A quantidade de óleo, o fluxo de volume e a pressão do aerossol MQL podem ser diretamente tidos em conta na cadeia de processos digitais. Isto oferece uma vantagem clara em comparação com os fluidos metálicos convencionais.

Entrega eficaz de fluidos metálicos

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.

Processos e vantagens com lubrificação mínima de quantidade (MQL)

O processo MQL cria um aerossol composto por uma mistura óleo-ar. Esta mistura forma uma película protetora, que reduz o atrito e impede diretamente o desgaste da ferramenta. O arrefecimento da ferramenta de corte é alcançado /controlado através de convecção forçada através de ar comprimido, superfícies molhadas e entalpia de evaporação.

Processos como o corte de alta velocidade (HSC) ou o corte de alimentos altos (HFC) são pré-requisitos fundamentais para o corte com sucesso com MQL. Neste caso, um processo de corte otimizado pelo MQL requer ângulos de embrulho menores e constantes para reduzir a entrada total de calor na ferramenta.

Nos últimos anos, tem havido um desenvolvimento significativo tanto no domínio dos dispositivos MQL, dos sistemas de entrega como das próprias ferramentas de corte. Em comparação com a maquinação molhada, o MQL é uma aplicação mais flexível, uma vez que são alimentadas quantidades menores de líquido. No entanto, devido a esta redução de fluido, é imperativo prestar muita atenção à alimentação contínua e direcionada da ferramenta de corte com o aerossol MQL. O baixo consumo de energia, a limpeza das peças e dos chips, bem como a boa compatibilidade material são outras vantagens deste método.

MQL e Indústria 4.0

A integração dos sistemas MQL e MQL modernos na cadeia de processos digitais pode ser realizada de forma mais fácil e rápida do que com fluidos metálicos convencionais. A medição regular dos vários parâmetros, tais como concentração, valor de pH, etc. torna-se completamente desnecessária. Como MQL normalmente significa óleo, detetar impurezas, tamanhos de partículas, etc. não coloca quase nenhum problema. No decurso da maquinação MQL, a quantidade de óleo alimentado e o ar comprimido é registada (fluxo de volume e pressão) nos sistemas MQL modernos. Estes dados podem ser ligados diretamente aos dados do produto e do processo na cadeia de processos digitais. Assim, no tempo desejado, todas as variáveis essenciais do processo, desde a ferramenta de corte até à máquina, alimentação, velocidade e alimentação de lubrificantes podem ser monitorizadas.
Considerações como o consumo de ar comprimido, o consumo de energia associado e as perdas podem ser ajustados e estimados de acordo com o Dr. Ivan Iovkov (cf. Iovkov, 2016). A qualidade do aerossol e a medição da fração de óleo durante a descarga do bocal são tarefas mais complexas, que podem, no entanto, ser resolvidas através de um ajuste subjetivo único por parte do operador da máquina para a respetiva ferramenta.

O exemplo seguinte de corte de aço inoxidável (Inox) mostra o potencial de uma estratégia MQL excepcionalmente bem.

Tentativa bem sucedida de MQL no Blaser Swisslube Technology Center

Até recentemente, o processo de fresagem em 1.4307 tinha sido principalmente maquinado seco. O objetivo do projeto foi otimizar o processo com a MQL e alcançar o valor acrescentado. O primeiro passo foi comparar várias ferramentas de fresa Fraisa e produtos MQL fabricados pela Blaser Swisslube. Posteriormente, diferentes processos foram avaliados com o melhor tamanho da ferramenta e o melhor óleo MQL. Uma visão geral de todo o processo é essencial para uma ótima maquinação MQL. Isto inclui o próprio dispositivo MQL, o aerossol, bem como a preparação e entrega. A ferramenta deve ser concebida desde o início para a entrega de MQL. Só quando um aerossol constante e consistente com bom comportamento de pulverização (Figura 1) é gerado no bocal de descarga da ferramenta pode ser implementado com sucesso melhorias.

Resultado: Vida útil mais longa da ferramenta e aumento da produtividade

Durante o teste, o produto MQL Vascomill MMS FA2 apresentou um desempenho impressionante e ajudou a aumentar a vida útil da ferramenta em 243%, ao mesmo tempo que aumentou a taxa de alimentação e a velocidade de corte. Este último aumentou de 130 m/min para 390 m/min. Isto garantiu um aumento total da produtividade de mais de 70%. Além disso, a estratégia ótima de MQL impediu a borda acumulada na extremidade de ponta (Figura 2).

Figura 2: MQL previne arestas acumuladas

Aumento da vida da ferramenta por um fator de 12

Materiais como ligas de alumínio, aços convencionais e aços inoxidáveis oferecem um potencial muito elevado para a maquinação MQL, uma vez que o calor pode dissipar-se facilmente através do chip. No campo da produção de turbocompressores, a vida útil da ferramenta aumentou até 12 em comparação com os fluidos metálicos convencionais e a maquinação seca. Isto deve-se ao facto de as inserções indexáveis e frágeis reagirem à mudança de temperatura durante a maquinação do refrigerante. Além disso, a maquinação convencional de refrigerante também requer inserções e revestimentos dúcteis. Esta é a vantagem da maquinação MQL. (Figura 3)

Figura 3: MQL (lubrificação mínima de quantidade) maquinação no caso de 12 ou 24 peças de trabalho vs. maquinação molhada (fluidos metálicos) para a viragem de 1,4837 lowNi

Maquinação de titânio com MQL

Materiais difíceis de máquina, como o titânio e o inconel, são um grande desafio para as aplicações MQL. Uma excelente vida útil da ferramenta e velocidades de corte podem ser alcançadas na área do roscador e do corte de titânio. No entanto, na moagem e perfuração, as ferramentas correspondentes e as estratégias de maquinação ainda não foram totalmente determinadas. Neste domínio, algumas questões permanecem sem resposta. São necessárias mais investigações e uma compreensão mais profunda dos processos de maquinação, bem como o seu desenvolvimento futuro.

Referências:

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