Témata
Reklama

Vysokotlaké chlazení pro obrábění

V současné době většina předních výrobců obráběcích strojů nabízí vysokotlaké chlazení, buď jako pevně zabudovanou část stroje nebo připojitelné rozšíření. Vysokotlaký chladicí systém, připravený pro zajištění vhodného tlaku chladicí kapaliny až 340 barů (5000 PSI), s názvem ChipBlaster může být připojen na 90 % nových obráběcích strojů.

Přednosti chladicího systému, o kterém se mohli návštěvníci veletrhu IMT 2002 Brno dozvědět na stánku firmy Newtech ve spojení s výkonnými obráběcími stroji Mori Seiki, dokumentujme nyní další aplikací - vrtáním.
Reklama
Reklama
Reklama

Vrtání

Vysokotlaké chlazení je mimořádně přínosné i pro vrtání. Zejména proto, že odstraňuje typické problémy s třískami a vysokou teplotou, které vznikají při klasickém vrtání s nízkotlakým chlazením. Chlazení místa řezu při vrtání je velmi obtížné, protože probíhá v omezeném prostoru, např. vrtání neprůchozí díry nebo řezání závitu závitníkem. Zvláště u delších otvorů chladicí kapalina zaplňuje celý vyvrtaný prostor, odvod třísek nebývá plynulý a někdy může teplota v místě řezu způsobit i odpařování chladicí kapaliny. V případě vysokotlakého chlazení se zpravidla využívá tlaku na úrovni 69 barů, ale pro speciální obtížné aplikace i vyššího. Vlastní tlak kapaliny neovlivňuje účinnost vrtání. Efektivnost chlazení je výrazně závislá na rozměru díry. Výsledky zkoušek vrtáním:

