高压冷却液的科学

高压冷却剂是新的“热”技术，在过去10年中使用大约500％。您所有人都听说过或看到了高压冷却剂可能的现象结果。不幸的是，购买高压的大多数制造商都没有真正知道如何获得最大的利益。甚至有一些关于什么压力符合“高压”的困惑。当我提到高压时，我的意思是至少1000 psi。本文将为您提供基于科学的规则的简要概述，用于使用高压。

技术不是科学

当我问“这个过程如何工作时，”我几乎总是得到一个技术答案，如“将它设置为七，如果这不起作用，那就尝试七到半。”科学是不同的;它允许您知道在花钱之前会发生什么。本文将根据标准科学理解，将金属切割作为物理或化学问题作为物理或化学问题。

宇宙的规则适用于我们所有人，即使我们是在制造。似乎有一种奇怪的信念，即试错是在我们的业务中开发流程的唯一方法。这可能会导致你自己的理论，这是传统科学思维之外的。虽然你有可能对支配宇宙的法则有新的理解，但这是千载难逢的机会。这种思路的问题是，它是昂贵的，往往不能产生最好的结果。

如果你不能解释大学一年级的科学，那你就没有理解它。当我们向火星发射探测器并获得令人惊叹的照片时，设计设备的人使用了牛顿、伯努利或爱因斯坦等理论。标准科学理论，已经证明公式可以预测物理相互作用的结果。我们的企业也应该有这些可预测的科学方法。

多少冷却剂？您的新CNC机器需要多少冷却剂？基于典型的体验答案是“尽可能多的，”“无论是机器都可以好的话，”或者看起来就好了。“科学答案（短版）每马力为0.5升。使用普遍接受的标准科学理解，我们知道您投入切割的能量的每个功率都是根据定义等于746瓦的定义。如果您使用的是10 HP，那么您将在切割中输入7,460瓦（10×746）。你输入削减的能量会发生什么？我们都知道它变得热量，对于这种简单的计算，我们可以使用90％的常数：

1 WATT = 3.41 BTU;7,460瓦×3.41 = 25438 Btu转换成90% = 22,894 Btu

设计散热器或家用加热系统的人计算吸收和移动热量的水量。计算中有许多因素：金属是多么热，流体是多么冷却，流体百分比与金属接触，多长时间。在不经历许多计算中，我们可以对具有适当指向冷却液的平均流程进行某些假设，以及拇指答案的规则，安全系数为25％，为每马力0.5GPm。因此，如果您在剪切中使用10 HP，则需要5 GPM冷却剂来实现高压效果。

这个怎么运作

高压产生局部压力增加，消除了蒸气的形成。液体的力量，在切割点指向的质量和加速度的结果，做这项工作。

力=质量×速度2 重力 速度= PSI的14.7（脚/秒）×平方根

您会注意到压力不是这个熟悉的方程的一部分。它与速度有关，但不是一对一的。如果您将压力提高100％，您只能获得40％的力量。如果你增加100％的体积，你会得到100％的力量。

总是增加体积;除非必要，否则不要增加压力。为什么有这个必要?简单的机制:记住所有的冷却剂必须击中芯片工具界面。如果你的目标区域很小，你在切割中使用了很多马力，你可能不得不在一个小的区域中放入更多的液体。当你增加压力时，同样数量的冷却剂将通过一个越来越小的孔。你必须增加压力，直到所有冷却剂需要去除你产生的热量适合目标区域。(孔板可在www.chipblaster.com.告诉你，在给定压力下通过孔口融合多少冷却剂。）最好的策略是基于钻头或切割中使用的马力的大小来保持压力常数并改变体积，只有在绝对时增加压力必要的。

钻孔问题

钻探提供了另一种情况：计数的压力是由于流体离开孔而产生的背压。这里的规则是每英寸钻头直径10 GPM。0.500英寸直径的钻头需要5 GPM以实现高压效果;0.250英寸的钻头需要2.5 GPM。

最常见的问题是冷却孔太小。钻头必须能够通过足够的冷却剂，否则它就不能正常工作。根据孔板图检查孔的大小，或者做一个桶测试:用钻头固定，将冷却液注入桶中30秒，然后测量你收集到的体积。

