Обработка без СОЖ и минимальное количество смазки

Обработка без СОЖ
Spread the love

Многим фрезеровщикам и токарям сложно представить жизнь без СОЖ. Для других это необходимость, потому что их машина не может быть настроена на работу с СОЖ, или могут быть другие факторы в работе. Для некоторых из самых успешных мировых производителей обработка без СОЖ обусловлена затратами, и они смогли снизить их, используя методы MQL(минимальное количество смазки) и сухой обработки. В этом особенно преуспела автомобильная промышленность.

Затраты на металлообрабатывающие жидкости в сравнении с другими затратами на обработку
Затраты на металлообрабатывающие жидкости в сравнении с другими затратами на обработку

Многие источники указывают на то, что затраты на охлаждающую жидкость намного выше, чем на инструменты — фактически в 2–4 раза больше. При таком соотношении даже довольно существенное снижение стойкости инструмента с лихвой окупается за счет экономии СОЖ. На самом деле с MQL и сухой обработкой без СОЖ срок службы инструмента не должен быть намного короче. В некоторых случаях срок службы инструмента даже увеличивается. Этому, как правило способствуют специальные покрытия фрез, который начинают работать только с нагревом от трения. Но даже с такими покрытиями обрабатывать, например мягкий алюминий не возможно без СОЖ.

Кроме того, мы живем в мире, который все больше озабочен воздействием того, что мы делаем, на окружающую среду и здоровье. Утилизация старой охлаждающей жидкости проблематична для большинства цехов, а вдыхание слишком большого количества тумана охлаждающей жидкости представляет собой потенциальный риск для здоровья.

Например, цеха в Европе уже гораздо чаще используют методы обработки Dry или MQL (Minimum Quantity Lubricant) обработки, потому что затраты на утилизацию охлаждающей жидкости там намного выше. Тем не менее, такие страны, как Германия, по-прежнему вынуждены считаться с их производственной экономикой. Уже предложены новые правила, которые со временем усложнят поддержание охлаждения с СОЖ и здесь.

Войдите в мир смазки с минимальным количеством смазки и сухой обработки. Можем ли мы работать без заливной охлаждающей жидкости? Во многих случаях ответ — «Да!» Но что для этого нужно?

Пригодность MQL по процессу обработки

Не все процессы обработки одинаково подходят для MQL или сухой обработки. Эта диаграмма показывает соответствие от большинства до минимума:

Обработка без СОЖ по процессу
Обработка без СОЖ по процессу

Причины расположения процессов на графике различны. Например, при сверлении не требуется особого охлаждения. Основная проблема — удаление стружки, и простая охлаждающая жидкость (читай вода) хорошо справляется с этой задачей.

Что такое минимальное количество смазки или MQL?

Смазка минимальным количеством, или MQL, — это процесс нанесения минимального количества охлаждающей жидкости или смазки непосредственно на поверхность раздела инструмент / деталь. Его цель — минимизировать затраты на охлаждающую жидкость и воздействие на окружающую среду. Обычно охлаждающая жидкость MQL применяется с использованием системы охлаждения туманом.

Охлаждающая жидкость выполняет несколько функций:

  • Очистка стружки
  • Смазка
  • Охлаждение

MQL позаботится о смазке с помощью тонкой пленки масла. Это может иметь решающее значение для таких материалов, как алюминий, которые любят приваривать стружку к инструментам. Смазка также снижает трение между заготовкой и режущим инструментом, что означает меньшее тепловыделение.

Другие названия MQL включают смазку минимальным количеством, почти сухую обработку, микродозирование.

Что такое сухая обработка?

Сухая обработка — это обработка без СОЖ.

Преимущества минимального количества смазки и сухой обработки

MQL и сухая обработка дают множество преимуществ:

