Смазочно-охлаждающие жидкости и способы их подачи в зону резания

СОЖ подразделяют на три группы:

1) минеральные масла различной вязкости с добавлением присадок - антифрикционных, противозадирных, смазывающих, антипенных, антикоррозийных, бактерицидных;

2) масляные эмульсии. Эмульсиями называют дисперсные системы из двух жидкостей, нерастворимых или малорастворимых друг в друге, получаемые растворением эмульсола в воде. Эмульсолы включают в себя базовое масло, эмульгатор или стабилизатор(обычно это соли жирных кислот, например, мыло), антифрикционные и другие присадки, перечисленные выше;

3) синтетические или химические жидкости на водной основе, не содержащие масла. К ним относятся растворы электролитов, многокомпонентные коллоидные растворы органических и неорганических веществ, к которым добавляются вещества, пассивирующие поверхности обрабатываемого изделия, а также различные присадки.

Синтетические СОЖ обладают перед СОЖ 1-й и 2-й групп более высокими охлаждающими свойствами, устойчивостью против разложения и намного эффективнее при обработке труднообрабатываемых материалов.

Эмульсии изготавливают из эмульсолов различных составов. Наиболее распространенными марками эмульсолов являются следующие: Э2 - в состав входят масляный асидол (низкомолекулярная нафтеновая кислота), являющийся высокоэффекивным поверхностно- активным веществом и одновременно эмульгатором, каустическую соду и этиловый спирт; ЭТ-2- входит смесь масляного асидола и таллового масла; НГЛ-205 - сульфонат натрия, пассивирующие добавки и водорастворимые ингибиторы коррозии; СДМУ - дисульфид молибдена. Основой этих эмульсолов (около75%) является минеральное масо средней вязкости ("индустриальное 12" или "индустриальное 20").

Подачу СОЖ в зону резания осуществляют: 1) поливом свободно падающей струей; 2) напорной струей; 3) струей воздушно- жидкостной смеси (в распыленном состоянии); 4) через каналы в теле режущего инструмента. При свободном поливе (рис. 24.1, а) СОЖ омывает как стружку, так и инструмент. Этому способу присущи недостатки: 1) большой расход жидкости; 2) сильное разбрызгивание жидкости при высоких скоростях вращения заготовки и инструмента; 3) невозможность наблюдения за зоной обработки; 4) вследствие постоянной циркуляции в замкнутой системе жидкость постепенно нагревается и частично теряет свои охлаждающие свойства.

Подача СОЖ струей под напором (рис. 24.1, а) осуществляется при давлении р= 0,5-15кг/см2, диаметре жиклера- 0,8…5 мм, скорости u= 40…60 м/с. Иногда подачу СОЖ высоконапорной струей комбинируют с поливом СОЖ. При этом стойкость инструмента повышается на 20-25%. Недостатки подачи СОЖ под напором: 1) необходимость тщательной очистки жидкости; 2) необходимость оснащения станка специальной насосной станцией; 3) сильное разбрызгивание жидкости.

А б

в

Рис. 24.1 Способы подачи СОЖ в зону резания:

а – при точении поливом из сопла 1, под давлением из сопла 2, через внутренний канал 3; б – при сверлении через внутренние каналы 1; в – при точении резцом 1 с тепловой трубой и пористым наполнителем 2, теплообменной 3 и теплопередающей 4 зонами

 

Распыленная жидкость оказывает повышенное смазочное и охлаждающее действие. Ее следует применять в тех случаях, когда полив жидкостью невозможен или когда он малоэффективен, а также, когда необходимо постоянное наблюдение за зоной обработки.

Способ подачи СОЖ через каналы в теле инструмента получил широкое распространение при обработке осевым инструментом (рис. 24.1, б). В этом случае обеспечивается не только транспортирование СОЖ, но и удаление из зоны резания стружки. Этот способ применяется и в других режущих инструментах, например, в резцах, когда через его тело циркулирует СОЖ, выполняющая только одну функцию- охлаждение контактных площадок резца.

Идея внутреннего охлаждения инструментов получила в последнее время развитие в конструкциях "двухфазных систем" внутреннего охлаждения инструмента, в которых используется эффект охлаждения от поглощения теплоты при переходе различных веществ из одного агрегатного состояния в другое (рис. 24.1, в). В инструменте делают внутреннюю полость, разделенную на две зоны: 1) теплообменную 3, отделенную тонкой пленкой от источника тепла - контактной площадки инструмент- деталь; 2) теплопередающую 4, соединенную с первой зоной средствами для подвода и отвода испаряемого жидкого охлаждения (воды, фреона, жидкой соды, металла). Внутреннюю поверхность полости выстилают капиллярной сеткой 2 (например, тканевой). По этой сетке охладитель поступает из теплопередающей зоны в теплообменную, где испаряется, поглощая теплоту, и вследствие разности давления в различных сечениях внутренней полости резца передает ее в теплопередающую зону, температура которой поддерживается ниже точки конденсации благодаря охлаждению наружной поверхности державки сжатым воздухом. В теплопередающей зоне охладитель конденсируется, а выделяющаяся при этом теплота передается через стенку резца к более холодной внешней поверхности. Жидкий охладитель накапливается в теплопередающей зоне и весь цикл передачи и испарения охладителя повторяется, обеспечивая непрерывный отбор теплоты от режущей кромки резца.

Для повышения эффективности действия СОЖ используют ультразвуковые и магнитные поля, световое облучение. Радикальным средством изменения физической и химической активности СОЖ является регулирование ее температуры. В силу ряда эксплутационных трудностей нагретые СОЖ в промышленности пока не применяются, охлажденные же жидкости стали находить успешное применение. По данным исследований охлаждение СОЖ до - 40… - 500С позволяет повысить скорость резания на 35% и в 2-5 раз поднять тойкость инструмента. Если нет условий для охлаждения СОЖ, то хотя бы надо поддерживать температуру СОЖ на уровне 16-200С. Охлаждающее действие СОЖ можно также повысить путем ее динамической активации, т. е. увеличения скорости ее движения.