了解 CNC 加工中的冷却剂以获得最佳性能

强调

•数控冷却液 通过冷却、润滑和冲洗残留物来优化机器的性能。

•冷却系统可以是单一的或中央的。单个系统辅助一台机器，而中央系统则满足多个设备的需求。

• 冷却液被输送到加工区域，管道帮助循环，控制阀调节流量。

• 冷却液有四种类型：合成液、半合成液、可溶性油和纯油。

•冷却液浓度对于防止起泡、异味和染色至关重要。使用手动折光仪定期检查浓度。

•冷却剂可以通过空气、雾、洪水或高压输送。

•遵循制造商的建议并定期检查以确保机器的使用寿命。

什么是冷却剂及其在 CNC 加工中的作用？

冷却剂用于 CNC（计算机数控）加工或切削液，以帮助准确有效地切削材料，例如塑料、金属或高密度塑料。

“冷却剂”和“润滑剂”这两个术语经常混淆。尽管如此，必须注意并非所有冷却液都可以起到润滑剂的作用，但一些专门设计的冷却液也可以执行润滑任务并延长机器的使用寿命。

为了 数控机床, 冷却剂有三个用途：

•冷却

•润滑

•残留物冲洗

冷却剂对于优化工具性能和延长其使用寿命至关重要。它们通过在加工过程中优化以下因素发挥作用。

•散热：在加工过程中，工件和刀具会产生热量，冷却液有助于散发加工过程中产生的热量。

•改进的表面光洁度：众所周知，冷却剂可以去除工件上的碎屑和污染物，从而有助于在机加工零件上获得更好的光洁度表面。

•排屑：它们通过冲洗掉工作区域中所有残留的切屑和研磨材料来确保优化加工。

• 润滑和延长刀具寿命：冷却剂通过提供润滑和延长刀具寿命来减少刀具之间的摩擦。

• 防腐蚀：冷却剂可保护机器部件和您正在处理的材料免受腐蚀，因为某些冷却剂可能含有腐蚀抑制剂。如果它具有有限的腐蚀保护抑制剂，则可以将添加剂添加到冷却剂中以提高其效率。

• 控制刀具温度：如果您在非常低的切削速度下工作，冷却剂会通过增加刀具温度来平衡刀具温度。或者，如果机器正在高速切割，则减少它以避免热损坏。

机器冷却系统如何工作？

冷却系统是连接到 CNC 机床的独立系统，用于将流体应用到机床和工件中。这些系统可以是单一的或中央的，一个系统可以只为一台机器提供冷却和润滑，也可以是一个中央管理冷却系统同时为多个设备提供服务。

它们的机制之间的唯一区别是单个系统仅包含一个管道。相比之下，中央冷却剂系统包括许多分配管和控制阀，因为它必须将流体输送到多台机器。

的主要机制 数控冷却系统 涉及将冷却剂循环和输送到加工区域以实现其目的。它通常由冷却剂储罐、泵、过滤器、管道、喷嘴和控制阀组成。

•首先，在加工过程中，泵将冷却液混合物从储液罐中循环到整个工作区域。

•冷却液过滤器有助于冲走工作区域的切屑和颗粒。

•管道有助于从机械中循环流体以产生冷却效果。

•喷嘴布置在材料切割区域。流体从喷嘴流向工件，起到润滑和冷却作用。

•最后，控制阀有助于调节冷却液的流量。

• 冷却液收集在位于机器底部的集水槽中。

• 冷却液从集液槽中抽出并循环回工作区。

CNC加工中使用的冷却液类型

冷却剂具有不同的成分，并且根据您将在其中使用这些冷却剂的机器而具有不同的工作原理。数控机床通常使用这四种冷却液中的一种，即：

1. 合成液

这些是水基冷却剂，含有有机和无机化合物，不含矿物油和石油。简而言之，合成液是合成油、添加剂和水的混合物。它们专为高冷却能力、防腐蚀、润滑性和易于维护而设计。它们以浓缩物形式提供，您可以将它们与水混合制成金属加工液。

它们被进一步分类为复杂的、简单的和可乳化的合成物。简单的浓缩物最适合轻型研磨作业，而复杂的合成物则适用于中度至重型作业。可乳化合成材料是不透明或半透明的，可以处理高温合金。

好处

•它们持久耐用，无泡沫，比其他金属加工液更稳定。

•它们的初始成本很高，但由于消耗较少和效率提高而得到补偿。

•大多数合成流体是高温和高速金属加工的首选。

•微生物控制好，抗酸败。

•冷却液不易燃，耐腐蚀。

缺点

•它们可能会在中等到高度激动的情况下产生细雾。

•润滑油会污染冷却液，需要进行彻底检查。

2. 半合成流体

这些流体含有 2% 到 30% 的石油。这些是一些矿物油和可溶于水的化合物的混合物，它们具有可溶性油和合成液的特性，使它们成为在 CNC 机器中实现清洁和有效加工操作的实用且有效的选择。

乳化剂含量高，有助于悬浮小油球。此外，折射的流体光也减少了。它们是透明的，略带雾度到半透明，具有高热敏性。润滑效果很好，因为油分子聚集在切削工具周围，并在溶液冷却时重新分散。

好处

•它们比可溶性油更容易维护。

•润滑非常适合中等和重型任务。

•它们产生较少的油雾和烟雾，并控制酸败。

•更好的润湿性允许更快的进给率和更高的切削速度。

•低粘度允许更好的沉降和有效的清洁。

缺点

•硬水会影响它们的稳定性并导致浮渣形成。

•由于添加了清洁添加剂，泡沫形成能力高于其他类型。

3. 可溶性油

可溶性油用于一般用途的机加工，是最常见的冷却剂，通过将 60-90% 的矿物油混合到水中制成。此外，添加乳化剂以保持溶液混合物。这就是为什么它们也被称为可乳化油或水溶性油。

