При планировании фрезеровочных работ необходимо тщательно выбирать охлаждающую жидкость, принимая во внимание режим резания, состав материала, из которого изготовлен инструмент, а также тип обрабатываемой детали.
Как выбрать смазочно-охлаждающую жидкость для токарного станка?
Токарная обработка включает в себя высокоскоростное вращение заготовки, которая соприкасается с режущим инструментом с целью удаления материала с её поверхности. Этот процесс требует внимания к деталям, чтобы избежать перегрева и износа инструмента.
При таком взаимодействии выделяется значительное количество тепла из-за трения, и использование охлаждающей жидкости необходимо для предотвращения перегрева как заготовки, так и режущего инструмента.
На рынке доступно множество различных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), и правильный выбор оптимального типа для конкретной задачи может существенно продлить срок службы инструмента и улучшить качество обработки.
В данной статье мы рассмотрим различные виды смазочно-охлаждающих жидкостей, а также системы их подачи на токарных станках, чтобы помочь вам сделать правильный выбор.
Кроме того, в заключительной части статьи мы обсудим различия между сухой и мокрой обработкой, что поможет вам выбрать наиболее подходящий метод для ваших задач.
Зачем нужна охлаждающая жидкость для токарных станков?
Смазочно-охлаждающие жидкости для токарных станков представляют собой жидкости, которые вводятся в зону резания с целью снижения температуры, обеспечения смазывания и удаления стружки с режущего инструмента. Это особенно актуально при обработке металлических заготовок, так как такая жидкость не только улучшает условия работы инструмента, но и продлевает его срок службы.
Токарные режущие инструменты часто имеют одноточечную конструкцию, что позволяет обеспечить достаточный зазор для отвода стружки. Однако использование одной точки для обработки всей заготовки создаёт риск перегрева вершины инструмента, что может привести к его быстрому износу.
На токарных станках, использующих древесину, этот эффект менее заметен, так как древесина является более мягким материалом и не требует сильного давления, что уменьшает выделение тепла. Напротив, токарные станки для металлов или с ЧПУ при обработке прочных металлических деталей, таких как нержавеющая сталь, создают гораздо большее тепло от трения, что может вызвать сваривание инструмента с заготовкой и серьёзно повредить как заготовку, так и сам инструмент.
Таким образом, правильное использование охлаждающей жидкости при токарной обработке критически важно для достижения высокой точности и качества поверхности при минимальном нагреве, что особенно важно при работе на высоких скоростях.
Виды и характеристики СОЖ
Современный рынок предоставляет широкий выбор СОЖ, выпускаемых как отечественными, так и зарубежными производителями. Для упрощения выбора мы можем классифицировать смазочно-охлаждающие жидкости по ряду параметров.
В условиях производственной металлообработки обычно используют следующие группы смазочно-охлаждающих жидкостей. Одной из наиболее распространённых категорий являются водосмешиваемые жидкости, которые делятся на:
- Эмульсионные — черты грубодисперсных продуктов.
Эти составы, которые состоят на 85% из минеральных масел, перед использованием разбавляются водой в определённой пропорции. В результате получается белая эмульсия, обладающая хорошими смазывающими свойствами.
-
Полусинтетические — это концентраты, обладающие коллоидной дисперсностью.
Процент минерального масла в этом продукте составляет до 50%. Для получения нужной концентрации раствор разбавляется водой. В итоге получается полупрозрачный раствор, готовый к использованию и обеспечивающий оптимальное соотношение охлаждающих и смазывающих свойств.
В их состав входят: вода, ПАВы, различные водорастворимые присадки и множество полимеров. Оптимальная концентрация таких смесей находится в пределах от одного до десяти процентов, что обеспечивает отличные охлаждающие характеристики.
Важным аспектом является то, что изменение концентрации раствора позволяет адаптировать его под разные операции. Например, 2-5% концентрации подходит для черновой механической обработки, тогда как 8-10% — для сверления, включая глубокое зенкование.
По способу приготовления
Существуют готовые к употреблению эмульсолы, в которые добавляются специальные вещества для предотвращения расслоения, а также концентраты, которые перед использованием просто разбавляют водой.
Смазочно-охлаждающая жидкость может подаваться в зону обработки с использованием разных методов:
- свободная струя;
- подача под избыточным давлением, что не только эффективно охлаждает зону реза, но и очищает её;
- распыление в виде эмульсии, обеспечивающей надёжное охлаждение заготовки и инструмента;
- затопление поверхности заготовки СОЖ.
При выборе оптимальной марки СОЖ учитываются: технологические характеристики, такие как качество обработанной поверхности и прочность инструмента; режимы обработки и вид процесса; способ подачи жидкости; экономическая целесообразность; соответствие заявленных характеристик требованиям действующих нормативов.
Виды и состав СОЖ для станков
В зависимости от требований конкретного технологического процесса используются смазочно-охлаждающие жидкости, обладающие необходимыми свойствами. Разные процентные соотношения масла, воды и добавок в составе СОЖ помогают адаптировать их характеристики под различные производственные задачи.
