高精度冷却液对于航空航天材料加工的优势

对于航空航天零部件的加工，冷却液的作用经历了近乎革命性的变化。多年来，机加工车间一直通过引导管的方式使用冷却液，这样会使加工区域遍布液体，尤其有些材料没有冷却液是无法加工的。但是如今，通过在加工区域准确应用高精度冷却液实现了新的优势。现在该技术已经被广泛普及，主要通过两种方式：一是，很多CNC数控机床提升了冷却液供应量；另外是采用新的刀具理念。

实现积极改变

若想有效施用冷却液并实现积极改变，需要以高精准度喷射，且容量要足并正确引导。仅一条冷却液流，甚至用冷却液淹没加工区域是不够的。另一方面，正确应用高精度冷却液能够在以下方面实现积极改变：

• 切屑成形，
• 热量分布，
• 工件材料在切削刃上的粘结，
• 表面完整性，
• 刀具磨损。

反过来，这些基本加工因素得以提升，进而实现更强的竞争优势：

• 生产率，
• 刀具寿命
• 切屑控制和排屑，
• 零件质量。

如果应用正确，高精度冷却液能够最大程度增加产量以及提高加工安全性、刀具性能和零件质量。低冷却液压力也有类似积极效果，但是压力越高，越是能够成功的加工难加工材料。

高精度冷却液的应用能够从整体上提升加工效果，尤其是对于不锈钢和低碳钢。但是，能够实现巨大改进的是高难度材料的加工，例如高温合金及钛合金。因此，具有重要意义的是：最近的很多改进都使高精度冷却液的吸引力更大了，更容易应用于实践了。

理念先锋：Jetbreak

1980至90年，山特维克可乐满研制出第一版Jetbreak，一种高压冷却液系统。根据研究，高达超高压 (100–1000巴) 精准喷射冷却液成为切削刀具的一部分，用于加工性和切屑控制要求高的材料。冷却液射流强力进入，在切屑和切削刃之间形成流体楔。接触长度缩短，加工区域温度降低。另一个有趣的结果是切屑的卷曲弧度受到影响，因此提升了切屑控制，有些情况下甚至促成断屑。
对于很多非标刀具应用，Jetbreak成为了很多切削加工性差和/或切屑不良材料的加工方案。关于冷却液-压力分布和冷却液-喷嘴尺寸的影响被深入了解。通过改变喷嘴参数实现了可变的卷屑器且能够朝着目标方向引导缠绕的切屑，甚至改进切屑长度。创建了有限尺寸的装置以解决问题，尤其是石油、航空航天和滚珠轴承行业。但是，Jetbreak需要带有专用刀座的专门装置，且主要应用于立式车削机床。

高精度冷却液作为标准

很多现代CNC数控机床将70至100巴压力时进行冷却液供应作为标准或者提供合格的大容器和泵作为选配。这足够容纳高精度冷却液了，会使更常用的加工中心、车削中心、立式车床和多任务机床的性能和加工效果产生明显的不同。标准设备就足够，能够将冷却液轻松引导至喷射处。
高精度冷却液加工的一个必备基础是模块化刀具，这样是为了确保快速换刀，进而最大程度减少机床停机现象，同时也是为了有效保证从机床到切削刃的冷却液连接和通道。模块化快换刀具系统Coromant Capto®曾是Jetbreak研发的从基础，如今也是全新标准型高精度冷却液刀具作业系统的基础。该系统是理想的模块化平台，采用内冷却液供应，也适合作为高精度冷却液供应方式。它是已经稳固确立的ISO标准，是很多配有静态和旋转刀具的CNC数控机床的选配。

高精度上方冷却液可直接对准切削区域，提高了切屑控制和加工安全性。下方冷却液可延长刀具寿命和提高生产率，尤其适用于刀片产生大量热量的加工。

铣削刀具采用高精度冷却液内冷设计，所配备喷嘴的位置和方向以刀具类型和其应用目的为依据。通道连接至机床或额外的泵设备，用于在大约70巴的压力下供应冷却液。这样的供应如今非常普及，尽管所涉及的压力不是特别高，但是范围足够实现性能和效果的显著提升。该理念充分利用了很多机加工车间都已经拥有或者可在未来投资的一种资源。

