Смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ). Путь к повышению конкурентноспособности

В современном машиностроении для выпуска конкурентоспособной продукции необходимо ужесточение режимов резания и использование специальных металлов и сплавов, композиционных материалов, которые трудно поддаются обработке даже высокопроизводительным инструментом, поэтому без применения смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) трудно достичь требуемые качество и производительность обработки.

В процессе резания охлаждающая жидкость производит смазочное, охлаждающее, диспергирующее и моющее действия.

Диспергирующее действие проявляется в том, что под действием высоких температур и давлений, развиваемых в зоне резания, компоненты охлаждающей жидкости разрушаются с образованием атомов и химических радикалов, которые вступают в реакцию с контактными площадками резца и стружки, в результате образовываются твердые смазочные пленки. В результате смазывания уменьшаются силы трения, снижается тепловыделение и повышается стойкость режущего инструмента. Охлаждающее действие СОЖ заключается в отводе теплоты от нагретых контактных площадок режущего инструмента и стружки. Моющее действие выражено в вымывании из зоны резания твердых частиц карбидов, мелкой стружки и неметаллических включений.

К смазочно-охлаждающим жидкостям относятся: водные растворы минеральных электролитов, эмульсии; минеральные, животные и растительные масла, минеральные масла с добавлением фосфора, серы и хлора (сульфофрезолы); керосин и растворы поверхностно-активных веществ в керосине, масла и эмульсии с добавлением твердых смазывающих веществ, расплавы металла и др.

Эффективность действия СОЖ зависит не только от ее вида, но от способа подвода ее в зону резания. Наиболее распространенным способом подачи СОЖ является полив свободной струей. Но этот способ подачи жидкости в зону резания обладает рядом недостатков: большой расход жидкости (10-16 л/ч), разбрызгивание, слабое смазочное действие.

Более эффективным является высоконапорное охлаждение, когда жидкость подают под давлением 1,5-2,0 МПа со стороны задней поверхности инструмента через отверстие диаметром 0,4-0,5 мм, расход жидкости 0,5 л/мин. В результате высокого давления частицы жидкости интенсивнее проникают в пар и охлаждают нагретые поверхности. К сожалению, струйное охлаждение также имеет недостатки: необходимость использования насосов, сильное разбрызгивание жидкости, требующее применения специальных защитных устройств, необходимость тщательной очистки жидкости.

Наиболее эффективный способ охлаждения – охлаждение распыленной эмульсией, которая подается в зону резания со стороны задней поверхности инструмента, причем при выходе из сопла воздушно-жидкостная смесь расширяется, вследствие чего происходит понижение ее температуры на 10-12 °C. Когда частицы жидкости попадают на нагретые поверхности заготовки и инструмента, они мгновенно испаряются и отводят большое количество теплоты. Достоинством этого способа охлаждения является то, что при небольшом расходе жидкости (200-400 г/ч) эффективно используются ее смазочные и охлаждающие свойства, а также происходит увеличение стойкости инструмента.

Рациональный выбор охлаждающей жидкости определяется физико-механическими свойствами обрабатываемого и инструментального материалов и технологического метода обработки. Для каждого конкретного вида обработки нужно выбирать наиболее эффективную жидкость.

И хотя некоторые современные обрабатывающие центры позволяют вести обработку без смазочно-охлаждающих жидкостей, большинство станков требует ее грамотного использования. Ведь для достижения максимальных показателей производительности и отличного качества выпускаемой продукции на современном машиностроительном предприятии невозможно обойтись без рационально выбранной смазочной жидкости. Только грамотное использование СОЖ позволяет увеличить стойкость инструмента и работать на наиболее эффективных режимах.