Эффективные смазочно-охлаждающие жидкости в машиностроении

Функции смазочно-охлаждающих жидкостей

В современном машиностроении для производства конкурентоспособной продукции необходимо использовать более строгие режимы резания и специальные материалы, такие как сплавы и композиционные материалы, которые сложно обрабатывать даже с помощью высококачественного инструмента. Поэтому без применения смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) достичь необходимого качества и производительности обработки становится трудной задачей.

Во время резания охлаждающая жидкость выполняет смазочные, охлаждающие, диспергирующие и моющие функции.

Диспергирующее действие проявляется в том, что под воздействием высоких температур и давлений в зоне резания компоненты охлаждающей жидкости разлагаются, образуя атомы и химические радикалы. Эти вещества вступают в реакцию с контактными площадками резца и стружки, в результате чего образуются твердые смазочные пленки.

Смазывание снижает силы трения, уменьшает выделение тепла и увеличивает стойкость режущего инструмента.

Охлаждающее действие СОЖ заключается в отводе тепла от нагретых контактных площадок инструмента и стружки. Моющее действие заключается в вымывании твердых частиц карбидов, мелкой стружки и неметаллических включений из зоны резания.

Состав и виды СОЖ

Смазочно-охлаждающие жидкости включают в себя: водные растворы минеральных электролитов, эмульсии, масла (минеральные, животные и растительные), а также минеральные масла с добавлением фосфора, серы и хлора (сульфофрезолы), керосин и растворы ПАВ в керосине, масла и эмульсии с твердыми смазывающими веществами, расплавы металла и другие.

Эффективность СОЖ зависит не только от её типа, но и от способа её подачи в зону резания.

Методы подачи СОЖ

Охлаждение свободной струей

Наиболее популярным методом подачи СОЖ является полив свободной струей. Однако у этого способа есть недостатки: большой расход жидкости (10-16 л/ч), разбрызгивание и слабое смазочное действие.

Высоконапорное охлаждение

Более эффективным является высоконапорное охлаждение, когда жидкость подается под давлением 1,5-2,0 МПа со стороны задней поверхности инструмента через отверстие 0,4-0,5 мм, с расходом жидкости 0,5 л/мин. Высокое давление способствует более быстрому проникновению жидкости в зону резания и охлаждению нагретых поверхностей.

К сожалению, струйное охлаждение также имеет свои недостатки: требуется использование насосов, сильное разбрызгивание, что требует дополнительных защитных мер, и необходимость тщательной очистки СОЖ.

Охлаждение распыленной эмульсией

Наиболее эффективным является охлаждение распыленной эмульсией, которая подается в зону резания со стороны задней поверхности инструмента. При выходе из сопла воздушно-жидкостная смесь расширяется, что приводит к снижению её температуры на 10-12 °C. Когда частицы жидкости попадают на нагретые поверхности, они быстро испаряются и отводят большое количество тепла.

Преимуществом этого метода является то, что при небольшом расходе жидкости (200-400 г/ч) эффективно используются её смазочные и охлаждающие свойства, что также увеличивает стойкость инструмента.

Выбор и рациональное применение

Рациональный выбор охлаждающей жидкости определяется физико-механическими свойствами обрабатываемых и инструментальных материалов, а также методом обработки. Для каждого типа обработки следует выбирать наиболее подходящую жидкость.

Несмотря на то, что некоторые современные обрабатывающие центры могут работать без СОЖ, большинство станков требует её грамотного использования. Для достижения максимальной производительности и отличного качества продукции в современных машиностроительных предприятиях невозможно обойтись без рационально выбранной смазочной жидкости.

Только правильное применение СОЖ позволяет увеличить стойкость инструмента и оптимизировать режимы работы.