下一个最常见的问题是冷却剂孔处于主要浮雕。这通常发生在小型钻头中。间隙往往仅为5度，这不允许冷却剂离开孔的空间。在使用中，孔的底部阻挡它们。对于适当的功能，至少50％的孔必须在二级研磨中。一些钻厂家仍然不明白孔尺寸和定位之间的这种简单的关系。您必须确保 - 它可以使100个孔和10,000孔之间的差异。如果您没有足够的冷却剂系统以保持全压，一些错误信息的供应商建议焊接钻孔末端的孔闭合并钻孔，使得冷却剂系统上的规格将显示出全压。从来没有，永远这样做;这是概念上的错误。

通常，钻井规则和马力规则给出的答案是一样的。如果两者之间有冲突，则使用较大的音量。

冷却剂浓度是大多数过程的最不理解的元素之一。你应该使用什么浓度？是5％的正确号码？或6％？摩擦学是对润滑的研究，我们都熟悉其主要思想之一：接触的表面积越多，润滑需要越高。平原轴承需要比滚子轴承更多的润滑，并且滚子轴承需要比滚珠轴承更多的润滑。

切割工具遵循相同的规则;与工件接触的工具表面越多，润滑需要越高，因此冷却剂浓度越高。单点车削刀具具有最少的表面触点，5％的浓度可以正常。钻头具有整个点和接触的边缘，并且总是需要8％的最小浓度。铰刀具有更多的表面接触，可能需要10％。具有最高需求润滑需求的工具是一个水龙头。其60度的切削刃使其成为所有常用工具的最高表面接触。

控制穿

你不必花几周与刀具生活差或坏饰面的工作。你们都记得一份在你增加冷却剂浓度并且一切落下之前跑得更加持续的工作。丢失了多少钱，时间和可信度？看看与工件接触的工具表面，在存在问题之前，您可以确定适当的冷却剂浓度。例如，从5％的浓度增加到8％的浓度通常可以将钻井寿命增加1,000％或更高。你有没有发现过，所有这些昂贵的德国铰刀，花了14个星期的时间来一次班次被摧毁？

为什么使用高压冷却剂的工具寿命如此之好?你总是听说，从你打开机器的那一刻起，它就在消耗自己。这是真的，我们可以用磨损线来描述这一点(见上图)。高的初始磨损被称为破坏，然后我们得到一段长期稳定的，可预测的磨损，然后磨损通常在接近失效时加速。这是你看到的模式，完成插入没有芯片问题，车轮轴承或刹车鞋在你的车。几乎所有的机械装置都遵循某种形式的磨损模式。

伤害是不同的。芯片落回芯片工具接口造成损坏。这是随机事件，我们都知道任意一组随机事件，都是正态分布。这是两种非常不同的形状，反映了非常不同的工具失效模式。适当施加高压冷却剂的力量可以将切屑从切削区移走，使它们永远不会接触到刀具或工件而造成损坏。如果你观察一个过程，然后说，“我通常在每个插入中得到30或40个零件，但有时工具在两个部分断裂，有时我得到60个零件，”那么你就描述了一个正态分布。由于磨损和损坏是两种完全不同的失效模式，因此可以绘制工具寿命数据并在无需实际观察的情况下了解刀片的外观。高压冷却剂使工具磨损而不是被殴打致死。

为什么这样做?

高压冷却剂修复了热问题，芯片问题和润滑性差。使用它可以获得多少益处？可以在功能上消除热量，芯片或润滑性的问题。问题越大，利益越大。例如，具有低压冷却剂的钻孔几乎总是存在芯片损坏的问题。工具和芯片限制在孔中，并且随着芯片的出路，它们在钻点和孔的边缘和侧面之间的研磨。这导致孔隙较差，刀具寿命短。如果钻头具有正确的尺寸孔，并且您有足够的体积和适当的冷却剂浓度，则结果短缺壮观。我在世界各地进行研讨会，我要求每个人参加估计钻头0.125英寸±0.001英寸直径1.300英寸钢的0.125英寸±0.001英寸孔的时间。每个组的平均结果几乎总是每个孔的45到60秒。 This is the average over thousands of intelligent people in our industry. The hole can be made with high pressure coolant in 1.2 seconds with an expected tool life of at least 4,000 holes. Exotic materials such as titanium that are very heat sensitive can be machined at much higher speeds by controlling the temperature of the process.

高压冷却剂正在成为大多数机床报价的正常部分，但在我们经验丰富的行业，它还没有完全了解。现在的科学认识是要把许多金属切割作业的生产率提高几个数量级。随着我们的行业从3年的缓慢期中走出来，我们开始用新的机床替换旧的设备，它们可能会有高压冷却剂的能力。为了保持竞争力，你必须学会如何使用这个工具。