Зачем нужна смазочно-охлаждающая жидкость для станков с ЧПУ

В наши дни никого не удивляет наличие металлообрабатывающих станков, которые работают без непосредственного участия оператора. Числовое программное управление обеспечивает способность станков функционировать непрерывно и долго.

Обслуживающему персоналу остается лишь поддерживать заданные параметры процесса обработки и следить за качеством готовой продукции. Один наладчик может одновременно управлять несколькими десятками станков. Но что же влияет на стабильность работы станка в таких условиях?

Важнейшую роль в обеспечении эффективного использования оборудования с ЧПУ играет смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ), применяемая в системе. Правильный выбор её эксплуатационных характеристик и постоянный контроль качества помогают поддерживать непрерывность работы станков в заданном режиме.

Для чего нужны станки с ЧПУ?

Станки с числовым программным управлением были разработаны для оптимизации производственных процессов, позволяя им работать с минимальным участием человека на протяжении значительного времени.

Такой способ использования дорогого оборудования требует точной настройки на всех этапах технологической цепочки. Человек в этой цепочке выполняет функции регулировки команд и контроля всех этапов технологического процесса.

Таким образом, в первую очередь важна настройка самого станка, системы подачи смазочно-охлаждающей жидкости и мониторинг её эксплуатационных характеристик.

Внедрение автоматизированных систем в металлообработку способствовало увеличению производительности, оптимизации затрат и повышению точности готовой продукции.

Необходимость применения СОЖ при работе станков с ЧПУ

При непрерывной работе станков использование СОЖ помогает снизить негативное влияние трения и избежать связанных с ним проблем.

Из-за трения в зоне контакта детали с инструментом возникают:

• Нагрев инструмента, что приводит к его преждевременному износу или поломке, сокращая срок службы
• Накопление остатков материала механической обработки и прилипание микроскопических частиц металла на режущей кромке инструмента, что негативно отражается на качестве и точности изготавливаемых изделий
• Появление задиров и повреждений на выпускаемых деталях, то есть брак

Нагрев инструмента изменяет прочностные характеристики материала, из которого изготовлен инструмент, меняет его эксплуатационные возможности и качество готовых изделий.

Накопление остатков материалов ведет к их прилипанию к поверхности режущей кромки, что изменяет геометрию заточки и негативно сказывается на режущей способности и долговечности инструмента.

Дефекты готовой продукции возникают из-за взаимодействия родственных или однородных металлов при контакте режущего элемента и обрабатываемой поверхности.

Использование системы СОЖ на оборудовании с ЧПУ устраняет негативные эффекты на эксплуатационные характеристики инструмента и свойства готовых изделий.

Источник изображения: Pixparts / www.shutterstock.com/ru

Задачи СОЖ при скоростной металлообработке

Снижение трения

Смазочно-охлаждающие жидкости состоят из масла, воды и специальных присадок, которые придают им те или иные дополнительные свойства. Однако основная функция снижения коэффициента трения в рабочей зоне остается одной из главных характеристик этих жидкостей.

В области резания на поверхностях соприкосновения детали и инструмента образуется защитная пленка, которая и снижает трение. Это, в свою очередь, уменьшает температуру инструмента, что позволяет сохранить его характеристики в стабильном состоянии. Срок службы оборудования продлевается, а износ инструмента снижается.

Применение СОЖ уменьшает вероятность появления брака на обрабатываемых деталях, который может возникнуть из-за неизбежного трения и изменения режущих свойств инструмента в результате перегрева.

Отвод тепла или охлаждение

Водосмешиваемые СОЖ хорошо охлаждают поверхности деталей и инструмента благодаря своей высокой теплопроводности. Правильная подача СОЖ в зону обработки обеспечивает не только смазку, но и охлаждение. Это позволяет продлить срок службы инструмента и сохранить необходимый уровень точности.

Отвод стружки

Стружка оказывает сильное давление на рабочую плоскость инструмента, что может привести к ее прилипанию. Особенно это становится проблематичным при обработке мягких металлов. Например, при работе с алюминием создаются условия для проникновения стружки в инструмент, что может изменить заданные углы заточки и привести к браку или поломке инструмента.

Другой проблемой при накоплении отходов в области обработки является повторное прохождение по уже снятой стружке. Резка в таких условиях происходит по прилипшей стружке, что сильно снижает режущую способность инструмента и его срок службы.

Подача СОЖ к месту обработки позволяет устранить вышеуказанные проблемы, а струя смазочно-охлаждающей жидкости уносит стружку и другие отходы, предотвращая их прилипание к рабочей кромке инструмента и заготовке.

