Lastuamisnesteen käyttö koneistuksessa

Toisinaan voi olla ympäristö- tai kustannussyistä perusteltua koneistaa ilman lastuamisnestettä. Monien töiden toleranssi-, pinnankarheus- ja lastuttavuusvaatimukset edellyttävät kuitenkin lastuamisnesteen käyttöä. Jos lastuamisnestettä on käytettävä, siitä kannattaa ottaa irti kaikki mahdollinen hyöty.

Korkeapaineinen lastuamisneste

Lähes kaikissa koneissa on vakiona valmius korkeille, noin 70/80 baarin nestepaineille (1015/1160 psi). Joissakin koneissa nestepaine voi olla vaativiin töihin ja haastaville materiaaleille jopa 150 baaria (2176 psi)

Edut sekä sorvauksessa että porauksessa voivat olla tuntuvat, mutta seuraavat seikat on syytä pitää mielessä:

• Edut saavutetaan vain, jos työkalut on suunniteltu tarkkaa nesteensyöttöä varten – kuten porat ja sorvaustyökalut, joissa on sisäinen nestekanava ja nestesuihkujen tarkka suuntaus.
• Lastun murtamiseen vaadittava lastuamisnesteen paine riippuu sorvatessa suuttimista, koneistettavasta materiaalista sekä lastuamissyvyydestä ja syötöstä.
• Vaadittava lastuamisnesteen tilavuusvirta riippuu paineesta sekä nestekanavien kokonaispoikkialasta.

Valitse kuhunkin työhön sopivat työkalut ja pumppu (paine ja tilavuusvirta). Oikein käytetty korkeapaineinen lastuamisneste lyhentää koneen takaisinmaksuaikaa, koska käyttöaste paranee ja koneistus tehostuu.

Lastuamisnesteen hyödyt

Parhaat hyödyt saa käyttämällä korkeaa nestepainetta, optimoituja työkaluja ja pikavaihtokiinnitystä yhdessä.

Lastunhallinta

Kaksi merkittävää tuotantoajan hukkaajaa voidaan eliminoida:

• Koneseisokit: työkalun tai työkappaleen sotkeutuminen pitkiin lastuihin
• Huolto: lastukuljettimen tukkeutuminen; tukosten poistaminen vie helposti tunteja, jopa päiviä

Lastunpoisto porauksessa

Sisäpuolinen lastuamisnesteen syöttö tehostaa lastunmurtoa ehkäisemällä tehokkaasti lastujen juuttumisen lastu-uriin.

Kiinteät suuttimet

Nestejohtoja ei tarvitse asetella käsin, jolloin koneen käyttöaste paranee.

Suurempi lastuamisnopeus

Koneistus tehostuu.

Tarkka korkeapaineinen lastuamisnestesuihku

Modernien sorvaustyökalujen tarkat suuttimet ja työstökoneiden korkea nestepaine muodostavat terän ja lastun väliin ”kiilan”, joka nostaa lastun irti terästä. Tämä lyhentää terän ja työkappaleen välistä kosketusta ja pienentää siten lastuamisvoimia, laskee lämpötilaa ja parantaa lastunhallintaa.

Korkeapaineisen lastuamisnesteen periaatteet

Paine (p): Voima jaettuna pinta-alalla

• Pascal, N/m
• Baari (1 bar = 0.1 MPa)
• psi, lbf/in² (1 bar = 14.5 psi)

Tilavuusvirta (v): Tilavuus ajan suhteen, litraa/min (gallon/min)

Virtausnopeus (w): Nestevirran nopeus johdossa, m/s (ft/s)

Kun johdon poikkipintaa pienennetään, virtausnopeus kasvaa ja samalla tilavuusvirta pienenee, jos paine pysyy samana. Tarkka laminaarinen nestesuihku saadaan käyttämällä optimaalista, pienihalkaisijaisia suuttimia.

Virtausnopeus w₁

Virtausnopeus w₁

w₂>>w₁

Oheinen kaavio osoittaa tarvittavan tilavuusvirran suhteessa suuttimen halkaisijaan 80 baarin (1160 psi) paineella. Halkaisijaltaan pienillä suuttimilla saavutetaan perinteisiin nestejärjestelmiin verrattuna suuri virtausnopeus pienellä tilavuusvirralla ja energiantarpeella.

X-akseli: Suuttimien määrä

Y-akseli: Tilavuusvirta, litraa/min

Pumpun ominaisuudet

Korkeapaineisen nesteensyötön käyttö edellyttää pumpulta kykyä tuottaa riittävä paine ja tilavuusvirta.

Paine

Tehokkaaseen lastunmurtoon tarvittava paine vaihtelee riippuen materiaalista ja lastuamisarvoista. 80 baaria (1160 psi) riittää useimpiin töihin. Korkeampia, jopa 150 baarin (2176 psi) paineita käytetään vaikeasti lastuttaville materiaaleille, kuten Inconel ja super duplex -teräs.

