幾十年來，冷卻液在金屬切削中一直發(fā)揮著重要作用，主要用于切削區(qū)域和零件的散熱。 過去，如果冷卻不良，很快就會出現(xiàn)斷刀現(xiàn)象，而如今，由于現(xiàn)代刀具材料的熱硬度大，一般的加工作業(yè)并不依賴?yán)鋮s液。干式加工通常是一種較好的替代方案。
但是，在加工一些要求很高的材料、內(nèi)圓車削的排屑和在某些工序中需要保持熱穩(wěn)定性時，為了降低溫度，冷卻液仍然發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。 現(xiàn)在，高壓冷卻（HPC）還作為一種提高生產(chǎn)效率的手段，廣泛應(yīng)用于不同的卷屑效果中。
為了適應(yīng)較高溫度的要求，硬質(zhì)合金刀具的發(fā)展使刀具的硬度大幅度提高，從而獲得更大的金屬去除率和更長的刀具使用壽命。 使用冷卻液弊大于利，由于切削部位浸入冷卻液的深度不高，在高溫區(qū)域冷卻液蒸發(fā)，冷卻效果不十分明顯。在很多銑削工序中，冷卻液最初還被認(rèn)為有副作用，因?yàn)槌掷m(xù)的刀片吃刀增加了熱量的變化。這導(dǎo)致了切削刃材料的溫度波動和磨損加快。在加工過程中和加工后，冷卻液在降低零件上積聚的熱量方面發(fā)揮更大作用，這意味著零件可保持更加穩(wěn)定的溫度和外形尺寸水平。
山特維克可樂滿早期在深鉆孔中使用過冷卻液。七十年代時，發(fā)明了噴吸鉆，采用兩根相同的管道提供冷卻液和排屑，形成文丘里效應(yīng)。這是一種噴射效應(yīng)，冷卻液的噴射速度隨著橫截面積的減小而減小。冷卻液泵入內(nèi)管和外管之間，然后通過文丘里效應(yīng)，在內(nèi)管的前半部分形成負(fù)壓，使得部分冷卻液隨碎屑通過內(nèi)管吸出。 因此，在有壓力時創(chuàng)新地使用冷卻液，一點(diǎn)也不新奇。
七十年代和八十年代初，進(jìn)行了大量的開發(fā)工作。1984年，將高壓冷卻（HPC）的噴射用于車削加工石油行業(yè)零件的材料，這些材料要求非常嚴(yán)苛，重點(diǎn)是堅(jiān)硬材料的斷屑。從1985年開始，高壓冷卻在航空工業(yè)的某些領(lǐng)域的應(yīng)用取得了巨大成功。盡管仍處于研發(fā)階段，人們積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，并且在1990年引進(jìn)Coromant Capto形式的模塊化工具系統(tǒng)時，采用了帶內(nèi)冷的快換工具系統(tǒng)，這種冷卻方式后來成為高壓冷卻（HPC）的組成部分。 采用這種刀具系統(tǒng)后，機(jī)床制造廠馬上相繼跟進(jìn)，在所生產(chǎn)的機(jī)床上使用HPC，并且無需使用外管和接頭。
九十年代，通過與科研院所通力合作，大規(guī)模地研發(fā)高壓射流助推車床。研發(fā)的主要目的之一是在車削過程中鋁合金的斷屑。高壓冷卻（HPC）助推車床的一項(xiàng)重要研究成果是切削部位的溫度比預(yù)期的要低得多。這便得出一個結(jié)論，高壓冷卻對難加工材料很有效，并且降低切削區(qū)域的溫度，改善切削參數(shù)，從而提高生產(chǎn)效率。
在1999年召開的工業(yè)工具系統(tǒng)第三次國際會議上，關(guān)于冷卻液的聯(lián)合科研項(xiàng)目發(fā)表一篇論文，其中詳細(xì)闡述了基于使用壓力為400～3,000巴的冷卻液的研發(fā)。研究重點(diǎn)是切屑的形成、溫度和刀具使用壽命。研究成果表明，這種技術(shù)對通過改進(jìn)切屑速度和進(jìn)給量而提高生產(chǎn)效率很有潛力。 九十年代末，有些機(jī)床制造商也開始對高壓冷卻（HPC）加工產(chǎn)生興趣。 一個典型的例子來自一家意大利的機(jī)床廠商。該公司從事汽車行業(yè)專用機(jī)床的制造，采用可樂滿Capto，通過80～450巴的高壓冷卻，使非合金鋼車削的性能得到了明顯的改善。