Система подачи СОЖ

Рабочая жидкость, обеспечивающая смазку, охлаждение и защиту оборудования, функционирует в циклической системе. Смазочно-охлаждающая жидкость поступает в рабочую область, снижает трение и температуру, вымывает стружку и отходы обработки, проходит очистку через фильтры и затем снова подается в рабочую зону для смазки, охлаждения и удаления стружки.

Период бесперебойной эксплуатации всего агрегата зависит от того, насколько долго используемая в системе СОЖ будет соответствовать установленным параметрам.

Система СОЖ – это оборудование, устанавливаемое на станке для обеспечения подачи, приема и фильтрации смазочно-охлаждающей жидкости.

Обычно система СОЖ включает в себя:

• Емкость
• Насос для принудительной подачи жидкости
• Форсунки
• Фильтры для очистки циркулирующей СОЖ
• Система мониторинга и восстановления свойств

Одну и ту же СОЖ в системе можно использовать до тех пор, пока ее параметры соответствуют обязательным требованиям. Если характеристики жидкости перестают соответствовать, её необходимо полностью заменить.

Мониторинг рабочих характеристик СОЖ

Во время работы станка первоначально установленные характеристики СОЖ меняются из-за нагрева, испарения и микроорганизмов. Эксплуатационные свойства СОЖ могут ухудшаться, что существенно влияет на качество обработки.

Поэтому в течение всего периода использования жидкости необходимо контролировать её качество, отбирая образцы согласно Национальному стандарту Российской Федерации и рекомендациям производителя.

Контроль следует осуществлять по следующим критериям:

• Концентрация
• Температура
• Кислотность
• Осадок и посторонние примеси
• Запах и цвет
• Степень биопоражения
• Концентрация антикоррозионных присадок

Частота отбора проб установлена в ГОСТ Р 52338-2005 (Чистота промышленная. Методы испытаний смазочно-охлаждающих жидкостей).

Правильно организованный контроль позволяет поддерживать качество СОЖ на заданном уровне без полной замены, только поддерживая её чистоту, концентрацию и содержание необходимых присадок. Решение о полной замене принимается на основе анализа проб. Обычно масляные СОЖ подлежат замене один раз в месяц, синтетические – один раз в две недели, водосмешиваемые – один раз в неделю.

Периодичность замены СОЖ

Источник изображения: i viewfinder / www.shutterstock.com/ru

Полную замену жидкости следует производить в двух случаях:

• По окончании срока годности, установленного производителем
• На основании проведенных анализов

Водосмешиваемые СОЖ служат меньше, чем масляные жидкости, из-за большей степени подверженности биопоражению.

Первые признаки биопоражения – запах гнили и изменение цвета эмульсии. Обычно причиной такой проблемы могут стать использованная ветошь, посторонние загрязнения со станка, пыль в воздухе и повышение температуры.

Профилактика заражения СОЖ является ключевым моментом для поддержания качества и бесперебойности производственного процесса, а также защиты дорогостоящего оборудования.

Контроль качества и своевременное вмешательство могут предотвратить многие проблемы, связанные с использованием СОЖ.

Как выбрать СОЖ для конкретной операции обработки

Подбор подходящей смазочно-охлаждающей жидкости для металлообрабатывающего оборудования требует оценки ряда важных факторов. Важно ориентироваться на рекомендации производителя станков.

Выбор конкретного типа жидкости зависит от множества аспектов, включая условия работы, характеристики обрабатываемого металла, тип используемого инструмента и способ подачи СОЖ.

Существуют общие рекомендации для различных операций. Например, для токарных и фрезерных работ важны свойства СОЖ, снижающие трение и отводящие тепло. При обработке вязких металлов применяются добавки, предотвращающие заедание. Для обработки прочной и легированной стали требуются дополнительные присадки, снижающие износ.

На шлифовальных станках особое значение имеют моющие характеристики эмульсии, чтобы металлическая пыль не оставляла царапин на уже отшлифованной поверхности.

Несмотря на множество возможных решений для создания смазочно-охлаждающих жидкостей, производители сталкиваются с ограничениями. Многообразие СОЖ ограничено требованиями пожарной безопасности, санитарными нормами и ценовыми рамками.

В результате многие производители СОЖ стремятся создавать универсальные рабочие жидкости, которые можно использовать в различных технологических процессах. Для выбора конкретной марки рекомендуется проконсультироваться со специалистом от компании-производителя.