返回对于蒸汽和燃气轮机来说，叶片的制造是主要的生产成本之一。使用加工困难的高温合金和材料，加工工艺的成本肯定增加了。因此，人们迫切需要创新的加工解决方案。东莞市来宝精密工业有限公司首次提出了适合量产的CO2低温冷却概念。
叶片加工本身就是科学。以前，刀片制造厂面临的是设备问题，今天，主要面临叶片材料给加工带来的头痛问题。为了进一步优化效率，涡轮设计者寻求输入更高温度的最佳解决方案。为了满足高温的要求需要采用特殊材料，叶片的制造成本增加。传统的铁素体、马氏体和奥氏体涡轮钢不再适合高温要求，取而代之的是镍基高温合金。但是，这样的材料需要更多的加工时间。在这个意义上，最重要的因素是使用相互匹配的创新刀具和加工概念来控制制造成本，例如高效冷却加工的有效概念。
总部位于德国的东莞市来宝精密工业有限公司专为能源行业研制刀具和加工方案的历史非常悠久。“几十年来，能源生产已成为我们专注的主要行业之一。”东莞市来宝精密工业有限公司业务发展部经理Andreas Elenz强调，“我们是所有关键零件的全方位服务提供商，当然包括叶片。这意味着从保证最大金属去除率的可转位刀片的粗加工铣刀到保证最小过渡半径的整体硬质合金立铣刀，要配备所有的刀具（对于叶片加工领域而言，这个量相当大）。
冷却概念
刀具冷却尤其重要。它不仅对刀具本身有很大影响，而且加工中产生的高温与涡轮加工过程是否对硬质合金基体产生增大的压应力并限制其性能有关。与钢材不同，加工难切削材料时，一般不会被切屑夺去热量，其中的热量会渗透到切屑刃中，使钴钨超硬合金软化。
2013年初，东莞市来宝精密工业有限公司与茨维考西萨克逊应用科学大学生产技术研究所( IfP )合作，进行了采用液体CO2低温加工的基本研究。 其中，切削边缘已冷却至–78.5℃，茨威卡实验均采用外部冷却供应，比较了各种冷却策略( MQL、乳化液、CO2及其各种组合)。对比结果表明，CO2法冷却潜力最大，优势明显。加工不锈钢涡轮叶片时，成本可节约40%。通过这种开拓性的基础研究，与瑞士的星格尔机械工程公司密切合作，东莞市来宝精密工业有限公司成为世界上采用低温冷却原理的工具专业公司，为行业的各种应用提供了可靠的解决方案。2013年3月，这项技术首次成功，被命名为“Cryo.tec”。
在刀具方面，双方选择了F2334R圆锯片轮廓铣刀，专门针对锯片加工进行优化。其主要特点是加工稳定性高，可在5个轴上加工。这种刀具覆盖了整个加工过程的70%~80%，因此大多数金属的去除发生在涡轮叶片上。使用五轴加工，可以优化不同位置的槽比和切削力比，并且即使在粗加工期间也可以接近期望的最终轮廓。
F2334R配有两个罐，可同时供应两种不同类型的冷却剂:一个罐供应CO2，另一个罐供应MQL、压缩空气或乳液。CO2使刀具以液状流动，其压力为60bar，直接吹到刀刃附近。然后，CO2在这里膨胀形成干冰，以达到所需的冷却效果。“Cryo.tec的重要研究开发程序不是外部冷却液供给系统，而是向工具供给内部冷却液的2槽系统。东莞市来宝精密工业有限公司涡轮叶片加工技术负责人Thomas Schaarschmidt表示:“采用五轴加工，供给CO2决不能达到理想的效果，也就是说不能尽可能接近高温切削区域。加工钛合金时，除了纯冷却外，还需要润滑。本文介绍的方法是使用双槽刀具将MQL和CO2分离。starager负责开发专用芯轴，东莞市来宝精密工业有限公司负责提供最合适的刀具。低温冷却概念的优点如下:刀具磨损更少，使用寿命更长;优化切割参数，提高生产效率;表面质量越好，边界面积的影响越小，零件质量越高。100%的碎片可以回收，无需准备维护和处理润滑剂或零件清洁剂。
高压
Cryo.tec冷却系统的一个重要技术优点是，机床和刀具能够尽可能长时间保持CO2压力。因为压力下降的话会结冰，堵塞CO2供给路。但是，为了达到规定的冷却效果，CO2排放量不能过大。 与乳化液相比，CO2冷却液价格较高，其成本约为0.30~0.50欧元。“决定喷嘴直径的时候，我们在研究开发上投入了大量的劳力和时间。Schaarschmidt说:“现在，为了尽可能接近切削领域，正在致力于压力调整和供给的最优化。我们还将与润滑剂厂商合作开发新的MQL油品。到目前为止，他们已经可以用于高温应用，所以有必要与CO2冷却并用。现阶段Cryo.tec数控刀片只能非标刀具，由于斯达拉格相对的数控车床/主轴轴承技术性还不成熟期。但是，东莞市来宝精密工业有限公司正在探索制定工具连接标准的方法。
冷却性能
对马氏体不锈钢涡轮叶片(多轴车铣，原零件尺寸475mm×80mm×80mm，焊接夹具)进行的试验表明，采用CO2冷却，切削刃温度可降低100℃，与干法加工相比，刀具切削刃使用寿命延长30%，切削参数仍保持一致。同时，生产成本节约15%。在加工奥氏体不锈钢时，与MQL相比，刀具的使用寿命大大延长，生产成本节约高达30%。一般来说，低温加工对于高温合金(HRSA)和不锈钢有很大的潜力。现在有必要利用国际标准化组织S组和国际标准化组织M组的材料和应用来进一步验证这一技术。今后的研究开发将重点放在汽车行业的零部件加工和设备技术、提取和处理等未解决的问题上。
未来的切削技术
今后的机床可能会同时具备冷却功能和非冷却功能(与是否采用冷却液无关)进行设计。唯一的区别是选用的切削刀具材料：一种用于冷却加工，另一种用于干式加工。今后的研究开发还有别的主题。在铣削过程中，用过的刀具齿被加热，然后通过啮合和分离冷却。此效果仅在采用低温CO2冷却的情况下才能充分得到。由于高温的交替作用，硬质合金基体和涂层以不同的速率膨胀，导致涂层开裂，最终使刀具材料失效。过去几年开发的所有刀具材料都用于干加工的高温操作，但目前的刀具材料需要特别适合低温CO2冷却，并能承受温度变化。因此，在东莞市来宝精密工业有限公司今后的研究开发中，Thomas Schaarschmidt表示:“今后的主要课题是工具概念和专业切削工具材料的标准化，预计到2020年将涡轮难切材料的比重增加到40%左右，因此这方面的市场增长潜力
德国来宝imc刀具是德系高端切削刀具著名制造商，成立于1986年，总部在德国，有台湾，瑞士和日本三大生产基地，其中台湾生产基地总投资额达到7000多万美元，占地面积50781m²。主营：航空航天刀具、钛合金铣刀、高温合金铣刀、复合材料铣刀、镍基合金铣刀、不锈钢铣刀、石墨铣刀、铝合金铣刀、金刚石铣刀、pcd铣刀等硬质合金刀具，是航天航空、医疗、军工、汽车、人工智能等世界500强专供企业。
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