Смазка минимальным количеством (MQL) все больше входит в сферу металлорежущей обработки и во многих областях уже зарекомендовала себя как отличная альтернатива традиционным способам с использованием смазочно-охлаждающих водных эмульсий и режущих минеральных масел.
Основные задачи
Основной задачей систем MQL является целенаправленная подача соответствующего смазочного материала к месту контакта инструмента (режущей кромке). Для этой цели предлагается ряд различных устройств с целью удовлетворения различных требований.
Для одноцелевых станков, например, протяжных, пильных и фасонных, обычно используются простые, управляемые вручную MQL-устройства с внутренней и внешней подачей с различными функциональными режимами. Обычно это системы с напорными баками и дозирующими насосами.
Современные гибкие производственные системы требуют очень требовательных технологий MQL-устройств и тонкой настройки. Для этого были разработаны сложные системы MQL, которые имеют интегрированные компоненты для регулирования, управления и контроля.
При распиловке металлов подача смазки в минимальном количестве считается передовой во многих отраслях. Новая технология хорошо зарекомендовала себя даже в колонковых сверлильных станках, которые ранее работали со "смазкой из масленки". Для редко используемых станков, которые бездействуют в течение нескольких дней или недель, переоборудование станка является выгодным, т. к. используется чистая смазка, которая "не портится" и остается хорошем состоянии в течение длительного периода времени.
В зависимости от доступа к режущей кромке к используемым устройствам предъявляются различные требования. По этой причине различают внешнюю и внутреннюю подачу смазочной среды, что заметно влияет на стоимость технологии устройства.
Технология подачи
Основные различия в технологии подачи связаны с транспортировкой смазочного материала.
В случае внешней подачи мазка либо подается снаружи в виде аэрозоля с помощью сжатого воздуха, либо "выстреливается" на инструмент в виде капель. Другая возможность - внутренняя подача смазки через вращающийся шпиндель станка и внутренние каналы инструмента смазка наносится с помощью распылительных форсунок по окружности инструмента.
На рисунке показаны основные различия между внешней и внутренней подачей:
Внешняя подача смазки
Для стандартных процессов системы MQL для внешней подачи подходят для модернизации станков, поскольку необходимые распылительные форсунки легко устанавливаются на шпиндельную бабку. Такая система особенно подходит для простых стандартных процессов, например пиления, сверления, фрезерования и точения. Однако этот тип подачи смазки ограничен различными длинами и диаметрами инструментов, а также ограниченным доступом к режущей кромке инструмента, например, при глубоком сверлении.
Преимущества:
- Простая адаптация
- Низкие инвестиционные затраты
- Небольшие затраты на модернизацию обычных станков
- Не требуются специальные инструменты
- Быстрый результат
Недостатки:
- Ограниченные возможности регулировки сопел из-за разной длины и диаметра инструмента
- Возможные эффекты затенения струи при работе
- Возможные эффекты затенения струи при обработке
Внутренняя подача смазки
Для сложных процессов использование систем MQL с внутренней подачей обеспечивает точную подачу аэрозоля непосредственно к месту контакта через инструмент. Смазка постоянно доступна в критических точках в течение всей последовательности обработки. Это позволяет сверлить очень глубокие отверстия и использовать очень высокие скорости резания. Поскольку смазочный материал должен подаваться через шпиндель станка, переход на эту систему может оказаться дорогостоящим. Некоторые системы могут управляться непосредственно системой управления станка: настройки системы смазки на необходимое количество масла и сжатого воздуха могут выполняться автоматически при смене инструмента. Для таких систем смазки в автоматизированном производстве настройка параметров системы вручную не требуется.
Преимущества:
- Оптимальная смазка в точке резания (для каждого инструмента, даже для труднодоступных точек)
- Отсутствие рассеивания или потерь при разбрызгивании (см. внешнюю подачу)
Недостатки:
- Требуется специальный инструмент
- Высокие инвестиционные затраты
- Требуется пригодность станка
Основные элементы для успешного внедрения MQL
Для беспрепятственного внедрения и реализации MQL в производственных процессах крайне важно заранее получить исчерпывающую информацию об основных элементах.
Надежность процесса обработки достигается тогда, когда смазочный материал, инструмент, дозирующее устройство и станок подходят для смазки минимального количества и оптимально согласованы друг с другом. Чем больше эти элементы совместимы друг с другом, тем лучше. Также важно, чтобы условия были правильно применены в процессе обработки квалифицированным оператором станка.
Независимо от общих требований, рекомендуется учитывать каждую конкретную ситуацию обработки. Для этого необходимо разработать свой подход, чтобы освоить эту новую технологию.
