文档介绍：液氮冷却车削新工艺ICEFLY
来源:数控机床网作者:数控车床栏目:行业动态
一项新的硬车加工工艺即将问世,其开发者称它可以将粗磨时间从原来的4小时降低到15分钟。此外,该工艺还被认为可以将刀具成
本降低85%,同时改善工件公差及表面粗糙度。该工艺是由哈挺公司与空气产品及化学物质有限公司(Air Products and Chemicals
Inc.)共同开发的,原理是在车削操作中在切口处导入液态氮。在该工艺中,液态氮能将切削刀具冷却到非常低的温度,并阻止在工
件中形成温升现象,提高切削操作效率,产生巨大的好处。该工艺被称作“IceFly”,据空气产产品公司IceFly的技术主管Ranajit
Ghosh说,该工艺可以用于替代粗磨操作,,同时提高切深和主轴速度
。 ICEFLY(R) Machining Technology
Ghosh在次采访中说,空气产品公司大约于5年前开发出在切削操作中应用液态氮的该工艺。在切削中采用液态氮原来是开发用于加工
制作扁钢的重型工艺辊及支撑辊的。这些辊子是用难加工淬硬工其钢制造的。Ghosh说其公司的冷却工艺当前正在美国5台生产这种辊
子的机床上使用。空气产品公司与哈挺之间的合作使得该工艺应用到了更宽阔的市场及更小的零件上。小零件,大挑战
给各种各样的零件硬车操作进行低温冷却不是件简单的事情。当在加工过程中导入极低温液体时,液体容易快速达到自己的沸点(氮
的沸点为-320华氏度或-196摄氏度)。在液体与温度比液体高得多的刀具及工件之间会形成一个气体层,该气体层将成为热屏障。
对这个问题,空气产品公司找到了解决方案,Ghosh说:“该工艺并不是仅仅往工件上倒液态氮那么简单。在这样做的过程中,会形
成气体分界层,该分界层会降低传热效率,几乎会消除(从工件)传热的能力。”
空气产品公司开发了一种两相系统,其中在液态氮中悬置专用固体粒子。结合击打刀具和工件的气体的速度,这些粒子会破坏气体分
界层。液态氮通过可以调整其流速的喷嘴喷到刀具和工件上。
Ghosh说,喷嘴附在刀其转塔上,液态氮从储箱中供应。喷嘴将液态氮直接喷到刀具前倾面上。优势
冷液体可以去除切削过程中产生的热,将工件保持恒温。哈挺的高级应用工程师Tom
Sheehy说,让工件保持恒温可以保障恒定的切削条件,从而维持精确的公差,即使切深比通常的更深也可以实现这一点。
此外,液态氮还将刀具保持在极冷状态。Ghosh说低温冷冻改变了陶瓷刀其的特征,使它们变得更硬、更韧。
~。Sheehy补充说,陶瓷刀具的低温制冷还可以对那些淬硬材料进
行断续切割。Sheehy
说:“低温冷却使陶瓷刀具强度更高,韧度更大,所以可以不用100美元的立方氮化硼刀具而用15美元的陶瓷刀具,同时性能还更好
。”第三个加工方面的好处是冷的氮气可以淬冷工件,提高表面硬度。表面质量的改善
Ghosh说:“在实践中我们已经在加工好的零件中发现表面和次表面硬度提高,压缩残余应力提高,同时白色层减少。”他解释说,
压缩残余应力的增加使零件提高了疲劳强度。“白色层”指的是,在加工件表面,受热影响