Как выбрать смазочно-охлаждающую жидкость для токарного станка?

Токарная обработка включает в себя высокоскоростное вращение заготовки, которая контактирует с режущим инструментом для удаления материала с ее поверхности.

При таком контакте выделяется большое количество тепла от трения, поэтому важно использовать охлаждающую жидкость для предотвращения перегрева заготовки и режущего инструмента.

На рынке представлены различные СОЖ, и выбор оптимальной СОЖ для конкретного применения поможет повысить срок службы инструмента и улучшить качество обработки.

В этой статье мы подробно рассмотрим смазочно-охлаждающие жидкости для токарных станков, их типы и системы подачи.

В конце статьи также мы также рассмотрим разницу между сухой и мокрой обработкой, чтобы помочь вам выбрать подходящую технику для вашего случая.

СОЖ для токарных станков - это вещество, обычно жидкое, которое наносится на область резания для минимизации эффекта нагрева, обеспечивая смазку и смыв стружки с режущего инструмента. Это увеличивает срок службы инструмента и улучшает качество обработки. Как правило, охлаждающая жидкость для токарных станков используется при обработке металлических заготовок.

Токарные режущие инструменты, как правило, являются одноточечными и обеспечивают достаточный зазор для отвода стружки.

Однако использование одной точки для обработки всей заготовки может привести к нагреву вершины инструмента, что приводит к износу инструмента.

Этот эффект не так заметен на токарных станках по дереву, поскольку дерево - мягкий материал, который относительно легко обрабатывается без выделения большого количества тепла от трения.

С другой стороны, при использовании токарного станка по металлу или токарного станка с ЧПУ для выполнения тяжелых операций по обработке прочных металлов, таких как нержавеющая сталь, тепло трения, выделяемое в зоне резания, значительно выше.

Это тепло может привести к свариванию наконечника инструмента с заготовкой и вызвать серьезные повреждения заготовки и режущего инструмента.

Поэтому охлаждающая жидкость токарного станка играет важную роль в достижении гладкой поверхности с минимальным выделением тепла даже при высоких скоростях токарного станка.

Существуют различные типы смазочно-охлаждающих жидкостей для токарной обработки.

Как правило, вода обладает высокой теплоемкостью и легко отводит тепло от поверхности резания, регулируя температуру в зоне резания.

Однако вода обладает высокой коррозионной активностью и может повредить заготовку и компоненты токарного станка.

С другой стороны, масло обладает сравнительно меньшей теплоемкостью, но обеспечивает высокую смазывающую способность и антикоррозионные свойства.

Синтетические охлаждающие жидкости, представляют собой жидкости на химической основе, которые смешиваются с водой в нужной пропорции для получения требуемых результатов охлаждения и смазки.

Вода, присутствующая в этих охлаждающих жидкостях, обеспечивает высокую теплоемкость, в то время как химические вещества обеспечивают высокую смазывающую способность.

В результате эти типы СОЖ идеально подходят для применения в тех областях, где требуется токарная обработка твердых металлов на высоких скоростях резания, что приводит к выделению большого количества тепла.

Эти СОЖ обычно выпускаются в концентрированном виде, и вы можете смешать их с водой в нужных пропорциях, чтобы получить требуемые результаты.

Однако эти СОЖ склонны к появлению неприятного запаха из-за присутствия химических веществ и роста бактерий в воде с течением времени.

Кроме того, эти СОЖ могут содержать небольшое количество (5-35%) масла, что еще больше улучшает их смазывающие свойства и помогает снизить тепло, выделяемое при резке.

Такой тип СОЖ с содержанием масла известен как полусинтетическая СОЖ.

Растворимые масляные охлаждающие жидкости, состоят из растворимого масла, смешанного с водой в необходимой пропорции.

Как правило, для достижения хорошего охлаждающего действия наряду с высокими смазывающими свойствами используется 40% масляная основа.

Это обеспечивает лучшее из обоих свойств. В то время как вода помогает регулировать температуру, отводя выделяемое тепло, масло снижает трение и минимизирует выделение тепла в процессе точения.

Этот тип СОЖ обычно подходит для токарной обработки умеренно твердого металла на высокой скорости.

