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瓦爾特研發出了一套新一代雙通道精密內冷切槽刀具

2015-6-9 來源：數控機床市場網作者：瓦爾特

瓦爾特雙通道精密內冷刀具

雙股冷卻潤滑液，切槽和切斷更輕松

瓦爾特研發出了一套新一代雙通道精密內冷切槽刀具。它的主要優勢是散熱更快，性能更高，適合各種應用場合。

為了優化加工，對所有影響因素可進行調整。其中，最關鍵的是正確選擇切削刀具材料和切削刃形狀。但是，人們往往容易忽視了冷卻潤滑液（CL）的輸送方式。最常見的方法還是浸式冷卻系統。使用這種方法，CL噴射流射向成屑點，這類冷卻方式對開式加工工序綽綽有余。但是，在切槽和切斷過程中，當刀具深插入窄隙內時，冷卻液在短時間內根本無法到達切削刃位置。在這種情況下，只有內冷才是一種切實可靠的解決方案。

但是，當今市面上采用內冷的切槽刀具寥寥無幾。前不久，一些刀具制造廠才對他們的系統進行相應修改。“采用WalterCut，結合最新發現，我們研制出了一套相對新穎的工具系統，”瓦爾特公司切槽/螺紋車削產品經理MarkusStumm說道。“我們從一開始就保證我們的切槽刀具和切槽刀片的設計能適合內冷。因此，我們為市場研發趨勢做好了充分準備。”

WalterCut的亮點是刀具采用兩道內冷——前刀面冷卻和后刀面冷卻。切削過程中，兩個冷卻潤滑液噴射流從切削刃附近的切槽刀具噴出，直接流到切削點。MarkusStumm強調：“冷卻液出口按流體力學原理設計。”采用SX切槽刀片及其深切深導板，能很好控制加工精度等要素。斷屑槽優化，可保證冷卻液噴射流暢通。前刀面冷卻通道通過作為刀具柔性部分的頂部夾具，使與切屑刃的距離最短。引入“精密內冷”的概念較為貼切。

標準冷卻壓力即可

大多數切槽工具內冷系統為單股噴射流，只冷卻前刀面。“但是，我們試用后表明，對于相對復雜的設計，在后刀面另加一股噴射流，冷卻效果會好很多，” MarkusStumm說。“因此，切屑刃的散熱效果更好。從而磨損更小，當然這與材料和切削刃低積屑水平有關。即使采用10巴的標準冷卻壓力，與傳統的浸式冷卻系統相比，刀具壽命可延長三倍。”

因此，生產效率更高。精密內冷對切屑成形也有影響。切削更短，加工穩定性更高。此外，采用兩股冷卻液，可形成一層均勻的潤滑膜，降低切削與槽口之間的摩擦。因此，有了這兩方面的保障，表面質量最好。對用戶來說，最重要的是：使用標準機床的冷卻潤滑液系統，即可達到上述效果。

在加工不銹鋼、鈦合金或高溫合金時，采用更高的冷卻潤滑液供應壓力（80巴以上），優勢特別明顯。“例如，采用ISOS材料，通過高壓冷卻，切削速度可增加兩倍，而刀具使用壽命不變，”瓦爾特產品經理說。“在加工對大多數機械師越來越重要的不銹鋼或雙相不銹鋼時，以前需要大大降低切削參數。為了達到正常的刀具使用壽命，現在不再需要降低切削數據了。”

如果是熱傳導效果特別差的材料，通過“壓力”和“體積流量”參數，能達到最佳加工效果。于是，專門的精密冷卻為用戶提供了更多機會，工作過程中，可優化刀具使用壽命和/或零件生產時間。

特別是，瓦爾特在ISOS/M材料的高壓加工過程中，對“冷卻潤滑液壓力”和“體積流量”的影響做了深入研究。公司與亞琛RWTH（理工大學）WZL機床實驗室密切合作，對此開展了專題研究。最大收獲是：采用專門的冷卻潤滑液，可降低壓力和體積流量。首先，刀具使用壽命隨壓力的增加而延長。壓力約150巴時，刀具使用壽命最長。繼續增加壓力，使用壽命不會再延長。這是我們的重大發現，因為不必要的高參數值，可導致冷卻潤滑液系統運行比必要的高附加成本。MarkusStumm補充說：“在WZL進行的試驗確認了我們的發現：專門的精密內冷可明顯提高生產效率和加工穩定性。”