  • Снижение затрат на охлаждающую жидкость. MQL использует 1/10 000 охлаждающей жидкости — НАМНОГО меньше! Экономия есть, но меньше, чем это соотношение, потому что MQL Oil дороже водорастворимого хладагента.  Ford заявил, что общая экономия по сравнению с наводнением составила 15%, когда они перешли на MQL . Это включает более высокую стоимость инструмента.
  • Экологичное производство: MQL и сухая обработка более экологичны, чем охлаждающая жидкость
  • Охлаждающая жидкость может вызвать термический удар в твердосплавной оснастке, что снижает стойкость инструмента. MQL и сухая обработка могут увеличить срок службы инструмента при правильных условиях.
  • Охлаждающая жидкость на водной основе подвержена размножению микробов, если не будут приняты меры предосторожности. Вам не нужно беспокоиться о неприятной вонючей охлаждающей жидкости с MQL и сухой обработкой. В маслах MQL не растут бактерии.
  • Больше никаких утечек охлаждающей жидкости по полу.
  • Больше никаких затрат на утилизацию с MQL.
  • Вы можете обрабатывать машину без полного кожуха, хотя сдерживание тумана все же может служить аргументом в пользу этого.
  • MQL и обработка без СОЖ более полезны для машинистов, потому что нет тумана, который можно вдыхать, а масла MQL обычно не вызывают кожной сыпи. Лучшие масла MQL нетоксичны и биоразлагаемы.
  • Нет необходимости поддерживать надлежащее соотношение охлаждающей жидкости в смеси, поскольку масла MQL не испаряются.
  • Отсутствие отслаивающейся краски или ржавчины от едких химикатов охлаждающей жидкости. Ваше оборудование с ЧПУ прослужит дольше.
  • Обработка поверхности деталей часто лучше.
  • Пониженная потребность в воде.  Ford утверждает, что с помощью MQL они сэкономили 99,8% на воде .
  • Требуется меньшая площадь пола.
  • Снижение энергопотребления.
  • По оценкам Ford, с помощью MQL они могут сократить время цикла на 20%.
  • Для некоторых видов обработки, например для медицинских устройств, чистота сухой обработки выгодна. Вы не хотите использовать тазобедренные суставы, загрязненные потенциально вредными химическими веществами.

Недостатки MQL и сухой обработки

Конечно, у MQL и обработки без СОЖ есть и недостатки:

  • Они гораздо более чувствительны к технологическим процессам. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы правильно их настроить.
  • Поскольку используется гораздо меньше охлаждающей жидкости, MQL чрезвычайно чувствителен к правильному наведению форсунок. Например, при использовании отрезного инструмента на токарном станке сопло должно распыляться снизу вверх в разрез. Распыление сверху не работает, потому что стружка скручивается поверх резака и блокирует масло.
  • Затраты на инструмент немного выше.
  • Нагрев — это проблема точности размеров. Охлаждающая жидкость лучше справляется с поддержанием однородной температуры. Тепло может исходить от окружающей среды, а также от стружки, контактирующей с деталью. Стружка от MQL и Dry Machining горячее, чем стружка с охлаждающей жидкостью.
  • Нефть представляет большую опасность возгорания, чем водорастворимые охлаждающие жидкости. Вам может понадобиться обнаружение и тушение пожара внутри машинного шкафа.
  • Может потребоваться модификация машины, если ваша машина не настроена для MQL. Это включает в себя установку механизма MQL, а также настройку элемента управления для его включения и выключения.
  • Потребуются некоторые эксперименты, чтобы установить, сколько масла необходимо для тумана. Это (пока) не сложно.
  • Стоимость инструментов может быть немного выше из-за более высоких температур. Для достижения наилучших характеристик полезны более высокие марки карбидов и покрытия с более высокими эксплуатационными характеристиками, что приводит к более высоким затратам на инструмент. Это компенсируется более низкими затратами на охлаждающую жидкость.
  • По оценкам Ford, срок службы инструмента с помощью MQL сокращается на 10%.
  • MQL не подходит для сверления глубоких отверстий или для действительно твердых материалов, таких как титан и сплавы на основе никеля.
  • Дополнительный нагрев MQL и сухой обработки может повлиять на некоторые сплавы. Например, он может подвергать чрезмерному отпуску мартенситные нержавеющие сплавы. Кроме того, некоторые материалы, такие как титан, плохо проводят тепло . Им нужна охлаждающая жидкость, чтобы как можно больше улавливать и отводить тепло.

Обработка без СОЖ против MQL

MQL также называют почти сухой обработкой. Для освоения MQL требуется больше усилий и затрат, чем для сухой обработки, а взамен он предлагает большие преимущества. Эти преимущества проистекают из преимуществ смазки MQL.

Помните, что охлаждающая жидкость выполняет 3 функции: очистка от стружки, смазка и охлаждение. Удаление стружки осуществляется продувкой сжатым воздухом как для MQL, так и для сухой обработки. Для охлаждения мы полагаемся на то, что большая часть тепла выходит из разреза в стружке. Остается только смазка.

Благодаря сухой обработке мы избегаем теплового удара, как и MQL, поэтому срок службы инструмента можно продлить с помощью современных инструментов и покрытий.

Но для некоторых материалов недостаток смазки является проблемой. Например, алюминий имеет химическое сродство, которое вызывает образование наростов (BUE). BUE — это состояние, при котором стружка может буквально навариваться на резак, как правило, с катастрофическими результатами, если оставить ее на очень долгое время.