Например, при обработке низкоуглеродистой стали с использованием режущего инструмента из быстрорежущей стали будет выделяться большое количество тепла, и для регулирования температуры потребуется маслорастворимая СОЖ.

Чисто масляные СОЖ, состоят полностью из масла без присадок или с минимальным их содержанием.

Такие СОЖ неэффективны для отвода тепла, выделяемого в зоне резания, но могут обеспечить отличную смазку для минимизации трения, тем самым снижая количество тепла, выделяемого в процессе обработки.

В результате чисто масляные СОЖ обычно предпочтительны для низкоскоростных операций с высокой чистотой поверхности и обработки прочных металлов, таких как нержавеющая сталь.

Этот тип СОЖ может состоять из минерального масла или смеси нескольких масел, таких как растительное, животное, минеральное и т.д., без содержания воды или полимеров.

Однако чисто масляные СОЖ могут содержать такие присадки, как хлор или сера, для дальнейшего улучшения их смазывающих свойств, что в долгосрочной перспективе делает их токсичными для оператора.

Кроме того, отсутствие воды в этих охлаждающих жидкостях исключает риск роста бактерий и обеспечивает высокую коррозионную стойкость.

Эти СОЖ имеют сравнительно густую консистенцию и обычно используются в швейцарских токарных станках.

После выбора типа СОЖ, подходящего для вашей области применения, важно также выбрать идеальную систему подачи СОЖ.

Традиционная система подачи СОЖ включает в себя бак для СОЖ, насос и шланг, по которому СОЖ подается в зону резания.

Это наиболее часто используемая система подачи, которая подходит для большинства любительских и промышленных применений.

Как правило, традиционная система подачи охлаждающей жидкости бывает двух типов: заливной и cпреевой.

Данный метод заключается в непрерывный подачи потока СОЖ в зону резания, тем самым отводя тепло от режущего инструмента и заготовки.

Протекание СОЖ по зоне резания обеспечивает превосходный охлаждающий эффект и минимизирует зону термического влияния, обеспечивая чистый рез с увеличенным сроком службы инструмента.

Этот тип системы подачи не требует специального оборудования, но постоянная подача СОЖ создает беспорядок и требует наличия дренажной системы для слива излишков СОЖ со станины токарного станка.

Для спреевой системы подачи СОЖ требуется оборудование, аналогичное заливной системе подачи, с той лишь разницей, что форсунка распыляет охлаждающую жидкость, а не поставляет её в качестве струи.

Эта система распыляет СОЖ, которая покрывает заготовку и режущий инструмент, обеспечивая тем самым необходимый эффект охлаждения.

Она использует сравнительно меньше охлаждающей жидкости и не требует дренажной системы.

Однако из-за того что СОЖ расспыляется в воздухе, данный тип подачи СОЖ быть вредным для оператора.

Поэтому рекомендуется использовать эту систему подачи в хорошо проветриваемой мастерской с надлежащими средствами защиты.

Помимо обычной системы подачи, при токарной обработке можно использовать прецизионную систему подачи СОЖ.

В такой системе подачи используется специальный режущий инструмент, который имеет внутренний поток СОЖ и подает СОЖ точно в точку контакта между режущим инструментом и заготовкой.

В зависимости от расположения выходного отверстия на режущем инструменте прецизионные системы подачи СОЖ могут быть двух типов: "высокоточный подвод СОЖ" и "нижний подвод СОЖ".

Однако для получения более высокой чистоты поверхности и превосходного охлаждающего эффекта обе системы часто используются в комбинации.

Нижний подвод СОЖ

Нижний подвод СОЖ - это метод, при котором струя СОЖ под давлением выпускается с боковой стороны режущего инструмента и точно подается в зону резания.

Такая точная струя СОЖ снижает температуру режущей кромки и уменьшает износ боковой поверхности инструмента, увеличивая срок его службы.

Снижение температуры в зоне резания устраняет риск сварки между режущим инструментом и заготовкой, что делает возможным использование более мягких режущих пластин.

Кроме того, это также способствует легкому удалению стружки, отводя ее от режущего инструмента.

Высокоточный подвод СОЖ

Высокоточный подвод СОЖ - это метод, при котором охлаждающая жидкость подается со стороны режущего инструмента токарного станка.