瓦爾特推薦在使用精密內冷切槽刀具時，冷卻潤滑液循環系統安裝細濾器。目前大多數機床已經配備了細濾器。“根據我們最近的所有研究成果，目前已經在使用內冷鉆頭的用戶已經具備內冷切槽刀具的所有要求，” MarkusStumm保證。

內冷優勢凸顯

蒙福特采用RNC 500型車床進行的實驗室試驗表明：即使在10～15巴的標準冷卻液壓力時，WalterCut刀具使用的雙通道內冷系統，比傳統浸式冷卻系統具有明顯的優勢。在試用中，瓦特車床專家加工了1．4404 （D＝ 60 mm）材質樣件。使用的刀具采用G2012型整體式刀柄，配套的刀片為Tiger•tec®Silver材質SX可轉位刀片，切削材料為WSM33S。其他參數：刀片寬度s＝ 3 mm、切深T＝ 25 mm、Vc＝ 120 m/min、f＝ 0．2 mm和ts＝ 7 sec．

外冷系統的刀具使用壽命：切槽80次。雙通道精密內冷系統的刀具使用壽命：切槽230次。此外，采用雙通道精密內冷系統，不會發生切屑堵塞，加工穩定性更高，表面質量更好。特別是在剛切入槽時，鐵屑初始卷曲很好，切屑控制效果能夠得到明顯改善。

在刀具使用壽命結束時，兩塊可轉位刀片持續的熱應力差很明顯：與采用內冷的可轉位刀片相比，沒有采用內冷的可轉位刀片后刀面發黑面積很大；

（如圖所示）。結論：精密內冷系統散熱效果更好。

圖1：樣件

文字說明：用于普通外冷卻系統與精密內冷相比較的1．4404材質樣件。

圖2（Box 1）：磨損模式

文字說明：與使用外部浸式冷卻系統而嚴重發黑的刀片相比，內冷刀具的可轉位刀片（左圖）承受的熱應力低得多。

圖3a，b（Box 1）：切屑

文字說明：內冷（左圖）斷屑效果比浸式冷卻好很多。首道切削特別明顯。

工具系統簡介

WalterCut切槽系統基于兩類可轉位刀片：單刃正向鎖定SX切槽刀片和雙刃GX刀片。圍繞這兩類切槽刀片的不同切槽刀具的分組使得系統布置井井有條，用戶友好。結合多種槽型，為切槽應用專門研制的Tiger•tec®Silver刀具材料，性能十分卓越。SX切槽刀片系列包括增強型切斷刀板，可用于更深的切槽和切斷，加工穩定性最佳。

另一大開拓創新：WalterCut刀具雙通道內冷系統適用的最小刀片寬度為2毫米。兩股冷卻液分別流到前刀面和后刀面上。這就是所謂的瓦爾特“精密內冷”概念。其中，冷卻潤滑液出口的位置盡量靠近切削刃，可保證最佳的冷卻效果。SX可轉位刀片斷屑槽的凹槽也可保證冷卻液噴射流精確地對準成屑點。

采用內冷系統，可選用更高切削參數。因此，我們專門為這種應用設計了SX刀片。此外，SX刀片還通過正向鎖定裝置固定在刀具上。因此，即使使用更高的切削參數，它們也不會從刀片座上滑出。

通過圖賓根刀具設計師的精心設計，WalterCut系統方案物超所值。我們為用戶提供了大量的切槽刀具，例如左右手版本及反手版本（contra-version）的SXG2042增強型切斷刀板。我們可從型號中看出刀片的特點：SXG2042R/L-C-P，中的＂-P＂表示冷卻潤滑液出口直接設在切削刃后方的“精密內冷”系統。刀板可使用接柄長度為20 mm和25 mm的標準G2661夾塊夾緊，星盤轉刀架（staranddiscturrets）也可使用VDI刀板接頭A2110/A2111。在這兩種情況下，冷卻液直接通過接頭供應。刀板的安裝方式隨帶密封件的延伸孔不同而不同，因此切深也不同。接柄尺寸為16 mm×16 mm～25 mm×25 mm的單體刀架采用G1/8螺紋，可直接與冷卻潤滑液管連接。同理，他們的編號為GXG1011-P/SXG2012-P。

圖片4：精密內冷