深孔钻孔需要精确的冷却液控制

冷却液对于深孔钻削过程至关重要，以至于当今最先进的深孔钻削系统对其进行控制的方式与机器主轴或轴的控制方式相同。仔细管理冷却液压力、过滤、温度和流量是优化深孔钻削工艺的关键。这需要将可编程、无限可变的基于流量的控制能力集成到深孔钻床本身中。结果是系统具有必要的可调节性，以确保冷却系统中的压力永远不会超过有效排屑和精确钻孔所需的压力。

多年来，除了溢流类型之外，最先进的冷却剂输送系统是贯穿主轴/贯穿工具冷却剂系统。然后，工作压力约为 1,000 psi 的高压冷却系统的出现改变了冷却技术的格局，特别有效的刀具冷却以及大多数传统加工操作的高效排屑。钻孔应用，主要是使用麻花钻的钻孔应用，是高压冷却系统发展的主要驱动力，尤其是深孔钻削应用，其深度与直径之比通常为 10:1 甚至更高。

然而，随着冷却剂压力的增加，对适当过滤和温度控制的需求也随之增加。在考虑 1,000 多 psi 系统时，需要 20 到 50 级过滤以防止泵出现故障，并且在大多数情况下，高压冷却系统需要冷却器来调节冷却剂温度。尽管大多数商店都停止使用这些系统，即使对于要求苛刻的钻孔应用，仅过滤和冷却液都无法解决高压冷却液使用中最重要的变量之一，即流速。

商店通常不知道他们的系统提供或应该提供多少冷却剂。例如，典型的溢流冷却剂系统提供大约 10-gpm 到大约 40-gpm 的流量，具体取决于系统。然而，随着孔的直径变得更大和/或更深，在钻孔操作中需要更大的体积来排出切屑。例如，当使用较大的枪钻或 BTA 工具时，所需的冷却液流量范围可以从 50 gpm 到 75 到 350 gpm 以上，孔直径大到 10 到 12"（25.4 到 30.5 cm）。相反，小孔的流速- 直径深孔可能只需 2 gpm，但压力水平要高得多。例如，直径为 0.040" (1.016-mm) 的孔可能需要高达 3,000 psi 的冷却液压力。

因为涉及指数因子，所以当孔直径略微增加时，面积/金属去除量显着增加。考虑一下直径为 1 英寸（25.4 毫米）的孔和直径为 1.5 英寸（38.1 毫米）的孔之间的差异——直径增加了 50%。 1" 孔的最终面积为 0.79 in3 (12.95 cm3)，而 1.5" 孔的面积为 1.77 in3 (29.01 cm3)，增加了 100%。将孔径从 1 到 2" 增加一倍意味着面积增加四倍，从孔中排出的材料也增加四倍。换句话说，车间应该假设即使孔直径稍微增加也会保证冷却剂参数的变化.

尽管如此，大多数冷却剂系统提供的灵活性很小。例如，洪水冷却剂系统根本没有灵活性——冷却剂要么打开，要么关闭。贯穿主轴的冷却液系统可能包括泄压设置或提供低压、中压和高压设置的 M 代码，但对于需要真正优化冷却液输送的车间来说，这些是不够的。

进入无限可变冷却液控制。该技术允许车间以大约 400 psi 的压力开始钻孔，然后随着钻头的深入，将其增加到任何需要的水平，以保持有效排出切屑的流速。但是，手动拨入是一个困难的过程。如果流速太低，切屑将留在孔中，最终可能会损坏钻头。过多的流量会产生过大的压力，进而产生不必要的力，从而影响钻孔精度。

为了获得成功和一致的性能，UNISIG 等深孔钻床 OEM 将从一开始就将冷却系统和控制系统设计到机器的实际设计中，以确保完全集成。这使控件能够为极其精细的冷却液可调节性水平提供即时的过程中反馈，从而始终将适量的冷却液精确地放置在切削刃上。

该系统通过在控制系统中实施过程反馈来工作，该控制系统会立即调整冷却液以防止刀具破损。来自控制的反馈也指导操作人员优化深孔钻削冷却液的流量和压力，一旦这些参数确定，它们就可以用来一遍又一遍地重复这个过程。

此外，来自过程本身的冷却剂压力和流量反馈用于检测损坏的工具。例如，如果应用程序的冷却液压力突然下降，则可能表明刀具损坏。就在那一刻，可以停止该过程并更换工具。这在钻削极小直径孔时特别有用，因为较轻的钻孔载荷使得即使是轻微的力变化也难以检测到。但通过监测冷却液，操作员可以确定刀具的健康状况以及切屑是否被排出。它可以帮助进一步优化进给和速度等参数，以便在这些情况下更好地控制切屑。

除了冷却剂系统和控制装置外，冷却剂储液罐还由 UNISIG 等 OEM 专门为深孔钻床设计。虽然用于加工中心的溢流和贯穿主轴冷却系统可能有 20 到 50 加仑的冷却液储液罐，但那些带有深孔钻削系统的冷却液系统会根据冷却液的速度和流量而变化。根据深孔钻床的尺寸，冷却液储液罐容量可高达 3,000 加仑，并与容量为 350 加仑/分钟的过滤单元配对。

溢流、贯穿主轴和高压冷却系统确实可以在传统加工中心上进行偶尔的高性能钻孔操作。然而，当每天进行钻孔操作并且涉及比 10、20 甚至 40:1 甚至更高的更深孔时，需要专用的深孔钻床。最好的类型是将冷却系统设计为机器的延伸部分，就像主轴或轴是机器的一部分一样。来自 UNISIG 等 OEM 的高度工程化的冷却剂系统和控制装置使车间能够每天可靠、准确地钻出数千个孔，并且深度与直径的比超过 100:1，而操作员干预最少（如果有的话）。