Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Obrábění s minimálním množstvím mazání
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

Obrábění s minimálním množstvím mazání

Firma Gühring stála již od počátku u zrodu aplikace zcela nové progresívní technologie zvané obrábění s minimálním množstvím mazání (MMS, v anglickém překladu MQL). Před dvaceti pěti lety zakoupila licenci na tuto technologii od japonského výrobce obráběcích strojů Horkos a začala tento obor progresivně rozvíjet.

Výsledkem tohoto vývoje je ucelený systém, který obsahuje kompletní program nástrojů, upínačů i měřicí techniky pro obrábění s technologií MMS. Vysoká inovativnost je podpořena mnoha patenty.

Technologie MMS

Chlazení značně koncentrovanou mlhou z emulze se při obrábění používalo již v sedmdesátých letech minulého století. Po počátečním nadšení však v poměrně krátké době přestali obráběči tento způsob chlazení vzhledem ekologickým a zdravotním aspektům používat.

Minimální množství mazání však představuje dnes zcela odlišnou filozofii. Základním principem této technologie je, že při obrábění se k chlazení nástroje a odvodu třísek z místa řezu používá aerosolová směs vzduchu a maziva (speciálního řezného oleje pro MMS), ve které je pomocí dýzy rozptýleno minimální množství oleje, obvykle v rozmezí 5 až 30 ml.hod-1, v závislosti na typu operace. Jednak se skutečně jedná o velice malé množství maziva, ale také při aplikacích v provozu toto mazání probíhá pouze při řezu nástroje, během vedlejších pohybů je mazání vypnuto. Množství je tak malé, že na první pohled se může zdát, že jde pouze o stlačený vzduch. Pro nejjednodušší identifikaci pak postačí umístit proti výstupu čistý list papíru a chvíli počkat, až se objeví mastná stopa. Jinak samozřejmě existují přístroje pro detailní exaktní identifikaci příslušného množství.


MMS program vyniká svojí modulárností od vřetena až po řeznou hranu.

Varianty MMS systémů

Přívod MMS média k řezné hraně nástroje může probíhat dvěma způsoby. V prvním případě se aerosolová směs připravuje v agregátu mimo strojní zařízení a následně je vedena již hotová do stroje, poté rotačním přívodem do vřetena a dále až k nástroji (jednokanálový systém). Tento systém je poměrně jednoduchý a vyžaduje jen jeden přívod do stroje.

Ve druhém případě jsou tlakový vzduch a olej vedeny vřetenem odděleně až do směšovací komory, která je v upínači těsně před stopkou nástroje a zde teprve dochází ke směšování (dvoukanálový systém). Tento systém je sice složitější a nákladnější, ale umožňuje provoz při vyšších otáčkách vřetena, protože vliv působení odstředivých sil na médium je zde prakticky eliminován. Integrovaný ventil s dostatečnou rychlostí a přesností řídí optimální dávkování oleje. Cesta ze směšovací komory, která je v přechodové trubici upínače, k řezné hraně je velmi krátká a umožňuje minimální reakční časy i rychlé změny požadované koncentrace MMS média.

Gühring MMS systém se skládá z MMS optimalizovaného nástroje, který má přizpůsobený i kuželový konec stopky. Tento nástroj je upnut v tomto případě v tepelném upínači. Správný přívod MMS chladicího média bez nežádoucích turbulencí zaručuje přechodová trubice a šroub pro výškové nastavení, který je osazen speciálním těsnicím kroužkem. Zde jsou varianty pro 1kanálový a 2kanálový systém v provedení pro automatickou výměnu (delší přechodová trubice).

Nasazení MMS

K úspěšnému nasazení MMS systému při obrábění je velmi důležité sladění nástroje, upínače, přechodové trubice pro chladicí kapalinu, upínacího zařízení stroje, přívodu chladicího média a jeho řízení během procesu. Odpovídající MMS agregáty jednokanálové i dvoukanálové pro výrobu správně koncentrovaného média jsou dnes běžně k dostání a mnoho výrobců strojů již nabízí optimalizace obráběcích center pro aplikaci MMS.

V MMS programu firmy Gühring jsou pro tuto technologii k dispozici nástroje, upínače, upínací zařízení pro jednokanálové i dvoukanálové provedení, jakož i měřicí zařízení pro kontrolu koncentrace MMS média. Upínače jsou v provedení pro automatickou i manuální výměnu (kratší přechodová trubice).

Nástroje pro MMS aplikace

U nástrojů pro obrábění MMS technologií se teplo vznikající při řezném procesu neodvádí prostřednictvím chladicí kapaliny, jak je tomu při mokrém obrábění, ale tyto nástroje jsou optimalizovány se zaměřením na minimalizaci tepelných efektů:

  • nástroje mají ostřejší řezné hrany s pozitivními úhly čela (při obrábění vzniká menší teplo);
  • nástroje mají užší vodicí fazetky ve srovnání s nástroji pro mokré obrábění a také větší stažení průměru (minimalizace tření a třecího tepla);
  • díky termické izolaci povlaku a vysoce leštěným povrchům je redukováno tření mezi třískou a čelem nástroje (přestup tepla mezi třískou a nástrojem je minimalizován);
  • díky rychlejšímu odchodu krátkých třísek optimálního tvaru z místa řezu je také zmenšen přestup tepla z třísek do obrobku.

