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.
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.
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.