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.