高壓冷卻液是一項(xiàng)新的熱門技術(shù)品追，在過去10年的時(shí)間里其使用大約上升了500%。我們都聽說過或者看到過高壓冷卻液可能產(chǎn)生的明顯結(jié)果。不幸的是彭倡，大多數(shù)購買高壓的制造廠家不真正知道如何最好地利用它。甚至對什么樣的壓力才算高壓都存在疑團(tuán)沦煤。當(dāng)我在說高壓時(shí)赴笨，它指的是至少1000磅/平方英寸。本文將向你簡單介紹科學(xué)使用高壓的規(guī)則寇祈。

　　技巧不是科學(xué)

　　當(dāng)我問：“該過程如何起作用”時(shí)忆键，我?guī)缀蹩偸菚?huì)得到一個(gè)技術(shù)方面的答案，諸如“將它設(shè)定為7勋崇，如果不行憋庙，則試試7.5∪∈樱”科學(xué)則與此不同硝皂；利用它，您可以在花錢之前知道會(huì)出現(xiàn)什么樣的現(xiàn)象贫途。本文將把金屬切削當(dāng)作一個(gè)必須用標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)理解方式加以分析的物理或化學(xué)問題而考慮吧彪。

　　宇宙規(guī)則適合我們所有人，即使我們身處制造業(yè)中也不例外丢早。有一些奇怪的想法姨裸，認(rèn)為只有通過不斷嘗試才是在我們業(yè)務(wù)中不斷發(fā)展的唯一途徑。這樣做將導(dǎo)致超出傳統(tǒng)科學(xué)思維的個(gè)人理論怨酝。盡管您可能發(fā)現(xiàn)統(tǒng)治整個(gè)宇宙的新的規(guī)律方面的認(rèn)識傀缩，但是這種機(jī)會(huì)卻是幾百萬分之一才會(huì)發(fā)生。這種思維路線所存在的問題是，它的代價(jià)昂貴赡艰，并且通常不會(huì)產(chǎn)生最好的結(jié)果售淡。

　　如果您無法用大學(xué)第一年的學(xué)科解釋所發(fā)生的事情，那么您對它就沒有真正理解慷垮。當(dāng)我們往火星發(fā)射探測器并得到令人震驚的照片時(shí)揖闸，設(shè)計(jì)該設(shè)備的人采用了以牛頓、伯努利或愛因斯坦等命名的理論徽榄。標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)理論已經(jīng)證明了可以預(yù)測物理相互作用結(jié)果的公式阐赖。我們的業(yè)務(wù)也應(yīng)該采用這些預(yù)測性的科學(xué)方法。

　　多少冷卻液胰薪？

　　您的新CNC機(jī)床需要多少冷卻液皆舅？一般的基于經(jīng)驗(yàn)的答案是“你有多少用多少”、“機(jī)床上隨機(jī)提供了多少就用多少”或者“它看起來合適就行蓄士√刂玻”科學(xué)的答案(簡短型)卻是0.5gpm/馬力。利用普遍認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)理解肋漏，我們知道用于切削的每馬力的能量通過定義等于746瓦特逝惑。如果你采用10馬力，則在切削中輸入了7460瓦特(10 ×746)沽叠。那么對于你輸入到切削中的能量發(fā)生了什么現(xiàn)象呢叹盼？我們都知道它變成了熱量，并且對于這個(gè)簡單的計(jì)算菊榨，我們可以用一個(gè)90%的常數(shù)：

　　1瓦特=3.41 Btu(英熱量單位，252卡)夫啊；

　　7,460瓦特×3.41 =25,438 Btu以90%轉(zhuǎn)換=22,894 Btu

　　設(shè)計(jì)散熱器或家用加熱系統(tǒng)的人會(huì)計(jì)算吸收或者帶走1 Btu熱量所需要的水量函卒。計(jì)算中有許多因素：金屬有多熱、流體有多冷撇眯、流體接觸金屬的百分比以及時(shí)間長度等报嵌。不進(jìn)行許多這類計(jì)算，我們也可以就以下現(xiàn)象進(jìn)行某些假設(shè)：適當(dāng)導(dǎo)向的冷卻液的平均過程以及經(jīng)驗(yàn)答案規(guī)則熊榛，采用25%的安全因子锚国，得出0.5gpm/馬力。因此玄坦，如果你在切削中采用了10馬力血筑，則您需要5gpm冷卻液實(shí)現(xiàn)高壓效果。

　　工作原理

　　高壓形成了局部的壓力增加煎楣，避免了蒸氣的形成豺总。液體的作用力、指向切削點(diǎn)的質(zhì)量和加速的結(jié)果等結(jié)合起來，完成了工件的加工任務(wù)喻喳。

　　力=(質(zhì)量×速度2)/重力

　　速度 =14.7(英尺/秒)×PSI?

