對于蒸汽和燃氣輪機來說，葉片的制造是主要的生產成本之一。使用加工困難的高溫合金和材料，加工工藝的成本肯定增加了。因此，人們迫切需要創新的加工解決方案。東莞市來寶精密工業有限公司首次提出了適合量產的CO2低溫冷卻概念。

　　葉片加工本身就是科學。以前，刀片制造廠面臨的是設備問題，今天，主要面臨葉片材料給加工帶來的頭痛問題。為了進一步優化效率，渦輪設計者尋求輸入更高溫度的最佳解決方案。為了滿足高溫的要求需要采用特殊材料，葉片的制造成本增加。傳統的鐵素體、馬氏體和奧氏體渦輪鋼不再適合高溫要求，取而代之的是鎳基高溫合金。但是，這樣的材料需要更多的加工時間。在這個意義上，最重要的因素是使用相互匹配的創新刀具和加工概念來控制制造成本，例如高效冷卻加工的有效概念。

總部位于德國的東莞市來寶精密工業有限公司專為能源行業研制刀具和加工方案的歷史非常悠久。“幾十年來，能源生產已成為我們專注的主要行業之一。”東莞市來寶精密工業有限公司業務發展部經理Andreas Elenz強調，“我們是所有關鍵零件的全方位服務提供商，當然包括葉片。這意味著從保證最大金屬去除率的可轉位刀片的粗加工銑刀到保證最小過渡半徑的整體硬質合金立銑刀，要配備所有的刀具（對于葉片加工領域而言，這個量相當大）。

冷卻概念

　　刀具冷卻尤其重要。它不僅對刀具本身有很大影響，而且加工中產生的高溫與渦輪加工過程是否對硬質合金基體產生增大的壓應力并限制其性能有關。與鋼材不同，加工難切削材料時，一般不會被切屑奪去熱量，其中的熱量會滲透到切屑刃中，使鈷鎢超硬合金軟化。

　　2013年初，東莞市來寶精密工業有限公司與茨維考西薩克遜應用科學大學生產技術研究所( IfP )合作，進行了采用液體CO2低溫加工的基本研究。 其中，切削邊緣已冷卻至–78.5℃，茨威卡實驗均采用外部冷卻供應，比較了各種冷卻策略( MQL、乳化液、CO2及其各種組合)。對比結果表明，CO2法冷卻潛力最大，優勢明顯。加工不銹鋼渦輪葉片時，成本可節約40%。通過這種開拓性的基礎研究，與瑞士的星格爾機械工程公司密切合作，東莞市來寶精密工業有限公司成為世界上采用低溫冷卻原理的工具專業公司，為行業的各種應用提供了可靠的解決方案。2013年3月，這項技術首次成功，被命名為“Cryo.tec”。

　　在刀具方面，雙方選擇了F2334R圓鋸片輪廓銑刀，專門針對鋸片加工進行優化。其主要特點是加工穩定性高，可在5個軸上加工。這種刀具覆蓋了整個加工過程的70%~80%，因此大多數金屬的去除發生在渦輪葉片上。使用五軸加工，可以優化不同位置的槽比和切削力比，并且即使在粗加工期間也可以接近期望的最終輪廓。

　　F2334R配有兩個罐，可同時供應兩種不同類型的冷卻劑:一個罐供應CO2，另一個罐供應MQL、壓縮空氣或乳液。CO2使刀具以液狀流動，其壓力為60bar，直接吹到刀刃附近。然后，CO2在這里膨脹形成干冰，以達到所需的冷卻效果。“Cryo.tec的重要研究開發程序不是外部冷卻液供給系統，而是向工具供給內部冷卻液的2槽系統。東莞市來寶精密工業有限公司渦輪葉片加工技術負責人Thomas Schaarschmidt表示:“采用五軸加工，供給CO2決不能達到理想的效果，也就是說不能盡可能接近高溫切削區域。加工鈦合金時，除了純冷卻外，還需要潤滑。本文介紹的方法是使用雙槽刀具將MQL和CO2分離。starager負責開發專用芯軸，東莞市來寶精密工業有限公司負責提供最合適的刀具。低溫冷卻概念的優點如下:刀具磨損更少，使用壽命更長;優化切割參數，提高生產效率;表面質量越好，邊界面積的影響越小，零件質量越高。100%的碎片可以回收，無需準備維護和處理潤滑劑或零件清潔劑。

