Смазка и охлаждение масляным туманом

По мере увеличения скорости обработки и твердости обрабатываемых материалов количество выделяемого в процессе тепла увеличивается, а, следовательно, увеличивается потребность в СОЖ.

В этой ситуации использование традиционных смазочно-охлаждающих жидкостей в крупносерийном производстве становится нерентабельным. Альтернативой может быть охлаждение масляным туманом, позволяющее экономить до 600 литров масла в час.

Механическая обработка с минимальным охлаждением и смазкой [MMS/MQL], также известная как охлаждение масляным туманом или смазка распылением, впервые была апробирована в промышленности в 1990-х годах в результате интенсивного поиска новых методов обработки, которые позволили бы снизить расход СОЖ без ущерба для качества продукции производимых материалов, долговечности режущего инструмента и скорости всего процесса. В качестве альтернативы сухой механической обработке (т.е. без использования СОЖ), а также охлаждению и эмульсионной смазке, MMS/MQL сочетает в себе преимущества обоих методов, устраняя их недостатки.

Экономия СОЖ

Считается, что смазку и охлаждение можно считать минимально достаточными, если количество используемой при этих процессах СОЖ и смазки не превышает 50 мл/ч и ее носителем является воздух.

Однако приведенные значения являются предельными: на практике за час обработки с охлаждением масляным туманом в среднем расходуется примерно 5-10 мл масла.

По сравнению с традиционными методами охлаждения и смазки, которые потребляют в среднем около 600 литров СОЖ и смазки в час, MMS/MQL позволяет практически полностью исключить затраты на приобретение, обслуживание и утилизацию СОЖ. Эта экономия, почти сразу же отражающаяся на доходах предприятия, позволяет реально снизить общие затраты на обработку в среднем на 16% по сравнению с традиционно используемыми методами.

Это приводит к быстрому возврату инвестиций в системы подачи масляного тумана и/или инструменты, адаптированные для обработки с применением распыленной смазки.

Дополнительная защита инструментов

Выгода от MMS/MQL окажется еще больше, если принять во внимание благотворное влияние охлаждения масляным туманом на срок службы режущего инструмента и самого станка. В отличие от «сухой» обработки, способствующей высоким температурам на границе инструмента и заготовки (>400⁰С), резка с минимальным охлаждением и смазкой позволяет поддерживать постоянную, относительно низкую температуру режущей кромки, замедляя механизмы диффузии и адгезии материалов.

В свою очередь, дозирование небольшого, дисперсного количества СОЖ позволяет равномерно распределить ее в зоне резания, что защищает инструменты от термического удара, связанного с подачей большого количества СОЖ единомоментно, с быстрым снижением температуры лезвия инструмента и заготовки.

Кроме того, масляный туман, наносимый перпендикулярно поверхности шлифовальных кругов, стимулирует процесс самоочищения активной поверхности инструмента, что облегчает уход и обслуживание инструмента.

Чистота, повышающая эффективность

Положительное влияние охлаждения масляным туманом на режущие инструменты напрямую влияет на эффективность всего процесса обработки. Это позволяет использовать высокие скорости резания, не опасаясь снижения срока службы инструмента или качества обработки.

Более того, благодаря эффективному удалению стружки из зоны резания, метод MMS/MQL позволяет сохранять плавность и стабильность всего процесса даже в условиях высокопроизводительной обработки.

Гигиенические и эстетические соображения, связанные с использованием охлаждения масляным туманом, оказывают не менее важное влияние на повышение эффективности производства в целом.

Эта СОЖ, в отличие от жидких сред, благодаря низкому содержанию масла и структуре тумана, оседает на инструментах незначительно, образуя тонкое нейтральное покрытие, не требующее длительного процесса удаления.

Благодаря этому, готовые детали могут быть сразу переданы в другие подразделения для дальнейшей обработки или подготовки к отгрузке, а сам процесс обработки протекает более плавно, поскольку не прерывается периодическими простоями станков, связанными с необходимостью регулярной очистки инструмента или масляных пятен.

Оснащение станков системой охлаждения масляным туманом

Систему охлаждения масляным туманом можно использовать в любом станке без необходимости дорогостоящих модификаций устройства. Все, что нужно сделать, это оснастить машину специальной насадкой, подающей воздушно-масляную смесь в зону обработки.

Это решение, хотя и является самым простым и дешевым, несет в себе определенный риск: для обеспечения соответствующего уровня охлаждения и смазки масляный туман необходимо распылять точно в место резки. В противном случае силы трения, действующие на лезвие режущего инструмента, приведут к образованию высоких температур на границе инструмента и заготовки, аналогичных тем, которые возникают при сухой механической обработке.

Это может не только снизить долговечность самого инструмента, но и существенно снизить качество обработки. Поэтому при выборе системы MMS/MQL стоит подумать об инвестировании в инструменты и держатели, приспособленные для охлаждения масляным туманом, в которых охлаждающая жидкость подается через внутренний канал в станке и шпинделе инструмента.

Хотя их конструкция аналогична используемым при эмульсионном охлаждении, инструменты MMS/MQL отличаются различной геометрией, качеством поверхности и материалом, из которого они изготовлены (различный тип твердого сплава).

Помимо них (и держателей, соединяющих их со станком), такая внутренняя система охлаждения масляным туманом включает в себя также специально модифицированный шпиндель станка, смесительное устройство и масляный бак.

Две системы для двух типов производства

Принципы работы оборудования является общими для обоих типов внутренних MMS/MQL-систем, представленных на рынке: одноканальных и двухканальных. Они схожи по структуре, но различаются местом образования масляного тумана.

В одноканальной системе масло смешивается с воздухом в масляном баке перед поступлением в шпиндель, а в двухканальной системе среда подается в станок по двум отдельным каналам и затем соединяется между собой между шпинделем и резцом.

Какую систему выбрать, зависит, среди прочего, от размера партий, выпускаемых на предприятии и машин, используемых в этих процессах.

В случае крупносерийного производства с использованием обрабатывающих центров лучше подойдет двухканальная система. В остальных случаях (в том числе при мелко- и среднесерийном производстве с использованием станков с ограниченным рабочим пространством или станков старого типа с механической сменой инструмента) установка одноканальной системы представляется более выгодной альтернативой.

Охлаждение под контролем

Важным дополнением к системе MMS/MQL являются устройства для проверки точности работы систем подачи масляного тумана. Специальные контроллеры обеспечивают, среди прочего, вывод информации о времени реакции системы от запуска до начала подачи масла, среднем расходе масла и стабильности этого расхода во времени.

Это позволяет постоянно контролировать корректность работы системы и оперативно реагировать на любые нарушения. Данные также являются ценными подсказками для оператора станка, который может контролировать работу системы охлаждения, адаптируя ее к темпу и интенсивности обработки.