Frēzēšanas dzesēšanas šķidruma stratēģijas izvēle: plūsmas dzesēšana, MQL, caur vārpstu augstspiediena vai sausā apstrāde

Sāciet no tā, kas instrumentu patiesībā sagrauj

Griešanas šķidrums instrumenta un apstrādājamās detaļas saskarnē veic trīs uzdevumus: dzesēšanu, eļļošanu un skaidu aizvākšanu. Piegādes metodes šos uzdevumus veic nevienlīdzīgi — plūsmas dzesēšana ir spēcīgākā dzesēšanā un skaidu aizvākšanā, MQL uz šķidruma vienību ir spēcīgākais eļļošanā, bet sausā apstrāde paļaujas tikai uz instrumenta materiāla izturību pret karstumu un skaidu lūzēja ģeometriju¹⁵.

Tāpēc derīgais pirmais jautājums nav "kura metode ir labākā", bet "kurā no šiem trīs uzdevumiem jūsu operācija neizdodas". Alumīnijam atbilde parasti ir eļļošana.

Alumīnijs ātri aizvada siltumu apstrādājamajā detaļā, tāpēc dzesēšana ir mazāk kritiska, savukārt skaidu pielipšana pie instrumenta-skaidu saskarnes — mala, kas veidojas uzkrājoties (BUE) — ir galvenais bojājuma veids¹⁸.

Trīs neatkarīgi publicētāji piekrīt šai interpretācijai: alumīniju jāizvēlas pēc eļļošanas un BUE novēršanas, nevis dzesēšanas, un augsta ātruma un precīzajiem darbiem dod priekšroku miglas vai MQL metodei¹⁸²⁴²⁷.

Tomēr tie nevienojas par vienu šķidruma veidu vai koncentrāciju — ieteikumi svārstās no 3–5% līdz 5–8% daļēji sintētiskā šķidruma un no miglas līdz tīrai eļļai atkarībā no operācijas — tāpēc no pierādījumiem neizriet viena vienīgā alumīnija šķidruma specifikācija¹⁸²⁷. Titāns, nerūsējošais tērauds un niķeļa sakausējumi atrodas otras galā.

To zemā siltumvadītspēja nozīmē, ka rupjās apstrādes griezumā uzkrājas siltums, kas kaitē gan instrumentam, gan detaļas virsmai, ja dzesēšanas stratēģija ir nepareiza; titānam šķidrums jāpiegādā tieši griešanas zonā, un niķeļa sakausējumiem jānovērš malas uzkrāšanās⁸. Ja jūsu operācija rupji apstrādā vienu no šiem materiāliem, jūs izvēlaties dzesēšanas un aizvākšanas metodi, nevis eļļošanas metodi.

Vai tas ir dziļu elementu vai sarežģītas rupjās apstrādes darbs?

Skaidu aizvākšana ir otrais vārti, un tieši šeit caur vārpstu piegāde atšķiras no plūsmas dzesēšanas. Šķidruma plūsma izskalo skaidas, pirms tās tiek atkārtoti sagrieztas; atkārtota griešana pasliktina virsmas apstrādi, paātrina griezējplāksnīšu nodilumu un dziļos caumumos vai kabatās var izraisīt skaidu sablīvēšanos, kas sagrauj instrumentu¹⁵.

Ārējā sprausla nevar droši sasniegt dziļas kabatas apakšu — tieši tāpēc caur vārpstu dzesēšanu apraksta kā gandrīz obligātu dziļiem iekšējiem elementiem, ar nosacījumu, ka to atbalsta vārpsta²⁵.

Konkrēti alumīnijam avotu norādītais slieksnis ir dziļums virs četriem diametriem: tur priekšroka caururbšanas dzesēšanai ar 100–200 psi, jo alumīnija urbjmašīnas skaidas ir lielas, apjomīgas un viegli sablīvējas, izraisot urbja lūzumu^{18 24} (piegādātāja ziņotais rādītājs)²⁷.