Na co nezapomenout

Uvedené příklady aplikací vysokotlakého chladicího systému jednoznačně dokumentují jejich přednosti při obrábění. Bezchybné provedení operací obrábění vyžaduje, aby tyto systémy v provozu splňovaly určité kvalitativní parametry. Proto je třeba přípravě a provozu chladicího systému věnovat náležitou pozornost, a to nejen z hlediska tlaku a množství chladicí kapaliny, ale i z hlediska některých dále uvedených aspektů, které mohou ovlivnit kvalitu výsledku operace obrábění:
  • Čistota chladicí kapaliny - předpokladem dosažení předepsané kvality obrobeného povrchu a dostatečné trvanlivosti nástroje je čistá chladicí kapalina bez třísek a kovových (abrazivních) částic. Vyžaduje to provádět účinnou filtraci kapaliny, kterou jsou zachyceny částice větší než 5 (m (velikost nejmenších odfiltrovaných částic by neměla přesáhnout 20 (m). Přivádět chladicí kapalinu s abrazivními částicemi do oblasti řezu může vést k poškození jak nástroje, tak i obrobeného povrchu. Poškození nástroje způsobuje nepředvídatelné kolísání jeho trvanlivosti. Drobné kovové částice poškozují upínací plochy nástrojů, např. kuželů frézovacích trnů apod., zhoršují přesnost jejich upnutí a házení v upnutém stavu. Zůstane-li mezi upínacími plochami nástroje např. tříska o velikosti asi 0,5 mm, není tento z hlediska přesnosti a vyvážení použitelný. U nástrojů s vnitřním chlazením dochází často k zanášení chladicích kanálků třískami apod., snížení přívodu kapaliny, které způsobí změnu podmínek řezání, s negativními důsledky pro nástroj i obrobek. Význam čistoty chladicí kapaliny vzrůstá s rozšiřujícím se využitím nástrojových rychloupínacích systémů a automatické výměny řezných nástrojů.
  • Koncentrace chladicí kapaliny - v dílenské praxi je často zanedbávána kontrola koncentrace chladicí kapaliny, která je prováděna nepravidelně nebo vůbec. Přípravě nové kapaliny a udržování jejího správného složení v provozu je věnována nedostatečná pozornost. Ukazatelem neúčinného působení chladicí kapaliny jsou nezřídka až zjevné stopy tepelného ovlivnění materiálu obrobku nebo známky slabého protikorozního působení. Výrobce chladicích prostředků odhaduje, že po 80 % doby obrábění jsou používány kapaliny s nesprávnou koncentrací.
  • Nové řídicí systémy obráběcích strojů monitorují koncentraci a množství chladicí kapaliny ve stroji. V případě potřeby doplňují přiměřené množství koncentrované emulze nebo vody a udržují stanovenou koncentraci s přesností 0,5% bez zásahu obsluhy. Tím je vyloučena možnost poškození nástroje nebo obrobku v důsledku nepřípustného rozptylu vlastností chladicí kapaliny. Stálost složení chladicí kapaliny přispívá ke spolehlivosti průběhu procesu obrábění.
  • Vlastnosti chladicích systémů - v původním provedení nebyly vysokotlaké chladicí systémy příliš účinné ani spolehlivé; běžně dodávaly stejný tlak a množství kapaliny každému nástroji při jakékoliv aplikaci. Jestliže např. čerpadlo dodávalo 32 l.min-1 k vrtání nástrojem ( 6,4 mm, který spotřeboval 8 l.min-1 , potom muselo být zbývající množství kapaliny uvolněno obtokovým pojistným ventilem. U takového systému docházelo k pěnění kapaliny, snižovala se účinnost chlazení i životnost filtrů. Při použití stejného čerpadla pro vrtání ( 25,4 mm, které vyžadovalo množství 38 l.min-1, nebylo zajištěno optimální chlazení.
  • Moderní chladicí systémy automaticky dodávají jen takové množství, které stačí k udržení plného tlaku. Při změně podmínek číslicové řízení stroje provede korekci dodávaného množství kapaliny. Na obráběcím stroji je možné v rozsahu možností systému naprogramovat jakýkoliv tlak chladicí kapaliny. Systém dodává jen množství kapaliny potřebné pro danou nástrojovou aplikaci, takže nedochází k žádným ztrátám. Současným využitím možností naprogramování tlaku chladicí kapaliny a automatické korekce jejího množství bylo dosaženo dvojnásobného zvýšení životnosti čerpadel i filtrů.

