Применение смазочно-охлаждающих жидкостей в процессе фрезерования
Фрезерование представляет собой разрезание металла прерывистым методом. В зоне контакта инструмента с поверхностью металла происходят значительные температурные колебания. Порой температура нагрева может превышать 1000 °С. Если при этом использовать охлаждающую жидкость, то кромка инструмента будет подвержена шоковому воздействию температуры. Часто это приводит к образованию трещин на поверхности инструмента и выходу его из строя.
Следовательно, при черновой обработке, когда скорость реза высока и значительно выделение тепла, применение СОЖ не всегда оправдано. Зато в процессе чистовой обработки необходимо снижать температуру материалов.
Выделяют несколько вариантов охлаждения фрез в ходе обработки:
• Струей, направляемой на поверхность фрезы при помощи шланга под давлением насоса;
• Тонкой струей непосредственно в зону реза;
• Распылением в виде тумана.
Также охлаждать инструмент можно газообразными веществами.
Некоторые из применяемых с целью охлаждения жидкостей уменьшают трение межу поверхностями самой фрезы и обрабатываемого металла. Эти жидкости являются смазочно-охлаждающими. Также СОЖ позволяет удалить металлическую стружку, образуемую в процессе реза.
Применение СОЖ способствует:
• уменьшению потребляемых мощностей в ходе технологического процесса;
• повышению качества обработки поверхностей;
• повышению срока службы инструмента.
Выбор жидкости зависит от вида обработки и от материала. Отметим, что более 50% тепла выделяется в ходе деформации металла, остальное количество – при трении. С учетом этих факторов и подбирают охлаждающую жидкость. Уменьшению трения между поверхностями способствуют смазывающие свойства масла. Эффективность же охлаждения будет зависеть от воды, образующей раствор или эмульсию при контакте с маслом.
Смазочно-охлаждающие жидкости участвуют в процессе с первых мгновений реза. Подводить их следует непрерывно. При проведении черновых работ количество СОЖ приближается к 30 литрам за одну минуту, а при чистовых работах – около 6 литров. Это позволяет повысить стойкость фрезы от двух до пяти раз.
Наибольшее распространение получили эмульсии, получаемые при смешивании воды с мылами, растворенными в нефтяных маслах.
При этом в ходе проведения чистовых работ используется водный раствор Эмульсола, в состав которого входят также минеральное масло, мыла и спирт.
При проведении черновых работ в ход идет масляная эмульсия, образующая на поверхности металла пленку, и способствующая таким образом смазке инструмента.
Если проводится обработка металла с образованием стружки с большим сечением, в качестве СОЖ применяют вещества, образующие на поверхности прочную пленку, не подверженную разрушению в процессе нагревания и усилении реза. Таковыми являются сульфофрезолы, состоящие из осерненных минеральных масел, и масла, полученные при смешении жирных кислот и минеральных масел.
Для организации подачи охлаждающей жидкости струей используют насос и трубку-насадку.
Для распыления жидкости в виде тумана фрезерный станок оборудуют смесителем, заполняемым эмульсией. Подавая сжатый воздух, состав распыляют в виде мельчайших капелек, смазывающих поверхности и поглощающих выделяемое тепло.
Для охлаждения с успехом применяются углекислый газ, сжатый воздух и азот. При работе с углекислым газом осуществляется подача сжатого в баллон и охлажденного до -40 °С газа по трубам. Используется данный метод при работе с труднообрабатываемыми металлами (сталь, титан, хром, никель).
Выбор смазочно-охлаждающей жидкости проводится в каждом конкретном случае с учетом следующих факторов:
• свойства обрабатываемого материала;
• вид инструмента и свойства металла, из которого он изготовлен;
• вид обработки.
К самой СОЖ также предъявляются требования, позволяющие учитывать ее свойства:
• эксплуатационные (антипенные, противокоррозионные, биостатические свойства);
• функциональные (охлаждающая способность, смазывающие свойства, моющие свойства);
• санитарные (отсутствие вредного воздействия на человека и природу, пожаробезопасность).
Отечественные СОЖ, широко используемые в промышленности:
• Эмульсол;
• ВЕЛС-1М;
• Кампрол-3;
• Автокат Ф-40;
• СОЖ МР7;
• Ленол-10М.
В некоторых случаях фрезерование проводят без применения СОЖ. Такие работы ведутся на современных станках опытными специалистами, способными контролировать ход операции, выбирать необходимые в каждом определенном случае режимы резания. Это позволяет переводить основную часть выделяемого тепла в образующуюся стружку. Но даже при проведении работ без охлаждающих жидкостей есть необходимость в смазывании поверхностей в умеренном количестве.
При выборе СОЖ помимо учета свойств обрабатываемого материала, вида производимых работ, свойств самой жидкости необходимо брать в расчет соотношение цены и качества выбираемого продукта. При этом обращают внимание на средний срок службы жидкости, определенный в ходе специальных испытаний. Разделив цену СОЖ на срок ее службы, можно рассчитать стоимость жидкости на каждый день. Конечно, для уточнения расчета учитывают потери СОЖ при эксплуатации, расходы на коррекцию свойств жидкости на разных сроках ее службы.
Срок хранения СОЖ в среднем более 1 года. Рекомендуется складирование в таре производителя. При утилизации СОЖ требуется соблюдение правил во избежание загрязнения почвы и водоемов. Работы следует проводить с использованием индивидуальных средств защиты. На предприятии должны строго соблюдать правила противопожарной безопасности.
Таким образом, можно сделать вывод, что применение СОЖ при фрезеровании позволяет улучшить качество обработки заготовок, предотвратить налипание частиц металла на обрабатываемую поверхность, защитить от повреждений инструмент, очистить обрабатываемый участок от стружки.