用于车削的高精度冷却液

高精度冷却液车削刀具能够喷射精准的平行层状冷却液射流。这种喷射在刀片和切屑之间形成了一种液压楔，影响着切屑成形和流动，且降低切削区域的温度。安装于切削刃附近的喷嘴能够精准进行高速喷射，使切屑脱离刀片表面并冷却、变成碎屑，进而排空切屑。
精加工工序的优势已经确立，即便是在低至10巴的低压条件下，材质包括钢、不锈钢、铝以及钛金属和高温合金。除了因更出色的切屑控制所带来的更高安全性，高精度冷却液还能使刀具寿命显著延长并可能成就更快的切削速度。通过应用高精度冷却液，往往能够使刀具寿命延长50%。
切削速度影响温度，进而影响刀具磨损情况，比任何其他因素的影响力都要大。超出更有限的切削加工范围提升钛金属的切削速度会大幅缩短刀具寿命。但是如果在相似的范围内增加进给，则通常情况是刀具寿命缩短的幅度较小。因此，这往往使进给成为可以提升金属去除率而又尽量减轻对刀具寿命影响的一种有吸引力的方式。但是，高进给并不总是这些机床的选项，因为切削力更大，也因为会对切屑控制产生影响。

HRSA高温合金涡轮盘的车削。高精度冷却液可对ISO S的加工起到至关重要的作用。

因此，高精度冷却液的作用在于通过加快切削速度来提升性能，而同时避免温度上升和刀具寿命缩短这样的常见问题。冷却效果明显，而不是通过提高进给来增大切削力。对于ISO S类型的材料，切削速度可提升20%，而同时保持同样的切削长度。
内圆车削也是高精度冷却液能够发挥重要作用的领域，能够助力实现出色的切屑成形，同时提升诸如钛金属等高难度材质的剪切性能。通过这种方式，该理念更提升了镗削工序的安全性且延长了刀具寿命。如果是加工带有镗杆的相对较大的深孔，例如起落装置零件、背面模块化刀具以及刀具前端上的孔，是有利的。能够在夹紧的镗杆上更换小切削头使得换刀过程快速、轻松、准确，因此大幅提升了灵活性：一次设置和调试就可实现各种不同切削。CoroTurn SL把减振镗杆与锯齿状的切削头锁相结合，用于镗削更大孔洞，深度是直径的十倍，而且也配备高精度冷却液装置。
部件表面完整性的差异源于加工过程所产生的温度和力的影响。冷却液当然发挥着它控制温度的作用，事实已经表明：高精度冷却液能够提供更可靠的表面效果。刀具喷嘴直接对准刀片与精加工表面接触的部分。由于喷嘴不可调节，所以很多变量都被清除了，因而实现了更稳定和一致的加工过程。

优化的正确建立的工序

由于能够使流体楔顺畅进入加工区域，特别是对于半精至精车的工序，所以比起粗加工，切屑厚度更可控制且流体楔更易应用。
高精度冷却液加工的应用不应被视为弥补其他缺点 (由其他应用因素所导致) 的补偿方式，例如不适合的刀片、不稳定、不正确的切削参数等。高精度冷却液是针对正确建立的工序的一种优化。该理念将用于缩短车削和铣削加工的生产周期、提高零件质量的一致性和加工安全性。

高精度冷却液螺纹车削。

各种工序——尤其是注重切屑成形以及材质要求严苛的工序——的优化需求使得高精度冷却液成为一种极富吸引力的选择。多任务机床和新一代立式车削机床的不断普及已经突显出使用高精度冷却液进行加工的益处，尤其是从切屑控制的角度而言。切屑堆积造成的干扰事关重大，因为这些机床越来越多被采用高要求材料加工航空航天零件的机加工车间所使用。