    Jak postupovat

    Použití vysokotlakého chlazení s velkým množstvím chladicí kapaliny v procesu obrábění přináší tyto hlavní přednosti:
  • zvýšení řezné rychlosti
  • zvýšení trvanlivosti řezného nástroje
  • možnost kontroly utváření a odvodu třísek, a tím zvýšení spolehlivosti procesu obrábění
  • Je třeba zvážit, které z uvedených předností přinesou největší a současně spolehlivé zlepšení konkrétního procesu obrábění. Uplatnění předností nebude stejné pro jednotlivé nástroje v procesu. Je třeba poznamenat, že cílem nebude obrábět co nejrychleji každým nástrojem, ale optimálně využít každého řezného nástroje k dosažení nejúspornější spolehlivé varianty celého cyklu obrábění. Skutečný přínos chladicího systému může být dosažen jen optimalizací každého nástroje samostatně.
    Na základě praktických zkušeností lze doporučit následující postup:
    Stanovit interval výměny nástrojů s přihlédnutím k optimální výrobě mezi výměnami, např. 1 hod, 4 hod apod. Tímto intervalem nebo jeho násobky je určen cyklus výměny - např. výměna některých břitových destiček proběhne po 4 hod, po uplynutí stejné doby budou opět vyměněny společně s nástroji s trvanlivostí 8 hod. Poté se zvýší řezná rychlost každého nástroje k dosažení stanovené optimální trvanlivosti. Přitom některými nástroji by bylo možné obrábět rychleji při snížení času výměny. V žádném případě nelze celý proces navrhovat jen podle řezné rychlosti. I proto, že u některých nástrojů nelze vůbec zvýšit řeznou rychlost. Zvýšení trvanlivosti řezných nástrojů může také přinést zvýšení produkce výrobního procesu. Např. jsou obráběny velmi přesné díry a po každé výměně břitové destičky na nástroji je třeba obrobit 4 až 5 součástí, než se podaří znovu přesně seřídit rozměr díry; v tomto případě zvýšení trvanlivosti destičky může přispět ke snížení zmetkovitosti, ušetřit na době výměny i ceně břitové destičky. Dále je třeba věnovat pozornost časům výměny nástrojů nebo změny otáček vřetena. Je zřejmé, že když zvýšením rychlosti se dosáhne snížení času obrábění o 3 s, ale řazení na vyšší rychlost vřetena a zpět vyžaduje 4 s, je ztráta v celkovém času cyklu 1 s.
    Vysokotlaké systémy, které využívají velkého množství chladicí kapaliny, představují intenzifikační prostředek procesu obrábění. Jejich praktické uplatnění je především spojeno s moderní konstrukcí obráběcích zařízení, která vytváří všechny potřebné podmínky pro optimální využití. Možnosti aplikace vysokotlakých chladicích systémů na stávajících obráběcích strojích budou velmi obtížné, především z technického, ale i ekonomického hlediska. Přestože výrobce ChipBlaster uvádí, že jeho vysokotlaké chlazení zajistí zkrácení doby procesu obrábění o 30 % (v některých případech i více), je zřejmé, že využití předností tohoto systémů si vyžádá moderní obráběcí stroje.
    Reklama
    Vydání #11
    Kód článku: 21131
    Datum: 13. 11. 2002
    Rubrika: Trendy / Průmyslové kapaliny
    Autor:
    Firmy
    Související články
    Maziva pro potravinářský průmysl

    Společnost Fuchs vyrábí oleje a maziva už více než 85 let – pro téměř všechny aplikace a odvětví. S více než sto tisíci zákazníky a padesáti společnostmi po celém světě je Fuchs předním světovým nezávislým výrobcem olejů a maziv.

    Vlastnosti moderních plastických maziv

    Průmyslová odvětví neustále vyhledávají plastická maziva, jež nabízejí nejkvalitnější technické parametry mazání – lepší mechanickou stabilitu, zvýšenou odolnost vůči smyku a vodě, účinnější ochranu proti korozi a stálý výkon jak při vysokých, tak nízkých teplotách.

    Nanoaditivace lubrikantů

    Využití nanomaziv v moderních technologiích zaznamenává výrazný pokrok. Nanomazivo je nový prostředek skládající se z částic o velikosti nanometrů rozptýlených v základním mazivu. Použití nanoaditiv ve formě nanočástic má vysokou účinnost z důvodu jejich vysoké chemické a biologické aktivity. Aditivace maziv nanočásticemi je jednou z možných cest k řešení problémů s likvidací bakterií a tím zlepšení biologické, chemické a technologické stability procesních kapalin. V článku je sledován vliv aditivace lubrikantů nanočásticemi oxidu křemičitého (SiO2) na součinitel tření a opotřebení.

    Související články
    Výzvy při lisování hliníku

    Vzhledem k neustále se zvyšujícím požadavkům na snižování spotřeby paliv automobilovém průmyslu, musí výrobci hledat cesty ke snižování hmotnosti automobilů všech produktových řad. Vedle používání ocelí AHSS a UHSS jsou hliníkové slitiny velmi atraktivní a životaschopnou možností pro výrobce. Novější typy oceli mohou být zpracovány podobným způsobem původně používaným po generace. Hliníkové materiály mají mnoho výhod i nevýhod oproti oceli, které musí být pečlivě zváženy.