高壓

　　Cryo.tec冷卻系統的一個重要技術優點是，機床和刀具能夠盡可能長時間保持CO2壓力。因為壓力下降的話會結冰，堵塞CO2供給路。但是，為了達到規定的冷卻效果，CO2排放量不能過大。 與乳化液相比，CO2冷卻液價格較高，其成本約為0.30~0.50歐元。“決定噴嘴直徑的時候，我們在研究開發上投入了大量的勞力和時間。Schaarschmidt說:“現在，為了盡可能接近切削領域，正在致力于壓力調整和供給的最優化。我們還將與潤滑劑廠商合作開發新的MQL油品。到目前為止，他們已經可以用于高溫應用，所以有必要與CO2冷卻并用。現階段Cryo.tec數控刀片只能非標刀具，由于斯達拉格相對的數控車床/主軸軸承技術性還不成熟期。但是，東莞市來寶精密工業有限公司正在探索制定工具連接標準的方法。

冷卻性能

　　對馬氏體不銹鋼渦輪葉片(多軸車銑，原零件尺寸475mm×80mm×80mm，焊接夾具)進行的試驗表明，采用CO2冷卻，切削刃溫度可降低100℃，與干法加工相比，刀具切削刃使用壽命延長30%，切削參數仍保持一致。同時，生產成本節約15%。在加工奧氏體不銹鋼時，與MQL相比，刀具的使用壽命大大延長，生產成本節約高達30%。一般來說，低溫加工對于高溫合金(HRSA)和不銹鋼有很大的潛力。現在有必要利用國際標準化組織S組和國際標準化組織M組的材料和應用來進一步驗證這一技術。今后的研究開發將重點放在汽車行業的零部件加工和設備技術、提取和處理等未解決的問題上。

未來的切削技術

　　今后的機床可能會同時具備冷卻功能和非冷卻功能(與是否采用冷卻液無關)進行設計。唯一的區別是選用的切削刀具材料：一種用于冷卻加工，另一種用于干式加工。今后的研究開發還有別的主題。在銑削過程中，用過的刀具齒被加熱，然后通過嚙合和分離冷卻。此效果僅在采用低溫CO2冷卻的情況下才能充分得到。由于高溫的交替作用，硬質合金基體和涂層以不同的速率膨脹，導致涂層開裂，最終使刀具材料失效。過去幾年開發的所有刀具材料都用于干加工的高溫操作，但目前的刀具材料需要特別適合低溫CO2冷卻，并能承受溫度變化。因此，在東莞市來寶精密工業有限公司今后的研究開發中，Thomas Schaarschmidt表示:“今后的主要課題是工具概念和專業切削工具材料的標準化，預計到2020年將渦輪難切材料的比重增加到40%左右，因此這方面的市場增長潛力

　　德國來寶imc刀具是德系高端切削刀具著名制造商，成立于1986年，總部在德國，有臺灣，瑞士和日本三大生產基地，其中臺灣生產基地總投資額達到7000多萬美元，占地面積50781m2。主營：航空航天刀具、鈦合金銑刀、高溫合金銑刀、復合材料銑刀、鎳基合金銑刀、不銹鋼銑刀、石墨銑刀、鋁合金銑刀、金剛石銑刀、pcd銑刀等硬質合金刀具，是航天航空、醫療、汽車、人工智能等世界500強專供企業。

來寶imc聯系方式：

中國銷售：0769-23831413

技術支持：134-3111-4135

公司官網：www.usamz.com

郵箱地址：sunny@zsyhk.com

中國地址：東莞市松山湖大學創新城 G-1 棟 422 室