油可以在混合时分散，形成“水包油”乳液。在加工过程中，油会粘附在工件上，乳化剂会折射光线。它会导致流动的乳白色和不透明的外观。

好处

•由于油和水的混合，它们提供改进的冷却能力和良好的润滑。

•冷却剂适用于各种轻型和中型作业。

•通过添加氯、硫、磷添加剂可以提高润滑性。

缺点

• 它们在机床部件上留下一层保护油膜，使工件清洁变得困难。

• 水的存在使它们容易生锈、流油污染和细菌滋生。

•维护成本高，雾化可能导致工作环境不安全。

4.纯油

纯油不是基于水的；它们是石油或矿物油，因此无需稀释即可直接使用。它们特别适用于重型机加工应用和需要高润滑性的材料，例如不锈钢或钛。但是，纯油需要定期维护，并且与其他冷却剂选项相比会产生更多的油雾和残留物。

它们可能含有添加剂（黑色金属和有色金属不需要）和润湿剂。润湿剂包含极压添加剂（硫和氯）和 20% 的脂肪油，适用于严苛应用。它们提高润湿性；油可以适当地覆盖切削工具、金属细屑和工件。

重型机械加工中的润滑、金属细屑管理和微观焊接保护将得到加强。硫化脂肪油和氯可能超过 20%，以增强极端条件下的抗焊接性能。

好处

•纯油在切削工具和工件之间提供缓冲作用。它非常适合低速下的高质量完成和低间隙操作。

• 提高刀具寿命，是拉削、攻丝、压磨、深孔钻削和硬质合金切削（如高温合金和不锈钢）的最佳选择。

•由于高度润滑，它们是珩磨操作的最佳选择。

• 它们提供更长的油槽寿命、防锈保护和易于维护。

•它们会防止酸败；细菌只有在油被污染的情况下才能繁殖。

缺点

•纯油的散热性能差，容易引起火灾。

• 它们产生的雾气和烟雾会造成不安全的工作环境，屏蔽或通风系统不足。

• 限于低速运转，工件上的油膜难以清洗。

•高粘性流体在附着在工件上时会损失更多的冷却剂。选择低粘度油以获得更好的效果。

找到合适的冷却液浓度

正确浓度的冷却液对于保持 CNC 加工的最佳性能至关重要。大多数制造商喜欢杨森 已经提供了有关冷却剂类型和数量的详细说明。遵循这些比例并使用去离子水进行混合。它可以防止钢和铝等金属腐蚀。 冷却剂浓度高会导致以下问题：

•起泡：阻碍操作并降低工具寿命和效率

•浪费：过多的冷却剂会被浪费，导致成本增加

• 润滑少：用量多，润滑效果差，摩擦变化多，机器损坏多

•难闻气味：冷却液不稳定容易滋生细菌，停机后会有难闻气味

•染色：浓缩的冷却液会影响机器的物理外观，导致表面损坏

•残留物形成：过多的冷却液会留下残留物，对刀具寿命和加工质量产生负面影响

•皮肤刺激：高浓度通常是有毒的，如果与人体皮肤接触会刺激

操作人员应每天检查浓度并保持适当的水平。

•手持折射仪可以帮助检查CNC加工冷却液和切削液浓度的折射率。为了保持控制，请在不同的冷却剂检查之间擦拭它们。

由于飞溅、蒸发和起雾，冷却剂浓度可能会发生 20% 的变化。维护每日级别日志，您可以每天注意到差异和变化。适量可以提高加工效率，延长冷却液的使用寿命。

机器冷却液浓度图表

对于持续的高质量产品，冷却液应适合加工和金属类型。制造商的建议因每台机器而异，这里是加工操作的一般集中理念：

材料

CNC 加工冷却液以多种形式提供，包括：

•空气：空气用于清洁和冷却，但不提供润滑。它非常适合敏感材料，如塑料，直接冷却剂可能会导致热冲击。

• 喷雾：用于高速工作的喷雾系统通过将雾化的冷却液以雾状或薄雾形式释放到工件上来提供卓越的润滑。压力足够，工具不可能承受压力。

• 溢流：在加工过程中，溢流系统通过将大量冷却剂倒在工件和机器表面上来有效地管理碎屑。

• 高压：喷射冷却系统设计用于在高压下释放冷却液或切削液。然后将其导向切削刃以提高润滑和冷却效率。大于 1000 psi 的压力有助于排空和排屑。虽然有利于立即冷却，但有时它可能会损坏微型直径工具。因此，只能通过冷却槽输送它，并将其用于深口袋或钻孔作业。

适当的维护和更换

•定期检查冷却液浓度和污染程度。

•检查是否有任何气味、颜色或稠度变化，因为它们表明存在潜在问题。

•使用 pH 试纸监测 pH 水平并保持推荐范围。

•为了散热和排屑，使用高压冷却系统。

•按照制造商的建议混合并使用冷却液。

•按照安全程序处理和处置。

结论

透彻了解冷却剂对于优化加工工艺至关重要。选择正确的冷却液类型、输送方式和浓度，以确保尺寸精度并保持最终产品的工艺稳定性。通过定期维护和冷却剂管理，CNC 机器的生产率将提高，充分发挥工作潜力并减少停机时间。

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