Minimálkenés forgácsolásnál - Mikor váltható ki a hagyományos hűtő-kenő folyadék?

Esztergálásnál, marásnál, fúrásnál és más műveleteknél a hagyományos megoldást gyakran nagy mennyiségben keringtetett, vízzel kevert vagy olajalapú hűtő-kenő folyadék jelenti. Ennek feladata a súrlódás csökkentése, a hő elvezetése és sok esetben a forgács eltávolításának segítése.

Ezzel szemben a minimálkenés, gyakran MQL-ként is említve, nagyon kis mennyiségű kenőanyagot juttat közvetlenül a forgácsolási zónába, rendszerint sűrített levegővel finoman porlasztva.

A módszer jelentősen csökkentheti a folyadékfelhasználást, de nem minden műveletben alkalmas a hagyományos elárasztásos hűtés kiváltására.

Mi a minimálkenés alapelve?

A hagyományos hűtőrendszerben a szerszámot és a munkadarabot nagy mennyiségű folyadék éri. A folyadék jelentős része nem közvetlenül a forgácsolási élhez kerül, hanem a teljes munkaterületet öblíti.

Minimálkenésnél ezzel szemben a cél az, hogy a szükséges kenőanyag kis mennyiségben, de pontosan oda jusson, ahol a szerszám és az anyag érintkezik.

A kenőolaj finom cseppek formájában, levegőárammal jut a vágóélhez. A levegő a forgács mozgatását és bizonyos mértékű hőelvezetést is segíthet.

Ezért a módszer hatékonysága nagymértékben függ a fúvóka helyétől és a kenőanyag tényleges célba jutásától.

A minimálkenés inkább ken, mint hűt

Ez az egyik legfontosabb különbség.

Egy nagy mennyiségben keringtetett, víztartalmú hűtőfolyadék jelentős hőenergiát képes elvonni a szerszámtól és a munkadarabtól. A minimálkenésnél használt kis olajmennyiség erre jóval kevésbé alkalmas.

Az MQL fő előnye a súrlódás és a tapadás csökkentése a vágózónában. Ha a folyamatban a legnagyobb probléma a kenési hiány, a módszer nagyon hatékony lehet. Ha viszont a termelt hő olyan nagy, hogy intenzív hőelvezetésre van szükség, a minimálkenés önmagában nem feltétlenül elegendő.

Ezért a technológiaváltást mindig az adott forgácsolási folyamat alapján kell megítélni.

Mely műveleteknél működhet jól?

Sok marási, fűrészelési, fúrási és egyéb forgácsolási műveletnél sikeresen alkalmazható minimálkenés, különösen akkor, ha megfelelő szerszámgeometriával és forgácselvezetéssel párosul.

Megszakított forgácsolásnál, például marásnál, bizonyos esetekben előnyt jelenthet, hogy a szerszám nem kerül folyamatosan váltakozó hideg és meleg környezetbe nagy mennyiségű folyadék hatására.

Alumínium és más tapadásra hajlamos anyagok megmunkálásánál a megfelelő kenés csökkentheti az élrátét kialakulását.

A tényleges alkalmazhatóságot azonban a szerszámgyártó ajánlása, a vágósebesség, az előtolás és az adott anyag együttesen határozza meg.

Mély furatoknál már nehezebb a helyzet

Egy sekély furatnál a külső fúvókából érkező levegő és kenőanyag könnyebben eléri a vágóélt. Mélyebb furatokban azonban a hozzáférés fokozatosan romlik.

A keletkező forgácsnak hosszú úton kell kijutnia, miközben a kenőanyag bejutását maga a forgács is akadályozhatja.

Ilyen műveleteknél hatékony megoldás lehet a szerszámon keresztül vezetett kenőanyag-ellátás, amely közvetlenül a vágóélhez juttatja az aeroszolt.

Ha ez nem áll rendelkezésre, előfordulhat, hogy a hagyományos nagynyomású folyadékos rendszer megbízhatóbb forgácselvezetést biztosít.

A forgácselvezetés döntő szempont

A hűtőfolyadék sok gépen nemcsak hűt és ken, hanem lemossa a forgácsot a munkadarabról, a szerszámról és a munkatérből.

Minimálkenésre váltáskor ezt a funkciót más módon kell biztosítani. Sűrített levegő segítheti a forgács eltávolítását, de a nagy mennyiségű, hosszú vagy összegabalyodó forgács komoly problémát okozhat.

A forgács visszakerülhet a vágási zónába, újra megmunkálódhat, karcolhatja a felületet vagy károsíthatja a szerszámot.

Ezért az MQL bevezetésének egyik fontos előfeltétele a megfelelő forgácskép kialakítása.

A szerszámnak is illeszkednie kell a technológiához

Nem biztos, hogy ugyanaz a szerszám optimális minimálkenéshez, amelyet hagyományos elárasztásos hűtéshez választottak.

A bevonat, az élgeometria, a forgácstér és adott esetben a belső csatornák kialakítása mind befolyásolják a működést.

A modern forgácsolószerszámok között vannak kifejezetten száraz vagy közel száraz megmunkálásra optimalizált változatok.

A technológiaváltás ezért nem egyszerűen a folyadékcsap elzárását jelenti. A szerszámot és a vágási adatokat is újra kell értékelni.

A hő a munkadarabba is kerülhet

Ha kisebb a hőelvonás, a keletkező hő nagyobb része maradhat a forgácsban, a szerszámban vagy a munkadarabban.

Ez méretpontossági szempontból problémás lehet. Egy nagyobb alkatrész megmunkálás közben felmelegedhet, kitágulhat, majd lehűlés után más méretet mutathat.

Finomtűrésű gyártásnál ezért a termikus stabilitást is figyelembe kell venni.

A minimálkenés akkor működik jól, ha a vágási folyamat eleve úgy van optimalizálva, hogy a hő jelentős része a forgáccsal távozzon.

Milyen előnye lehet a kisebb folyadékmennyiségnek?

A hagyományos hűtő-kenő emulzió kezelése folyamatos karbantartást igényel. Ellenőrizni kell a koncentrációt, a szennyeződést, a baktériumterhelést és a folyadék állapotát. A rendszerhez tartály, szivattyú, szűrés és csőhálózat is tartozik.

Minimálkenésnél ezek egy része egyszerűbbé válhat, és a munkadarab, illetve a forgács is kevésbé lesz folyadékkal átitatva.

A szárazabb forgács bizonyos újrahasznosítási folyamatokban könnyebben kezelhető.

A munkaterület tisztább lehet, bár az aeroszol megfelelő elszívására és kontrolljára továbbra is szükség van.

A kenőanyag pontos adagolása kritikus

A "minimális" nem jelent tetszőlegesen kevés kenőanyagot.

Ha az adag túl alacsony, a vágóél nem kap megfelelő kenést, nőhet a súrlódás és gyorsulhat a kopás. Ha túl magas, a rendszer elveszíti egyik fő előnyét, és felesleges köd vagy lerakódás keletkezhet.

A levegőnyomást, az olajmennyiséget és a fúvóka pozícióját az adott művelethez kell beállítani.

Különösen több szerszámos gépnél jelent kihívást, hogy minden szerszámnál a megfelelő helyre jusson a kenőanyag.

Miért fontos a fúvóka stabilitása?

Ha a fúvókát kézzel beállítják, de rezgés vagy forgácsütés hatására elmozdul, a kenőanyag már nem jut megfelelően a vágóélhez.

A kezelő esetleg csak akkor észleli a problémát, amikor romlik a felület vagy csökken a szerszám élettartama.

A modulárisan állítható, mégis kellően merev fúvókarendszer ezért fontos eleme a minimálkenésnek.

Automatizált gépen különösen előnyös, ha a fúvóka minden ciklusban ugyanazt a pozíciót tartja.

Nem minden anyag reagál ugyanúgy

Az alumínium, acél, rozsdamentes acél, öntöttvas és hőálló ötvözetek forgácsolási viselkedése jelentősen különbözik.

Öntöttvas bizonyos megmunkálásai például gyakran szárazon is végezhetők, míg egy nehezen forgácsolható hőálló ötvözetnél a hőterhelés sokkal nagyobb kihívást jelenthet.

Az anyagtípus ezért alapvető döntési tényező.

A korábban más anyagon sikeresen alkalmazott minimálkenési beállítást nem célszerű automatikusan átvinni egy új feladatra.

Hogyan érdemes átállni?

A legbiztonságosabb módszer egy szabályozott próba. Kiválasztható egy jól ismert munkadarab és szerszám, majd az MQL rendszerrel fokozatosan optimalizálhatók a paraméterek.

A vizsgálat során érdemes összehasonlítani a szerszámkopást, a felületi minőséget, a ciklusidőt, a méretpontosságot és a forgácselvezetést a korábbi technológiával.

Nem pusztán azt kell vizsgálni, hogy a darab elkészíthető-e. A teljes folyamat gazdaságossága és stabilitása a fontos.

Összegzés

A minimálkenés sok forgácsolási műveletben reális alternatívája lehet a hagyományos, nagy mennyiségű hűtő-kenő folyadéknak. Legnagyobb előnye, hogy kis kenőanyag-felhasználás mellett közvetlenül a vágási zónában csökkenti a súrlódást.

Nem szabad azonban automatikus helyettesítőként kezelni. Olyan folyamatokban, ahol intenzív hőelvezetésre vagy nagy mennyiségű forgács folyadékos kiöblítésére van szükség, a hagyományos rendszer továbbra is előnyösebb lehet.

A sikeres átállás alapja a megfelelő szerszám, fúvókapozíció, adagolás, forgácselvezetés és próbával igazolt technológiai paraméterek együttese.