與此同時，優(yōu)化高壓冷卻（HPC）射流在車削鈦合金和Inconel 901等金屬時的斷屑以及延長刀具壽命方面的研發(fā)在不斷推進(jìn)。這仍基于Coromant Capto技術(shù)，使用的壓力范圍為100～1,000巴，冷卻液流量為2～5升/分鐘。其效果完全可與壓力為0.5～80巴、流量為30～40升/分鐘的傳統(tǒng)冷卻液的效果相比。Coromant Capto是唯一裝有超高壓力需要的密封裝置的機(jī)床接口。噴嘴技術(shù)對于實(shí)現(xiàn)最佳射流至關(guān)重要，盡管這一技術(shù)和切削刃對準(zhǔn)方面還沒有盡善盡美，在此階段還是取得了舉世矚目的進(jìn)展，即刀具使用壽命更長、切削速度更快，產(chǎn)生的切屑更短。
當(dāng)冷卻液射流流過切削區(qū)域時，在切削刃與切屑之間形成一個“液壓楔”。液壓楔的壓力充當(dāng)切屑的杠桿，改變了其成形和接觸長度。作用力的位置隨切屑寬度方向射流的位置和壓力變化而變化，增加多股射流造成切屑的聚積效應(yīng)，便于熱量管理。為了實(shí)現(xiàn)高壓冷卻（HPC）的最佳性能，了解液壓楔形狀、位置和效應(yīng)尤為關(guān)鍵，其重要性日益明顯。因此，噴嘴技術(shù)成了開發(fā)目標(biāo)的重中之重，因?yàn)槌晒εc否的關(guān)鍵是沖擊位置的組合和射流的類型。這種科研成果成為后來開發(fā)高壓和低壓車床和銑床時的標(biāo)準(zhǔn)和訂制的高壓冷卻（HPC）工具系統(tǒng)的依據(jù)。
山特維克可樂滿在超高壓冷卻液（射流的冷卻液壓力為80～1000巴）方面的研發(fā)成果形成了Jetbreak理念。這種理念還是基于Coromant Capto技術(shù)，因?yàn)樗菣C(jī)床接口中唯一從技術(shù)上可密封達(dá)到如此高的冷卻液，且對機(jī)床接口的功能和穩(wěn)定性無任何影響。它還是唯一能采用四個通道和四股射流的系統(tǒng)。 這為快速換刀打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
自八十年代開始研究以來，HPC系統(tǒng)技術(shù)日益成熟，在本世紀(jì)初終于問世。 Jetbreak專門針對航空工業(yè)和能源行業(yè)的立式車床加工，其中有一根柱塞，成功解決了面對的技術(shù)難題，提供了生產(chǎn)效率。這種技術(shù)對溫度和切屑能夠很好地控制，并且大大地改善了零件質(zhì)量。在車削加工中，這種技術(shù)專門解決難加工的材料和切屑難控制的作業(yè)。
噴嘴技術(shù)對性能優(yōu)化非常關(guān)鍵，為了實(shí)現(xiàn)射流壓力、流量、速度和動力的平衡，其中采用了各種各樣的噴嘴直徑。因此，通過“可變卷屑槽”形成切屑，并按期望的方向排屑。Jetbreak技術(shù)最適合加工超合金、鈦合金和延性材料?？焖贀Q刀是這種方案的重要組成部分，在自動化生產(chǎn)中，十分安全可靠。另外，工藝和應(yīng)用支持也是一個重要貢獻(xiàn)因素。通常來說，如今采用Jetbreak 技術(shù)，可使切削速度翻番（即在車削 Inco 718材料時，速度也可從50m/min提高至100 m/min），其中部分原因是切削部位的冷卻效果好。但是，Jetbreak技術(shù)只局限于靜態(tài)應(yīng)用的立式車床，對車床中心和多任務(wù)機(jī)床而言，還有很大的開發(fā)潛力。
如今，機(jī)床的高壓冷卻條件發(fā)生了很大的變化。大約四分之一的車床冷卻液壓力為70巴，而幾乎所有的多任務(wù)機(jī)床都采用高壓冷卻（HPC），機(jī)床冷卻壓力水平呈明顯上升的趨勢。高壓冷卻（HPC）還可用于方桿刀具，實(shí)際工作中，使用HP技術(shù)，無任何障礙。
