Управляющий по развитию бизнеса аэрокосмического сектора компании Seco Tools Дэвид Пирсон утверждает, что применение технологии МКС, расшифровывающейся как «Минимальное Количество Смазки» (англ. MQL, Minimum Quantity Lubrication), очень выгодно производителям. 

Несмотря на то, что жидкостное охлаждение издавна используется при множестве операций механической обработки, технология МКС в последние годы с успехом завоевывает всё больше позиций в этой отрасли. Первоначально эта технология использовалась в автомобилестроении и при обработке алюминиевых отливок, однако в настоящее время всё большее количество компаний-производителей проявляет интерес к этой технологии  в том числе субподрядчики, работающие в аэрокосмическом секторе и заинтересованные этой технологией с целью увеличения производительности.

МКС - Минимальное Количество Смазки

Следует отметить, что сухая обработка ещё не отмерла и всё ещё используется, однако она применяется в довольно узких областях обработки обычной и нержавеющей стали и с определенной номенклатурой инструмента, в то время как МКС на сегодняшний день выглядит гораздо более привлекательно.

Технология МКС, также известная как «полусухая обработка», строится на подаче сверхмалых доз смазки точно в точку контакта режущего инструмента и детали. Этот подход доказал свою эффективность при обработке цветных металлов и большинства видов стали, и перспективы его применения в настоящий момент исследуются рядом специалистов по металлообработке в тесном сотрудничестве с заказчиками.

Технология MQL: старый и новый подходы

Технология МКС значительно отличается от традиционных методов смазки и охлаждения и, как следствие, медленно и неохотно внедряется в производство. Производители металлорежущего и высокоточного оборудования привыкли к традиционному подходу, в результате чего первоначальный переход на МКС-технологию произошел в тех секторах, где применение жидкостного охлаждения попросту неприемлемо. Несмотря на успехи в продвижении технологии, всё ещё остаются компании-сторонники традиционного подхода. Тем не менее, проводятся широкомасштабные испытания и развитие технологии, особенно в аэрокосмической отрасли, для предприятий которой стремление к повышению производительности определяет выживание на рынке в целом. В этих условиях полусухая обработка получила широкое распространение и признание. Внедрение систем МКС, обеспечивающих значительную экономию средств благодаря снижению расхода смазочных веществ и снижающих наносимый природе вред от утилизации смазок, а также позволяющих применять более высокие скорости металлообработки, показывает, что успешное будущее этой технологии не за горами.

К примеру, компания Seco Tools в настоящее время работает над двумя самостоятельными проектами фрезерного оборудования, построенного с использованием технологии МКС, для определения перспектив этой технологии и выгоды от её использования.

Первый из этих проектов проводится в Великобритании, среди его участников – заказчики, один из университетов и сама компания Seco. Этот проект проходит под патронажем TSB – организации, курирующей все технологические инновации в Великобритании.

Второй проект проводится нашей штаб-квартирой в Швеции и касается систем смазки, применяемых в вертикально-фрезерных станках с ЧПУ. Система смешивает смазку и воздух вне шпинделя, затем подает их по подводящей трубке к режущему инструменту, а оттуда через индивидуальные сопла – непосредственно к каждой твердосплавной режущей кромке или съёмной пластине режущего инструмента. Тестируются различные размеры и формы сопел.

Преимущества технологии MQL

Полусухая обработка обеспечивает значительную выгоду (см. список в конце статьи), в то время как затраты на смазку и охлаждение составляют около 15-18 процентов себестоимости продукции, произведенной по традиционной технологии, МКС позволяет снизить долю этих расходов в себестоимости до 5%. Наиболее часто в этой технологии для смазки применяются биоразлагаемые производные растительных масел, которые, благодаря своей полярности, демонстрируют превосходные антифрикционные свойства. В отличие от минеральных и синтетических смазочных жидкостей, жидкости на растительной основе более эффективно смачивают поверхность металлов, обеспечивая превосходную смазку. При правильном применении эти жидкости уменьшают трение и вызываемое им тепловыделение от скольжения срезаемого слоя металла по поверхности резца, перед его сходом и превращением в стружку. Уменьшение трения не только продлевает срок эксплуатации инструмента, но и полностью снимает необходимость его дополнительного жидкостного охлаждения.