Существующие СОЖ можно разделить по составу на следующие группы:
Масляные жидкости содержат до 95% минерального масла и дополнены функциональными добавками, что делает их готовыми к использованию сразу после поступления на предприятие.
Минеральное масло – это натуральный продукт, получаемый в процессе нефтепереработки, которое обеспечивает масляным СОЖ отличные смазывающие свойства.
Водные или водосмешиваемые жидкости, в зависимости от содержания масла, подразделяются на:
- Эмульсолы;
- Полусинтетические;
- Синтетические.
Эмульсолы представляют собой концентраты, растворимые в воде, содержащие до 85% минеральных масел. При смешивании с водой образуют крупнодисперсные эмульсии, которые, как правило, имеют белый цвет и используются в тех режимах, где необходимо обеспечивать высокие смазывающие характеристики.
Полусинтетические жидкости содержат до 50% масла и при разбавлении образуют стабильную полупрозрачную эмульсию мелкодисперсной структуры, обладающую как смазывающими, так и охлаждающими свойствами.
Синтетические жидкости не содержат минерального масла и основываются на водных полимерах, жирных спиртах и поверхностно-активных веществах (ПАВ). Важные ингредиенты, такие как антикоррозионные, противопенные добавки и биоциды, также помогают улучшить эксплуатационные характеристики.
Оптимальное сочетание компонентов и добавок обеспечивает смазочно-охлаждающим жидкостям антикоррозионные, бактерицидные, противопенные, износостойкие характеристики и другие полезные свойства, которые положительно влияют на срок службы оборудования, время эксплуатации рабочей эмульсии и качество выполненной обработки.
Например, при обработке коленчатого вала шлифованием важно использовать присадки, предотвращающие выгорание кобальта в легированной стали.
Особенности применения СОЖ при различных процессах обработки
Выбор подходящей смазочно-охлаждающей жидкости осуществляется на основании её характеристик и способности поддерживать стабильные условия металлообработки. Различные операции, выполняемые на металлорежущих станках, требуют разных уровней охлаждения, смазывания и отвода стружки.
Например, сверление отверстий может осуществляться как на сверлильных, так и на токарных станках. Процессы сверления, глубокого сверления, зенкерования и развертывания зависят от типа обрабатываемого металла, а также от диаметра и глубины отверстия. Каждая операция требует адаптации к различным режимам работы.
При использовании небольших размеров инструмента обороты могут доходить до 1000 об/мин для сверления стали. Подобный режим требует интенсивного охлаждения как детали, так и инструмента.
Обработка глубоких отверстий, особенно с глубиной в 5-10 раз превышающей их диаметр, представляет собой непростую задачу и сопровождается высоким риском заедания и повреждения инструмента. Для предотвращения таких ситуаций применяются специальные смазочно-охлаждающие жидкости с высокими смазывающими свойствами.
В другом случае, при абразивной обработке во время шлифования, мелкие зерна инструмента срезают минимальный слой металла, достигая точности поверхности 7-6 класса. Этот процесс сопровождается образованием металлической стружки и пыли из-за работы абразива.
Источник изображения: Unai Huizi Photography / www.shutterstock.com/ru
Наличие металлической пыли в воздухе рабочей зоны негативно отражается на длительности использования абразивного инструмента, качестве обработанных поверхностей и условиях труда для рабочих. В процессе такой обработки требуется применение СОЖ с высокими омывающими характеристиками.
Способность смазочно-охлаждающих жидкостей очищать поверхность во время шлифовки металлов является критически важной. Эффективное удаление отходов из зоны шлифовки не только повышает качество обработки, но и продлевает срок службы режущего инструмента, создавая безопасные условия труда для работников.
В каждом случае выбор той или иной СОЖ необходимо делать, основываясь на рекомендациях технологов и указаниях компании-поставщика.
Выбор и применение СОЖ
Смазочно-охлаждающие жидкости разных типов применяются в производстве во время выполнения различных операций. Основные варианты использования таких препаратов включают в себя:
· металлообработка заготовок на токарных станках, как грубая, так и финишная. В зависимости от требований могут использоваться различные виды СОЖ;
· фрезерная обработка также активно использует смазочно-охлаждающие жидкости;
· сверление, зенкование, нарезание резьбы и другие операции обработки черных и цветных металлов тоже требуют применения СОЖ.
Кроме уже упомянутых вариантов, растворы как масляного, так и водосмешиваемого типов используются на шлифовальном оборудовании для выполнения операций давления на заготовки.
СОЖ для токарных станков — какую выбрать
Многообразие смазочно-охлаждающих жидкостей делает выбор подходящей эмульсии для токарной обработки довольно сложным. При выборе учитываются такие факторы, как свойства обрабатываемой стали, тип обработки и скорость вращения шпинделя токарного станка.
Если производится высокоскоростная обработка, целесообразно использовать масла с хорошими теплоотводящими и антифрикционными свойствами. Для работы с нержавеющей сталью рекомендуется выбирать СОЖ с выраженными антикоррозионными характеристиками. Все смазочные жидкости для токарной обработки должны содержать противозадирные добавки.