Tilavuusvirta

Pumpulta vaadittava tilavuusvirta riippuu nestesuutinten lukumäärästä ja koosta.

• Käytä 20 mikronin suodatinta
• Sorvaus: Jos pitimessä on kolme 1 mm:n (0.039 in) nestesuutinta, vaadittu tilavuusvirta on 20 l/min per työkalupaikka. On kuitenkin tärkeä ottaa huomioon yhtä aikaa käytettävien työkalujen määrä (työkalujen määrä x 20 l/min). Koneen koko edellyttää suurta säiliötä, jotta nestekiertoon jää riittävästi aikaa.
• Poraus: Nesteaukkojen koko kasvaa poran halkaisijan mukana, joten isot porat vaativat myös isompaa tilavuusvirtaa. Riittävän suuri tilavuusvirta on painetta tärkeämpää. Siksi isoille porille suositellaan pientä painetta ja säädettävää pumppua.

Lastuamisnesteliitäntä

Korkeapaineisen nesteensyötön suurimpia etuja on lastuamisnestejohtojen asetteluun kuluvan ajan eliminointi. Tapauksesta riippuen tarvitaan yleensä pari–kolme yritystä, ennen kuin ulkopuolinen nesteensyöttö toimii hyvin. Jos lastunhallinta on heikkoa, johdot usein liikkuvat, joten niiden asentoa on aika ajoin korjattava. Tällöin tuotanto seisoo.

Tarkkaan nesteensyöttöön tarkoitetuissa työkaluissa on sisäinen nestekanava teräsärmälle saakka, mutta nesteensyöttö on liitettävä pitimeen. Johtoja voidaan käyttää varsityökalujen kanssa, mutta asetuksiin kuluu enemmän aikaa aina, kun työkalu joudutaan vaihtamaan. Johdot voivat myös häiritä koneistusta, ja lastut voivat kietoutua niihin.

Paras ratkaisu on ottaa käyttöön plug and play -pikavaihtoratkaisu, jolloin kiinnitysyksikössä on kiinteä lastuamisnesteliitäntä. Tällä ratkaisulla lastunhallinta ja itse koneistus tehostuvat ja lisäksi asetusajat lyhenevät.

Sorvauskeskusten ja sorvien lastuamisnesteliitännät

Coromant Capto -kiinnitysyksiköissä lastuamisneste johdetaan revolverin läpi, mikä mahdollistaa pikavaihdon ja esiasetukset koneen ulkopuolella. Kiinnitysyksiköitä saa kaikentyyppisiin sorveihin (sorvauskeskukset, pystysorvit, vaakajohteiset sorvit), ja uusien kiinnityssettien kanssa voidaan käyttää 200 baarin (2900 psi) painetta.

Nesteliitäntä pitkäsorvausautomaateissa

Pitkäsorvausautomaattien lastuamisnestejärjestelmät poikkeavat olennaisesti sorvauskeskusten ratkaisuista. Nesteenä käytetään johteiden suojaamiseksi emulsion sijaan synteettistä öljyä, jota pumpataan kaikkiin työkaluihin samanaikaisesti riippumatta siitä, mikä niistä parhaillaan lastuaa.

Vaikka useimmissa koneissa on korkeapaineinen pumppu, maksimipainetta tuskin saavutetaan ilman optimoituja työkaluja, koska nestesuuttimien yhteisala (suuttimien halkaisija × lukumäärä) todennäköisesti vaatii pumpulta liian suurta tilavuusvirtaa.

Suutinalaa tulee pienentää seuraavasti:

1. Käytetään läpijäähdytettyjä työkaluja ja tulpataan näille tulevat ulkopuoliset nestejohdot.
2. Optimoidaan suutinala, jolloin vaadittava tilavuusvirta on mahdollisimman pieni.

QS™-pidinjärjestelmä sisältää pitimiä, joissa lastuamisneste johdetaan koneessa pysyvästi olevaan vastimeen. QS™-pitimen tyviosan nesteputki vie nesteen suoraan suuttimiin ilman mitään erillisiä johtoliitoksia.

Halkaisijaltaan 1 mm:n (0.039 in) suuttimilla saadaan tarkka nestesuihku, joka tehostaa lastunhallintaa ilman kohtuuttomia virtausvaatimuksia.

Holkit sorvauspuomien nopeisiin asetuksiin

Metallitiivisteellä varustetut holkit korkeapaineista nesteensyöttöä varten, kuten EasyFix, mahdollistavat lieriövartisten sorvauspuomien nopeat asetukset. Jousikuormitteinen kuula paikoittuu puomin uraan, jolloin oikea keskiön korkeus löytyy sekunneissa.