Hűtő-kenő folyadék alkalmazása esztergálásban

A hűtő-kenő folyadék elsődleges funkciói a forgácselvezetés, hűtés és kenés a szerszám és a munkadarab anyaga között. A helyesen alkalmazott hűtőközeg-hozzávezetés maximalizálja a folyamatbiztonságot, a szerszám teljesítményét és az alkatrészminőséget.

Bizonyos esetekben környezetvédelmi és költséghatékonysági szempontból előnyösebb lehet hűtőfolyadék nélkül végezni a megmunkálást (száraz megmunkálás). Vegye fel a kapcsolatot a Sandvik Coromant-szakértőjével a legjobb szerszám, geometria és minőség kiválasztásához, ha száraz megmunkálásra van szüksége.

Sok alkalmazás igényel hűtőfolyadékot a tűrésekhez, a felületi minőséghez és megmunkálhatósági tényezőkhöz. Ha hűtőfolyadékra van szükség, akkor optimalizálni kell a potenciál maximalizálására.

A hűtőfolyadéknál a forgácsolási folyamatra vonatkozóan több szempontot is figyelembe kell venni:

• Hűtőközeg
• Hűtőközeg-hozzávezetés kimenete
• Hűtőközeg nyomása

Hűtőközeg

Esztergáláshoz több különféle hűtőközeg használható:

• A leggyakoribb hűtőközeg az emulzió, víz és olaj keveréke (5–10% olaj a vízben)
• Néhány gépben olaj használatos emulzió helyett
• A forgácselvezetéshez használható sűrített levegő, de ez nem vezeti el jól a hőt
• MQL – minimum mennyiségű kenés – sűrített levegő minimális mennyiségű olajjal a kenés érdekében
• A kriogén hűtőközeg cseppfolyósított gáz, amellyel maximalizálható a hűtőhatás

Az emulzió, az olaj vagy a levegő az esztergaszerszámban található hűtőközeg-hozzávezetési csatornákon keresztül alkalmazható. Amikor általánosságban beszélünk hűtőközegről, akkor emulziót vagy olajat értünk alatta. Az MQL-hez és a kriogén hűtőközeghez speciális felszerelésre van szükség.

Hűtőközeg-hozzávezetés kimenete

A legtöbb modern esztergaszerszám rendelkezik a szerszámon áthaladó belső hűtőközeg-hozzávezetéssel, ezek közül sok nagy pontosságú felső és alsó hűtőközeg-hozzávezetés kombinációját kínálja. A szerszámban található kimenetek típusai különböző előnyöket biztosítanak a megmunkálásra nézve:

• Nagy pontosságú hűtőközeg-hozzávezetés vagy nagy pontosságú felső hűtőközeg-hozzávezetés esetén a fúvóka (vagy hasonló) közvetlenül a forgácsolási zónára irányítja a hűtőközegsugarat a homlokoldalon. Csökkenti a hőmérsékletet és javítja a forgácskezelést. Használható nagy nyomással a forgácstörés javítása érdekében.
• Alsó hűtőközeg-hozzávezetés esetén egy hátoldali hűtőközegsugár vezeti el hatékonyan a hőt a lapkáról, így hosszabb éltartam érhető el
• Hagyományos hűtőközeg-hozzávezetési kimenet, például állítható fúvókák, amelyek a legtöbb esetben nagyobb kimeneti átmérővel rendelkeznek, mint a nagy pontosságú hűtőközeg-hozzávezetési fúvókák. Megmunkálás során hűtőközeg áramlik a lapkára és az alkatrészre is (elárasztásos hűtőközeg-hozzávezetés). Ezek a szerszámok nem használhatók nagy nyomással

A hagyományos hűtőközeg-hozzávezetés és a nagy pontosságú hűtőközeg-hozzávezetés összehasonlítása

Nagy pontosságú hűtőközeg-hozzávezetés

A modern esztergáló szerszámok olyan fúvókákkal rendelkeznek, amelyek nagy pontosságú hűtőközeg-hozzávezetést tesznek lehetővé közvetlenül a forgácsolási zónára a homlokoldalon, és biztonságos megmunkálást kínálnak. A gép képességeinek optimalizálásához és a szerszáméltartam, illetve a forgácsképzés javításához a hűtőközeg adagolása és sebessége finomhangolható a fúvókaátmérő módosításával.

A nagy pontosságú hűtőközeg-hozzávezetés pozitív hatásai kis nyomáson megjelennek, de minél nagyobb a nyomás, annál igényesebb anyag munkálható meg.

A nagy pontosságú hűtőközeg-hozzávezetéssel javul a forgácskezelés, hosszabb a szerszáméltartam, illetve nagyobb a folyamatbiztonság és a termelékenység.

Nagy pontosságú hűtőközeg-hozzávezetés nélkül a forgácselakadás olyan problémát jelenthet, amely gépleállásokat, szervizigényt, túlzott szerszámkopást és gyenge felületi minőséget eredményez.

