二、冷风切削系统

三、冷风铣削试验

1. 油剂冷却铣削与冷风铣削的对比
   为了验证冷风切削技术在生产实践中的应用效果，结合生产，我们进行了大量油剂冷却铣削加工与低温冷风加工工艺的对比试验。试验时发现，车间提供的压缩源气压严重不足，达不到CTL-2/50型冷风射流机的工作压力0.4～0.8Mpa，但仍然进行了加工。结果是：在高速切削条件下(切削速度在18Om/min) ，使用大量油剂铣削不锈钢叶片一次换刀，可加工5～8件，而冷风铣削时，在工作压力不足的情况下，还是可加工8～10件，刀具使用寿命明显延长。应该相信，当气源压力得到充分保证的前题下，使用冷风切削，刀具寿命将有更进一步的延长。试验用铣刀与工件形状见图3，不同冷却方式的切削效果见表1。
   图3 试验用铣刀与工件形状表1 不同冷却方式的切削效果冷却
   方式 切削用量 加工件数
   (刀具寿命)
   (件) 转速n
   (r/min) 走刀速度Vf
   (mm/min) 背吃刀量ap
   (mm) 油冷 1800 3000 2.5 5～8 冷风 1800 3600 2.5 8～10
2. 试验条件
   • 机床：上海第四机床厂生产的数控立铣
   • 工件材料：1Cr13 不锈钢
   • 材料规格：50×100×48 (内背弧型面为不等截面)
   • 刀具：标准型硬质合金可转位球头铣刀f32
   • 刀片型号：P26315R16、STMT09T308
   • 切削用量：见表1
   • 冷风条件：CTL-2/50型冷风射流机生成的-50℃ 左右冷风
   • 压缩空气源：车间集中配气管0.1～O.15MPa
   • 油剂切削用油：矿物油(20升/分左右)
   • 冷风切削用油：植物性低温油(30毫升/时)

四、冷风车削试验

1. 冷风内、外冷却车削与油雾车削对比
   为了验证在冷风作用下，内、外冷却车刀的切削性能，我们制作了专用的内冷车刀(见图4)。它能通过设于车刀刀体内部的管道，把冷风输送到刀头附近的上、下两个出口，喷向刀片前、后刀面，并与普通车刀(标准型可转位上压式结构)用两根管道以外冷却方式加工(结构见图4)和传统喷雾冷却切削方式进行了对比。其结果是：同样在后刀面磨损到0.3mm时，用传统喷雾冷却切削，刀具切削行程仅为24mm (按工件加工宽度测量)；使用冷风，从外部上、下两个方向喷向刀片前、后刀面的刀具切削行程达到58mm ，刀具寿命延长了1倍；但是，当使用冷风，用内冷却车刀切削时，在转速、走刀量和背吃刀量都作了相应提高的情况下，刀具切削行程可高达111mm ；这充分体现了，在冷风作用下，使用内冷车刀的优势。三种冷却方式的切削效果见表2，车刀结构简图见图4。
   
   图4 使用车刀结构
2. 试验条件
   • 机床：数控立车
   • 工件材料：规格：高温合金、f1200×120
   • 刀具：油剂喷雾车削和外冷却冷风车削用标准型可转位上压式车刀。内冷却冷风车削使用自制内冷车刀。
   • 刀片型号：CNMG12O4O8E
   • 切削用量：见表二
   • 冷风条件：CTL-2/50型冷风射流机生成的-50 ℃左右冷风
   • 压缩空气源：车间集中配气管压力0.3～0.4Mpa
   • 油剂切削用油：矿物油
   • 冷风切削用油：植物性低温油(30毫升/时)
   表2 不同冷却方式的切削效果冷却
   方式 切削用量 切削行程
   (刀具寿命)
   ( mm ) 转速n
   (r/min) 走刀量f
   (mm/r) 背吃刀量ap
   (mm) 切削液(喷雾) 5 0.2 1 24 冷风(外冷却) 5 0.2 1 58 冷风(内冷却) 10 0.27 2.5 111
   图5 不同冷却方式的刀具寿命图
   在车削中，采用不同冷却方式的刀具其寿命可见图5。

五、切削效果分析

1. 在满足冷风射流机基本工作条件下，冷风切削技术比传统油剂(水剂)切削技术的刀具使用寿命长。
2. 冷风切削时，内冷却方式比外冷却方式的效果好，突出表现在刀具使用寿命的提高方面。
3. 试验证明，刀具的使用寿命随冷风压力、流量增大而延长。
4. 在车、铣过程中，考虑到切削点的温度降低，因此，可以适当增大了切削用量；由于刀具使用寿命延长，节省了调整工位所需的辅助时间，加工效率有显著的提高。
5. 对精加工高温合金材料的工件表面粗糙度进行了实测，可稳定地达到Ra2.05～Ra2.5µm ,
6. 对加工后的不锈钢叶片进行了磁粉探伤验测，未发现有裂纹等异常现象。
7. 由于以气代油，无呛人的烟雾，环境清洁，对身体无害，有利操作，还提高了效率，操作工人非常欢迎。

六、应用前景及有待进一步探讨的问题