Mgła olejowa, czyli obróbka z minimalnym smarowaniem

881

Chłodzenie mgłą olejową pozwala zaoszczędzić nawet do 600 litrów środka smarnego na godzinę. To jednak nie jedyne jego zalety: ma również pozytywny wpływ na efektywność obróbki i trwałość stosowanych w niej narzędzi. Dlatego sprawdzi się w tych procesach, w których istnieje potrzeba ograniczenia kosztów chłodzenia i smarowania, a nie można zastosować obróbki „na sucho”.

Wzrost prędkości obróbki i roli przetwarzania materiałów trudnoskrawalnych (stali hartowanych, tytanu, stopów niklu, kompozytów wzmacnianych włóknami) sprzyja generowaniu wysokich temperatur na styku narzędzia i powierzchni obrabianej. To z kolei powoduje konieczność dostarczania coraz większej ilości środka chłodząco-smarującego, znacznie zwiększając ogólne koszty produkcji. Problem ten dostrzeżono już w latach 90. ubiegłego wieku, gdy okazało się, że zyskująca wówczas szybko na popularności metoda tzw. obróbki na sucho (tj. bez smarowania) w przypadku dużych prędkości skrawania nie przynosi oczekiwanych efektów. Opracowano więc dla niej alternatywę – koncepcję obróbki z minimalnym chłodzeniem i smarowaniem (MMS/MQL), zwaną również chłodzeniem mgłą olejową lub smarowaniem natryskowym, która łączy w sobie zalety smarowania emulsją i obróbki „na sucho”, jednocześnie eliminując wady obu tych metod.

10 ml zamiast 600 litrów

Przyjmuje się, że smarowanie i chłodzenie można uznać za minimalne, jeśli ilość zużywanego w jego trakcie czynnika chłodząco-smarującego nie przekracza 50 ml/h, a jego nośnikiem jest powietrze. Podane wartości mają jednak charakter graniczny: w praktyce w czasie godziny obróbki z chłodzeniem mgłą olejową zużywane jest średnio ok. 5-10 ml oleju. W porównaniu z tradycyjnymi metodami chłodzenia i smarowania, w których zużywa się przeciętnie ok. 600 l czynnika chłodząco-smarującego na godzinę, MMS/MQL pozwala więc niemal całkowicie wyeliminować koszty zakupu, utrzymania i utylizacji chłodziwa.

Oszczędność ta, widoczna niemal od razu w bilansie przedsiębiorstwa, umożliwia realne obniżenie ogólnych kosztów obróbki skrawaniem średnio o 16% w stosunku do tradycyjnie stosowanych metod. Przekłada się to bezpośrednio na szybszy zwrot inwestycji w systemy doprowadzania mgły olejowej i/lub narzędzia przystosowane do obróbki ze smarowaniem natryskowym.

Koniec z szokiem termicznym

Inwestycja ta okaże się jeszcze bardziej opłacalna, jeżeli weźmiemy pod uwagę korzystny wpływ chłodzenia mgłą olejową na żywotność narzędzi skrawających oraz samej obrabiarki. W przeciwieństwie do obróbki „na sucho”, która sprzyja powstawaniu wysokich temperatur na styku narzędzia z obrabianym detalem (> 400ºC), skrawanie z minimalnym chłodzeniem i smarowaniem pozwala utrzymać stałą, względnie niską temperaturę krawędzi skrawającej, spowalniając mechanizmy dyfuzji i adhezji materiałów.

Dozowanie niewielkiej, rozproszonej ilości chłodziwa umożliwia także równomierne rozprowadzanie go w strefie skrawania, co chroni narzędzia przed szokiem termicznym, związanym z dostarczeniem w danym momencie dużej ilości czynnika chłodząco-smarującego gwałtownie obniżającego temperaturę ostrza narzędzia i przedmiotu obrabianego. Co więcej, podawana prostopadle na powierzchnię ściernic mgła olejowa stymuluje proces samoczyszczenia aktywnej powierzchni narzędzia, ułatwiając utrzymanie i konserwację zaplecza narzędziowego.

Detal czysty jak łza

Pozytywny wpływ chłodzenia mgłą olejową na narzędzia skrawające bezpośrednio przekłada się również na efektywność całego procesu obróbki skrawaniem. Umożliwia bowiem stosowanie wysokich prędkości skrawania bez obaw o obniżenie żywotności narzędzi czy jakości obróbki. Co więcej, dzięki skutecznemu odprowadzaniu wiórów ze strefy skrawania metoda MMS/MQL pozwala na utrzymanie płynności i stabilności całego procesu nawet w warunkach wysokowydajnej obróbki.

Równie istotny wpływ na wzrost wydajności produkcji w ujęciu ogólnym mają także względy higieniczne i estetyczne związane ze stosowaniem chłodzenia mgłą olejową. Chłodziwo to, w przeciwieństwie do czynników płynnych, dzięki niewielkiej zawartości oleju i strukturze mgiełki jedynie w niewielkim stopniu osadza się na narzędziach, tworząc cienką, neutralną powłokę, która nie wymaga długotrwałego usuwania. Dzięki temu obrobione detale mogą zostać natychmiast przekazane do innych działów w celu poddania ich dalszej obróbce lub przygotowania do wysyłki, a sam proces obróbki przebiega płynniej, gdyż nie jest przerywany okresowymi przestojami maszyn związanymi z koniecznością regularnego czyszczenia narzędzi czy plam oleju w strefie wokół obrabiarki.

