Эффективность металлообработки и смазочно-охлаждающие средства

Введение в СОТС

Эффективность металлообработки – это важный показатель, который также учитывает, как смазочно-охлаждающие средства (СОТС) влияют на качество изделий при резании.

Современные СОТС являются ключевым элементом, обеспечивающим эффективную работу металлорежущего оборудования. Для разных условий обработки используются специфические СОТС.

Требования к СОТС

Главная задача СОТС – гарантировать надежную работу режущего инструмента и требуемое качество обрабатываемой поверхности.

Это помогает сократить затраты на обслуживание и замену инструмента, уменьшить количество брака и простоев оборудования, что в конечном итоге снижает стоимость металлообработки.

В зависимости от условий обработки, СОТС должны выполнять смазывающее, охлаждающее, диспергирующее и/или моющее действие.

Например, при фрезеровании твердосплавными фрезами нужны средства с высокими смазочными свойствами и низким охлаждающим эффектом. При нарезании резьбы и развертывании необходимы СОТС с хорошими моющими и смазочными свойствами. В токарной обработке титановых сплавов важно охлаждение, а при фрезеровании – смазка.

Таким образом, при разработке или выборе СОТС важно понимать, какое действие должна выполнять жидкость в таких условиях обработки. К смазочно-охлаждающим средствам предъявляются требования, которые выражаются в конкретных нормативных показателях качества.

Назначение и классификация СОТС для обработки металлов резанием

СОТС предназначены для:

• Смазывания поверхностей трения
• Охлаждения режущего инструмента и обрабатываемых материалов
• Облегчения процесса деформирования металла
• Удаления стружки и продуктов износа инструмента из зоны резания
• Временной защиты изделий и оборудования от коррозии

По агрегатному состоянию СОТС делятся на 4 типа:

• Газообразные
• Жидкие
• Пластичные
• Твердые

Газообразные СОТС

В качестве газообразных СОТС используют нейтральные (азот, аргон, гелий) и активные газы, содержащие кислород (воздух, кислород, углекислый газ). Активные газы не только охлаждают, но и защищают металлические поверхности от износа, образуя оксидные пленки.

При использовании кислорода можно затачивать режущий инструмент из сталей и твердых сплавов, а также шлифовать специальные стали и сплавы. Однако газообразные СОТС не получили широкого распространения на практике.

Жидкие СОТС

Жидкие СОТС являются наиболее распространенными и обычно именуются смазочно-охлаждающими жидкостями (СОЖ).

Они подразделяются на следующие классы:

• Масляные
• Водосмешиваемые (водные)
• Быстрорастворяющиеся

Масляные СОЖ

Масляные СОЖ изготавливаются на основе минерального масла, в которое могут добавляться различные присадки, такие как антифрикционные, противоизносные, противозадирные, антипенные и противотуманные; ингибиторы коррозии и антиоксиданты.

Содержание минерального масла в таких СОЖ составляет 60…95 % (по массе). Обычно это высокоочищенные нафтеновые или парафиновые масла. В некоторых случаях для масляных СОЖ используют смесь из нескольких масел или маловязкие экстракты. При выборе масла учитываются физико-химические свойства и эксплуатационные характеристики.

Масла без добавок используют для обработки магния, латуни, меди и углеродных сталей при легких режимах резания. Однако они менее эффективны для работы с труднообрабатываемыми сталями и сплавами.

Водосмешиваемые СОЖ

Водосмешиваемые СОЖ могут содержать эмульгаторы, нефтяные масла, воду, спирты, гликоли и другие ингредиенты, такие как ингибиторы коррозии, бактерициды и присадки.

Эти жидкости применяются в виде эмульсий или водных растворов при абразивной обработке черных и цветных металлов.

К водосмешиваемым СОЖ относится СОЖ EFELE CF-621 от компании “Эффективный Элемент”.

В сравнении с масляными, водосмешиваемые СОЖ имеют следующие преимущества:

• Высокая охлаждающая способность
• Низкая стоимость
• Высокая пожаробезопасность
• Меньшая токсичность

Недостатки водосмешиваемых СОЖ:

• Невысокие смазывающие свойства
• Низкая эффективность на некоторых операциях
• Недостаточная стабильность свойств во времени

Водосмешиваемые СОЖ можно разделить на четыре подкласса: эмульгирующиеся, полусинтетические, синтетические и растворы электролитов.

Быстроиспаряющиеся СОЖ

Быстроиспаряющиеся СОЖ изготавливаются на основе производных углеводов. Они охлаждают инструмент и обрабатываемую деталь при испарении, оставляя тонкие смазывающие слои.

Эти СОЖ применяют при сверлении, нарезании резьбы и обработке труднообрабатываемых материалов.

При выборе СОЖ для обработки материалов целесообразно учитывать следующие рекомендации:

• Цветные металлы и легкообрабатываемые стали лучше обрабатывать с масляными СОЖ с жирами
• Мягкие и конструкционные стали обрабатываются с хлоросодержащими масляными СОЖ, особенно для резьбы и протягивания

СОЖ подают к резанию различными способами:

• Свободной струей
• Напорной струей
• Струей воздушно-жидкостной смеси
• Через каналы в теле инструмента

Пластичные СОТС

Пластичные СОТС представляют собой смазки. Их используют в мелкосерийном производстве для различных операций, таких как нарезание резьбы и полирование.

Их применение ограничено сложностями введения в зону резания и невозможностью повторного использования.

Пластичные СОТС делятся на следующие классы:

• На углеводородных загустителях (парафин, воск)
• На мыльных загустителях (литиевые, натриевые и др.)
• На неорганических загустителях (глина, слюда и пр.)

Твердые СОТС

Твердые СОТС по химическому составу подразделяются на 3 класса:

• Неорганические продукты (тальк, графит и др.)
• Органические соединения (воски, мыла)
• Мягкие металлы (олово, свинец и пр.)

Твердые СОТС применяют при высоких температурах и нагрузках, когда другие типы смазочно-охлаждающих средств неэффективны. Они наносятся на инструмент или обрабатываемый металл.

Все СОТС делятся на две группы: для массового и специального применения. Первые подходят для различных операций обработки при разных режимах. Они, в свою очередь, подразделяются на обычные, универсальные и многоцелевые.

Специальные СОТС включают газообразные, пластичные и твердые составы.

Современные смазочно-охлаждающие составы способны значительно повысить производительность труда, снизить энергозатраты и улучшить качество металлообработки.