Przejdź do treści

Technologia HPC

Jak działa wysokie ciśnienie chłodziwa w obróbce CNC

Skuteczność chłodzenia wysokociśnieniowego zależy od czystości medium, ciśnienia, przepływu i kierunku strumienia. Chłodziwo musi docierać do miejsca powstawania wióra i ciepła, a jego podawanie powinno być zsynchronizowane z programem obrabiarki.

Dobierz agregat do procesu Prześlij dane obrabiarki
Dane z badań

Wpływ wysokiego ciśnienia na proces: wyniki prób skrawania

Wyniki publikacji pokazują spójny mechanizm: strumień podany blisko krawędzi poprawia odbiór ciepła, ogranicza tarcie i pomaga łamać oraz odprowadzać wiór. Skala efektu zależy jednak od materiału, operacji, geometrii narzędzia, kierunku dyszy, przepływu i filtracji.

Strumień dociera do styku narzędzie, wiór

Podanie przy krawędzi pozwala chłodziwu wejść tam, gdzie zalewanie zewnętrzne jest odcinane przez wiór. Klin hydrauliczny skraca kontakt wióra z powierzchnią natarcia i ogranicza tarcie.

Rośnie lokalny odbiór ciepła

Wyższa prędkość strugi zwiększa wymianę ciepła dokładnie przy krawędzi. W Inconelu 718 ma to szczególne znaczenie, bo materiał słabo odprowadza ciepło do przedmiotu.

Wiór jest łamany i wypychany ze strefy

Impuls strugi działa mechanicznie na wiór. W wierceniu chłodziwo przepływające przez narzędzie jest jednocześnie nośnikiem, który transportuje wióry wzdłuż rowków.

Proces staje się stabilniejszy

Mniej zakleszczeń, ponownego skrawania wióra i skoków temperatury oznacza mniejsze zmienne obciążenie krawędzi, szczególnie ważne dla długich i małych średnic.

Ważne: ciśnienie nie zwiększa geometrycznej sztywności EI wiertła VHM. Stabilizuje jego pracę pośrednio: usuwa wiór, ogranicza ciepło i zmniejsza przypadkowe siły boczne. O rzeczywistej sztywności nadal decydują średnica rdzenia, wysięg, geometria rowka i mocowanie.

Prędkość narastania zużycia VB w wytaczaniu

Próba przemysłowa ST52-3: im krótszy słupek, tym wolniej narastało zużycie powierzchni przyłożenia.

Badanie produkcyjne: stal ST52-3, vc 220 m/min, ap 3 mm. W próbach HPC zwiększono też posuw z 0,194 do 0,265 mm/obr.; wynik pokazuje odporność procesu w ostrzejszych warunkach, a nie izolowany wpływ samego ciśnienia. [1]

Siły, chropowatość i trwałość narzędzia

Toczenie AISI 1045: zmiana względem konwencjonalnego zalewania w zakresie warunków badania.

Zakresy pochodzą z różnych kombinacji prędkości i posuwu w jednym badaniu. Nie są tolerancją ani gwarancją dla innego materiału. [2]

Wyniki dla wybranych procesów

Wiercenie Inconel 718 2,05×

Chłodzenie wewnętrzne kontra dysza zewnętrzna

Wiertła węglikowe z powłoką azotkową osiągnęły 2,05 raza większą trwałość przy chłodzeniu wewnętrznym. Autorzy raportowali też niższą siłę osiową, stabilniejsze Ra, dokładniejszą średnicę i mniej adhezji oraz smug na ściance otworu.

Źródło [3]
Mikrowiercenie głębokie Ø2 mm

Mała średnica nie oznacza: „maksymalne ciśnienie"

Dla jednokrawędziowego wiertła VHM Ø2 mm w Inconelu 718 porównano 80, 100 i 120 bar. Przy 100-120 bar wióry były nieco krótsze, a 120 bar dało mniejsze zużycie; różnice sił i Ra pozostały małe. Do dalszych analiz wybrano 100 bar jako stabilny kompromis.

Źródło [4]
Toczenie Inconel 718 +740%

Wpływ ciśnienia zależy od parametrów skrawania

Przy vc 50 m/min i 203 bar trwałość powlekanego węglika wzrosła maksymalnie o 740% względem chłodzenia konwencjonalnego. W tym samym badaniu przy vc 20 m/min i 203 bar odnotowano jednak spadek trwałości o 44%, ciśnienie przekroczyło korzystny zakres dla tych warunków.

Źródło [5]

Źródła i publikacje

Wykresy odtwarzają liczby podane przez autorów. Wyników z różnych materiałów i operacji nie należy porównywać bezpośrednio ani traktować jako gwarancji wyniku produkcyjnego.

  1. Zambom et al. (2026), Through-tool high-pressure coolant in production-representative internal boring
  2. Velan, Shree & Muthuswamy (2021), Effect of cutting parameters and high-pressure coolant on forces, surface roughness and tool life in turning AISI 1045 steel
  3. Qin et al. (2019), A comparative study between internal spray cooling and conventional external cooling in drilling of Inconel 718
  4. Oezkaya, Michel & Biermann (2021), Chip formation simulation and analysis of the mechanical loads during micro single-lip deep hole drilling of Inconel 718
  5. Ezugwu & Bonney (2004), Effect of high-pressure coolant supply when machining nickel-base Inconel 718 alloy with coated carbide tools
  6. Oezkaya, Beer & Biermann (2016), Experimental studies and CFD simulation of the internal cooling conditions when drilling Inconel 718
  7. ISCAR, Drilling Handbook: coolant pressure, flow and internal coolant delivery

Kiedy rozważyć agregat HPC

  • Długi lub splątany wiór zaburza proces
  • Chłodziwo nie dociera do dna otworu lub do strefy skrawania
  • Potrzebne są powtarzalne warunki w pracy bezobsługowej
  • Zależy Ci na sterowaniu chłodzeniem z programu obrabiarki
  • Standardowe chłodzenie wymaga częstych przerw na usuwanie wióra

Co przygotować do doboru

  • Producent i model obrabiarki oraz rodzaj maszyny
  • Rodzaj chłodziwa (wodne / emulsja / olej)
  • Oczekiwane ciśnienie i przepływ (jeśli znane)
  • Narzędzia i średnice kanałów
  • Liczba jednocześnie używanych wyjść
  • Dostępne M-kody
  • Opis problemu z wiórem

Dobór agregatu

Dobierzemy agregat do Twojej maszyny i procesu

Na podstawie tych danych zaproponujemy agregat i konfigurację dopasowaną do Twojego procesu.

Dobierz agregat do procesu Prześlij dane obrabiarki

Na podstawie tych danych zaproponujemy agregat i konfigurację.