Влияние и методы охлаждения в современной мехобработке на станках с ЧПУ

В современном производстве, с применением металлообрабатывающего оборудования, доля программных станков с ЧПУ значительно возрастает, что позволяет значительно повысить производительность, качество выпускаемой продукции. В процессе резания металлов значительная часть работы затрачивается на пластическое и упругое деформирование срезаемого слоя, и около 20% работы на преодоление трения по передней и задней поверхностям резца. При этом около 85-90% всей работы превращается в тепловую энергию, количество которой (в зоне резания) существенно влияет на износ и стойкость инструмента, а также на шероховатость обрабатываемой поверхности. Поэтому без применения смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) трудно достичь требуемого качества и производительности обработки.

Применение СОЖ благоприятно воздействует на процесс резания металлов

• в зоне контакта инструмента и обрабатываемого материала образуется смазочная пленка, что уменьшает силы трения, тепловыделения, повышается стойкость режущего инструмента;
• происходит отвод теплоты от нагретых контактных площадок режущего инструмента и стружки;
• уменьшается наростообразование у режущей кромки инструмента, что улучшает отвод стружки и абразивных частиц из зоны резания;
• защищает обработанные детали, инструмент и оборудование от коррозии.

В зависимости от состава различают несколько групп СОЖ

Чистые минеральные масла или масла с противоизносными и противозадирными присадками применяются в основном при тяжелых режимах обработки (резьбонарезание, зубофрезерование, долбление, протягивание и др.), где используются низкие скорости и большие глубины резания. Водные эмульсии минеральных масел, которые получают разбавлением концентрата водой.
Водные растворы синтетических масел, получают разбавлением концентрата водой.
Концентрация рабочих эмульсий и растворов зависит от условий применения и обычно составляет 2-10%.

На сегодняшний день — от ведущих фирм-производителей на рынке представлено огромное количество различных видов СОЖ для любых видов обработки с любыми материалами. Казалось бы, взял раскрученный бренд, залил в станок и забыл. На практике происходит несколько иначе. К СОЖ предъявляются более жесткие требования: однородность при смешивании с водой, совместимость с другими видами СОЖ, испаряемость во время работы, концентрация при разбавлении с водой, воздействие СОЖ на станок, воздействие СОЖ на окружающую среду. Далеко не все марки СОЖ, даже мировых лидеров-производителей, соответствуют этим требованиям. При разбавлении концентрата используется, как правило, обычная техническая вода. Некоторые виды «расслаиваются», получается неоднородность жидкости, некоторые со временем выпадают в осадок на дно бака для СОЖ. При работе иногда возникает вопрос о замене СОЖ на другую марку (предыдущую сняли с производства, произошло сильное подорожание и т.д.) Если полностью не очистить станок от старой СОЖ, что за короткий период очень затруднительно для крупных предприятий, происходит «свертывание» при смешивании с новой маркой.

Во время работы идет испарение, что требует постоянной доливки емкости бака. Если не держать концентрацию на требуемом уровне, детали, станок, инструмент подвергаются коррозии. Расход концентрата различных марок отличается в разы, что отражается на экономической эффективности.

Некоторые виды СОЖ ведут себя весьма агрессивно к различным резиновым уплотнениям, и они быстро теряют работоспособность. Пары эмульсии оказывают вредное воздействие на человека. Хронически больной работник не нужен ни одному предприятию. Некоторые виды СОЖ «тухнут» за короткий период времени. Пройти мимо такого оборудования не задержав дыхания — затруднительно, а о полноценной работе на нем не может быть и речи.

Хорошие показатели имеют синтетические эмульсии. Они дороже, но беря вкупе все вышеперечисленное, дают значительный эффект.

Использование станков с ЧПУ дает значительное преимущество, по сравнению с универсальными станками. Современные обрабатывающие центры имеют защитные ограждения, закрывающие рабочую зону станка. Это позволяет подавать жидкость непосредственно в зону резания под высоким давлением 1,5-2,0мПа, не боясь разбрызгивания по сторонам.

Грамотный подбор СОЖ и ее использование позволяют поднять показатели экономической эффективности в целом. Нашей компании удалось достичь хороших показателей: оборудование работает в полном рабочем режиме без полной замены СОЖ шесть месяцев, при этом все показатели эмульсии остаются на необходимом уровне за этот период времени.