В этой системе струя СОЖ под высоким давлением подается с передней кромки инструмента, что способствует легкому отрыву стружки.

Как правило, это предпочтительно для обработки вязких материалов, при которой образуется длинная и вязкая стружка.

Такая стружка может оседать на режущем инструменте, вызывая частые остановки процесса резания или даже повреждая режущий инструмент.

Кроме того, избыток СОЖ снижает риск образования кромки на срезе, тем самым увеличивая срок службы инструмента и улучшая качество реза.

Традиционные операции механической обработки предполагают контакт между режущим инструментом и заготовкой на высокой скорости, что приводит к удалению материала с поверхности.

Этот контакт часто приводит к выделению тепла от трения, которое может повредить заготовку и режущий инструмент.

Однако количество выделяемого тепла зависит от типа обрабатываемого материала, используемого режущего инструмента, скорости, подачи и глубины резания в процессе обработки.

Обработка мягких материалов, таких как дерево, пластмассы и т.д., требует сравнительно меньшей силы резания, что приводит к меньшему выделению тепла.

Этот тип обработки не требует охлаждающей жидкости для поглощения тепла и поэтому известен как сухая обработка.

Она подходит для обработки мягких материалов при низких и умеренных параметрах резания.

Кроме того, сухая обработка также выполняется на металлических заготовках с помощью специализированного режущего инструмента, например, керамического режущего инструмента, который обеспечивает смазку для минимизации тепла трения без использования охлаждающей жидкости.

С другой стороны, такие металлы, как высокопрочные и термостойкие сплавы, требуют чрезвычайно сильного режущего усилия, которое может генерировать огромное количество тепла, что приводит к износу инструмента и пожароопасности.

Поэтому важно использовать охлаждающую жидкость для регулирования температуры резания.

Этот тип процесса известен как процесс мокрой обработки.

Этот тип обработки подходит для тяжелых операций, а минимизация тепла устраняет риск ожогов или следов на поверхности заготовки.

Безопасно ли использовать охлаждающие жидкости на водной основе?

Да, использование охлаждающих жидкостей на водной основе безопасно при условии, что они содержат антикоррозийные присадки. Большинство современных токарных станков оптимизированы для использования охлаждающих жидкостей на водной основе, которые содержат химические добавки, вызывающие антикоррозийные свойства материала и защищающие оборудование и заготовку от коррозии.

Как уменьшить нагрев зоны резания на токарных станках по дереву без СОЖ?

Нагрев от трения на токарных станках по дереву можно уменьшить, используя острый режущий инструмент. Острая режущая кромка легко скользит по материалу, выделяя минимальное количество тепла во время работы.

Требуется ли для токарных станков с ЧПУ какой-то особый тип охлаждающей жидкости?

Нет, для токарных станков с ЧПУ можно использовать обычные охлаждающие жидкости.

Однако в токарных станках с ЧПУ часто используется специальная система подачи, которая автоматически контролируется во время работы. Кроме того, некоторые токарные станки с ЧПУ, например, швейцарские токарные станки, совместимы только с чисто масляными СОЖ.

При токарной обработке обычно используются одноточечные режущие инструменты, которые, как правило, не требуют применения СОЖ для обычной обработки неметаллов и некоторых мягких металлов.

Тем не менее, настоятельно рекомендуется использовать СОЖ, если ваша задача заключается в регулярной тяжелой обработке металлических заготовок.

Хотя спреевая и заливная система подачи СОЖ очень эффективны, если обработка высокопрочных и термостойких металлов является вашим основным требованием, рекомендуется использовать прецизионную систему СОЖ для максимального увеличения срока службы инструмента и получения чистых резов.

С другой стороны, для легкой металлообработки на токарном станке можно также использовать спрей WD-40 или пульверизатор для распыления СОЖ для регулирования температуры и максимального увеличения срока службы инструмента.

Советуем вам прочитать статьи опубликованные в нашем блоге ранее: «‎Из чего состоят смазочно-охлаждающие жидкости?»‎ и «‎Все что нужно знать о смазочно-охлаждающих жидкостях (СОЖ)»‎.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!