A nagynyomású hűtés alkalmazása közel sem olyan félelmetes vagy misztikus, mint az sokan gondolják. Sok esetben kereskedelmi forgalomban kapható eszközökkel kiépíthető akár meglévő gépre is úgy, hogy az eredeti hűtési megoldások is alkalmazhatók maradnak. Tény az is, hogy a mostanában megvásárolt CNC szerszámgépek elegendő hűtő képességgel rendelkeznek, mégis a magas nyomás alkalmazása további előnyöket jelenthet a nehezen forgácsolható, speciális anyagok megmunkálása során.
A forgácsképződés és a keletkező hőmérséklet két nagyon komoly kihívást jelentő tényező a repülőgép- és energiaipar számára készített alkatrészek forgácsolásakor. Ezek az anyagok ugyanis bár használat közben nagyon jó szilárdsági, szívóssági tulajdonságokkal rendelkeznek, sajnos ezen erősségeiket megmunkálás közben is őrzik. És bár megfelelő szerszámozással és optimalizált technológiával komoly eredmények érhetők el, a magasnyomású hűtés alkalmazásával a hatékonyság az egekbe, a költségek a padló közelébe mozgathatók.
A titán, szuperötvözetek és rozsdamentes acélok forgácsképe gyakran nagyon kedvezőtlen, különösen ha részben vagy teljesen automatizált forgácsolási folyamatokról van szó. A hosszú folyó forgács a szerszámra, tartóra, munkadarabra feltekeredve esztétikai hibákat okozhat, de akár termelési zavart is okozhat, ha hibára fut a gép miatta.
Ez súlyozottan igaz az elősimító és simító eljárásokra, ahol a forgács vastagságával nem lehet játszani, és az előtolás maximalizálás is limitált. Ezek azok a helyzetek, amikor elsősorban a forgácsolást végző lapka forgácstörő geometriája, illetve a hűtővíz képes pozitívan befolyásolni a keletkezett forgács milyenségét.
Ezek az anyagok ráadásul rossz hővezető képességgel rendelkeznek, ami megnehezíti a forgácsolás során keletkező hő eltávolítását a forgácsleválasztási zónából. Ez pedig fokozott szerszámkopáshoz vezet. Magasabb szerszámköltség, több lapka csere miatti állásidő, kisebb hatékonyság. És a kör bezárult.
A magasnyomású hűtés előnyei
A magasnyomású hűtés alkalmazásának áldásos hatása elsősorban a forgács törésben és a forgácsolási zóna hőmérsékletének alakulásában figyelhető meg. Elmondható ugyan, hogy mindezeket kisebb, úgynevezett normál (15 – 20 bar körüli) hűtéssel is el lehet érni, jól irányított sugár alkalmazásával. Azonban az irányíthatóság kérdésére nincs egyértelmű válasz. És ha elvi szinten lenne is, a gyakorlat felülírja. Ilyen a forgácsolás.
A magasnyomás segítségével az addig megtörhetetlen forgács kezelhetővé válik, ráadásul a nyomásnövekedés hatására a forgácstörési zóna megnövekszik. Normál nyomás alkalmazása mellett csak lapka forgácstörő geometriájára jellemző, hogy megtöri a forgácsot, ámde a magas nyomás esetén épp az ide irányított víz miatt ez megnövekszik. Ezt segítő jelenség, hogy a forgács hőmérséklete hirtelen lehűl a kapott vízsugártól, és elridegül. ez pedig segít eltörni a fémet.
Még szuperötvözetek esetén is igaz, hogy a forgácsolási zónába juttatott víz nagyban csökkenti az anyagleválasztás során megnövekedett hőmérsékletet, ami átterjed a szerszámra és a munkadarabra is. A hűtőfolyadék tehát segít stabilizálni a megmunkálás során ébredő hőket. És mivel a víz a magas nyomás miatt csak rövid ideig van a magas hőmérsékleti zónában,nem is melegszik fel annyira.
A kisebb hőmérséklet aztán növeli a szerszám éltartamát, sőt a forgácsolási technológia emelését is lehetővé teszi.
A magasnyomás során alkalmazott fúvókák nem mozgathatók. Úgy vannak kialakítva, hogy épp a forgácsleválasztás helyére vezessék a vizet. Ez pedig azt jelenti, hogy a kritikus terület “nem ússza meg szárazon”. És éppen ez a cél. Természetesen az állítás akkor áll, ha pl. megmunkálóközpont esetén a szerszámon keresztüli hűtés lehetősége biztosított.
Furatmegmunkálás
A furatmegmunkálás tipikusan az a terület, ahol a belső és magas nyomású hűtés előnyei kiaknázhatók. Ennek elsősorban az az oka, hogy a kintről, esetleg alacsony nyomással vezetett hűtőfolyadék egyáltalán nincs hatással a forgácsolási zónában történtekre, egész egyszerűen azért, mert nem ér oda. A piacon található furatmegmunkáló szerszámok, például telibefúrók, furatkések, furatbeszúró kések, belső menetkések többnyire fel vannak készítve a szerszámon keresztül történő hűtővíz érkezésre.
