Охлаждение инструмента

Охлаждение металлообрабатывающего инструмента: Обзор методов и эффективность.

    Основные методы охлаждения металлообрабатывающего инструмента (сверла, фрезы) в процессе резания. Существуют различные типы смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и их свойства, а также преимущества и недостатки каждого метода. Анализируется влияние охлаждения на производительность, качество обработки и срок службы инструмента.

Телефон для связи : WhatsApp.

1. Введение.

Обработка металлов резанием является сложным процессом, сопровождающимся интенсивным тепловыделением в зоне контакта инструмента с заготовкой. Высокая температура оказывает негативное влияние на множество факторов, включая:

  • Срок службы инструмента: Перегрев приводит к быстрому износу режущей кромки и снижению твердости инструмента.
  • Качество обработки: Термические деформации заготовки и инструмента ухудшают точность размеров и качество поверхности.
  • Производительность: Высокая температура ограничивает скорость резания и подачу, снижая общую производительность.
  • Удаление стружки: Горячая стружка сложнее удаляется из зоны резания, что может привести к заклиниванию инструмента и ухудшению качества поверхности.

Для решения этих проблем используются различные методы охлаждения, направленные на снижение температуры в зоне резания и облегчение процесса обработки.

2. Методы охлаждения.

Основные методы охлаждения металлообрабатывающего инструмента:

  • Охлаждение струей СОЖ: Наиболее распространенный метод, при котором СОЖ подается непосредственно в зону резания под давлением.
  • Распыление СОЖ (MQL – Minimum Quantity Lubrication): Метод, при котором небольшое количество СОЖ распыляется в виде аэрозоля в зоне резания.
  • Криогенное охлаждение: Использование жидкого азота или углекислоты для интенсивного охлаждения инструмента и заготовки.
  • Охлаждение сжатым воздухом: Подача сжатого воздуха в зону резания для удаления стружки и охлаждения инструмента.
  • Внутреннее охлаждение: СОЖ подается через каналы, расположенные внутри инструмента, непосредственно к режущей кромке.

2.1. Охлаждение струей СОЖ.

Традиционный и эффективный метод, обеспечивающий хорошее охлаждение и смазку. Ключевые параметры:

  • Тип СОЖ: Минеральные масла, синтетические жидкости, эмульсии, полусинтетические жидкости.
  • Давление и расход СОЖ: Зависит от материала заготовки, инструмента и режима резания.
  • Направление струи: Важно обеспечить попадание СОЖ непосредственно в зону резания.

Преимущества:

  • Высокая эффективность охлаждения.
  • Хорошая смазка.
  • Удаление стружки.

Недостатки:

  • Большой расход СОЖ.
  • Экологические проблемы, связанные с утилизацией отработанной СОЖ.
  • Загрязнение рабочего места.
  • +7 (495) 223-64-73
    +7 (495) 726-11-08
  • E-mail: air2013@yandex.ru

2.2. Распыление СОЖ (MQL).

Экологически чистый метод, позволяющий значительно сократить расход СОЖ.

Преимущества:

  • Минимальный расход СОЖ.
  • Снижение экологической нагрузки.
  • Улучшение видимости зоны резания.

Недостатки:

  • Менее эффективное охлаждение по сравнению с охлаждением струей.
  • Не подходит для обработки труднообрабатываемых материалов.
  • Требует специального оборудования.

2.3. Криогенное охлаждение.

Метод, обеспечивающий экстремально низкие температуры в зоне резания.

Преимущества:

  • Значительное увеличение срока службы инструмента.
  • Улучшение качества поверхности.
  • Возможность обработки труднообрабатываемых материалов.

Недостатки:

  • Высокая стоимость.
  • Сложность внедрения.
  • Требует специальных мер безопасности.

2.4. Охлаждение сжатым воздухом.

Простой и дешевый метод, в основном предназначенный для удаления стружки.

Преимущества:

  • Низкая стоимость.
  • Простота использования.
  • Удаление стружки.

Недостатки:

  • Низкая эффективность охлаждения.
  • Не подходит для обработки твердых материалов.
  • Может вызывать запыленность рабочего места.

2.5. Внутреннее охлаждение.

Метод, при котором СОЖ подается непосредственно к режущей кромке через каналы внутри инструмента.

Преимущества:

  • Высокая эффективность охлаждения и смазки.
  • Улучшенное удаление стружки.
  • Увеличение срока службы инструмента.

Недостатки:

  • Более высокая стоимость инструмента.
  • Возможные проблемы с засорением каналов.

3. Выбор СОЖ

Выбор СОЖ зависит от множества факторов, включая:

  • Материал заготовки: Разные материалы требуют разных СОЖ для обеспечения оптимальной смазки и охлаждения.
  • Материал инструмента: Неправильно подобранная СОЖ может вызвать коррозию или разрушение инструмента.
  • Режим резания: Высокая скорость резания требует более эффективного охлаждения.
  • Тип операции: Разные операции (сверление, фрезерование, точение) требуют разных СОЖ.

4. Эффективность охлаждения.

Эффективность охлаждения оценивается по следующим параметрам:

  • Снижение температуры в зоне резания: Измеряется с помощью термопар или инфракрасных датчиков.
  • Срок службы инструмента: Оценивается по количеству обработанных деталей до износа инструмента.
  • Качество поверхности: Измеряется шероховатость и отклонения от геометрической формы.
  • Производительность: Оценивается по времени обработки одной детали.

5. Заключение

Охлаждение металлообрабатывающего инструмента является важным фактором, влияющим на производительность, качество обработки и срок службы инструмента. Выбор метода охлаждения и типа СОЖ должен быть основан на анализе конкретных условий обработки, материала заготовки и инструмента, а также экологических требований. Постоянное развитие технологий охлаждения направлено на повышение эффективности и снижение негативного воздействия на окружающую среду.