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深孔ドリルの高圧冷却システムにおける冷却液の制御
冷却剤は、深孔ドリルの高圧冷却システムのプロセスにおいて極めて重要であり、今日の先進的な深孔ドリル用高圧冷却システムでは、冷却剤の供給方法と工作機械の主軸またはシャフトの制御方法がほぼ同一となっています。冷却水の圧力、フィルター、温度および流量を慎重に管理することが、深孔掘削プロセスの最適化の鍵となります。
公開日:
2022-04-25
冷却剤に対して 深孔ドリル用高圧冷却システム プロセスは極めて重要であり、今日の先進的な深孔ドリル用高圧冷却システムでは、冷却剤の供給方法と工作機械の主軸またはスピンドルの制御方法がほぼ同一です。冷却水の圧力、フィルター、温度および流量を慎重に管理することが、深孔ドリリング工程の最適化の鍵となります。そのためには、流量に基づく可変速制御機能をプログラム可能な形で深孔ドリルビットに統合する必要があります。これにより、冷却液システムの圧力が、効果的な切りくず排出と高精度な穴あけに必要な圧力を上回らないよう、システムに必要な調整能力を備えることができます。
長年にわたり、先進的な冷却水送水システムとしては主軸直通式冷却水システムが主流でしたが、スパイラルタイプを除いていました。その後、約1,000 Pa以上の圧力で稼働する高圧冷却水システムの登場により、冷却水技術の分野、特に大多数の一般的な加工工程において、切粉の排出効率が一段と向上しました。ドリル加工（主にスパイラルドリルの使用による加工）は、高圧冷却水システムの発展を牽引する主要な要因となっています。とりわけ深孔ドリル加工では、通常、縦横比が103～360以上に達します。
深孔ドリル用高圧冷却システム 原始データ機器メーカー（例：UNISIG）は、冷却剤を用いた設計システム（例：システム）および内部制御センターによる工作機械の構造設計手法を考案し、統合性と性能の一貫性を確保しています。（連合国監視団提供）
しかし、冷却水の圧力が上昇するに伴い、適切なろ過と温度制御が求められます。1,000 psi を超えるシステムを検討する際には、ポンプの故障を防止するために 20～50 ミクロン級のフィルタリングが必要であり、多くの場合、高圧冷却水システムには冷却液の温度を調整するための冷却器が設置されます。多くの企業ではこれらのシステムの使用を中止していますが、要求が厳しい掘削用途においても、ろ過や冷却水そのものだけでは、高圧冷却水の運用において重要な変数の一つである流量の管理を十分に解決することはできません。
一般的に、自社のシステムがどれほどの冷却剤を搬送する必要があるか、あるいは搬送しなければならないかについては把握されていないことが多い。例えば、典型的なオーバーフロー式冷却水システムでは、システムの性能に応じて約10 gpmから約40 gpmの流量が確保される。しかし、穴の直径が大きくなるか深くなるにつれて、穴あけ作業中に切りくずを排出するために必要な冷却剤の体積も増大する。たとえば、大型のスプレーガンやBTA工具を使用する場合、直径10～12インチ（25.4～30.5 cm）の穴に対しては、毎分50ガロンから毎分75～350ガロンの冷却剤流量が必要となる。一方、深い大径穴では流量はわずか毎分2 gpmで済むこともあるが、その代わりに圧力レベルははるかに高くなる。例えば、直径0.040インチ（1.016 mm）の穴では、冷却液の圧力が最大3,000 Paに達することもある。
さらに、プロセス管理自体における冷却水の圧力および流量のフィードバックを活用することで、工具の破損を検出・分析することが可能です。たとえば、企業で使用されているアプリケーションにおいて冷却剤の圧力が急激に低下した場合、工具の破損が発生している可能性があります。そのような場合には、直ちに加工を停止して工具を交換することができます。これは特に径の小さい穴をドリル加工する際に有効です。この場合、切削負荷が比較的軽いため、わずかな力の変化を検出することが困難になります。しかし、冷却水の状態をネットワーク経由で監視することで、オペレーターは工具の作業環境の状態を把握し、切りくずが適切に排出されているかどうかを確認できます。さらに送り速度などのパラメータを最適化することにより、このような条件下での切りくずの制御をより効果的に行うことが可能となります。
以上が、深孔ドリル用高圧冷却システムにおける冷却液の制御についてのご紹介でございます。設計の多様性も豊富です。さらに詳しくお知りになりたい場合は、いつでもお気軽にお問い合わせください。当社は長年の経験を有しており、皆さまのご参加を常にお待ちしております。
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