量润滑切削技术（ ＭＱ Ｌ ） 的集成 ，它既融合 了低温冷 风 切削技 术与微 量润滑 切 削技术 的优势 ，同时又 弥
低切 削负荷 ．同时也 防止 了刀具 自身 的扩 散磨 损 、 相变磨 损和 粘结磨 损 。低 温 切削适合 钛 、镁 、铂 、 高硅 铝合金 、镍铬 合金 和不锈 钢等难 切 削材料 和薄 壁材料 的加 工【 ” 。低温切削技术在保 障员工人 身安全 上还具 有潜 在好处 ，低温 切 削加工后 ，机床 表面 不
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：Ｃｒ ｙ ｏ ｇ ｅ ｎｉ ｃ ｃ ｕ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ； Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ； Ｄｉ ｆ ｆ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ － － ｔ ｏ ・ － ｍａ ｃ ｈｉ ｎｅ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ； Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ
孙 启谖 。燕磊
（ 天津理 工大学机械工程 学院 ，天津 ，３ ０ ０ ３ ８ ４ ）
摘 要 ：在 切 削加工 ｅ ｅ 冷 却技 术 的应 用具 有 重 要作 用 ，在 某些 操 作 ｅ ｅ 冷 却技 术 甚 至 是不 可 或 缺
的 。在 切 削过 程 中应 用冷 却 剂 可 以延 长 刀具 寿 命 和加 工 精 度 ，降低 切 削温度 、工 件表 面 粗 糙 度 及 功率 损 耗 ，提 高 生 产 率 。本 文 首先 介 绍 了低 温加 工 的特 点和分 类 ，而 后 阐述 了低 温加 工 工 艺
长 刀 具 寿命 和 改善 工 件 加 工 表 面 质量 都 具 有 十 分 重 要 的影 响 。
１低 温 切 削 的优 点
２ ． ４低 温微量润 滑切 削法
低温 切削法 通过低 温冷 媒冷却 使得 刀尖 加工部 位 温度 有效 降低 ，此外 ，油 雾 、冷气 流和冷 却液还 起 到润 滑和排 屑 的作用 。切 削点低温 化 ，不 仅使 工 件材料 局部 冷脆 ，有利于 强化 切屑 的剪切 断裂并 降
３ 低 温切削技术 的应用
低 温 切削技 术在 国外应 用非 常广泛 ，国 内学者 也对该技术进行了广泛深入 的研究 。
使 用人造 冷却 液 ，而 是使用 取 自空气 的氮气 （ 或二 氧 化碳 ） ，而 且最终 又 回归 空气 中。因此无 需处理
废 液 ，不 会污 染空气 ，也不 会污 染加 工 的医疗器件 或其他敏感工件 。
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｈ ｅ ｃ ｏ ｏｌ ｉ ｎ ｇ ａ ｐｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ｉ ｎ ｍａ ｃ ｈｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ｐｌ ａ ｙ ａ ｖ ｅ ｒ ｙ ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｒ ｏｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｍａ ｎｙ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｃ ａ ｎｎ ｏ ｔ ｂ ｅ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｌ ｙ ｗｉ ｔ ｈｏ ｕ ｔ ｃ ｏｏ ｌ ｉ ｎｇ ． Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ａ ｃ ｏ ｏ ｌ ａ ｎ ｔ ｉ ｎ ａ ｃ ｕ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ
中 图分 类 号 ：Ｔ Ｖ１ ３ ９ ． ２ 文 献 标 识 码 ：Ｂ 文章 编 号 ： ２ ０ ９ ５ － ８ ４ １ ２（ ２ ０ １ ５ ） ０ ５ ． ５ ４ ７ ． ０ ４ ＤＯＩ ：１ ０ ． １ ４ １ ０ ３ ／ ］ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ２ ０ ９ ５ － ８ ４ １ ２ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ５ ． ０ １ ２ 工 业技 术 创 新 ＵＲＬ： ｈ ｔ ｔ ｐ ／ ／ ｗｗｗ． ｃ ｈ ｉ ｎ ａ — ｉ ｔ ｉ ． ｃ ｏ ｒ ｎ