Смазочные материалы для MQL смазочной системы
Смазочный материал этой категории попадает в рабочую зону в виде тумана и аэрозолей, часто подвергается высоким тепловым и механическим нагрузкам. Поэтому пользователь должен убедиться, что используются только токсикологически безвредные смазочные материалы. Для безотказной обработки металлов лучше всего подходят смазочные материалы с очень хорошими смазочными свойствами и высокой термической стойкостью. В промышленном производстве используются синтетические эфирные масла и жирные спирты с благоприятной испаряемостью и высокой температурой вспышки.
Синтетические эфиры предпочтительны для всех процессов механической обработки, в которых смазочный эффект между инструментом, заготовкой и отделяемой стружкой имеет первостепенное значение. Примерами этого являются нарезание резьбы, сверление, развертывание и точение. Синтетические эфиры, несмотря на низкую вязкость, обладают высокой температурой кипения и температурой вспышки. Это означает, что в рабочем пространстве выделяется гораздо меньше паров по сравнению с обычными минеральными маслами. Помимо этих свойств, эфирные масла обладают очень хорошей биоразлагаемостью и низкой токсичностью.
Использование специальных микросмазочных материалов гарантирует устойчивую и оптимальную обработку всех металлических материалов.
Жирные спирты, по сравнению с эфирными маслами, имеют более низкую температуру вспышки при одинаковой вязкости. Изготавливаются из нетоксичного, возобновляемого, растительного сырья. Они являются экологически чистыми и биоразлагаемыми. В отличие от эфирных масел, натуральные материалы обладают меньшей смазывающей способностью и предпочтительны для процессов механической обработки, в которых на первый план выходит эффект разделения, а не смазывающий эффект (предотвращение образования кромки). Примером этого является обработка цветных металлов. Жирные спирты обладают очень хорошей биоразлагаемостью, токсикологически безвредны и, кроме того, относятся к категории неопасных для водных микроорганизмов.
Преимущества MQL смазочных материалов:
- Водосберегающие и почти безотходные
- Разлагаемые микроорганизмами
- Не токсичные и без запаха
- Без EP-добавок, таких как хлор, нитрит, сера, фенол или биоциды
- Безопасные для здоровья человека и окружающей среды
- Не влекущие кожные и респираторные заболевания
- Позволяющие выполнять операции с высокой подачей, высокой скоростью резания и коротким временем выдержки инструмента
Дополнительные преимущества:
- Чистые станки с прозрачными экранами, без скользких полов
- Исключение грязной рабочей среды
- Почти полностью сухие заготовки, инструменты и стружка
- Снижение уровня шума и вибрации, что повышает комфорт и безопасность на рабочем месте
- Контроль над количеством и процессом распределение смазки, что важно для сложных и точных операций
Минимальные количества смазочных материалов оптимально дозируются с помощью прецизионных дозаторов на обрабатываемый инструмент. В таких требовательных операциях, как сверление, развертывание, нарезание и накатывание резьбы, точение, глубокое сверление, распиловка вы получаете:
- Непрерывное смачивание инструмента смазкой
- Равномерное распределение смазки, значительно снижающей трение, возникающее при обработке металла
- Обработка деталей из таких материалов, таких как сталь, чугун и алюминий
- Очень низкий расход смазочных материалов
- Высокая производительность используемых инструментов
- Почти сухие заготовки, инструменты и станки
По сравнению с обычными охлаждающими жидкостями эти MQL смазочные материалы для «почти сухой металлообработки» значительно улучшают смазывающую способность. Тепло трения, возникающее при обработке металла, уменьшается, увеличивается ресурс инструмента и улучшается качество поверхности.
В конечном итоге, эти преимущества выливаются в повышение эффективности работы и увеличение срока службы инструмента, что, в свою очередь, обеспечивает значительную экономию средств для производственных компаний.
Заключение
Технология минимизации количества используемой смазки (Minimum Quantity Lubrication) не только существенно снижает объем отходов и воздействие на окружающую среду, но и оптимизирует производственные процессы. Точечное нанесение смазочных материалов позволяет полностью использовать каждую каплю, обеспечивая максимальную защиту от износа и поддерживая чистоту на рабочих местах.
Кроме того, внедрение систем точного дозирования обеспечивает мониторинг и корректировку в режиме реального времени, гарантируя, что смазка адаптируется к специфическим требованиям каждой операции. Эта адаптивность подходит не только для различных процессов обработки, но и для различных материалов, позволяя операторам добиваться наилучших результатов независимо от сложности задачи.
По мере того как производители стремятся к эффективности и устойчивости производственных процессов, переход к передовым методам смазки становится необходимостью. Интеграция таких систем не только повышает качество конечного продукта, но и способствует созданию более безопасной рабочей среды.
В итоге можно сказать, что переход к использованию прецизионных смазочных материалов — это не просто тренд, а принципиальное изменение, которое способствует развитию технологий обработки, обеспечивая сохранение лидирующих позиций в отрасли.