Поэтому обработка без СОЖ лучше всего подходит для стали, чугуна и некоторых видов нержавеющей стали. Кроме того, если мы рассмотрим диаграмму пригодности в верхней части статьи, предположим, что вам нужно быть ближе к верхней части диаграммы. Сухое точение относительно редко, например, по сравнению с сухим фрезерованием.

Советы по MQL и сухой обработке

  • Учитывая, что MQL и обработка без СОЖ зависят от тепла, уносимого стружкой, хорошее стружкообразование имеет важное значение. Критически важным компонентом хорошего стружкообразования является хорошая подача и скорость.
  • Купите себе хорошие покрытия для фрез. Тепло — враг MQL и сухой обработки. Но хорошие покрытия, такие как TiAlN, не только защищают от высокой температуры, но и часто используют ее.
  • Сквозной шпиндель выгоден для MQL так же, как и для Flood Coolant. Эффекты затенения, когда туман MQL блокируется, могут затруднить наведение сопла без сквозной доставки через шпиндель.
  • При использовании отрезного инструмента на токарном станке сопло должно распыляться снизу вверх в разрез. Распыление сверху не работает, потому что стружка скручивается поверх резака и блокирует масло.
  • При торцевании и точении по внешнему диаметру распылите масло на верхнюю сторону инструмента. Направляйте спрей так, чтобы он попадал как на край, так и на обрабатываемый материал. Предвидьте разрез так, чтобы режущая кромка наткнулась на масляную пленку, когда она продвигается в разрез.
  • Поднесите сопло к инструменту и заготовке. Масло MQL не достигнет уровня охлаждающей жидкости.
  • Туман меньше, но вы все равно захотите использовать фильтры.
  • Постарайтесь удалить стружку, прежде чем она сможет передать тепло детали.
  • Выполняйте самые высокие тепловые операции в конце цикла, а не в начале. Это уменьшает размерные изменения. Например, операции, при которых образуется много стружки, и особенно там, где стружка будет соприкасаться с деталью, будут операциями с высоким нагревом.
  • Можно использовать датчики температуры, которые возвращаются в g-код, чтобы выполнить некоторую компенсацию. Ford делает это в своих операциях MQL.
  • Ищите станки с отличным отводом стружки, которые не позволят стружке скапливаться вокруг детали.
  • Дайте время между операциями, чтобы детали остыли до заданной температуры.
  • Полированные фрезы и пластины создают меньшее трение (т. е. Нагрев), быстрее удаляют стружку и дают возможность улучшить качество поверхности.
  • Используйте зубчатые фрезы (кукурузу) с MQL и сухой обработкой. Канавки на режущей кромке приведут к образованию более мелкой стружки, которую легче удалить, и которая имеет большую площадь поверхности по сравнению с объемом, поэтому они могут излучать тепло и быстрее охлаждаться.
  • Избегайте образования скоплений стружки за счет увеличения скорости подачи или использования зубчатых фрез.
  • Уменьшите шаг шага (ширину реза), чтобы дать инструменту больше «времени на проветривание», чтобы он мог немного остывать за каждый оборот.
  • Используйте станки с ЧПУ с конвейерами для стружки, чтобы избавиться от стружки до того, как она передаст слишком много тепла корпусу станка. Это тепло снизит точность размеров вашего станка из-за теплового расширения.
  • Рассмотрите возможность использования зондирования в процессе для компенсации изменений размеров из-за теплового расширения.
  • Вы можете запустить как Flood Coolant, так и MQL / Dry Machining в одной настройке. Например, вам может потребоваться пропустить под высоким давлением охлаждающую жидкость шпинделя для операций сверления. Но сначала выполните операции MQL / Dry, чтобы смазочно-охлаждающая жидкость не мешала.

Подачи и скорости MQL и сухой обработки

MQL и обработка без СОЖ полагаются на тепло, уносимое стружкой. Это означает, что хорошее стружкообразование необходимо для успеха. Критически важным компонентом хорошего стружкообразования является хорошая подача и скорость.

Не полагайтесь на настройку подачи и скорости на слух, практическое правило или простую формулу. Слишком много всего может пойти не так, а золотая середина для MQL и сухой обработки довольно мала. 

При правильном выполнении процесса 85% тепла, выделяемого при резке, будет уноситься стружкой, 5% остается в заготовке и 10% — в режущем инструменте.

Подача и скорость для MQL и сухой обработки без СОЖ начинаются так же, как для Flood Coolant. Если результаты неудовлетворительны, это обычно связано с чрезмерным нагревом. Попробуйте уменьшить скорость вращения шпинделя на 15%, чтобы уменьшить нагрев. Обычно вы можете увеличить скорость подачи на 15%, чтобы компенсировать снижение частоты вращения и сохранить ту же производительность.

Читайте также:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.