Freessimise jahutusvedeliku strateegia valik: ujutusjahutus, MQL, spindli kaudu töötav kõrgsurve või kuiv töötlemine

Alusta sellest, mis tegelikult tööriista tapab

Lõikevedelik täidab tööriista ja töökese vahelisel liidesel kolme ülesannet: jahutust, määrimist ja prahi eemaldamist. Süstimismeetodid täidavad neid ülesandeid ebavõrdselt — ujutusjahutus on tugevaim jahutamisel ja prahi eemaldamisel, MQL on tugevaim määrimisel vedeliku ühiku kohta ja kuiv töötlemine tugineb täielikult tööriistamaterjali kuumakindlusele ja prahi murdmise geomeetriale¹⁵.

Seega on kasulik esimene küsimus mitte see, milline meetod on parim, vaid see, missuguses kolmest ülesandest teie operatsioon läbi kukub. Alumiiniumi puhul on vastuseks tavaliselt määrimine.

Alumiinium juhib soojust kiiresti töökessesse, seega jahutus on vähem kriitiline, samas kui prahi kleepumine tööriista ja prahi liidesel — servale kleepuv prahi — on peamine purunemisviis¹⁸.

Kolm sõltumatut allikat jõuavad sellele järeldusele: alumiiniumi tuleks valida määrimise ja servale kleepuva prahi ennetamise põhimõttel, mitte jahutamise põhimõttel, kusjuures udune süstimine või MQL on soovitatav kiir- ja viimistlustöödel¹⁸²⁴²⁷.

Nad ei jõua ühele meelele ühe vedeliku tüübi ega kontsentratsiooni osas — soovitused ulatuvad 3–5%-st kuni 5–8% pool-sünteetilisele ja udusest süstimisest kuni puhta õlini sõltuvalt operatsioonist — seega ei saa tõenditest tuletada ühte alumiiniumivedeliku spetsifikatsiooni¹⁸²⁷. Titaan, roostevaba teras ja niklisulamid asuvad teises otsas.

Nende madal soojusjuhtivus tähendab, et koorimisel koguneb soojus ja kahjustab nii tööriista kui ka töökese pinda, kui jahutusstrateegia on vale; titaan vajab vedelikku tegelikus lõikepiirkonnas ja niklisulamid vajavad servale kleepuva prahi ennetamist⁸. Kui teie operatsioon on ühe nimetatud materjali koorimine, valite jahutus- ja evakueerimismeetodit, mitte määrimismeetodit.

Kas tegemist on sügava detaili või raske koorimisega?

Prahi eemaldamine on teine värav ja just seal eristub spindli kaudu töötav süstimine ujutusjahutusest. Vedeliku vool loputab prahi ära enne selle uuesti lõikamist; uuesti lõikamine halvendab pinnaviimistlust, kiirendab plaadistiku kulumist ja sügavates puuraukudes või taskutes võib põhjustada prahi kogunemist, mis purustab tööriista¹⁵.

Väline düüs ei saa usaldusväärselt jõuda sügava tasku põhja, mistõttu kirjeldatakse spindli kaudu töötavat jahutust sügavate sisemiste detailide puhul peaaegu kohustuslikuna — tingimusel, et spindel seda toetab²⁵.

Alumiiniumi puhul on läviväärtus, mille allikad annavad, sügavus üle nelja läbimõõdu: läbipuurimisjahutus 100–200 psi juures on seal eelistatud, sest alumiiniumi puuriprah on suur ja mahukas ning koguneb kergesti, põhjustades puuri purunemist^{18 24} (tarnija teatatud näitaja)²⁷.

Ükski antud kogumiku allikas ei esita võrreldavat augusügavuse läviväärtust teiste materjalide jaoks, seega käsitlege nelja läbimõõdu näitajat alumiiniumispetsiifilise tingimusena, mitte üldreeglina¹⁸. Spindli kaudu töötavat jahutust kirjeldatakse ka eelistatavana raske materjalide koorimisel ja sügavates õõnsustes, sest see parandab prahi eemaldamist ja tööriista eluiga⁸.

Kui teie operatsioon pole ei sügav ega raske koorimispääs, jääb ujutusjahutus prahi eemaldamise üldotstarbeliseks aluseks¹⁵.

Välistage see, mida masin ei saa kasutada

Masina võimekus kitsendab valikuvõimalusi enne, kui mõni jõudluse võrdlus on mõtet teha. Kõrgsurve läbi tööriista töötav jahutus on rakendatav ainult seal, kus masin toetab vajalikku survet, ja spindli kaudu töötav süstimine sõltub spindli võimekusest²⁵²⁷.

Töötage need läbi enne, kui hindate midagi.