Vývoj těchto nástrojů je uskutečňován při použití nejmodernější techniky – simulace řezných procesů i simulace proudění. Následné zkoušky jsou vždy komplexní. Probíhají s pomocí vysokorychlostní kamery a termokamery, včetně piezoelektrických dynamometrů pro snímání průběhů řezných sil a chvění během obrábění.

Porovnání teplot nástrojů při termografické zkoušce s různým způsobem chlazení

Upínače pro MMS obrábění

Upínače pro MMS aplikace obrábění se odlišují na první pohled zeleným proužkem v drážce pro automatickou výměnu. V rámci standardního programu MMS jsou k dispozici skladem jak tepelné a hydraulické upínače, tak i synchronizační pouzdra včetně současné novinky GühroSync. Uvnitř jsou však prvky, které musely být optimalizovány tak, aby zde nedocházelo ke srážení a separaci oleje z proudícího vzduchu. Proudění zde musí být dokonale plynulé bez nežádoucích turbulencí a bez ostrých přechodů na hranách. Důležité vnitřní komponenty byly řádně zkoušeny a optimalizovány i s pomocí simulačních programů proudění a některá konstrukční řešení jsou také patentována. Upínače jsou vyráběny v českém závodě koncernu Gühring v Sulkově.

Průtokové poměry ve spojovací drážce chladicích kanálů v místě kuželového přechodu – proudění téměř bez nežádoucích turbulencí
Aplikace MMS technologie

Nasazení této technologie však neznamená kompromisy v řezných výkonech – zde použijeme příklad aplikace spirálního monolitního SK vrtáku RT 100T pro hluboké vrtání s povlakem TiAlN, průměr D = 5,8 mm s délkou šroubovice 120 mm:

Materiál:
42CrMo4, s pevností Rm 1 000 N.mm-2
Řezné parametry:
vc = 80 m.min-1
n = 4390 ot.min-1
f = 0,25 mm.ot.-1
vf = 1098 mm.min-1
Hloubka vrtání:
ap = 100 mm (17x D), neprůchozí
(pilotní vrtání ap = 12 mm)
Parametry MMS:
vnitřní chlazení
tlak vzduchu 0,5 MPa
koncentrace rozprašovaného oleje 15 ml.hod-1
Trvanlivost nástroje činila Lf = 100 m při opotřebení VB max = 0,18 mm.


Simulace proudění pro vrták o Ø 11,7 mm:
a. MMS
Rychlost proudění v drážce 30,4 m.s-1
Tlak na čerpadle 0,6 MPa
Tlak v nástroji 0,4 MPa

b. Chlazení emulzí
Rychlost proudění v drážce 3,5 m.s-1
Tlak na čerpadle 6 MPa
Tlak v nástroji 3,1 MPa

MMS technologie je vysoce ekologická a úsporná

Náklady týkající se chlazení a mazání činí vedle nákladů na stroj a nástroje podstatnou část nákladů na obráběcí proces. Proto nabízí snížení spotřeby řezné kapaliny rozmanité možnosti úspory.
Úspora řezné kapaliny nepřináší pouze nižší náklady, ale také podporuje ochranu životního prostředí a zdraví. Zavedení MMS technologie má tyto přínosy:

  • snížení teplotního zatížení na špičce nástroje;
  • snížení opotřebení nástroje;
  • efektivní odvod třísek z hlubokých děr;
  • snížení spotřeby řezné kapaliny;
  • vysoký chladicí a mazací účinek, zejména u hlubokých děr;
  • snížení následných nákladů:
    - na čištění součástí,
    - na likvidaci řezné kapaliny,
    - na likvidaci třísek kontaminovaných řeznou kapalinou;
  • ochrana životního prostředí a zdraví.

Technologii obrábění MMS je věnována v koncernu Gühring i nadále velká pozornost. V rámci služeb zákazníkům jsou zde zpracovávány projekty na obrábění celých součástí touto technologií. Pro příklad může sloužit kompletní aplikace na obrobení hlavy válců pro automobilový průmysl. Nástroje určené pro MMS obrábění je však také možné optimalizovat i pro obrábění za sucha (chlazení jen tlakovým vzduchem). Na základě celosvětových zkušeností včetně rozsáhlé databáze konstrukčních linií a postupů je zaručena nejvyšší výsledná kvalita. Kompetentní pracovníci jsou vysoce kvalifikovaní a s velkou motivací pomoci uživatelům v maximální možné míře zefektivnit jejich výrobu. Rozsáhlá síť aplikačních techniků se pak stará přímo v terénu u řezných procesů o zavádění této progresívní technologie, která je velice úsporná a zároveň šetrná vůči životnímu prostředí.

Dr.-Ing. František Plánička

Gühring

julie.uhlikova@guehring.de

www.guehring.cz

Další články

Průmyslové kapaliny
Nástroje pro obrábění / řezné materiály

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky














Sledujte nás na sociálních sítích: