Система подачи СОЖ что это?

Системы подачи СОЖ под высоким давлением во фрезерном и токарном оборудовании

Применение смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) при металлообработке позволяет повысить её производительность, увеличить ресурс режущих насадок при одновременном улучшении качества получаемой поверхности и точности обработки. Системы подачи СОЖ под давлением обладают дополнительными преимуществами.

Необходимость применения СОЖ

В процессе токарной и фрезерной обработки острый клин режущего инструмента снимает тонкие слои материала заготовки, формируя деталь необходимой формы, размеров и с необходимым качеством поверхности. Энергия вращающегося шпинделя частично расходуется на отделение материала заготовки, при этом значительная её часть превращается в тепло.

При интенсивной работе перегревается и инструмент, и металлическая заготовка. Перегрев сокращает ресурс режущего инструмента; качество обработки также ухудшается. Между скоростью обработки (частотой вращения шпинделя и скоростью подачи резца или фрезы) и температурой существует прямая зависимость: с увеличением скорости заготовка и инструмент нагреваются сильнее.

Ещё одна проблема при интенсивной обработке металлических деталей связана с недостаточно эффективным удалением стружки: длинная стружка скапливается вокруг инструмента или детали, скопление стружки может вызвать останов станка и даже его аварию. При этом станок может выбыть из производственного процесса на несколько часов или даже дней.

Поскольку при токарной и фрезерной обработке на резание и на нагрев расходуется мощность шпинделя, то до некоторой степени тепловыделение можно снизить путём уменьшения скорости резки, то есть уменьшая частоту вращения шпинделя.

Однако в таком случае страдает производительность. При этом проблема отвода стружки остаётся.

Способы подачи СОЖ

Эффективный способ контролировать температуру — подать в зону резки смазочно-охлаждающую жидкость. Использование СОЖ позволяет:

увеличить рабочий ресурс режущей оснастки за счёт уменьшения трения о поверхность заготовки;

устранить резкий перепад температур в теле резца или фрезы;

снизить вероятность растрескивания режущих кромок из-за температурных перегрузок.

При интенсивной работе температура в зоне нагрева достигает 700–750°С, при этом охлаждающая жидкость начинает испаряться. Возникающий паровой барьер отталкивает COЖ, препятствуя её контакту с охлаждаемой оснасткой и обрабатываемой деталью. Системы подачи СОЖ под высоким давлением решают эту проблему, создавая давление, не допускающее образования паровой преграды и позволяющее быстро отводить тепло из зоны резания.

При этом удаётся решить и ещё одну задачу — струя жидкости ломает и дробит стружку, облегчая её эвакуацию из зоны резания. Это особенно полезно при фрезеровании глубоких отверстий и различных фасонных внутренних поверхностей, для которых отвод стружки затруднён.

Использование СОЖ под давлением эффективно для интенсивных методов обработки, то есть при обработке труднообрабатываемых материалов и при высокой скорости резания.

К труднообрабатываемым материалам относят:

сплавы титана (из-за низкой теплопроводности происходит повышение температуры в зоне резания, при резке образуется длинная стружка);

нержавеющие стали, для обработки которых необходимо прикладывать относительно высокие силы резания, а для аустенитной и дуплексной стали стружкодробление также затруднено;

жаропрочные сплавы на основе железа, никеля и кобальта, для обработки которых требуется ещё более высокая сила резания.

Совершаемая в процессе резания механическая работа почти полностью переходит в теплоту, при этом стружка нагревается до более высокой температуры, чем заготовка. Как видно из диаграммы, большая площадь контакта режущего инструмента со стружкой обеспечивает перенос тепла от стружки к резцу (фрезе). То есть температура режущего инструмента сильно зависит от времени его контакта со стружкой.

Подача СОЖ под высоким давлением (70–80 бар и выше) точно в определенную область способствует быстрому отводу тепла, подъёму стружки, её дроблению и более эффективной эвакуации. Оптимальная область подачи СОЖ находится между передним углом инструмента и стружкой, так как именно здесь температура инструмента максимальна:

Такое решение реализовано в современных обрабатывающих центрах, оснащённых насосами высокой производительности, соответствующей оснасткой и инструментами с внутренними каналами для подвода СОЖ и с точно выверенным расположением и сечением выходных отверстий этих каналов.

Преимущества обработки с подачей СОЖ​ под давлением

Используя СОЖ под высоким давлением с оптимизированными режущими инструментами и быстросменной оснасткой, вы получаете множество преимуществ.

Контроль над стружкодроблением устраняет две самые значимые причины простоя станков:

остановы станков из-за скопления длинной стружки вокруг инструмента или детали;

останов станка на техническое обслуживание для устранения стружки, забивающей транспортёр при её эвакуации.

Одним из больших преимуществ от использования систем СОЖ высокого давления является уменьшение настроек трубки для СОЖ. При наружных трубках обычно требуется 2–3 попытки, чтобы получить правильное положение струи жидкости. В процессе работы трубка может часто сбиваться стружкой, что требует регулярного останова станка и перенастройки трубки подачи жидкости. При использовании же державок с высокоточными соплами подвод СОЖ от инструмента к режущей кромке фиксирован.

Оборудование для подачи СОЖ под высоким давлением

Почти все станки (ссылка на каталог) поддерживают подачу СОЖ под высоким давлением, около 70/80 бар (1015/1160 psi). Некоторые станки могут обеспечивать ещё более высокое давление СОЖ до 150 бар (2176 psi), которое востребовано при выполнении сложных операций и обработке труднообрабатываемых материалов.

Преимущества могут быть значительными, однако следует отметить:

преимущества будут получены только с инструментами, разработанными для высокоточной подачи СОЖ;

давление СОЖ, которое требуется для дробления стружки у токарных инструментов, зависит от конструкции сопла, обрабатываемого материала, а также глубины резания и подачи;

требуемый расход СОЖ зависит от давления и суммарной площади каналов для подвода СОЖ;

выбираемый станок должен быть оснащен защитным кожухом рабочей зоны (кабинетной защитой), которая рассчитана на работу с системами СОЖ высокого давления (как правило, кожух должен защищать весь станок полностью и иметь необходимую герметичность).

Выбирайте необходимые инструменты и насос (давление и расход) для каждой области применения. Правильное применение СОЖ под высоким давлением обеспечит быструю окупаемость благодаря повышению коэффициента использования станков и эффективности резания металла. Более подробную информацию о станках, оснащённых системами подачи СОЖ под давлением и о самих этих системах вы можете получить у консультантов портала СТАНКОТЕКА.

Способы подачи СОЖ

Есть 4 основных способа подачи СОЖ

  • режим полива (свободно падающая струя);
  • напорной струёй;
  • распылением;
  • по каналам, находящимся в режущем инструменте.

Режим полива

Этот способ используют чаще всего — он самый простой и экономный. Здесь СОЖ просто стекает вниз из сопел под действием силы тяжести. Давление при этом составляет 0.03-0.1 МПа

.

Подача СОЖ напорной струёй

Данный способ применяется, когда нужно доставить жидкость в труднодоступные места — например, при сверлении глубоких отверстий. Обычно выставляется давление в 0.1-2.5 МПа. В отдельных случаях оно может достигать 10 МПа.

Важно! По возможности следует избегать слишком большого напора. Он имеет ряд недостатков:

  • трудность достижения необходимого направления струи;
  • риск засорения сопел;
  • необходимость установки специальной насосной станции;
  • чрезмерно разбрызгивающаяся жидкость.

Напорная струя может подаваться двумя способами: непосредственно в зону обработки или по специальным каналам, находящимся в теле устройства. Скорость струи может достигать 40-60 метров в секунду.

Читайте также  Как отличить свинец от алюминия?

Обратите внимание! Чтобы сэкономить жидкость и уменьшить разбрызгивание, рекомендуют разветвлять поток смазочно-охлаждающей жидкости: одну часть потока направлять тонкой напорной струёй, а вторую — свободным поливом.

