Улучшение эффективности смазочно-охлаждающих жидкостей, эволюция технологий подачи СОЖ
Современные металлорежущие станки работают на высокоскоростных режимах, необходимых для того чтобы обтачивать, фрезеровать, сверлить детали из твердых сплавов, композитных материалов. При высоких скоростях резания быстро нагреваются, деформируются твердосплавные резцы. Для их охлаждения применяются смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ).
Эксплуатационные свойства смазочно-охлаждающих жидкостей
Химическую основу масляных и эмульсионных СОЖ составляют маловязкие минеральные масла с высокой температурой закипания. Особые свойства создаются добавлением разнообразных присадок. Для скоростной металлообработки важны такие качества смазочно-охлаждающих жидкостей:
- Отвод тепла. При резании деталь и резец нагреваются, что меняет (ухудшает) структуру металла. Отвод тепла относится к важнейшим функциям СОЖ. Быстрозакипающая вода не может охладить место резания, поэтому для отвода тепла применяются высокотемпературные минеральные масла.
- Смазка резца. Препятствует образованию задиров на обрабатываемой поверхности, сохраняет рабочую кромку.
- Диспергирующие свойства. Добавки олеиновой кислоты, тринатрийфосфата увеличивают текучесть смазки, интенсифицируют теплообмен.
- Моющие свойства. Жидкая смазка смывает с обрабатываемой детали стружку, карбиды, обугленные частицы, мешающие резанию. Для улучшения моющих свойств в СОЖ включаются присадки с поверхностно-активными веществами.
- Антикоррозионные качества. Специальные присадки (жирные кислоты, алканоламиты) образуют на обработанной поверхности металла тонкую пленку, препятствующую возникновению коррозии.
Правильный подбор смазочно-охлаждающих жидкостей относится к компетенции технологов, разработчиков производственного процесса. Он должен учитывать свойства металла и резца, температуры резания.
Способы увеличения эффективности СОЖ
В первых опытах применения СОЖ жидкость подавалась к месту резания тонкой струйкой, которая обтекала резец. При этом жидкость активно разбрызгивалась, что увеличивало ее расход, не обеспечивала охлаждения при высоких скоростях резания.
Чтобы избавиться от этих недостатков, технологи применили высоконапорную подачу, при которой смазочно-охлаждающая жидкость подается на рабочую площадку под давлением до 2 атмосфер через дюзы малого диаметра. При этом напорная струя самопроизвольно охлаждается, разбивается на мелкие частицы, снижающие расход СОЖ.
Для увеличения скорости подачи, более мелкого распыления СОЖ понадобились водосмешиваемые эмульсии, которые создают воздушно-жидкостную смесь. На выходе из сопла под высоким давлением воздушная эмульсия снижает свою температуру на 10-15 градусов, увеличивая отвод тепла.