A fent sorolt szerszámok által végzett műveletek forgácstörés és hűtővíz kezelés szemszögéből a kritikus kategóriába tartoznak, különösen ha nehezen forgácsolható anyagról van szó. Ezekben az esetekben a megfelelő helyre és elegendő nyomással eljuttatott hűtővíz nem csak némi javulást eredményezhet, de egyáltalán a megvalósíthatóság kérdésében is döntő szerephez jut. Fontos tényező, különösen fúrásnál, hogy a furatban keletkező forgács kimosása is a hűtővíz kezeléstől függ.
Léteznek moduláris furatmegmunkáló rendszerek, amik építő komponensei mind alkalmasak a hűtővíz átvezetésére. A felhasználónak csak olyan hosszúságban kell összerakni, ami feltétlen muszáj, és olyan átmérőben, hogy az a szerszám merevségét, ezzel a megmunkálás stabilitását az elérhető legmagasabb értéken tartsa.
Ezzel együtt is szükség lehet rezgésmentes furatkés tartókra. A rezgésmentes kifejezést a hazai iparban használjuk a keményfém szárakra is, amire részben igaz. Illetve olyan megoldásokra, amik közepében folyadék foglal helyet, ami kioltja a keletkező rezgéseket. De legalábbis jelentősen csökkenti.
Fontos lehet továbbá például esztergagépek esetén a főorsó oszcillálása. erre az Okuma szerszámgépek évtizedek óta képesek, de mára néhány konkurencia is alkalmazza a megoldást.
Bizonyított tény, hogy a nagy szerszámkinyúlások esetén a magasnyomású hűtés segíthet a megmunkálás stabilitásának növelésében.
Mennyi az annyi?
Esztergálás esetén a rendszernek legalább 20 liter / perc térfogatáramot és 70 bar nyomást kell tudni ahhoz, hogy a magas nyomás minden előnye kiaknázható legyen.
Megmunkálóközponton ez 50 liter / perc szintén 70 bar nyomás mellett.
A szerszámgép oldaláról
A szerszámgép vonatkozásában is van néhány elvárás, aminek teljesülni kell a kiépíthetőséghez.
A rendszerben lévő minden tömítésnek és csatlakozásnak alkalmasnak kell lenni a felépülő nyomás okozta teher elviselésére. Kell legyen olyan szabad M kód ami aktivizálja a nagynyomású rendszert. Sőt, ha a rendszer több féle előre beállított nyomáson is képes dolgozni, a nyomás választásra külön M kód szükséges.
Fontos tudni – a fizikán nem lehet erőszakot venni
A magasnyomású hűtés alkalmazása ugyan rendkívüli előnyökkel jár, nem helyettesíti a helyes szerszámválasztást és a forgácsolási technológia optimalizálását. Ide értve a megfelelő lakpa geometriát és forgácstörőt, a helyes fogásvételi stratégiát is, mert ezek mind jelentős befolyással bírnak a lapka éltartamára és a folyamat összteljesítményére is.
A magasnyomású hűtés tehát nem csodafegyver, de egy biztos alapokra helyezett forgácsolási folyamatot sokkal hatékonyabbá tehet különösen nehezen forgácsolható anyagok esetén, vagy nagy kinyúlású furatmegmunkáló szerszámok esetében.
Az LNS magasnyomású hűtőrendszerei
Az LNS PowerStream nagynyomású rendszere többféle áramlási mennyiséget és nyomásértéket képes szolgáltatni. A rendszer szűrt, tiszta hűtőfolyadékot szállít, ami két szempontból is meghatározó képesség. Az egyik, hogy a hűtővíz akkor képes rendeltetése szerint működni, ha szennyeződések ezt nem akadályozzák, mint például a vízbe keveredett olaj.
A másik, hogy mivel a magasnyomású hűtés szerszámon keresztül használva a leghatékonyabb, fokozottan fennáll a veszélye annak, hogy a főorsócsapágy is kap a szennyeződésből, ami a csapágy tönkremenetelét okozza.
Hogy ezt a hosszú gép állást és költséges javítást megelőzze a cég, érdemes a leghatékonyabb szűrési és olajleválasztási módszert alkalmazni a hűtőközeg kezelésének folyamatában.
Az LNS-nek erre is van megoldása, mégpedig a PhaSep. A rendszer azon túl, hogy megszűri a vizet, leválasztja az abban felgyűlt olajat is. Ez származhat a munkadarabról, vagy a szánok kenésére szolgáló olajból vagy zsarból is. A hűtővíz tetején összegyűlő olaj alatt a víz pangani kezd, és a baktériumok elszaporodnak benne. Ez kellemetlen szaghoz és fertőzésekhez vezethet.
A rendszer tehát segít a szerszámgép megóvásában, a hűtési hatékonyság megtartásában, az indokolatlan gépállások minimalizálásában és az üzem tisztaságának megtartásában is.
Az LNS rendszere utólag is kiépíthető. Természetesen előny, ahogy erről már volt szó a cikkben, ha a szerszámgép fel van készítve a magas nyomás, vagy a nagy térfogatáram okozta kihívásokra. Ezen felül szabad M kódra van szükség, a rendszer indításának kényelmessé és automtikussá tételéhez.
Az LNS termékek hazai forgalmazását a Prevotex Kft. végzi.
Szerző: Sipos Ádám
