Уже давно никого не удивляет картина работающих без участия оператора металлообрабатывающих станков. Числовое программное управление позволяет станкам работать непрерывно продолжительное время. 

Задача обслуживающего персонала сводится к поддержанию заданных параметров процесса обработки и контролю качества готовой продукции. Один наладчик может обслуживать несколько десятков работающих станков. От чего же зависит стабильность работы станка в таких условиях?

Важную роль в обеспечении оптимального использования оборудования с ЧП управлением играет смазочно-охлаждающая жидкость, применяемая в системе. Именно верный подбор ее эксплуатационных характеристик и мониторинг качества обеспечивает непрерывность эксплуатации станков в заданном режиме.

Для чего нужны станки с ЧПУ?

Числовое программное управление станков было создано для оптимизации производственного процесса и станки оснащенные ЧП управлением могут работать с минимальным участием человека весьма продолжительное время. 

Такой принцип использования дорогостоящего оборудования предполагает точную детальную настройку оборудования на всех этапах технологической цепочки. Участие в этой цепи человека сводится к регулировке командных задач и контролированию всех этапов этой самой технологической цепочки. 


Поэтому на первом по важности месте стоит отладка самого станка, системы подачи смазочно-охлаждающей жидкости и мониторинг эксплуатационных характеристик самой СОЖ.


Внедрение автоматизированных систем в металлообработке позволило увеличить производительность, оптимизировать расходы и повысить точность готовой продукции. 

Необходимость применения СОЖ при работе станков с ЧПУ

При непрерывной работе станков применение СОЖ помогает уменьшить негативное воздействие трения и нивелировать проблемы, сопутствующие трению. 

Из-за появляющегося трения в зоне соприкосновения детали с инструментом возникают:

  • Нагрев инструмента, который ведет к его преждевременному износу или поломке и сокращению срока эксплуатации

  • Скопление остаточных материалов механической обработки и прилипание микроскопических частиц металла на режущей кромке инструмента. Такой процесс отрицательно влияет на качество и размерную точность создаваемых изделий

  • Появление задиров и повреждений, то есть брака, на выпускаемых деталях

Нагрев инструмента меняет прочностные характеристики материала, из которого изготовлен резец, фреза или другой инструмент, меняет его эксплуатационные возможности и влияет качественные характеристики готовых изделий.

Скопление остаточных материалов ведет к их налипанию на поверхность режущей кромки инструмента, что изменяет геометрию углов заточки инструмента и негативно влияет на его режущую способность и долговечность. 

Дефекты на готовой продукции возникают вследствие взаимодействия и внедрения сходных по строению или однородных металлов при взаимодействии режущего элемента и обрабатываемой поверхности. 

Применение системы СОЖ на оборудовании с ЧП управлением нейтрализует негативное воздействие на эксплуатационные характеристики инструмента и свойства готовых изделий.


СОЖ для станков с ЧПУ

Источник изображения: Pixparts / www.shutterstock.com/ru

Задачи СОЖ при скоростной металлообработке

  • Уменьшение трения

Смазочно-охлаждающие жидкости состоят из масла, воды и функциональных присадок, обеспечивающих те или иные дополнительные свойства, но функция снижения коэффициента трения в рабочей зоне остается одной из значимых характеристик рабочих жидкостей. 

В области резания, по поверхностям соприкосновения детали и металлообрабатывающего инструмента образуется защитная пленка, благодаря которой и уменьшается трение. Таким образом снижается и температура инструмента, а значит его характеристики остаются стабильными. Срок эксплуатации оборудования увеличивается, а износ инструмента снижается. 

Применение СОЖ снижает вероятность появления брака обрабатываемых деталей, который возникает из-за неизбежного трения в области обработки и из-за изменения режущих свойств инструмента в результате его перегрева. 

  • Отвод тепла или охлаждение

С функцией охлаждения отлично справляются водосмешиваемые СОЖ. Водные СОЖ хорошо охлаждают поверхности детали и инструмента, поскольку имеют высокую теплопроводность, а следовательно подача в область обработки верно выбранной для конкретной операции СОЖ обеспечивает не только смазку, но и справляется с функцией охлаждения. Это позволяет увеличить время эксплуатации инструмента и поддержать должный уровень точности.

  • Отвод стружки

Стружка давит на рабочую плоскость инструмента с огромным усилием, в результате которого происходит налипание и прикипание стружки. Особенно это становится проблемой при обработке заготовок из мягких металлов. Так например, при работе с алюминием создаются благоприятные условия для проникновения металла стружки в тело инструмента, в результате меняются заданные углы заточки, что приводит к браку и поломке инструмента. 

Еще одной трудностью при скоплении отходов в области обработки является неоднократное прохождение по уже снятой стружке. Резание в этих условиях происходит по налипшей на заготовку или кромку резца стружке. В такой ситуации резко понижается режущая способность инструмента резко снижается и его время службы.

