技术

　　研究表明，对刀具进行冷却是解决钛合金切削难题的一种有效办法。目前，高效冷却刀具的技术开发，主要有二种发展途径。一种是采用高压冷却润滑，另一种是采用冷气进行冷却，即采用液态氮（-196℃）或液态二氧化碳（CO2）（-65℃）进行冷却，尤其是液氮，这对于冷却铣刀是一种很有应用前景的冷却方式。应指出，采用氮冷却或二氧化碳冷却进行辅助的切削是一种干式加工，这种干式冷却不仅能冷却刀具、有助快速断屑和延长刀具寿命外，仍具有干切削加工所具有的众多经济、技术和生态效益。
　　在目前，考虑到高压冷却的良好冷却效果，以及现有加工中心和车削中心又都配有冷却润滑设备，还有许多刀具厂家又都能提供用于这种高压冷却的刀具，并积累了许多实际使用经验（无论是车削还是铣削），因此，采用通过主轴的高压冷却润滑液无疑是成为一种首选。
　　采用常规的大流量冷却，冷却润滑液到达不了切削刀刃和切屑之间的切削区，不能有效地冷却切削刀刃。 为实现有效冷却刀具，冷却润滑液的供给应以较高的压力和足够的流量，精确地对准切削刀刃和切屑之间的接触区。在这个接触区形成一个高能量冲击楔，由此缩短切屑和刀刃之间的接触时间，降低切削区温度，同时使切屑变脆，通过冷却和机械冲击力这两个效应的叠加，很快使切屑折断并可靠排出，从而大大提高了加工的可靠性，由此也有利于实现切削过程的自动化。
　　实践表明，通过高压冷却可提高50%的刀具耐用度。通过调节冷却润滑液的压力大小可以影响切屑的形状，从而改善断屑。根据Iscar公司的资料，可以了解到在不同冷却润滑液的压力下切屑成形的情况。在采用2MPa的压力进行大流量外冷却时，切屑成长条缠绕形的切屑；当采用8MPa压力的内冷却时，切屑在高压冲击下被折断成小的弧形切屑。如果采用30MPa超高压进行内冷却，这时切屑变成了针状形切屑。从这三个实例中不难看出，通过高压冷却可以控制切屑的成形，由此提高切削过程的可靠性，并可提高钛合金加工的切削用量。
　　在这里应该指出，在冷却润滑液的压力低于7MPa时，由于冷却液在切削刀刃的前面产生汽化而形成汽泡，从而阻碍了热的传导。当采用大于7MPa的冷却液压力时，可以消除这种汽泡，使冷却液直接喷到切削部位。另外应指出，采用传统的矿物油润滑液，在高压冷却切削时，油中易吸入大量空气，致使散热效率变差。为此，德国Fuchs Europe润滑材料公司开发了一种基于合成脂的具有排气性能的冷却润滑液（Ecocool TN2525 HP）可提高冷却润滑液的散热冷却效果。
　　在钛合金加工时，主要采用机械夹固可转位片的刀具和整体硬质合金刀具。按常规，粗加工时的切削速度一般为50m/min左右，精加工的切削速度为（200-300）m/min，在采用高压冷却后，切削速度可提高20%，此时不会因提高了切削速度而随之使温度提高。如果采用超高压冷却，同时又采用CBN刀具时，切削速度还可以进一步提高。但是，所用的超高压冷却润滑装置需要进行专门的配备。因为加工中心，车削中心和多功能复合机床所配备的冷却润滑装置的压力一般只有（7-10）MPa。
从这个不同冷却方式的加工效果比较中可以看出，高压冷却为提高切削参数提供了条件。采用高的切削参数可以显著提高生产效率，大幅度降低单件费用。虽然通过高压冷却刀具耐用度可提高50%，但是，由于刀具费用一般只占制造费用的3%，因此这只能使单件费用减少1.5%。
　　采用高压冷却，要注意准确的协调压力、流量和喷嘴孔径之间的关系。根据Sandvik公司的资料，例如，在刀具上使用1mm孔径的喷嘴，为保持压力，需要有5l/min的冷却润滑液流量。因此，喷嘴孔径大小应选择使其产生最高的压力和可以最佳地利用冷却润滑液的流量。
　　对于铣削加工，在采用多个刀片的情况，相应有多个数量的喷嘴，这时需要较大的冷却润滑液流量，如果润滑系统流量不足，会对喷嘴出口压力产生影响。此时，可考虑采用喷口直径小的喷嘴，以此减少流量并保持冷却润滑液的喷射压力。