Neviens avots šajā komplektā nepaskata līdzvērtīgu cauruma dziļuma slieksni citiem materiāliem, tāpēc četru diametru rādītāju uztveriet kā alumīnijam specifisku nosacījumu, nevis vispārīgu noteikumu¹⁸. Caur vārpstu dzesēšana tiek aprakstīta arī kā vēlama sarežģītu materiālu rupjajai apstrādei un dziļām dobumiem, jo tā uzlabo skaidu aizvākšanu un instrumenta kalpošanas laiku⁸.

Ja jūsu operācija nav ne dziļa, ne sarežģīta rupjās apstrādes griezums, plūsmas dzesēšana paliek vispārējās nozīmes pamatvariants skaidu aizvākšanai¹⁵.

Izslēdziet to, ko iekārta nespēj nodrošināt

Iekārtas iespējas sašaurina izvēli, pirms kāda veiktspējas salīdzinājuma ir vērts veikt. Augstspiediena caur instrumentu orientētā dzesēšana ir piemērojama tikai tur, kur iekārta atbalsta nepieciešamo spiedienu, un caur vārpstu piegāde ir atkarīga no vārpstas iespējām²⁵²⁷.

Izietiet šos punktus, pirms kaut ko cenas piedāvājat.

Plūsma, MQL vai sausā: kad materiāls dod skaidru atbildi

Alumīnijam virzienā norādītā atbilde ir eļļošanai orientēta piegāde. MQL ar alumīnijam paredzētu eļļu vai daļēji sintētisku šķidrumu 3–5% koncentrācijā ir ieteikts alumīnijam pie 500–1,500 SFM, un caur vārpstu MQL ar 50–100 ml/hour tiek aprakstīts kā ražošanas izvēle darbnīcās, kas spēj strādāt ar MQL^{27 24} (piegādātāja ziņotais rādītājs).

Alumīnija sausā apstrāde ir iespējama vieglām operācijām, piemēram, virsmas precizēšanai un vieglai frēzēšanai ar asiem instrumentiem un enerģisku skaidu aizvākšanu, bet palielina BUE risku un saīsina instrumenta kalpošanas laiku salīdzinājumā ar apstākļiem ar eļļošanu¹⁸. Čuguns ir otrādi.

Sausā vai gandrīz sausā apstrāde tiek aprakstīta kā piemērota čuguna frēzēšanai, jo periodiska plūsmas dzesēšana karbīda griezējplāksnītēs var radīt termiskas plaisas²⁴. Šis ir gadījums, kad šķidruma pievienošana var kaitēt instrumentam, nevis palīdzēt.

Nerūsējošais tērauds ir mazāk viennozīmīgs. Pārklātas klases tiek norādītas kā labi darbojošās gan sausā, gan mitrā apstrādē, un apstrādājamība mainās atkarībā no leģējošiem elementiem, termiskās apstrādes un tā, vai sagatave ir lieta vai kalta¹³.

Nerūsējošajam tēraudam jūs izvēlaties pēc skaidu aizvākšanas, virsmas apstrādes mērķa un darbnīcas apstākļiem, nevis pēc materiāla diktēta noteikuma. Fiziskā atšķirība aiz izvēles starp MQL un plūsmas dzesēšanu ir apjoms: MQL dozē smērvielu aptuveni 10–100 mL/hour apjomā, kamēr plūsmas dzesēšanai tas ir daudzi litri minūtē, tāpēc MQL eļļo, nevis dzesē masveidā^{24 27} (piegādātāja ziņotais rādītājs).

Tāpēc tas der alumīnijam un augsta ātruma stratēģijām, kur siltums aizplūst ar skaidu, un tāpēc tas slikti der tur, kur operācija paļaujas uz masveida dzesēšanu vai dziļu elementu aizvākšanu²⁴.

Virsmas apstrādes mērķis un griešanas ātrums maina bilanci

Divi ekspluatācijas apstākļi pārceļ izvēli starp eļļošanas prioritāti un dzesēšanas prioritāti. Pirmais ir griešanas ātrums: tiek norādīts, ka zemos griešanas ātrumos, tēraudam zem 300 SFM, eļļošana ir svarīgāka par dzesēšanu, jo temperatūras ir mērenas, bet kontakts starp skaidu un priekšējo virsmu ir ļoti ciešs¹⁵.