Подача СОЖ способом распыления

Преимущество данного способа — в том, что химическая и физическая активность аэрозольных СОЖ выше. Кроме того, способ распыления считается экономным: при нём требуется гораздо меньшее количество жидкости.

Распыление СОЖ применяют:

Данный метод подходит для работы с агрегатными станками, автоматическими линиями и ЧПУ. Недостаток — в том, что от распыления жирной смазочной жидкости рабочее помещение быстро наполняется масляными парами. Частое проветривание — необходимо.

Подача СОЖ по каналам в теле инструмента

Этот способ позволяют далеко не все инструменты. Подача СОЖ по встроенным каналам распространена при работе с глубокими отверстиями. Нанесение жидкости происходит с помощью специальных патронов и маслоприёмников.

Перед подачей жидкость полностью очищается от частиц металла с помощью фильтров. Данный способ эффективен при работе с твёрдыми сплавами, вязкими цветными соединениями, пластмассой.

Импульсный способ подачи СОЖ

Данный метод мы не отнесли к основным, так как на практике его используют нечасто. Тем не менее, импульсная, или ударная подача СОЖ обладает рядом существенных преимуществ.

Здесь смазочно-охлаждающая жидкость подаётся не сплошной струёй, а отдельными порциями. Частота подачи обычно составляет 10-13 Гц. Принцип импульсного подвода СОЖ является более производительным. Кроме того, при использовании данного способа дробление и отвод стружки намного эффективнее, чем в случае с привычной подачей СОЖ напорной струёй.

Как выбрать способ подачи СОЖ: сложные случаи

При обработке глубоких отверстий мелкоразмерным приспособлением, не имеющим каналов для подачи смазочно-охлаждающей жидкости.

Что делать? В зону обработки нужно направить несколько струй жидкости. Струи должны образовывать конус. Ось фигуры должна совпадать с осью режущего приспособления.

При работе с очень глубокими отверстиями.

Что делать? Уже было отмечено, что в таких случаях наиболее подходящей считается подача жидкости сильной напорной струёй. Но можно подавать СОЖ импульсно: это поможет сэкономить и избежать лишних хлопот со стружкой.

Как устроить подачу СОЖ своими руками?

Что делать, если аппарат не оборудован каналами для подачи СОЖ? Самый простой способ — приобрести специальную трубку для формирования струи. Трубки может быть металлической или пластиковой. Сегодня всё большую популярность набирают пластмассовые профильные трубки различных диаметров. В отличие от железных конструкций советского образца, они гибкие.

Подсоедините трубку к источнику СОЖ и согните в любую форму, она будет держаться. «Слабое звено» профильной трубки — ненадёжный пластмассовый кран. Лучше его сразу отсоединить: большая часть жидкости будет попросту вытекать, даже не дойдя до самой трубки. Установите обычный металлический кран. Уже к нему присоединяйте трубку.

Струя не будет прерываться или разбрызгиваться. Если трубка засорится, её можно легко разобрать и промыть.

Можно приобрести не только трубку, но и целую раскладную систему охлаждения. Современные пластиковые конструкции на практике оказываются куда более удобными и функциональными, чем привычные металлические.

ООО «ЮСМ Групп». Все права защищены. Не является офертой.

  • Продукция
  • Статьи
  • О компании
  • Оплата и доставка
  • Контакты
  • Каталоги

195027, г. Санкт-Петербург,
Свердловская набережная, 60, литера В,
помещение 225 (БЦ «Набережная»)

Организация подачи СОЖ, как способ оптимизации рабочего процесса

Промышленные процессы предполагают точность. Это касается и рабочих моментов, связанных с подводом рабочей эмульсии. Оптимальные условия в зоне резания обеспечиваются именно этим фактором. За счет точного подвода можно:

  • Увеличить срок металлообрабатывающего инструмента.
  • Повысить качество и удобство рабочего процесса для персонала.
  • Улучшить производительность оборудования, ускорить процесс металлообработки.
  • Сократить расходы по утилизации СОЖ.

Как лучше подавать СОЖ?