Ujutus, MQL või kuiv: kus materjal annab selge vastuse

Alumiiniumi puhul on suunaline vastus määrimisele suunatud süstimine. MQL koos alumiiniumispetsiifilise õli või pool-sünteetilise vedelikuga 3–5% kontsentratsioonil on soovitatav alumiiniumi jaoks 500–1,500 SFM juures, kusjuures spindli kaudu töötavat MQL-i 50–100 ml/h juures kirjeldatakse kui tootmisvalikut MQL-võimelistes töökodades^{27 24} (tarnija teatatud näitaja).

Alumiiniumi kuiv töötlemine on võimalik kergete operatsioonide puhul, nagu tasandamine ja kerge freessimine teravate tööriistade ja tõhusa prahi eemaldamisega, kuid see suurendab servale kleepuva prahi riski ja vähendab tööriista eluiga võrreldes määritud tingimustega¹⁸. Malm käitub vastupidi.

Kuiv või peaaegu kuiv meetod on kirjeldatud kui sobiv malmi freessimisel, kusjuures katkendlik ujutusjahutus võib põhjustada karmiidist plaatide termilise praostumise²⁴. See on juhtum, kus vedeliku lisamine võib tööriistale rohkem kahju teha kui kasu.

Roostevaba teras on vähem otsustav. Kattega klassi kirjeldatakse kui head nii kuivades kui ka märgades töötlemistingimustes ja töödeldavus sõltub lisanditest, soojus töötlusest ja sellest, kas kuju on valatud või sepistatud¹³.

Roostevaba terase puhul valite prahti eemaldamise, viimistluse sihi ja töökoja tingimuste põhjal, mitte materjali poolt dikteeritud reegli alusel. Füüsiline erinevus MQL-i ja ujutuse valiku taga on maht: MQL doseerib määrimisvahendit umbes 10–100 mL/h, samas kui ujutus kasutab palju liitrit minutis, seega see määrilib, mitte ei jahuta massiliselt^{24 27} (tarnija teatatud näitaja).

Just seepärast sobib see alumiiniumile ja kiirstrateegiatele, kus soojus lahkub prahiga, ja just seepärast on see halb valik seal, kus operatsioon sõltub massilisest jahutusest või sügavate detailide evakueerimisest²⁴.

Viimistluse siht ja lõikekiirus nihutavad tasakaalu

Kaks töörežiimi tingimust mõjutavad valikut määrimise prioriteedi ja jahutuse prioriteedi vahel. Esimene on lõikekiirus: öeldakse, et madalatel lõikekiirustel, alla 300 SFM terase puhul, on määrimine olulisem kui jahutus, kus temperatuurid on mõõdukad, kuid prahi ja eespinna kontakt on tihe¹⁵.

Teine on viimistluse siht: alumiiniumi viimistlemisel Ra alla 32 µin väidetakse, et puhas lõikeõli, mis kantakse üles ujutuse või udusega, annab parema viimistluse kui veepõhine jahutusvedelik, sest see määrilib eespinna tõhusamalt¹⁸. Kiiruse ülemises otsas on väärt teada vastupidine mõju.

Väga kõrgetel spindli kiirustel võib ujutusvedeliku pihus prahi tagasi lõikesse suunata, mistõttu mõned lennundustöökojad töötlevad 7075 hoopis alumiiniumispetsiifilise lõikeõli kerge udusega, mitte ujutusega¹⁸. Kui teie alumiiniumi operatsioon töötab kiiresti ja tegelete prahi uuesti lõikamisega, võib udune süstimine olla tõhusam kui ujutus.

Üks hoiatus kehtib kogu selle kohta: jahutusvedeliku valik ei asenda lõikestrateegiat. Prahi koormus ja kiirused ning sööded, mida töötee määrab, mõjutavad tööriista eluiga ja viimistlust sama palju kui jahutusvedelik²⁵.

Kui töötee on vale, ei päästa seda ükski süstimismeetod.

Mida kuluvõrdlus tegelikult hõlmab

Allikad nimetavad kululiinid, kuid ei anna neile hindu. Jahutusvedeliku kulu kirjeldatakse kui pidevat tegevuskulutust, mis hõlmab ostu, filtreerimist, kontsentratsiooni jälgimist ja jäätmete kõrvaldamist, ja tööstuslikud CNC-seadmed tarbivad umbes 5–15 kW koos jahutuspumbadega²².

See võimsuse näitaja on allikaspetsiifiline vaatlus CNC-seadmete kohta üldiselt, mitte jahutussüsteemi võrdlus, seega kasutage seda ainult selleks, et meenutada endale, et pumpamine ja filtreerimine kannavad energialiini. Teisest küljest kirjeldatakse MQL-i kui meetodit, mis annab suurema osa kasust murdosas töötluskulust kerge freessimise, alumiiniumi puurimise või viimistlustööde puhul, kus puhas ja kuiv töökoja keskkond on oluline²⁵.

Spindli kaudu töötav jahutus on kallis ots: see nõuab selleks ette nähtud spindlit ja tööriistu ning kõrgsurve pumbasüsteemi, mida allikas kirjeldab kui majanduslikult ebaotstarbelist enamusele hobi- ja kergtööstuslikele masinatele²⁵. Mida te selle ga teha saate, on kululehe koostamine, mitte otsus.

Hindage vedeliku ostu, filtreerimist ja kõrvaldamist ujutuse puhul; määrimisvahendit ja õhuvarustust MQL-i puhul; ning pumba, spindli ja tööriistade investeeringut spindli kaudu töötava süstimise puhul. Ükski allikas antud kogumikus ei anna üksikdetaili ega tunni hinda ühelegi neljast strateegiast, seega peab võrdlus põhinema teie enda andmetel²²²⁵.

Tervise-, ohutus- ja keskkonnakaubandused

Neli lähenemisviisi teevad erinevaid kaubandusi, sealhulgas operaatori kokkupuudet, ja vale valik maksab raha mõlemas suunas — kuiva töötlemine siis, kui vaja on ujutust, kulutab plaadistikku minutitega, samas kui alumiiniumi operatsiooni ujutamine, mis vajab kerget udust, tekitab servale kleepuva prahi ja halva viimistluse²³.

MQL kannab tõendites puhtamat profiili: see jätab töökese peaaegu kuivaks puhtaste ja hõlpsasti taaskasutatavate prahhidega ja on loetletud kui sobiv operatsioonide jaoks, kus jahutusvedeliku kõrvaldamiskulu või keskkonna vastavus on mure, sealhulgas meditsiini- ja lennundustöökojad range saastumisnõudega valmistatud detailide suhtes²⁴.

Ujutus kannab vastupidist koormust — vale kontsentratsioon, halb settigraani hooldus või sobimatu keemia võib põhjustada korrosiooni, vahtumist, nahaärritust ja bakterite kasvu²⁴. Mida allikad teile ei anna, on mingi kokkupuutepiirang, aerosoolide mõõtmisandmed või regulatiivne nõue, mis oleks spetsiifiline nendele strateegiatele²⁴²³¹⁵.

Vastavus peab tulema teie enda regulatorilt ja teie enda õhu seirest, mitte sellest võrdlusest.

Kus allikad ei ole nõus

Kaks punkti selles kogumikus on tõeliselt vaidlustatud, mitte ainult allikaspetsiifilised, ja te peaksite neid käsitlema kui lahtisi küsimusi, mida testida oma masinas.

Esimene on see, kas ujutus on alumiiniumi jaoks õige vaikevalik: üks allikas väidab, et alumiiniumi operatsiooni ujutamine, mis vajab kerget udust, tekitab servale kleepuva prahi ja halva viimistluse²³, samal ajal kui teine soovitab pool-sünteetilist 4–6% kontsentratsiooniga düüsidega, mis on suunatud prahi kogunemise vältimiseks üldiseks alumiiniumi freessimiseks standardsetel ujutusega varustatud masinatel²⁷.

Teine on malm, kus üks allikas loetleb selle kuiva või peaaegu kuiva materjalina, mis sobib MQL-ile²⁴, ja teine kirjeldab ujutust kui turvalist vaikevalikut raske koorimise jaoks suletud masinas²⁵. Kumbki vaidlus ei ole tõenditega lahendatud ja lahendus sõltub tõenäoliselt konkreetsest operatsioonist, mitte ainult materjalist.

What the sources do not establish

• Ükski allikas ei võrdle kõiki nelja strateegiat ühe nimetatud freessimisoperatsiooni jaoks, kus tööriistaklass, materjal ja parameetrid on vastavuses.
• Üksikdetaili või tunni kuluandmeid pole ujutuse, MQL-i, spindli kaudu töötava kõrgsurve või kuiva meetodi kohta ja puudub tasuvusanalüüs kõrgsurve pumba või MQL-süsteemi investeeringu kohta.
• Ra või mõõtmetäpsuse väärtusi pole jahutusmeetodi kohta määratletud freessimisoperatsiooni jaoks.
• Kokkupuutepiiranguid, aerosoolide mõõtmisandmeid ega regulatiivseid vastavusnõudeid pole spetsiifiliselt jahutusvedeliku tüübi kohta.
• MQL-i järelpaigalduse teostatavuse kriteeriume, prahi konveieri või korpuse nõudeid ega spindli läbijahutuse spetsifikatsiooni juhiseid pole.
• Juhiseid pole kõvenenud terase, keraamika/CBN-tööriistade või komposiiditöötlemise kohta nelja jahutusstrateegia all.
• Tootmismahu läviväärtusi ega detailide segamise paindlikkuse võrdlust nelja strateegia vahel pole.
• Prahi eemaldamise jõudlusandmeid MQL-i või kuiva kohta võrreldes ujutusega pole ja puuduvad augusügavuse läviväärtused väljaspool alumiiniumi.