Számítógépes számjegy vezérlés (CNC) sok féle automatizált szerszámgépre kerülhet, mint szikraforgácsoló gépek, vízvágó gépek vagy plazmavágók. Mégis a megmunkáló központokon végzett marás maradt a legismertebb eljárás a CNC gépekkel való gyártás világában, köszönhetően mechanikai egyszerűségének, könnyű kivitelezhetőségének, sokoldalúságának és relatív olcsóságának az iparban. Előnyeivel szemben sorakozik néhány hátrány, mint a mechanikus, elektromos vagy anyagokkal kapcsolatos hibák stb. Marás jellegű megmunkálások jellemzője, hogy a forgácsolási fő mozgást végző szerszám felmelegszik és tönkremegy, esetlegesen kárt okozva a gépben, rossz esetben az operátorban is. Az előforduló hibák egyik legjellemzőbb okozója a forgácsolási zónában keletkezett, el nem vezetett hő, aminek a kontrolálására több megmunkálást segítő hűtési megoldás kifejlesztésre került.
Ez a cikk bemutatja a legismertebb és legelterjedtebb hűtési eljárásokat, amik csökkentik a CNC megmunkálás során keletkező hőt.
Elárasztásos, vagy vízzel való hűtés
A legismertebb és legelterjedtebb hűtési megoldás, aminek lényege, hogy adott mennyiségű és nyomású vizet juttatunk a szerszám és megmunkált munkadarab közé oda, ahol az anyagleválasztás történik. Rendkívül biztonságos ugyanakkor hatékony módja ez a hőmérséklet csökkentésének. További előnye, hogy a keletkezett forgácsot képes eltávolítani a szerszám útjából, ezzel biztosítva a szabad utat a megmunkálásnak, csökkentve a szerszám igénybevételét. Hátránya a hűtőfolyadék magas költsége, illetve amennyiben a hűtővíz gépben tartása nem megoldható, a gép környezetének folyamatos tisztán tartása jelentős idő és energiaszükséglettel bír. A szintetikus hűtőfolyadék a környezetre és az emberi szervezetre is káros, ezért kezelése során az előírások betartása fokozottan fontos.
A szerszámgép vízhűtő egységével kapcsolatosan fontos mérőszám a nyomás, amit létre tud hozni, illetve a térfogatáram.
Megfelelő nagyságú nyomás segíthet a forgács megtörésében is, azonban, ha a forgácsolási zónába percenként bekerülő vízmennyiség nem elégséges, a keletkezett forgács hatékony eltávolítása nem fog megtörténni. Itt kap szerepet a térfogat áram, ami különösen az automatizált megoldásoknál bír nagy jelentőséggel, mert az el nem távolított forgács a gyártási folyamat megakadását is okozhatja.
Szilárd kenőanyagok
Vannak olyan típusú megmunkálások, ahol kevésbé viszkózus folyadékok kiválthatók paszta jellegű anyagokkal. Így van ez ott is, ahol valamilyen előírás miatt nem kerülhet hűtőfolyadék az anyagra. Az ökológiai lábnyoma sokkal kisebb ennek a kenési típusnak, hiszen nem történik hűtőfolyadék felhasználás, ami nem mellesleg a költségek csökkenését is okozza.
De sajnos az is elmondható, hogy ennek a megoldásnak a hatásfoka sokkal alacsonyabb, és inkább szolgál kenési, mint hűtési célokat. Nem alkalmas a keletkezett forgács eltávolítására, és nem megoldható a szerszámgépen belül automatikusan a forgácsolási zónába juttatásra. Ezért használata magasabb operátori jelenlétet és figyelmet is igényel.
Minimálkenés (MQL)
A minimálkenés lényegét a neve is sejteti, a cél a lehető legkisebb mennyiségű kenőanyag juttatása a fogácsleválasztás helyére. Amíg a vízzel való hűtés magas környezetszennyező faktorral és költségekkel operál, addig a minimálkenés igyekszik ezeket minimumra csökkenteni.
Mivel a minimálkenés használata során pontosan a megmunkálás szükséglete szerinti kenés történik meg, pontos kalkulációkat igényel. Amennyiben a számításokba hiba csúszik, az a szerszám vagy a munkadarab tönkremenetelét eredményezheti.
Levegőhűtés
A szilárd kenőanyag és a minimálkenés is a hűtő/kenőközeg mennyiségének minimalizálását célozza. Ezt tökéletesíti a levegővel való hűtés, aminek használata során egyáltalán nem történik hűkőközeg felhasználás, tehát a környezeti hatásai és a felhasználási költségek is kedvezőek. A megmunkálás típusától, a megmunkált alkatrész anyagminőségétől függően lehet ez egy rendkívül kedvező hűtési eljárás, ami nagy hatékonysággal távolítja el a keletkező forgácsot a szerszám útjából. Ugyanakkor kenési képessége nincs, így azoknál a főleg simítási eljárásoknál, ahol a kenés megléte az elkészült felület magas minőségéhez hozzátesz, nem alkalmazható.
Kriogén hűtés
Folyékony nitrogén szerszámba való injektálása révén a szerszám, a munkadarab és a keletkezett forgács is hidegen tartható. A tapasztalatok azt mutatják, hogy az eljárással készült alkatrészek felületei már a nagyolás során kedvezőbb minőségűek, míg a szerszám élettartama hosszabbodik az egyéb hűtési eljárásokhoz képest.
A megoldás fix költsége bár szemmel látható, mégis jól kalkulálható, hisz a megmunkálástól függő változó költségek nem merülnek fel. Olyan eljárásoknál javasolt a használat, ahol külső hűtőfolyadék használata nem lehetséges, vagy nem elég hatékony.
Természetesen alkalmazása plusz külső egységek felszerelését, és szakképzett személyzet jelenlétét igényli.
Melyik a jobb, és miért a másik?
Egyik megoldás sem jobb a másiknál. Mindegyik mellett megvannak az érvek és az ellenérvek is. A megmunkáláshoz, a megmunkált anyaghoz, a használt technológiához és a rendelkezésre álló feltételekhez kell igazítani a használt hűtés/kenési megoldást. A kiválasztás során figyelembe kell venni, hogy a forgácsolási zónában keletkezett hő kezelésénél is fontosabb az operátor és az üzemben dolgozó többi ember testi épsége és egészsége. Érdemes számításba venni továbbá az egyes országokban hatályos törvényeket, környezetvédelmi előírásokat és egyéb irányelveket.
Forrás: https://www.manufacturingtomorrow.com/story/2020/12/which-cnc-machining-cooling-method-should-you-pick/16260/