Существует два способа подвода смазочно-охлаждающих жидкостей в зону резания. Каждый из них имеет свои особенности:

  • Свободный полив. Элементарный способ, но, к сожалению, в случае его использования, СОЖ не всегда достигает поставленной цели, а именно поверхности инструмента и деталей. Помимо этого, вред наносит, образующаяся «паровая подушка», понижающая качество смазки, препятствует охлаждению, процессам дробления и эвакуации остатков металлообрабатывающего производства (стружки).
  • Струйная подача. При создании высокого давления возможен равномерный «отход» тепла с поверхности реза. Как результат, действие эмульсии достигает поставленных задач – она отлично моет, проникает, смазывает и способствует дроблению стружки.

Чтобы процесс токарной обработки металла был безупречен, перед началом подвода СОЖ, следует учитывать вид материала, из которого изготовлен инструмент и заготовки. Различают два способа подвода: верхний и/или нижний. Зачастую на производстве, при обслуживании металлорежущих станков, придерживаются способа внешней подачи СОЖ. При внутреннем подводе задействованы переходные оправки или шпиндель станка.

Как осуществляется подача СОЖ через шпиндель?

При подаче при помощи шпинделя, за счет регулируемого напора, СОЖ попадает непосредственно на режущую кромку. Что имеем по итогу? Зона обработки охлаждается быстро и в полной мере, стружка удалена по максимуму, что позволяет сократить продолжительность технологического цикла, увеличить срок эксплуатации инструмента и оборудования. В таких условиях, возможно работать с вязкими, мягкими металлами, производить сверление труднодоступных отверстий. Стоит уделить внимание чистоте подводящих каналов, что в свою очередь зависит от чистоты эмульсии. Для этого стоит наладить систему фильтрации.

Какой насос выбрать?

В процессе подачи СОЖ, при охлаждении станочного инструмента, зачастую используют полупогружные или погружные насосы. При выборе подходящего образца продукции следует учитывать:

  • Давление, которое необходимо создать.
  • Степень производительности.
  • Степень чистоты эмульсии.
  • Габариты загрязняющих частиц.
  • Диаметр трубы.
  • Глубину погружения.

Нередки ситуации, когда создаваемое давление при использовании смазочно-охлаждающих жидкостей, не соответствует технологическим потребностям. По причине слабого напора СОЖ не достигает кромки реза, по этой причине стружка не выходит, накапливается, может произойти перегрев оборудования. Чтобы этого не произошло перед тем, как выбирать тип насоса, стоит изучить свойства материала, который обрабатывают. Если металл вязкий, обладает низким показателем теплопроводности, необходимо создать сильный напор и подавать СОЖ под определенным углом. В этом случае без станций высокого давления не обойтись.

Возможно ли соорудить систему подачи СОЖ самостоятельно?

Если металлообрабатывающий станок отличается компактными габаритами можно собственноручно соорудить систему подачи СОЖ, используя приглянувшийся метод:

  • При помощи кружки Эсмарха. Емкость из стекла (для любого типа эмульсий) подвешивают на стену, напор потока регулируют при помощи краника, наконечник направляют в нужном направлении.
  • Используя пластиковую бутылку и медицинскую (продается в аптеке) капельницу. На дне делают два отверстия, посредством шарнирной трубки продвигают капельницу к участку максимального нагрева.

Самостоятельно организовать систему подачи СОЖ сможет каждый. Стоит ли это потраченного времени и усилий, принесет ли должный результат – это уже другое дело. Не стоит так же забывать и о дальнейшей фильтрации и утилизации СОЖ, что является важным аспектом для комфортной, безопасной и качественной работы. При установке фильтров масляного тумана Атмосфера-М вы сможете ускорить процесс работы, снизить расходы СОЖ и быть уверенным в сохранности здоровья ваших сотрудников. Рекомендуем не делать простой в рабочем процессе и заказать прямо сейчас надежный, эффективный фильтр масляного тумана Атмосфера-М. Гарантировано вы сократите расходы на обслуживании оборудования и приобретении инструмента.

Читайте также  Как снять муфту с вала электродвигателя?