Подача СОЖ к месту обработки снимает вышеперечисленные проблемы и компенсирует негативное действие трения на рабочий процесс металлообработки. Струя смазочно-охлаждающей жидкости уносит стружку и другие металлические отходы, а на самой детали образуется пленка, предупреждающая прикипание стружки как к рабочей кромке инструмента, так и к заготовке.

Система подачи СОЖ

Рабочая жидкость, обеспечивающая смазку, охлаждение и защиту оборудования функционирует в системе, а процесс ее применения является цикличным. Смазочно-охлаждающая жидкость поступает в рабочую область и снижает трение, температуру, вымывает стружку и другие отходы обработки, проходит очистку через фильтр или несколько фильтров и, уже очищенная, снова подается в рабочую зону для того, чтобы смазывать, охлаждать и уносить стружку. 

От того, как долго используемая в системе СОЖ соответствует заданным параметрам, зависит период бесперебойной эксплуатации всего агрегата. 

Система СОЖ – это оснащение, устанавливаемое на станке для обеспечения подачи, приема и фильтрации смазочно-охлаждающей жидкости. 

Обычно система СОЖ состоит из:

  • Емкости

  • Насоса для принудительной подачи жидкости

  • Форсунки

  • Ряда фильтров для очистки циркулирующей в системе СОЖ   

  • Системы мониторинга и восстановления свойств

Одну и ту же СОЖ в системе можно использовать только до тех пор, пока показатели жидкости соответствуют заданным свойствам. Как только ее характеристики перестают соответствовать первоначальным значениям, жидкость подлежит полной замене. 

Мониторинг рабочих характеристик СОЖ

В ходе непрерывной работы станка первоначально установленные характеристики СОЖ меняются в результате нагрева, испарения и биопоражения жидкости. Эксплуатационные качества СОЖ снижаются, что существенно может повлиять на качество обработки.

Поэтому в течении всего периода использования жидкости нужно вести мониторинг качества СОЖ, производить отбор анализов рабочей жидкости согласно Национальному стандарту Российской Федерации и учитывая рекомендации компании-изготовителя.

Контроль необходимо вести следующим критериям:

  • Концентрация

  • Температура

  • Кислотность

  • Осадок и посторонние примеси

  • Запах и цвет

  • Степень биопоражения

  • Концентрация антикоррозионных присадок

Частота взятия проб установлена в ГОСТ Р 52338-2005 (Чистота промышленная. Методы испытаний смазочно-охлаждающих жидкостей).

Правильно организованный контроль позволяет поддерживать качество СОЖ на заданном уровне без полной замены, а только поддерживая ее чистоту, концентрацию и содержание необходимых присадок. Решение о полной замене следует принимать на основе взятых проб. Обычно масляные СОЖ подлежат замене один раз в месяц, синтетические один раз в две недели, водосмешиваемые один раз в неделю.


СОЖ для металлообработки

Источник изображения: i viewfinder / www.shutterstock.com/ru

Периодичность замены СОЖ

Менять жидкость в системе полностью следует в двух случаях:

  • По окончании срока годности, указанного компанией-изготовителем

  • На основании проведенных анализов

Водосмешиваемые СОЖ служат меньше, чем масляные жидкости. Это объясняется высокой степенью биопоражения водосмешиваемых СОЖ.

Первыми признаками биопоражения служат запах гнили и изменение цвета эмульсии. Обычно причиной такого биозаражения может послужить использованная ветошь, посторонняя грязь со станка, пыль в воздухе, повышение температуры. 


Профилактика заражения СОЖ является важным аспектом для поддержания качества и бесперебойности производственного процесса, защиты дорогостоящего оборудования. 


Наблюдение за качеством и своевременное вмешательство могут предотвратить многие проблемы, связанные с использованием СОЖ.

Как выбрать СОЖ для конкретной операции обработки

Подбор подходящей смазочно-охлаждающей жидкости для оборудования, используемого в металлообработке, требует учета ряда важных факторов. Важно ориентироваться на советы от производителя станков.


Выбор конкретного типа жидкости зависит от множества аспектов – условия работы, характеристики металла, который обрабатывается, тип используемого инструмента и метод подачи СОЖ.


Существуют общие рекомендации для разных видов работы. Например, для токарных и фрезерных работ важны свойства СОЖ, снижающие трение и отводящие тепло. В случае работы с вязкими металлами применяются присадки, предотвращающие заедание. Для обработки прочной и легированной стали необходимы присадки снижающие износ.

При работе на шлифовальных станках особое значение имеют моющие возможности эмульсии, чтобы металлическая пыль оставляла царапин на уже отшлифованной поверхности. 

Даже с учетом множества возможных решений для создания смазочно-охлаждающих жидкостей, изготовители сталкиваются с ограничениями. Возможное многообразие СОЖ ограничивается и правилами пожарной безопасности, и санитарными нормами, а также ценовой целесообразностью.

Поэтому часто производители СОЖ часто идут по пути создания универсальных рабочих жидкостей, которые можно с успехом использовать в разных технологических процессах. Для выбора конкретной марки полезно проконсультироваться со специалистом от компании-изготовителя.