Выбор СОЖ для фрезерования
При выборе эмульсии для фрезерования тоже важным остается тип материала, используемого инструмента и специфика обработки. Если задействованы твердосплавные пластины, предпочтение стоит отдавать составам с высокими смазывающими и умеренными охлаждающими свойствами. Использование растворов с интенсифицированным охлаждающим эффектом может привести к растрескиванию кромок инструмента.
Если обрабатываются детали из алюминия или нержавеющей стали, нужно использовать СОЖ с акцентом на антизадирные характеристики.
Какой выбрать СОЖ для шлифовальных станков
Процесс шлифования сопровождается выделением абразивной пыли и мусора. Для правильной смазки и охлаждения в таких условиях требуется применение жидкостей с улучшенными моющими характеристиками. Кроме того, СОЖ необходимо выбирать так, чтобы она была пожаробезопасной и не содержала вредных для здоровья веществ.
Выбор СОЖ для сверления
Для операций глубокого сверления предъявляются высокие требования к средствам по отводу тепла и их антифрикционным свойствам. Если необходимо сверлить нержавеющую сталь, предпочтение нужно отдавать составам, предотвращающим налипание металла на инструментах. Если используются твердосплавные сверла, то СОЖ должны содержать компоненты, защищающие от выгорания кобальтовых элементов.
СОЖ для обработки металлов давлением
Тип обработки металлов, будь то горячее или холодное штампование, существенно влияет на выбор охлаждающей жидкости. Масляные СОЖ с добавлением графита, а также водные растворы активно применяются для горячего штампования.
Также используются специальные масла для штамповки, содержащие полярные добавки. Эти вещества с низкой вязкостью быстро испаряются при нагреве и не требуют дополнительной очистки поверхности.
При холодном штамповании предпочтительным выбором являются эмульсии с высоким содержанием добавок, антикоррозийных и противозадирных характеристик. Тонкий масляный слой на поверхности помогает снижению трения и положительно сказывается на качестве конечного продукта.
Когда требуется замена СОЖ
Периодическая замена СОЖ важна для поддержания высокого качества металлообработки в производственных условиях. Срок службы жидкостей различается в зависимости от их типа. Для масляных СОЖ, используемых активно, требуется замена ежемесячно, а эмульсии — еженедельно. Синтетические и полусинтетические растворы рекомендуется менять каждые две недели.
Несвоевременная замена смазочно-охлаждающей жидкости приводит к ухудшению её эксплуатационных характеристик. Свойства, отвечающие за смазывание, охлаждение, антифрикционность и противозадирность, могут значительно снизиться. Ответственные за техническое состояние оборудования сотрудники должны следить за своевременностью заправки СОЖ, основываясь на интенсивности производства.
Марки и рейтинг СОЖ
Лучшие позиции в рейтингах смазочно-охлаждающих жидкостей для металлообработки занимают продукты от брендов Henkel, Blaser, Cimcool, которые специально занимаются производством СОЖ. Компании Castrol, Shell и Mobil занимаются в основном производством моторных масел, и выпуск СОЖ для них является вспомогательным направлением. При этом стоимость СОЖ всех перечисленных марок высока, что связано с значительными затратами на доставку и растаможку.
Также стоит отметить, что под видом известных эмульсий и эмульсолов часто встречаются подделки, которые могут причинить вред как оборудованию, так и здоровью рабочих.
Смазочно-охлаждающие жидкости от отечественных производителей стоят гораздо дешевле, но имеют ряд недостатков, среди которых:
- быстрое расслоение, заражение бактериями и, как следствие, утрата рабочих свойств;
- коррозия и разрушение деталей станка, выполненных из цветных металлов;
- появление пены и выпадение осадка при использовании с жесткой водой;
- аллергические реакции и другие проблемы со здоровьем у сотрудников;
- высокая токсичность отработанных эмульсий и сложности с их утилизацией.
При разработке нашей продукции учтены эти аспекты, поэтому концентрат СОЖ для металлообработки марки Oilсool полностью соответствует современным санитарно-гигиеническим требованиям, а пакет присадок Ecoboost 2000 обеспечивает высокие антикоррозионные, антифрикционные, противозадирные и другие эксплуатационные свойства. Наша продукция не уступает зарубежным аналогам и при этом стоит дешевле.
Когда требуется замена СОЖ
Замена эмульсолов необходима по истечению их срока годности, а также когда в процессе эксплуатации значительно ухудшаются их качество, внешний вид и эксплуатационные параметры.
Практика показывает, что масляные эмульсолы обладают более длительным сроком службы по сравнению с СОЖ на водной основе, так как вода служит благоприятной средой для развития различных микроорганизмов. Это приводит к уменьшению кислотности рН и возникновению неприятных запахов. Также преждевременной потерей стабильности и свойств подвержены водосмешанные СОЖ, особенно при высоких температурах, загрязнениях смазками и абразивами. Регулярный мониторинг состояния СОЖ позволяет своевременно обнаружить несоответствия и внести необходимые изменения. Периодичность контроля служит стандартами:
- для масляных СОЖ: один раз в месяц;
- для полусинтетических и синтетических СОЖ: один раз в две недели;
- для эмульсионных СОЖ: один раз в неделю.