Система СОЖ

Система СОЖ предназначена для подачи смазочно-охлаждающей жидкости непосредственно в область резания (в нашем случае — под фрезу) с целью охлаждения инструмента и снижения контактного трения. Применение СОЖ способствует уменьшению силовых нагрузок и снижает износ инструмента, тем самым, повышая качество обработки (как в плане достижения заданной точности, так и обеспечения требуемой гладкости поверхности детали).

Использование системы СОЖ особенно необходимо при фрезеровании ряда материалов, для которых в процессе обработке характерен сильный нагрев. Прежде всего, это относится к металлам, камню, стеклу. Нагрев инструмента заметно снижает срок его службы и качество обработки заготовки — это очевидно при сравнении деталей, обрабатываемых на станке оборудованном и лишённым системы СОЖ.

Применяемые жидкости

В зависимости от конкретного вида обработки, типа фрезы и материала заготовки, а также способа подачи, применяются следующие (укрупнённо) типы СОЖ:

  • Масляные;
  • Водные;
  • Эмульсионные смеси.

Простейшим видом СОЖ для фрезерного станка может считаться вода с добавлением небольшого количества соды (для предотвращения коррозии и повреждений деталей станка). Однако современное автоматическое оборудование рассчитано на применение более «продвинутой» технологической жидкости, отвечающей ряду строгих требований. Такого рода «правильные» СОЖ, как масляные, так и водные, представляют собой смеси, где к базовой основе (минеральному маслу и воде соответственно) добавлены различные присадки — антикоррозионные, моющие, против вспенивания и пр. В дополнение к этому, современные СОЖ должны удовлетворять экологическим и гигиеническим нормам. Для выбора оптимального типа СОЖ следует обращаться к рекомендациям производителя.

Конструкция СОЖ

В общем случае система подачи СОЖ для фрезерного станка включает в себя:

  • Емкость для СОЖ (специальная герметичная ванна);
  • Насос подающий (электрический, погружного типа);
  • Гибкие соединительные шланги;
  • Форсунка распыляющая.

Существуют универсальные системы с магнитным креплением и механическим управлением подачи СОЖ. Однако современные фрезерные станки с ЧПУ как правило комплектуются (в качестве дополнительной опции, или же как базовое оборудование) фирменными системами от производителя. Наиболее эффективным с точки зрения интенсивности охлаждения является подача СОЖ под давлением, когда распылённая струя охватывает заднюю часть режущего инструмента. Однако такой способ труден для воплощения. Поэтому для фрезерного станка применяют более простую, но не менее эффективную систему полива зоны резания свободнопадающей струёй.

Преимущества, недостатки и ограничения применения

К преимуществам систем подачи СОЖ относят увеличение производительности оборудования, оптимизация (часто и сокращение) времени технологического цикла, повышение точности и чистоты обрабатываемой поверхности, снижение брака, увеличение срока службы режущего инструмента.

Способность системы связывать и задерживать стружку препятствует загрязнению подвижных деталей фрезерного станка (в первую очередь — подшипников шпинделя) и повышает срок их службы. Применение системы также приводит к снижению энергетических затрат на обработку, а следовательно — уменьшению себестоимости производства.

В качестве недостатков отмечается несовместимость системы охлаждения с некоторым другим дополнительным оборудованием — например, системой улавливания стружки. Хотя этот недостаток частично компенсируется способностью самой системы СОЖ производить омыв и очистку области резания. При наличии СОЖ также не может работать вакуумный прижим заготовки к рабочему столу. Однако и в этом случае принципиальная возможность применения СОЖ остаётся — только в качестве «жидкости» нужно использовать специальные системы охлаждения сжатым воздухом.

Усложнение станочного комплекса за счёт наличия дополнительных узлов и деталей (насосы, ёмкости) тоже можно считать недостатком. Однако как следует из вышеописанного, ряд минусов системы успешно компенсируется известными техническими решениями. В то время как применение системы СОЖ для фрезерного станка в ряде случаев просто необходимо и с успехом используется.

