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、立式機床以及多任務(wù)機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損失，而且提供了將冷卻液從機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給量，這種情況就會有所改善。因此，通過改變進給量以改善金屬去除率成為更具吸引力的方案。但是，使用高進給量并非一個萬全之策，進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)確地更換夾緊在機床上鏜桿前端較小的切削模塊，因此為在一次裝卡中進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)。

　　為了確保運用冷卻液流和壓力的正確數(shù)值，可采用專用計算器來實現(xiàn)高壓冷卻在銑刀上的最佳應(yīng)用。該計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)被視為補救其他應(yīng)用因素導(dǎo)致的缺點的手段。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。