Smarowanie i chłodzenie mgłą olejową

© Pixabay

Udostępnij:

Wraz ze wzrostem prędkości obróbki i twardości obrabianych materiałów rośnie również ilość wytwarzanego w tym procesie ciepła, a co za tym idzie – zapotrzebowanie na chłodziwo. W tej sytuacji stosowanie cieczy chłodząco-smarującej w produkcji wielkoseryjnej przestaje się opłacać. Alternatywą może być chłodzenie mgłą olejową, które pozwala zaoszczędzić nawet do 600 litrów oleju na godzinę.

Obróbka z minimalnym chłodzeniem i smarowaniem [MMS/MQL], znana też jako chłodzenie mgłą olejową lub smarowanie natryskowe, po raz pierwszy zyskała popularność w latach 90. w rezultacie intensywnych poszukiwań nowych metod przetwarzania, które pozwoliłyby na ograniczenie zużycia chłodziwa bez uszczerbku dla jakości produkowanych materiałów, trwałości narzędzi skrawających i prędkości całego procesu. Stanowiąc alternatywę zarówno dla obróbki „na sucho” (tj. bez wykorzystania chłodziwa), jak i dla chłodzenia i smarowania emulsją, MMS/MQL łączy w sobie zalety obu tych metod, jednocześnie eliminując ich wady.



Koniec z niedoborami chłodziwa
Przyjmuje się, że smarowanie i chłodzenie można uznać za minimalne, jeśli ilość zużywanego w trakcie tych procesów czynnika chłodząco-smarującego nie przekracza 50 ml/h, a jego nośnikiem jest powietrze. Podane wartości mają jednak charakter graniczny: w praktyce w czasie godziny obróbki z chłodzeniem mgłą olejową zużywane jest średnio ok. 5-10 ml oleju. W porównaniu z tradycyjnymi metodami chłodzenia i smarowania, w których zużywa się przeciętnie ok. 600 l czynnika chłodząco-smarującego na godzinę, MMS/MQL pozwala więc niemal całkowicie wyeliminować koszty zakupu, utrzymania i utylizacji chłodziwa. Oszczędność ta, widoczna niemal od razu w bilansie przedsiębiorstwa, umożliwia realne obniżenie ogólnych kosztów obróbki skrawaniem średnio o 16% w stosunku do tradycyjnie stosowanych metod. Przekłada się to bezpośrednio na szybszy zwrot inwestycji w systemy doprowadzania mgły olejowej i/lub narzędzia przystosowane do obróbki ze smarowaniem natryskowym.



Dodatkowa ochrona narzędzi
Inwestycja ta okaże się jeszcze bardziej opłacalna, jeżeli weźmiemy pod uwagę korzystny wpływ chłodzenia mgłą olejową na żywotność narzędzi skrawających oraz samej obrabiarki. W przeciwieństwie do obróbki „na sucho”, która sprzyja powstawaniu wysokich temperatur na styku narzędzia z obrabianym detalem (>4000C), skrawanie z minimalnym chłodzeniem i smarowaniem pozwala utrzymać stałą, względnie niską temperaturę krawędzi skrawającej, spowalniając mechanizmy dyfuzji i adhezji materiałów. Z kolei dozowanie niewielkiej, rozproszonej ilości chłodziwa umożliwia równomierne rozprowadzanie go w strefie skrawania, co chroni narzędzia przed szokiem termicznym związanym z dostarczeniem w danym momencie dużej ilości czynnika chłodząco-smarującego gwałtownie obniżającego temperaturę ostrza narzędzia i przedmiotu obrabianego. Co więcej, podawana prostopadle na powierzchnię ściernic mgła olejowa stymuluje proces samoczyszczenia aktywnej powierzchni narzędzia, ułatwiając utrzymanie i konserwację zaplecza narzędziowego.

Czystość, która poprawia wydajność
Pozytywny wpływ chłodzenia mgłą olejową na narzędzia skrawające bezpośrednio przekłada się również na efektywność całego procesu obróbki skrawaniem. Umożliwia bowiem stosowanie wysokich prędkości skrawania bez obaw o obniżenie żywotności narzędzi czy jakości obróbki. Co więcej, dzięki skutecznemu odprowadzaniu wiórów ze strefy skrawania metoda MMS/MQL pozwala na utrzymanie płynności i stabilności całego procesu nawet w warunkach wysokowydajnej obróbki. Równie istotny wpływ na wzrost wydajności produkcji w ujęciu ogólnym mają także względy higieniczne i estetyczne związane ze stosowaniem chłodzenia mgłą olejową. Chłodziwo to, w przeciwieństwie do czynników płynnych, dzięki niewielkiej zawartości oleju i strukturze mgiełki jedynie w niewielkim stopniu osadza się na narzędziach, tworząc cienką, neutralną powłokę, która nie wymaga długotwałego usuwania. Dzięki temu obrobione detale mogą zostać natychmiast przekazane do innych działów w celu poddania ich dalszej obróbce lub przygotowania do wysyłki, a sam proces obróbki przebiega płynniej, gdyż nie jest przerywany okresowymi przestojami maszyn związanymi z koniecznością regularnego czyszczenia narzędzi czy plam oleju w strefie wokół obrabiarki.