Na zewnątrz czy wewnątrz narzędzia?

System chłodzenia mgłą olejową można zastosować w każdej obrabiarce bez konieczności kosztownej modyfikacji urządzenia. Wystarczy doposażyć posiadaną maszynę w specjalną dyszę podającą mieszankę powietrzno-olejową do strefy obróbki. Rozwiązanie to, choć najprostsze i najmniej kosztowne, niesie ze sobą jednak pewne ryzyko: aby zapewnić odpowiedni poziom chłodzenia i smarowania, mgła olejowa musi być bowiem natryskiwana precyzyjnie w miejsce skrawania. W przeciwnym razie siły tarcia działające na ostrze narzędzia skrawającego doprowadzą do wytworzenia się na styku narzędzia i obrabianego detalu wysokiej temperatury, zbliżonej do tej powstającej podczas obróbki „na sucho”. Może to nie tylko zmniejszyć trwałość samego narzędzia, ale też znacznie obniżyć jakość obróbki.

Dlatego też, wybierając system MMS/MQL, warto zastanowić się nad zainwestowaniem w narzędzia i oprawki przystosowane do chłodzenia mgłą olejową, w których chłodziwo doprowadzane jest wewnętrznym kanałem we wrzecionie maszyny i narzędzia. Choć w swojej konstrukcji podobne do tych stosowanych przy chłodzeniu emulsją, narzędzia MMS/MQL wyróżniają się odmienną geometrią, wykończeniem powierzchni oraz materiałem, z którego są wykonane (inny rodzaj węglika). Oprócz nich (oraz oprawek łączących je z obrabiarką) w skład takiego wewnętrznego systemu chłodzenia mgłą olejową wchodzi również specjalnie modyfikowane wrzeciono maszyny, urządzenie do mieszania oraz zbiornik oleju.

Źródło: Redakcja Portal Przemysłowy.pl

Komentarz eksperta

Katarzyna Płocharczyk, Inżynier ds. zastosowań i sprzedaży przemysłowych środków smarnych; Dział Techniczny Total Polska

Czym są ciecze obróbcze typu MQL?Skrót pochodzi od angielskiego określenia procesu smarowania: MinimumQuantityLubrication.W przełożeniu na język polski oznacza to smarowanie minimalną objętością środka smarowego.Częściej używane określenie to „mikrosmarowanie”. Metoda ta pozwala ograniczyć objętość konsumowanego oleju obróbczego, co bezpośrednio przekłada się na oszczędności finansowe. Podstawowym założeniem tej metody jest wytworzenie mgły olejowej nakierowanej bezpośrednio na strefę styku narzędzia z elementem obrabianym. Tak precyzyjne podawanie środka chłodząco-smarującego chroni zarówno narzędzie skrawające jak i obrabiany przedmiot. Ponadto eliminujemy możliwość niekontrolowanego powstawania mgły olejowej.

Dzięki czemu zwiększamy bezpieczeństwo pracy operatorów oraz minimalizujemy negatywny wpływ smarowania na środowisko. Minimalne smarowanie przekłada się na minimalizowanie odpadu olejowego oraz powstawanie suchych wirów. Wykorzystanie technologii mikrosmarowania przynosi korzyści w zakresie bezpieczeństwa i oszczędności finansowych. Stosowanie cieczy obróbczych w zakładach produkcyjnych może bezpośrednio wpływać na jakość i bezpieczeństwo pracy operatorów. Aby utrzymać jak najwyższy standard należy podążać za coraz bardziej zaostrzającymi się wymaganiami bezpieczeństwa nakładanymi na ciecze obróbcze.

TOTALLubricants jako odpowiedzialny producent środków smarnych stale udoskonala swoje produkty aby dostarczać użytkownikom rozwiązania bezpieczne i ekologiczne. TOTALLubricantsoferuje środki na bazie olejów roślinnych do zastosowania w układach mikrosmarowania. Produkty VALONA MQL 3036 BIO oraz VALONA MQL 3046, charakteryzują się biodegradowalnością i mają wysoką temperaturę zapłonu w porównaniu z produktami MQL na bazie mineralnej, co zmniejsza ryzyko pożaru podczas użytkowania.Zapewniają czystość maszyn i ich otoczenia.

Są szczególnie odpowiednie do procesów frezowania, gwintowania, wiercenia, rozwiercania czy cięcia. Nie zawierają w swoim składzie policyklicznych węglowodorów aromatycznych oraz odznaczają się nikłym zapachem.Wiele z policyklicznych węglowodorów aromatycznych(z ang. PAH) podejrzewana jest lub ma udowodnione własności rakotwórcze[1]. W konsekwencji produkty wolne od PAH, takie jak VALONA MQL 3036 BIO i VALONA MQL 3046, szanują zdrowie operatorów