    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Související články
    Vynález bezolejového technologického maziva

    Před 35 lety v klidné ulici v Evanstonu (USA) vyvinul Art Dampts vůbec první vysoce výkonné bezolejové mazivo pro lisování kovů. Pan Dampts strávil většinu své kariéry ve výzkumném centru IRMCO, které nyní nese jeho jméno.

    Čistící síla pro hydraulické systémy

    Majitelé podniků a provozovatelé strojů neustále hledají nové způsoby, jak zefektivnit produktivitu výroby a zvýšit svou konkurenceschopnost. Údržba hydraulických zařízení se však stále více potýká se znečištěním hydraulického systému kaly a usazeninami. Tyto usazeniny snižují efektivitu práce strojů, způsobují zbytečné prostoje a snižují celkovou produktivitu práce a navyšují celkové náklady.

    MKU_Maziva pro obrábění ozubených kol

    Ještě před několika lety se musela k dosažení optimálního obrobení ozubených kol použít velká paleta různých obráběcích kapalin, situaci navíc komplikovaly různorodé povrchy a tepelné zatížení. Dnes je situace přehlednější. Vhodným výběrem pokročilých obráběcích kapalin lze výrobu ozubených kol významně zefektivnit.

    Plastické mazivo pro vysoce zatížená ložiska

    Plastická maziva typu Total Ceran využívají moderní typ zpevňovadla na bázi modifikovaného kalciumsulfonátového komplexu.

    Oleje pro operace lisování

    Lze i dnes výrazně snížit náklady a zvýšit produktivitu při tváření kovů za studena? Proces tváření za studena je doprovázen třením, proto je nutné použít mazivo, které zabraňuje zadírání nástrojů. Tím se sníží deformační odpor a zvýší kvalita povrchu tvářeného dílu. Srovnáme-li spotřebu klasických olejů při lisování s ekologickými oleji, pak oleje řady Luba a Solester na bázi rostlinných esterů a polymerů, vyvinuté společností Molydal, vykazují nižší množství spotřebovaného oleje na vylisování stejného výlisku, prodlužují životnost lisovacích nástrojů, neobsahují žádné nebezpečné látky a jsou snadno odstranitelné. Při jejich výrobě se používají látky z obnovitelných přírodních zdrojů.

    Filtrace kapalin odstředivou silou

    Firma technology-support, s. r. o., výhradní zástupce renomovaného výrobce vysokotlakých chladicích systémů ChipBlaster, nyní nabízí pod obchodním názvem CentraBlast filtrační čerpadla na bázi odstředivky.

    Servisní zásah zabránil odstávce kulového mlýnu

    I při poruše klíčového zařízení pro zpracování suroviny lze díky použití opravného mazání zabránit přerušení výroby a s tím spojeným ztrátám.

    Mycí stůl pro biologické čištění součástí

    Pro ekologické čištění strojních dílů jsou nabízeny mycí stoly, které čistí na biologické bázi. V jakých případech jsou tyto stoly na mytí součástek vhodné? Co dokážou? A co nedokážou?

    Kompaktní trubkový výměník tepla s lamelami

    Trubkový výměník s lamelami na straně oleje je optimální pro chlazení oleje v mazacích nebo hydraulických agregátech. Je velmi kompaktní, vysoce účinný, spolehlivý a s výborným poměrem výkonu a ceny.

    Elektroizolační oleje

    Elektroizolační oleje nebo též transformátorové oleje se používají do výkonných transformátorů, kde plní chladicí a izolační funkci. Můžeme se tedy setkat s transformátory, které jsou chlazeny vzduchem (malé transformátory), s velkými transformátory chlazenými olejem nebo s transformátory bez olejové náplně (vinutí je zalito v izolační pryskyřici).

    Reklama
    Předplatné MM

    Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

    Proč jsme nejlepší?

    • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
    • Vysoký podíl redakčního obsahu
    • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

    a mnoho dalších benefitů.

    ... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

        Předplatit