机械网--硬车加工中的冷冻--一项可以降低循环时间

1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小时降落到15分钟。另外，该工艺还被认为可以将刀具本钱降落85% ，同时改进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，并制止在工件中构成温升现象，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，该工艺可以用于替换粗磨操作，在硬度为78Rc的材料粗加工操作中可以将公差保持在0.008英寸，同时提高切深和主轴速度。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利用液态氮的该工艺。在切削中采取液态氮原来是开发用于加工制作扁钢的重型工艺辊及支持辊的。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台生产这类辊子的机床上使用。空气产品公司与哈挺之间的合作使得该工艺利用到了更宽阔的市场及更小的零件上。 工艺开发者称通过IceFly工艺，他们发观在保持较低公差的同时，还可以改进表面质量。

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。当在加工进程中导入极低温液体时，液体容易快速到达自己的沸点(氮的沸点为⑶20华氏度或⑴96摄氏度)。在液体与温度比液体高很多的刀具及工件之间会构成1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：“该工艺其实不是仅仅往工件上倒液态氮那么简单。在这样做的进程中，会构成气体分界层，该分界层会降落传热效率，几近会消除(从工件)传热的能力。”空气产品公司开发了1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。液态氮通过可以调解其流速的喷嘴喷到刀其和工件上。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。除冷却切削刀具以外，IceFly工艺还可以在特定温度下将工件保持冷却。

优势冷液体可以去除切削进程中产生的热，将工件保持恒温。哈挺的高级利用工程师Tom Sheehy说，让工件保持恒温可以保障恒定的切削条件，从而保持精确的公差，即使切深比通常的更深也能够实现这1点。另外，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点，使它们变得更硬，更韧。Sheehy说．这样陶瓷刀具可以以0.003～0.005英寸的切深切割硬度超过78Rc的硬质合金材料。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3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。表面质量的改进Ghosh说：“在实践中我们已在加工好的零件中发现表面和次表面硬度提高，紧缩残余应力提高，同时白色层减少。”他解释说，紧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，受热影响的金属中发现的未蚀刻的脆层，人们相信该层是在特定加工条件及采取特定切削刀具时，在某些钢成分中构成的。Ghosh说．提高紧缩残余应力和减少白色层可以提高加工件的耐磨和耐疲劳属性。这典好处改变了粗切硬材料，诸如钴或铬含量比较高的工具钢和工具铁或碳化钨及钨钢等的加工程序。他说，该工艺还可以用于加工多孔材料，诸占如粉未金属产品，和其他难加工材料，诸如金属基质复合材料等。Ghosh说：“没有任何其他工艺可以利用到所有这些场合。”另外，他补充道，该工艺很环保，并且很容易通过改装方式加到现有机床上。极低温增加了陶瓷刀片的强度和韧度

实验空气产品公司与哈挺在前者位于宾夕法尼亚州Allentown镇的公司现场，在1台实验性车床上实验了该工艺，哈挺的交钥匙工程经理Jeff Thomason说，在此他们正在以实验方式证明该概念。他提到：“我们将它看作是1种可以替换硬磨的工艺。”哈挺正寻求在多种行业、各种产品上利用该工艺，但是，由于它可以很好地切割极硬材料及稀有材料，第1大利用领域多是航空及医疗市场或用非常硬的材料生产刀具。Thomason说：“该工艺其实不是特定行业才可用。”Thomason和Sheehy谢绝谈及该工艺的安装和使用本钱，但是他们说对不同的利用处合本钱是不同的。另外，Thomason说，该工艺预计的投资回报也会因利用处合不同而不同。”他说：“仅仅由于刀具寿命提高及刀片耐磨性能加强，该工艺有可能立即实现巨大报偿。”而Sheehy补充道，哈挺已发现，该工艺将粗磨零件的时间已从4小时缩短到15分钟，粗加工时间几近缩短了95%。另外，他说，车出来的零件公差与粗磨的毫无2致。最后，他说，在该工件中，IceFIy工艺采取了便宜的陶瓷刀片而不是CBN刀具。Sheehy说“采取液态氮本钱有所增加楼梯房拆迁和楼层有关系吗，但是这类增加却完全被循环时间的缩短和刀具本钱的降落所抵消。”Ghosh说空气产品公司针对IceFIy工艺，持有或已采取9大专利，并且这些专利既涵盖该工艺，也涵盖了公司为该工艺而开发的设备。Thomason说，对硬车利用领域，现在已可以从市场上购买到该工艺。Ghosh说．他相信可以对其他加工进程诸如铣削开发液态氮工艺，但足为实现这1点，需要进行1定的开发工作。优势·硬材料的粗切削时间降落到了之前的1/16。·提高了表面硬度，耐磨及疲劳强度。·刀具本钱降落85%。需要权衡的方面：·改造机床需要产生本钱。·每个零件的加工本钱增加。·投资回报率根据利用处合不同而不同拆迁要房票还是现金。·(当前)仅适合车削操作。(end)资讯分类行业动态帮助文档展会专题报道5金人物商家文章