Операционный анализ

Вертикально-фрезерные станки с ЧПУ с подвижным порталом, из-за своей открытой компоновки, также зачастую оснащаются системами МКС. Те из станков, которые не оснащены системой MQL, обычно поставляются вообще без смазки режущего инструмента и предназначены для «сухой обработки». Эти станки с легкостью можно модифицировать, оснастив системой МКС, когда сопло устанавливается на подвижную балку станка и направлено на внешнюю часть режущего инструмента. Скорость подачи при этом может быть увеличена до 50%, при этом качество обработанной поверхности улучшается, благодаря постоянной смазке режущего инструмента во время фрезерования. Поскольку срок службы режущих пластин при использовании технологии МКС увеличивается вдвое, а иногда и вчетверо, значительно увеличивается производительность, благодаря уменьшению времени простоев для смены фрез.Технология MQL (МКС)

Технология МКС получила широкое признание и распространение в аэрокосмической промышленности на больших фрезерных станках с подвижным порталом, используемых для фрезеровки лонжеронов крыла из алюминиевого проката. В результате технология МКС, зачастую интегрированная вакуумными системами, используемыми для удаления стружки, а также располагающая одним или двумя внешними смазочными соплами, подающими малое количество смазочной жидкости, вскоре стала наиболее предпочтительным методом смазки режущего инструмента.

Данная технология также доказала свою эффективность на передвижных установках сверления с фиксированной оборотной подачей. Эти установки чаще всего устанавливаются в больших каретках для сверления и рассверливания отверстий в процессе сборки лонжеронов и фюзеляжей авиатехники. Обычно в таких установках используются полые сверла для подачи смазки внутри сверла непосредственно к точке контакта инструмента и обрабатываемой детали. До появления технологии МКС, в таких установках использовались, в основном, водорастворимые СОЖ.

Технология использования минимального количества смазки также может быть эффективна на токарных и токарно-револьверных станках с ЧПУ, но возможность и удобство её применения сильно зависят от компоновки станка, в частности, его резцовой головки (резцедержателя). Наилучший способ подачи СОЖ по технологии МКС на таких станках – использование штатного канала подачи СОЖ.

В типичной системе МКС с одним соплом смазка должна смешиваться с воздухом физически как можно ближе к резцедержателю. При этом образуется смазочный туман, который подается далее по каналам резцовой головки. Этот туман может подаваться к режущему инструменту как внешне, через небольшие сопла из нержавеющей стали, так и по каналам расточной оправки или резцедержателя.

Во время работы резец на значительное время погружается в обрабатываемый материал, и зачастую в этом случае более эффективно подводить смазочно-охлаждающую жидкость к задней поверхности режущей пластины, откуда часть её перейдет на режущую кромку, а другая часть останется на обрабатываемой заготовке до встречи с резцом на следующем обороте. Поскольку стружка на токарных станках сразу же снимается с резца и заготовки, нет необходимости в подаче СОЖ под напором для её удаления.

Наибольшую трудность в оснащении по технологии МКС представляют вертикально-фрезерные станки, поскольку в них заготовка располагается горизонтально, из-за чего стружка скапливается на обрабатываемой детали. Существует два способа применения технологии МКС на таких станках: внутренняя подача, через шпиндель и полые фрезы, или внешняя подача через сопло, в том случае, если фрезы слишком малы и не имеют внутренних каналов, или станок не оснащен внутренней подачей СОЖ. Предпочтительней использовать подачу через шпиндель, поскольку при этом СОЖ направляется непосредственно на режущие кромки, при этом воздух, несущий жидкую фазу смазки, эффективно отдувает стружку из зоны обработки, предотвращая её повторное перерезание.

Преимущества МКС по сравнению с жидкостным охлаждением

  • Увеличенный срок службы инструмента (благодаря уменьшению трения), от 50 до 200 процентов, в зависимости от условий применения, материала, вида режущего инструмента, и т.д.
  • Меньшее время обработки деталей благодаря более высоким скоростям подачи, возможным при применении МКС. В зависимости от материалов и видов обработки, возможно увеличение подачи от 25 до 100%.
  • Чистая и практически сухая стружка, не требующая дальнейшей обработки и утилизируемая по более высокой цене.
  • Снижение затрат и времени на замену старой и отработанной смазочно-охлаждающей жидкости.
  • Снижение или отсутствие затрат на применение специальных видов утилизации СОЖ.
  • Отсутствие необходимости применения устройств сбора СОЖ с поверхности детали.
  • Нет необходимости тестирования СОЖ на взаимодействие с металлом детали.
  • Чистые полы и безопасное рабочее место.
  • В результате применения этой технологии получаются детали с высокой чистотой обработки с тончайшей защитной масляной пленкой.
  • Технология МКС не вредит природе, поскольку сама жидкость – стопроцентно биоразлагаемая, к тому же полностью перерабатывается в процессе применения.

Перевод статьи When Less Is More, Machinery.co.uk



Понравилась статья? Поделитесь: