Množství oleje, objemový průtok a tlak aerosolu MQL lze přímo zohlednit v digitálním procesovém řetězci. To nabízí jasnou výhodu ve srovnání s běžnými kovoobráběcími kapalinami.

Efektivní dodávka kovoobráběcích kapalin

Metalworking fluids, minimum quantity lubrication and cryogenic components are complex issues. Regardless of the method, the basic objectives of the cutting industry are high process reliability and high productivity. In addition to the economic ideas, ecological aspects are playing an increasingly important role. When things work out well, they can, in turn, also offer potential savings in energy and other resources.

All metalworking fluid-related lubrication methods, including MQL, have a common characteristic: continuous targeted feeding of the metalworking fluid into the cutting zone. The metalworking fluid must be delivered accurately onto the rake and flank face of the cutting tool. This can best be achieved by means of an internal metalworking fluid supply.

Procesy a výhody s mazivem s minimálním množstvím (MQL)

Proces MQL vytváří aerosol složený ze směsi oleje a vzduchu. Tato směs tvoří ochranný film, který snižuje tření a přímo zabraňuje opotřebení nástroje. Chlazení řezného nástroje je dosaženo / řízeno nucenou konvekcí stlačeným vzduchem, mokrými povrchy a odpařovací entalpy.

Procesy, jako je vysokorychlostní řezání (HSC) nebo řezání s vysokým posuvem (HFC), jsou základními předpoklady pro úspěšné řezání pomocí MQL. V tomto případě proces řezání optimalizovaný pro MQL vyžaduje menší konstantní úhly zalamování, aby se snížil celkový tepelný vstup do nástroje.

V posledních letech došlo k významnému vývoji jak v oblasti zařízení MQL, doručovacích systémů, tak i v oblasti samotné řezné nástroje. Ve srovnání s mokrým obráběním je MQL flexibilnější aplikací, protože se krmí menší množství tekutiny. Vzhledem k tomuto snížení tekutiny je však nutné věnovat velkou pozornost nepřetržitému a cílenému podávání řezného nástroje aerosolem MQL. Nízká spotřeba energie, čistota dílů a třísek, stejně jako dobrá kompatibilita materiálu jsou dalšími výhodami této metody.

MQL a průmysl 4.0

Integraci MQL a moderních MQL systémů do digitálního procesového řetězce lze realizovat snadněji a rychleji než u běžných kovoobráběcích kapalin. Pravidelné měření různých parametrů, jako je koncentrace, hodnota pH atd., se stává zcela zbytečným. Vzhledem k tomu, že MQL obvykle znamená olej, detekce nečistot, velikostí částic atd. nepředstavuje téměř žádné problémy. V průběhu obrábění MQL se v moderních MQL systémech zaznamenává množství podávky oleje a stlačeného vzduchu (objemový průtok a tlak). Tyto údaje mohou být přímo propojeny s produktovými a procesními daty v digitálním procesním řetězci. V požadovaném čase tak lze sledovat všechny základní procesní proměnné od řezného nástroje po obráběcí stroj, posuv, rychlost i přívod maziva.
Úvahy, jako je spotřeba stlačeného vzduchu, související spotřeba energie a ztráty, lze upravit a odhadnout podle dr. Ivana Iovkova (viz Iovkov, 2016). Kvalita aerosolu a měření olejových frakcí při vypouštění trysek jsou složitější úkoly, které však lze vyřešit jedinečným subjektivním nastavením příslušného nástroje obsluhou stroje.

Následující příklad vysokokruhového řezání nerezové oceli (Inox) ukazuje potenciál strategie MQL mimořádně dobře.

Úspěšný pokus O MQL v Technologickém centru Blaser Swisslube

Až donedávna byl proces frézování na 1.4307 primárně obráběn nasucho. Cílem projektu bylo optimalizovat proces pomocí MQL a dosáhnout přidané hodnoty. Prvním krokem bylo porovnání různých frézovací nástrojů Fraisa a produktů MQL vyráběných společností Blaser Swisslube. Následně byly vyhodnoceny různé procesy s nejlepší velikostí nástroje a nejlepším olejem MQL. Celkový pohled na celý proces je nezbytný pro optimální obrábění MQL. To zahrnuje samotné zařízení MQL, aerosol, stejně jako přípravu a dodávku. Nástroj musí být navržen od začátku pro dodávku MQL. Pouze v případě, že je na vypouštěcí trysce nástroje generován konstantní a konzistentní aerosol s dobrým chováním postřiku (obrázek 1), lze úspěšně implementovat zlepšení.

Výsledek: Delší životnost nástroje a vyšší produktivita

Během testu vykazoval produkt MQL Vascomill MMS FA2 působivý výkon a pomohl zvýšit životnost nástroje o 243%, současně zvýšil rychlost posuvu a řeznou rychlost. Ten se zvýšil ze 130 m/min na 390 m/min. To zajistilo celkové zvýšení produktivity o více než 70 %. Optimální strategie MQL navíc zabránila nastavěné hraně na břitu (obrázek 2).

Obrázek 2: MQL zabraňuje nastavění hran

Zvýšení životnosti nástroje o 12

Materiály, jako jsou hliníkové slitiny, konvenční oceli a nerezové oceli, nabízejí velmi vysoký potenciál pro obrábění MQL, protože teplo se může snadno rozptýlit prostřednictvím čipu. V oblasti výroby turbodmychadle se životnost nástroje zvýšila až o 12 ve srovnání s běžnými kovoobráběcími kapalinami a suchým obráběním. To je způsobeno skutečností, že křehké a tvrdé indexovatelné břitové destily reagují na změnu teploty během obrábění chladicí kapaliny. Kromě toho konvenční obrábění chladicí kapaliny také vyžaduje tvárné vložky a nátěry. To je výhoda obrábění MQL. (Obrázek 3)

Obrázek 3: Obrábění MQL (mazání minimálního množství) v případě 12 nebo 24 obrobků vs. mokré obrábění (kovoobráběcí kapaliny) pro soustružení 1.4837 lowNi

Titanové obrábění s MQL

Materiály, které je obtížné obrábět, jako je titan a nekonzumní, jsou pro aplikace MQL velkou výzvou. Vynikající životnosti nástroje a řezných rychlostí lze dosáhnout v oblasti válcování závitů a řezání titanu. Při frézování a vrtání však ještě nebyly plně stanoveny odpovídající nástroje a strategie obrábění. V této oblasti zůstávají některé otázky nezodpovězeny. Je zapotřebí dalšího výzkumu a hlubšího pochopení obráběcích procesů, jakož i jejich dalšího vývoje.

Odkazy:

Iovkov, Ivan (2016): Technologische Analyse des Tieflochbohrens mit Minimalmengenschmierung und simulationsbasierte Kompensation des Mittenverlaufs, ISF TU-Dortmund