在這種背景下，為了適應(yīng)更加廣泛的應(yīng)用和更多機(jī)床的需求，同時作為標(biāo)準(zhǔn)刀具編程的一部分，開發(fā)HPC刀具系統(tǒng)便是順理成章的事情，為Jetbreak的系列范圍和應(yīng)用優(yōu)勢提供補(bǔ)充。山特維克可樂滿已經(jīng)開發(fā)并推出了一款刀具程序，使用簡單，重點(diǎn)用于最大冷卻液壓力為80巴的車床。 但是，用于外圓車削和內(nèi)孔車削的CoroTurn HP標(biāo)準(zhǔn)方案，對只采用低壓冷卻液的機(jī)床來說，也很有優(yōu)勢。HP刀具采用固定噴嘴技術(shù)，噴出高速的平行層流射流，可準(zhǔn)確對準(zhǔn)刀片需要冷卻的位置。所產(chǎn)生射流的精度和特性使得這種技術(shù)與眾不同，無需任何設(shè)置。
當(dāng)機(jī)床冷卻液壓力大于或等于70巴時，HPC工具系統(tǒng)的優(yōu)勢將發(fā)揮得淋漓盡致。冷卻液壓力較低，盡管對標(biāo)準(zhǔn)系列刀具有積極作用，但是不能發(fā)揮出全部潛力。如今，進(jìn)一步的創(chuàng)新已經(jīng)提高了應(yīng)用高壓冷卻（HPC）的可能性，這是由于對刀片槽形的研究進(jìn)一步改善了冷卻效果。
完全的創(chuàng)新技術(shù)包括專用的可轉(zhuǎn)位刀片，開發(fā)這種刀片的目的是充分利用帶有高壓冷卻液的車床。傳統(tǒng)的刀片不適合冷卻液射流技術(shù)，所以，在使用時需要采用刀柄的HPC刀片非常暢銷。 新型CoroTurn HP刀片能最有效地利用高壓冷卻液，從而有助于射流滲入切削部位。 這些刀片還可克服HPC在使用傳統(tǒng)刀片槽形時出現(xiàn)的一些副作用。為了滿足冷卻液的工作壓力在30巴以上（最佳狀態(tài)在70巴以上）的要求，HPC車床因此而誕生，在同時使用HP噴嘴技術(shù)和專用刀片時，這種車床很有競爭優(yōu)勢。
專門開發(fā)的刀片上的斷屑槽的外緣經(jīng)過倒圓處理，無論是進(jìn)行中等精車還是精車時，性能都同樣出色。槽形設(shè)計能“收集”冷卻液射流，形成最有效的液壓楔。這種技術(shù)延長了刀具的使用壽命，加大了對切屑形成的控制，性能無與倫比，它不僅可以用于車削延展性非常大的金屬、不銹鋼和超合金，而且在車削廣泛使用的不銹鋼方面，還具有獨(dú)特優(yōu)勢。
在開發(fā)過程和實(shí)際的行業(yè)應(yīng)用中，用這種技術(shù)能否成功銑削鈦合金與所使用的冷卻液有關(guān)，冷卻液應(yīng)用越成熟，性能就越好。在銑削時，70～80巴壓力的高壓冷卻（HPC）應(yīng)用最適當(dāng)，突顯綜合優(yōu)勢。因此，當(dāng)高壓冷卻已成為當(dāng)今眾多采用旋轉(zhuǎn)刀具的機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)配置，這是對鈦合金零件的徑向銑削優(yōu)化的潛在資源。
在研發(fā)CoroMill 690的過程中，設(shè)計了專門用于鈦合金銑削的先進(jìn)的可轉(zhuǎn)位刀片、長刃銑刀以及冷卻液通道和噴嘴，為每片刀片提供HPC效應(yīng)。由于多個刀片沿著銑刀形成徑向刃口，冷卻液噴嘴在定位時，能夠確保最優(yōu)化的效果。在無需使用銑刀的整個軸向深度的情況下，可以使用塞子代替噴嘴，這樣可以避免不必要的空噴射而浪費(fèi)冷卻液壓力。供應(yīng)適量的冷卻液是HPC的一個重要考慮因素，特別是采用大量噴嘴和長刃銑刀時，更應(yīng)仔細(xì)考慮。因此，為了根據(jù)機(jī)床類型、切削參數(shù)、軸向切深和刀具特性，提供噴嘴射流的最佳數(shù)據(jù)，我們開發(fā)了專門的流量和壓力計算器。
各種驗(yàn)證試驗(yàn)和應(yīng)用表明，這種技術(shù)大大加快了難加工材料的切削速度，刀具的使用壽命延長一半以上。還有一個主要的好處是改善了切屑控制，消除了加工區(qū)域和排屑通道的許多問題。山特維克可樂滿擁有幾十年利用高壓冷卻（HPC）射流進(jìn)行加工的創(chuàng)新和經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，最主要的是，并不局限于難以加工的材料。
