液氮冷卻系統技術分析說明

液氮冷卻系統利用液氮進行低溫(超低溫)切削加工，就是利用液氮使工件、刀具或切削區處于低溫冷卻狀態進行切削加工的方法。氮氣是大氣中含量zui多的成分，液氮作為制氧工業的副產品，來源十分廣闊。使用液氮作為切削液，應用后直接揮發成氣體返回到大氣中，沒有任何污染物，從環保方面看，是一種有前途的切削掖替代品。

液氮冷卻有直接和間接兩種應用方法。

液氮冷卻系統直接應用。即將液氮作為切削液直接噴射到切削區。一般來說，由于刀具磨損嚴重，金剛石刀具不能用來加工黑色金屬。而美國一學者采用液氮冷卻系統對不銹鋼用金剛石刀具進行車削加工，由于低溫抑制了碳原子的擴散和石墨化，大大減少了刀具磨損，并取得了*的加工質量，其表面粗糙度達到Ra25m。磨削加工時會因磨削區高溫常常對工件表面造成熱損傷，如燒傷、微裂紋等，為有效解決這些問題，印度工學院S.Paul用液氮超低溫冷卻磨削五種常用鋼材，結果表明：正確合理地使用液氮冷卻，可有效控制磨削區溫度，使磨削溫度保持在材料發生相變溫度之下而不發生磨削燒傷;并且在材料塑性增大和較大進給量情況下，這種效果更加顯著。對于非金屬材料和

復合材料的液氮冷卻切削加工,國外也開展了廣泛研究。如FRP是一種高強度/重量比、耐疲勞的復合材料，用傳統切削方法加工非常困難，因而限制了這種材料的使用。新西蘭學者對其進行超低溫冷卻加工，使用液氮不間斷冷卻(0.4-0.5?L/min)，極大地改善了這種材料的切削加工性，不但獲得了滿意的加工表面質量，還在很大程度上延長了刀具壽命。采用低溫切削熱固性塑料、合成樹脂、石墨、橡膠和玻璃纖維等材料時也均顯示出良好的切削性能

液氮冷卻系統間接利用。 主要是刀具冷卻法，即在加工中不斷地冷卻刀具，使切削熱快速從刀具上、特別是刀尖處被帶走，刀尖始終保持在低溫狀態下工作。美國林肯大學的學者利用一種配備新型冷卻系統的PCBN刀具進行了試驗研究。這種刀具是在車刀上部的方盒內儲存液氮，由進口輸人，從出口流出。試驗表明，使用液氮冷卻時，車刀壽命延長to倍，磨損降低1/4，并可獲得較低的表面粗糙度

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