　　你將注意到关读，壓力不是這個(gè)熟悉的方程式的一部分。它與速度有關(guān)巍坦，但是不是一對一的方式够戒。如果你將壓力提高100%，那么力只能提高40%腿若。如果你將體積提高100%驼牵，那么力可以提高100%。

　　始終要提高體積盈侣；千萬不要提高壓力腌哎，除非必須這樣做。為什么需要這樣做瘩穆？簡單的力學(xué)理論：請記住所有的冷卻液必須沖擊切屑與刀具之間的空隙晰淋。如果你的目標(biāo)面積較小，并且你在切削中使用了很高的馬力自驹，那么你可能必須在這個(gè)小面積中裝入更多液體乘儒。隨著壓力提高，相同數(shù)量的冷卻液將通過越來越小的孔隙加進(jìn)去肤叼。你必須提高壓力塑猖，直到去除所產(chǎn)生熱量所必須的所有冷卻液都進(jìn)入到目標(biāo)區(qū)域?yàn)橹棺詈玫牟呗允潜３謮毫愣ǘ?a target="_blank" class="mmstipl3" href="http://www.atkqc.com/drill/">鉆頭尺寸或者切削中所用的馬力而改變冷卻液量，只有在絕對必要的情況下才提高壓力谈跛。

　　可以在新的或現(xiàn)有機(jī)床上使用一個(gè)獨(dú)立的單元羊苟。

　　鉆削問題

　　鉆削過程中出現(xiàn)了另一種情況：真正重要的壓力是隨著流體從孔中出來時(shí)形成的背壓。這里的規(guī)則是每英寸的鉆頭直徑采用10 gpm 冷卻液感憾。一個(gè)直徑為0.500英寸的鉆頭需要5 gpm的冷卻液來實(shí)現(xiàn)高壓效果蜡励；而0.250英寸的鉆頭則需要2.5 gpm。

　　最常見的問題是冷卻液孔太小阻桅。 鉆頭必須可以通過足夠的冷卻液凉倚，否則它的性能將不正常。依據(jù)孔隙表檢查孔尺寸或者進(jìn)行漏斗試驗(yàn)：讓鉆頭靜止嫂沉，將冷卻液導(dǎo)引到漏斗中稽寒，時(shí)間30秒，然后測量你所收集的冷卻液體積趟章⌒硬冢　　

　　接下來一個(gè)最常見的問題是冷卻液孔處在鉆尖后角中。這一點(diǎn)對小鉆最常見尤揣。間隙通常只有5度敛意，從而就不存在讓冷卻液從孔中出來的空間她忱。在使用中，孔的底部阻塞了孔胶勾。為了實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能园秫，至少50%的孔必須處于二次擠磨中。某些鉆頭制造廠家仍然不理解孔尺寸和定位之間的這種簡單關(guān)系爹窥。你必須確保 — 在100個(gè)孔和10,000個(gè)孔之間有明顯的不同峡稿。如果你沒有足夠大的冷卻液系統(tǒng)來維持全部壓力，則那些沒有得到合適信息的供應(yīng)商會(huì)建議在封閉的鉆頭末端焊接孔膊许，其中鉆的孔尺寸較小土叠，從而冷卻液系統(tǒng)上的壓力表會(huì)顯示完全的壓力。千萬不要這樣做拭秃；這樣做在概念上就是錯(cuò)誤的构睬。

　　一般地，鉆削規(guī)則和馬力規(guī)則會(huì)給你提供相同的答案蔓献。如果它們之間存在沖突歪榕，則要采用更大的體積。

　　冷卻液濃度是大多數(shù)過程中很少得到理解的元素之一幅慌。應(yīng)該采用什么樣的濃度呢宋欺？5%是否合適？或者6%胰伍？摩擦學(xué)是一門對潤滑進(jìn)行研究的學(xué)問齿诞，我們大家對其主要的理念之一都很熟悉：接觸的表面積越大，潤滑的需要就越高骂租。平面軸承所需要的潤滑比滾動(dòng)軸承的高祷杈，而滾動(dòng)軸承需要的潤滑又要比滾珠軸承的高。

　　切削刀具遵循相同的規(guī)則：與工件接觸的刀具表面越大渗饮，所需要的潤滑越高吠式，因此，冷卻液濃度越高抽米。單點(diǎn)車削刀具接觸面積最小，采用5%的濃度就可以糙置。鉆頭的整個(gè)刀尖和邊緣都接觸工件云茸，始終最少需要8%的濃度。鉸刀具有更多的表面接觸谤饭，因此可能需要10%么鹊。需要最高潤滑的刀具是絲錐。它60度的切削刃使它成為所有常用刀具中表面接觸最高的刀具诚悍。

