金屬加工的冷卻方式是一個長久的課題,無法合理控制溫度,除了會影響加工效率,還會加大刀具的損耗,影響成本。這個時候就需要第三方介入——切削液,不僅可以冷卻,還可以帶走切屑,防止切屑影響精度甚至幹擾加工。
常用的冷卻方式一般有這幾種:手工加油法、溢流法、高壓法、噴霧法、製冷液體降溫法和切削液的集中供給系統,其中最常見的使用切削液的方法是溢流法——用低壓泵把切削液打入管道中,經過閥門從噴嘴流出,噴嘴安裝在接近切削區域,會通過集油盤循環使用。
而在對鈦、鎳合金和高強度鋼以及碳素纖維材料(CFK)進行高效切削時,傳統的溢流冷卻潤滑劑往往會遇到其物理極限,而帶有內冷功能、可以把切削液定向地引向加工部位的刀具,對於此類加工方式效果顯著。
內冷刀具
整體的內冷刀具以鑽頭居多,由兩個螺旋交叉的內孔,使壓縮空氣、油或切削液穿過,到達刀尖,起到冷卻刀具和工件的作用,並能衝走切屑,特別適合用於深孔高速加工。工具機上配上帶內冷的主軸或者另外配上油路轉換刀柄可以實現內冷加工。採用帶有現代冷卻潤滑技術的刀具,可以極大降低生產成本,提高刀具的使用壽命,改善切屑狀況並加強切削作業的安全性。
帶有內冷的鏜刀,其加工能力更強,對於鏜孔深度超過大約2×D的情況來說,如果採用外部冷卻劑導入的話,就無法保證整個加工過程達到足夠的冷卻效果。在無內冷鏜削作業中,刀具的使用壽命和加工品質都會明顯變差。
內冷刀柄、刀杆
具有內冷功能的刀具通常局限於鑽頭。在大多數情況下,立銑刀的冷卻液要麼使用噴嘴形成外部冷卻,要麼經過刀柄提供冷卻液。1976年,BIG大昭和最早研發出了內冷刀柄,利用工具機主軸端面處的定位塊壓下刀柄側面的中空定位栓,然後連通刀柄內部冷卻液通道,將工具機主軸外部的冷卻液通過定位栓引入到刀柄內部來實現冷卻液及時到達刃具尖端處。
在車削、切槽等需要刀片+刀杆組合的加工情況下,刀片由於其獨立性無法設計冷卻液通道,這種情況需要將內冷通道設計在刀杆內部,在加工過程中可將切削液引導向更接近刀片和工件的區域,不僅可以達到冷卻效果,高壓刀杆還能更高效地去除切屑。市面上也有雙內冷通道的產品。
尖內冷刀具 來看看行業大廠的最新成果
肯納
肯納在19年第一次推出的微型鑽頭產品——GO drill微鑽,這種整體硬質合金鑽頭GODrill分為內冷和外冷兩種,不帶內冷的最小直徑為1mm,而帶內冷的最小直徑已達到1.5mm。鑽頭採用無刃帶設計,減少了摩擦生熱的產生;優化切痕用於微型鑽削,從而保證鑽頭中心沒有切屑流。
克朗
米克朗在0.1-6mm小尺寸鑽頭領域獨樹一幟,旗下瘋狂鑽系列產品最高加工深度可達50倍徑,這種情況下往往需要內冷的結構,利用切削液將切屑及時排出,米克朗創新的螺旋形水滴狀冷卻通道可以最大發揮切削液的效果,相較於圓形管道,到達鑽尖的切削液可以增加1~4倍。
山特維克
新推出Coromant Capto刀柄的升級版,採用將高精度冷卻液從工具機貫穿刀具輸送至切削刃的冷卻方式,配合CoroTurn TR和CoroTurn 107刀具可進行所有材料的外圓仿形車削,提高刀具性能和零件精度。
山高
山高推出的Jetstream Tooling飛流刀具解決方案,通過刀柄內的內部流道將高壓冷卻液直接對準切削區域,從而優化加工、切屑控制和工藝可靠性。Jetstream Tooling Duo 雙飛流提供上下冷卻液通道,並且可根據需要打開和關閉底部流道。這些刀柄的側面和背面帶有冷卻液接口,也可用於配備傳統冷卻液供應系統的工具機。
飛流刀具技術的最新產品,是可覆蓋通用 ISO 車削應用的JETI 刀杆(集成式 Jetstream Tooling 刀杆),直連式冷卻,可以不通過外部軟管直接將冷卻液近距離噴至刃口,有效優化切屑控制並提升生產安全性。
刀具內冷技術現已廣泛應用於車、鏜、鑽等加工方式,內冷通道的加工一般需要藉助「孔用蠟」和「銅錫合金」,兩種材料可以與刀具一起壓製成棒材,最後經由高溫燒結熔化成孔,複雜的內冷通道目前已經可以通過3D列印來實現。