Разновидности систем подачи смазочных составов

Задать вопрос по товару Разновидности систем подачи смазочных составов

Процесс циркуляции смазочного состава всегда организовывается в соответствии с функциональным циклом оборудования, особенностями производства, типом СОЖ, параметрами материала и особенностями его обработки. Общая схема этого процесса представлена на рис. 2.

Рис. 2. Схема циркуляции СОЖ

Подача смазочного состава может производиться путем индивидуальных или централизованных систем циркуляции. При создании схемы системы циркуляции учитывают требования охраны труда, экологической безопасности. При этом учитываются особенности технологического цикла.

  • отведение тепла,
  • смазывание поверхностей,
  • промывка системы, удаление стружки.

Циркуляционный контур смазочного состава включает в себя несколько основных компонентов:

  1. Механизм возврата смазки и вывода стружки. Это может быть желоб, трубопровод, конвейер, а также система откачки.
  2. Узел ухода. Он может включать в себя насос, емкости, системы фильтрации, регулировки температуры, мониторинга.
  3. Устройство подачи смазочного состава. Это, например, смесители, трубопроводы, насосы, системы измерения и управления.
  4. Узлы обработки стружки. Это могут быть дробилки, конвейеры, прессы, центрифуги, а также контейнеры для твердых отходов.

Перечисленные компоненты входят в состав как централизованных, так и индивидуальных систем наполнения. Однако есть и отличия. Централизованные системы отличаются сложным механизмом, который позволяет проводить качественную очистку СОЖ. Это позволяет сократить расходы на обслуживание, потребление смазочных составов.

Централизованные системы отличаются массой преимуществ. Они обеспечивают экономичную работу производства, рост его рентабельности. При этом срок эксплуатации смазочного состава в подобных агрегатах составляет в 2-3 раза дольше, чем в оборудовании с индивидуальным наполнением. Если технологический цикл включает в себя большое количество операций, целесообразно применять оборудование с централизованной системой циркуляции СОЖ.

Однако подобное оборудование не всегда возможно применять для производственного процесса. Если станок используется для обработки неодинаковых материалов разными методами, применяется система с индивидуальным наполнением СОЖ. В этом случае можно адаптировать смазочный состав в соответствии с особенностями производства.

В процессе создания плана контура циркуляции большое внимание уделяется его форме, габаритам емкости. При этом учитывается объем СОЖ.

Также нужно брать в расчет следующие факторы:

  • Кратность периодов циркуляции (U) – плановое количество циклов, которое запланированный объем смазки совершает за час.
  • Время эксплуатации – номинальный показатель количества минут пребывания СОЖ внутри резервуара.

Если будет применяться водосмешиваемая эмульсия, представленные показатели должны соответствовать следующим требованиям:

Показатель Значение
Кратность периодов, 1/ч 6-10
Время пребывания, мин 6-10

Если показатель кратности слишком высокий, то жидкость не сможет избавляться от воздуха в своём составе. Деаэрация не будет происходить в требуемом объеме. В технологической жидкости будет присутствовать большое количество газов. Это приведет к повышенному пенообразованию состава.

Кроме того, при высоком показателе кратности циркуляции СОЖ, повышается показатель кавитации насосов. Это приводит к их повышенному уровню износа и быстрому выходу из строя.

При недостаточном показателе кратности циркуляции СОЖ могут образовываться зоны застоя. Это приводит к развитию грибков и бактерий. В этом случае возникает биопоражение эмульсии.

Чтобы поддерживать показатель кратности циркуляции и время пребывания в системе смазочного состава, необходимо выполнить два условия:

  1. Постоянно оценивать уровень СОЖ внутри системы.
  2. Наблюдать за особенностями режимов работы агрегатов. При этом нельзя допускать уменьшение давления жидкости. Проверяется работа насосов, фильтрационные узлы.

Вывод

В процессе эксплуатации смазочного состава применяются два типа систем наполнения: централизованные и индивидуальные. Выбор зависит от особенностей технологического цикла. Централизованные системы отличаются сложным устройством, требующим качественного мониторинга и ухода. Однако такое оборудование позволяет добиться высокой эффективности применения СОЖ, продлив их срок эксплуатации.