Otrais ir virsmas apstrādes mērķis: alumīnija precizēšanai līdz Ra zem 32 µin tiek norādīts, ka tīra griešanas eļļa, ko uzklāj ar plūsmu vai miglu, dod labāku virsmu nekā uz ūdens bāzes veidots dzesēšanas šķidrums, jo tā efektīvāk eļļo priekšējo virsmu¹⁸. Augsta ātruma galā ir vērts zināt pretrunīgu efektu.

Ļoti augstos vārpstas ātrumos plūsmas dzesēšanas strūkla var atgrūst skaidas atpakaļ griezumā — tieši tāpēc dažas aviācijas un kosmosa darbnīcas 7075 apstrādē izmanto vieglu alumīnijam paredzētas griešanas eļļas miglu, nevis plūsmas dzesēšanu¹⁸. Ja jūsu alumīnija operācija strādā ar augstu ātrumu un jūs cīnāties ar skaidu atkārtotu griešanu, migla var attīrīt labāk nekā plūsma.

Viens piesardzības punkts attiecas uz visu iepriekš minēto: dzesēšanas šķidruma izvēle neaizvieto griešanas stratēģiju. Skaidu slodze un ātrumi un padeves, ko nosaka instrumenta ceļš, ietekmē instrumenta kalpošanas laiku un virsmu tikpat daudz kā dzesēšanas šķidrums²⁵.

Ja instrumenta ceļš ir nepareizs, neviena piegādes metode to neizglābs.

Ko izmaksu salīdzinājums patiesībā aptver

Avoti izmaksu pozīcijas min, bet to neprecizē. Dzesēšanas šķidruma izmaksas tiek aprakstītas kā nepārtraukta ekspluatācijas sloga, kas aptver iepirkšanos, filtrēšanu, koncentrācijas uzraudzību un atkritumu apsaimniekošanu, un rūpnieciskās CNC iekārtas patērē aptuveni 5–15 kW, ieskaitot dzesēšanas sūkņus²².

Šis jaudas rādītājs ir konkrētam avotam raksturīgs novērojums par CNC iekārtām kopumā, nevis dzesēšanas sistēmu salīdzinājums, tāpēc to izmantojiet tikai kā atgādinājumu, ka sūknēšana un filtrēšana rada enerģijas pozīciju.

No otras puses, MQL tiek aprakstīts kā dodot lielāko daļu ieguvuma par nelielu daļu ekspluatācijas izmaksu vieglai frēzēšanai, alumīnija urbšanai vai precīzam darbam, kur svarīga ir tīra, sausa darbnīca²⁵.

Caur vārpstu dzesēšana ir dārgais gals: tai nepieciešama tam paredzēta vārpsta un instrumenti, kā arī augstspiediena sūknēšanas sistēma, ko avots raksturo kā neekonomisku lielākajai daļai hobija un vieglo rūpniecisko iekārtu²⁵. No tā jūs varat izveidot izmaksu lapu, nevis spriedumu.

Aprēķiniet šķidruma iepirkšanos, filtrēšanu un apsaimniekošanu plūsmas dzesēšanai; smērvielu un, ja nepieciešams, gaisa padevi MQL; un sūkņa, vārpstas un instrumentu ieguldījumu caur vārpstu dzesēšanai. Nevienavots šajā komplektā nepiedāvā izmaksas vienai detaļai vai stundai nevienai no četrām stratēģijām, tāpēc salīdzinājumam jābalstās uz jūsu pašu datiem²²²⁵.

Veselības, drošības un vides tirdzniecības kompromisi

Četras pieejas rada dažādus kompromisus, ieskaitot operatora pakļaušanu, un nepareiza izvēle maksā naudu abos virzienos — sausā apstrāde, kad nepieciešama plūsma, iznīcina griezējplāksnītes minūšu laikā, bet plūsmas dzesēšana alumīnija operācijā, kurai nepieciešama viegla migla, rada malas uzkrāšanos un sliktu virsmu²³.

MQL pierādījumos nes tīrāku profilu: tas atstāj apstrādājamo detaļu gandrīz sausu ar tīrām, viegli pārstrādājamām skaidām, un tiek uzskaitīts kā piemērots operācijām, kur rūp dzesēšanas šķidruma apsaimniekošanas izmaksas vai vides atbilstība, ieskaitot medicīnas un aviācijas un kosmosa darbnīcas ar stingrām piesārņojuma prasībām gatavajām detaļām²⁴.

Plūsmas dzesēšana nes pretējo slogu — nepareiza koncentrācija, slikta tvertnes uzturēšana vai nesaderīga ķīmija var izraisīt koroziju, putu veidošanos, ādas kairinājumu un baktēriju augšanu²⁴. Avoti nedod nevienu iedarbības ierobežojumu, aerosola mērījumu datus vai regulatoru prasību, kas būtu specifiska šīm stratēģijām²⁴²³¹⁵.

Atbilstībai jānāk no jūsu pašu regulatora un jūsu pašu gaisa monitoringa, nevis no šī salīdzinājuma.

Kur avoti nav vienisprādzā

Divi punkti šajā komplektā patiesi apstrīdēti, nevis tikai piesaistīti vienam avotam, un jums tie jāuztver kā atklāti jautājumi, kas jāpārbauda savā iekārtā.

Pirmais ir tas, vai plūsma ir pareizais noklusējums alumīnijam: viens avots norāda, ka plūsmas dzesēšana alumīnija operācijā, kurai nepieciešama viegla migla, rada malas uzkrāšanos un sliktu virsmu²³, kamēr cits iesaka daļēji sintētisku šķidrumu 4–6% koncentrācijā ar sprauslām, kas novirzītas, lai novērstu skaidu uzkrāšanos, vispārīgai alumīnija frēzēšanai uz standarta plūsmas dzesēšanu aprīkotām iekārtām²⁷.

Otrais ir čuguns, kur viens avots to uzskaita kā sausā vai gandrīz sausā apstrādē piemērotu materiālu, kas der MQL²⁴, bet cits raksturo plūsmu kā drošo noklusējumu smagai rupjai apstrādei slēgtā iekārtā²⁵. Nevienā no šiem strīdiem pierādījumi nesniedz izšķirumu, un atrisinājums, iespējams, atkarīgs no konkrētās operācijas, nevis tikai no materiāla.

What the sources do not establish

• Neviens avots nesalīdzina visas četras stratēģijas vienai nosauktai frēzēšanas operācijai ar atbilstošu instrumenta klasi, materiālu un parametriem.
• Nav izmaksu datu vienai detaļai vai stundai plūsmas dzesēšanai, MQL, caur vārpstu augstspiediena vai sausai apstrādei, un nav atmaksas analīzes augstspiediena sūkņa vai MQL sistēmas ieguldījumam.
• Nav Ra vai izmēru precizitātes vērtību pa dzesēšanas metodēm noteiktai frēzēšanas operācijai.
• Nav iedarbības ierobežojumu, aerosola mērījumu datu vai regulatoru atbilstības prasību, kas būtu specifiskas dzesēšanas šķidruma veidam.
• Nav MQL modernizācijas iespējamības kritēriju, skaidu konveijera vai korpusa prasību, vai vārpstas caurdzesēšanas specifikāciju norādījumu.
• Nav norādījumu par rūdītu tēraudu, keramikas/CBN instrumentiem vai kompozītu apstrādi četrās dzesēšanas stratēģijās.
• Nav ražošanas apjoma sliekšņu vai detaļu klāsta elastības salīdzinājuma četrās stratēģijās.
• Nav skaidu aizvākšanas veiktspējas datu MQL vai sausai apstrādei salīdzinājumā ar plūsmu, un nav cauruma dziļuma sliekšņu ārpus alumīnija.