Alsó hűtőközeg-hozzávezetés

A legmodernebb esztergálási termékcsaládok alsó hűtőközeg-hozzávezetéssel is rendelkeznek. Az alsó hűtőfolyadék-hozzávezetés szabályozza a hőt a forgácsolási zónában, amellyel hosszabb éltartam és kiszámítható megmunkálás érhető el.

Az alsó hűtőközeg-hozzávezetés nagyon hatékony kis nyomáson, de minél nagyobb a nyomás, annál jobban növelhető az éltartam. A teljesítmény javítása érdekében növelhető a forgácsolási sebesség vagy az előtolás.

Felső vagy alsó hűtőközeg-hozzávezetés? Vagy mindkettő?

Ha egy olyan szerszámot használ, amely felső (nagy pontosságú) és alsó hűtőfolyadék-hozzávezetéssel is rendelkezik, egyes műveletek során célszerű lehet a felső hűtőfolyadék-hozzávezetés kikapcsolása. Ez sokban függ a megmunkáláshoz használt minőségtől és forgácsolási adatoktól, valamint a megmunkálandó munkadarab anyagától.

A vékony bevonatú minőségek (pl. ISO S anyagokhoz készült PVD-minőségek) esetében érdemes alsó és felső hűtőközeg-hozzávezetést is alkalmazni a lapka hővédelme és a képlékeny alakváltozás elkerülése érdekében.

A vastag bevonatú minőségek (pl. az ISO P és ISO S anyagokhoz elsősorban ajánlott CVD-minőségek) jó hővédelemmel rendelkeznek a bevonatban. Előfordulhat, hogy ezek a minőségek nagyoló vagy közepes alkalmazásokban akkor adják a legjobb éltartamot, ha csak az alsó hűtőközeg-hozzávezetés aktív. Lásd a kék diagramot és az ISO P-hez tartozó alábbi magyarázatot.

A közepes bevonatú minőségek (pl. ISO M anyagokhoz készült CVD-minőségek) esetében érdemes alsó és felső hűtőközeg-hozzávezetést is alkalmazni. Ha azonban kráteres kopás jelentkezik az alkalmazás során, próbálkozzon csak alsó hűtőközeg-hozzávezetés használatával, és hasonlítsa össze az éltartamot.

Tudjon meg többet a lapkakopásról.

Hűtőközeg-hozzávezetési ajánlások acél esztergálásához

• Alkalmazzon alsó hűtőközeg-hozzávezetést a hosszabb éltartam érdekében
• Használjon felső hűtőközeg-hozzávezetést (és alsó hűtőközeg-hozzávezetést), ha javítani kell a forgácskezelésen, normál esetben a kék fogásmélységben szükséges (a_p) és előtolási (f_n) terület
• A kék területen kívül a felső hűtőfolyadék-hozzávezetés az élek kismértékű kopásához és fokozott kráteres kopáshoz vezethet. A kráteres kopás megállapítása nehézséget okozhat, ami kiszámíthatatlan és rövidebb szerszáméltartamot jelent. Ezért ajánlott az alsó hűtőközeg-hozzávezetés. (Ha nem áll rendelkezésre alsó hűtőközeg-hozzávezetés, akkor használjon hagyományos hűtőközeg-hozzávezetési kimenettel rendelkező szerszámot)

Az alsó és felső hűtőközeg-hozzávezetés előnyei különböző anyagokban

Hűtőközeg nyomása

A nagynyomású hűtőközeg-hozzávezetés növeli az energiafogyasztást, amelyet fontolóra kell venni fenntarthatósági és költséghatékonysági szempontból. A nagy nyomás azonban különféle módokon növelheti is a termelékenységet.

Nagy pontosságú hűtőközeg-hozzávezetés nagy nyomással

A nagy nyomás a gépben található fúvókán keresztül egy nagy sebességű hűtőközegsugarat hoz létre, amely egy hidraulikus éket eredményez. A hűtőközegsugárnak három fő hatása van:

1. Hatékonyabb lapkahűtést biztosít az érintkezési zónában (A)
2. A forgácsok gyors eltávolítása a lapka felületéről, a lapka kopásának csökkentésére (B)
3. Segít a forgácsot kisebb darabokra törni és eltávolítani a forgácsolási területről

Használjon megfelelő nyomást

7-10 bar (100-150 psi)

A nagy pontosságú hűtőközeg-hozzávezetés hatékonyabb forgácsvezetést és nagyobb folyamatbiztonságot eredményeznek acélnál és más gyakori anyagoknál. A pontosságnak köszönhetően a forgácsolási adatok növelhetők a jobb folyamatbiztonsággal együtt.

70-80 bar (1000-1200 psi)

A nagy nyomás segít a forgácstörésben. A nagy pontosságú hűtőközeg-hozzávezetéshez tervezett geometriákkal még jobb eredmények érhetők el.

150–200 bar (2200–2900 psi)

Igényes anyagoknál, például duplex rozsdamentes acélnál és HRSA-nál nagyobb nyomásra van szükség. Nagy pontosságú hűtőközeg-hozzávezetéshez használjon fúvókás szerszámtartókat és nagy pontosságú hűtőközeg-hozzávezetéshez tervezett geometriákat.