　　控制磨損

　　你無須花費(fèi)好幾個(gè)星期來處理刀具壽命短或表面粗糙度不佳的加工任務(wù)勇震。你可能會(huì)記住某個(gè)運(yùn)行很差的加工任務(wù)筐知，直到你提高冷卻液濃度而將所有問題都解決為止。損失了多少金錢尼摩、時(shí)間和可靠性符固？看看與工件接觸的刀具表面，你可以在遇到問題前確定合適的冷卻液濃度惜荐。例如拓肉，將冷卻液濃度從5%提高到8%通常可以將鉆頭壽命提高1000% 或更高用缔。你是否曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)過瘩朋，盡管如此，那些花費(fèi)昂貴且需要14個(gè)星期才能到貨的德國鉸刀往往在一個(gè)當(dāng)班中就全部報(bào)廢赠粘？

　　為什么采用高壓冷卻液后刀具壽命變得如此之高券亚？你總是聽說，從你將機(jī)床接通電源的那一刻起校摩，它就開始磨損看峻。這是真的，我們可以描述這種現(xiàn)象的方式是采用一根磨損線秧耗。較大的初始磨損叫做磨合备籽，然后我們得到一個(gè)長期穩(wěn)定、可以預(yù)測的磨損期分井，再然后磨損一般會(huì)加速接近到報(bào)廢车猬。這是你在沒有任何劈裂問題的精加工刀片上見到的現(xiàn)象，轎車上的輪軸軸承或防斷裂底座也這樣尺锚。幾乎所有的機(jī)械設(shè)備都從不同程度上遵循這種磨損方式珠闰。

　　損壞是與此不同的。進(jìn)入到切屑刀具間隙中的切屑會(huì)引起損壞瘫辩。這是一種隨機(jī)發(fā)生的事件伏嗜，我們都知道任何隨機(jī)事件組，如果繪成圖的話伐厌，會(huì)給我們提供一個(gè)正常分布形式承绸。這些是(反應(yīng)模式非常不同的刀具故障的)相差很大的兩個(gè)形狀。適當(dāng)施加的高壓冷卻液的作用力會(huì)將切屑從切削區(qū)沖走邑丰，從而它們永遠(yuǎn)不會(huì)接觸刀具或工件而引起損壞伸危。如果你考察該過程并說：“我一般每個(gè)刀片加工30或40個(gè)零件，但有時(shí)候刀具在加工兩個(gè)零件就斷裂伺免，但有時(shí)候能加工60個(gè)欺邻。”那么你描述了一種正確的分布現(xiàn)象徐敢￠俚郑可以繪制刀具壽命數(shù)據(jù)工杀，并在不必實(shí)際看到它們的情況下就了解刀片情勢，因?yàn)槟p和損傷是從根本上不相同的故障模式甲脚。高壓冷卻液會(huì)使刀具磨損而不是損壞估裁。

　　為什么這樣做？

　　高壓冷卻液可以解決熱量問題绿锋、切屑問題以及潤滑不良問題崩旱。采用它你可以獲得多大的好處？與熱量澄港、切屑或潤滑有關(guān)的問題都從功能上消除椒涯。問題越大，你獲得的好處越多回梧。例如废岂，用低壓冷卻液進(jìn)行鉆削幾乎始終存在切屑損壞問題。刀具和切屑在鉆削孔中狹路相逢狱意，隨著切屑要從孔中出來湖苞，它們在切削點(diǎn)被進(jìn)行二次切削并在邊緣和孔的側(cè)面之間進(jìn)行擠磨。這樣就會(huì)導(dǎo)致孔粗糙度不良详囤，刀具壽命縮短财骨。如果鉆頭具有正確尺寸的冷卻液孔，并且你具有足夠量且濃度合適的冷卻液藏姐，則會(huì)產(chǎn)生令人驚訝的結(jié)果隆箩。我在全世界各地開研討班，每次我都讓每個(gè)參加研討班的人估計(jì)在1018號鋼中鉆削一個(gè)0.125英寸±0.001直徑羔杨、1.300英寸深的孔需要多長時(shí)間捌臊。每組的平均結(jié)果幾乎都是每孔45~60秒。而采用高壓冷卻液這種孔可以在1.2秒鐘內(nèi)就加工好兜材，刀具壽命至少為4000個(gè)孔肘认。稀有材料諸如對熱非常敏感的鈦，可以通過控制過程溫度而以高得多的速度進(jìn)行加工猖生。

　　隨著這個(gè)行業(yè)從疲軟期恢復(fù)過來舞铝，開始用新機(jī)床更換老設(shè)備，它們將很可能具有高壓冷卻液功能妥尘。為保持競爭力辞垦，你必須學(xué)會(huì)使用該工具。

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