Jeśli dozować, to precyzyjnie
System chłodzenia mgłą olejową można zastosować w każdej obrabiarce bez konieczności kosztownej modyfikacji urządzenia. Wystarczy doposażyć posiadaną maszynę w specjalną dyszę podającą mieszankę powietrzno- olejową do strefy obróbki. Rozwiązanie to, choć najprostsze i najmniej kosztowne (ok. 100-200 zł), niesie ze sobą jednak pewne ryzyko: aby zapewnić odpowiedni poziom chłodzenia i smarowania, mgła olejowa musi być bowiem natryskiwana precyzyjnie w miejsce skrawania. W przeciwnym razie siły tarcia działające na ostrze narzędzia skrawającego doprowadzą do wytworzenia się na styku narzędzia i obrabianego detalu wysokiej temperatury, zbliżonej do tej powstającej podczas obróbki „na sucho”. Może to nie tylko zmniejszyć trwałość samego narzędzia, ale też znacznie obniżyć jakość obróbki. Dlatego też, wybierając system MMS/MQL, warto zastanowić się nad zainwestowaniem w narzędzia i oprawki przystosowane do chłodzenia mgłą olejową, w których chłodziwo doprowadzane jest wewnętrznym kanałem we wrzecionie maszyny i narzędzia. Choć w swojej konstrukcji podobne do tych stosowanych przy chłodzeniu emulsją, narzędzia MMS/MQL wyróżniają się odmienną geometrią, wykończeniem powierzchni oraz materiałem, z którego są wykonane (inny rodzaj węglika). Oprócz nich (oraz oprawek łączących je z obrabiarką) w skład takiego wewnętrznego systemu chłodzenia mgłą olejową wchodzi również specjalnie modyfikowane wrzeciono maszyny, urządzenie do mieszania oraz zbiornik oleju.

Dwa systemy do dwóch typów produkcji
Oprzyrządowanie to jest wspólne dla obu dostępnych na rynku rodzajów wewnętrznych systemów MMS/MQL: jednokanałowego i dwukanałowego. Choć podobne w swojej budowie, różnią się one miejscem wytwarzania mgły olejowej. W systemie jednokanałowym olej mieszany jest z powietrzem w zbiorniku oleju przed wprowadzeniem do wrzeciona, natomiast w systemie dwukanałowym media doprowadzane są do obrabiarki dwoma osobnymi kanałami, a następnie łączone ze sobą między wrzecionem a narzędziem za pomocą wirującej lancy. To, jaki system wybrać, zależy m.in. od wielkości produkowanych w przedsiębiorstwie serii oraz stosowanych w tych procesach maszyn. W przypadku produkcji wielkoseryjnej realizowanej przy wykorzystaniu centrów obróbkowych lepiej sprawdzi się system dwukanałowy. W pozostałych przypadkach (m.in. przy produkcji małoi średnioseryjnej z wykorzystaniem obrabiarek z ograniczoną wielkością przestrzeni roboczej lub maszyn starego typu z mechaniczną wymianą narzędzi) dużo korzystniejszą alternatywą wydaje się montaż systemu jednokanałowego. 

Chłodzenie pod kontrolą
Istotnym uzupełnieniem systemu MMS/MQL są urządzenia do kontroli poprawności działania układów dostarczania mgły olejowej. Dedykowane kontrolery podają m.in. informacje o czasie reakcji systemu od chwili uruchomienia do rozpoczęcia przepływu oleju, średnim przepływie oleju oraz stabilności tego przepływu w czasie. Pozwala to na bieżąco kontrolować poprawność działania układu oraz szybko reagować na zaistniałe nieprawidłowości. Dane te stanowią również cenną wskazówkę dla operatora maszyny, który jest w stanie tak sterować pracą układy chłodzenia, aby dostosować ją do tempa i intensywności obróbki.

Udostępnij:

Drukuj



Agata Świderska




TOP w kategorii






Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również