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Raffreddamento e lubrificazione efficienti

Suggerimenti riguardo agli ugelli del raffreddamento

L’umile ugello del fluido di raffreddamento può avere un impatto ben più grande sul processo di rettifica di quanto tu pensi.

In questo servizio Dr John A. Webtser esamina il ruolo che il liquido refrigerante svolge quando si mira a un’ottimale finitura della superficie e una precisione calcolata in micron.

Gli ugelli sono un provato metodo per erogare lubrificante durante il processo di affilatura; ha lo scopo di tenere sotto controllo la temperatura del pezzo, di mantenere pulita la mola e libera da ostacoli nell’emissione di trucioli, di permettere agli additivi ad alta pressione nel lubrificante di fare quanto devono fare, e di tenere l’area di taglio libera da trucioli utilizzando il sistema di filtraggio.

Gli ugelli modulari in plastica funzionano bene a temperatura bassa (2 bar) ma a pressioni più alte possono non rimanere nella giusta posizione quando si vuole ottenere un’affilatura migliore. È anche facile orientarli, ma devono essere posizionati molto vicino data la dispersione del getto in base alla geometria dell’ugello.

Tubi rigidi metallo – come rame e acciaio – sono più resistenti, ma anche loro producono una dispersione di getti, che permettono all’aria di entrare nel liquido refrigerante a meno che la punta sia stata orientata con precisione oppure che sia stato applicato un apposito ugello. Metterli e rimetterli nella giusta posizione richiede frequenti flessioni, che alla fine fanno sì che si rompono.

Ugelli di tipo a getto coerente sono molto efficienti

Durante gli ultimi 20 anni l’autore ha dimostrato come ugelli di tipo laser a getto coerente siano più efficienti di ugelli modulari in platica o a tubo rigido, specialmente nell’affilatura quando la gran parte del calore si riversa sul pezzi e non sui trucioli. Con velocità della mola a 6000 sfpm o anche più grandi, l’alone d’aria intorno alla superficie della mola impedirà a un liquido refrigerante a bassa pressione di inumidire la superficie della mola. La maggiore forza d’impatto energetico propria dei getti coerente e la loro capacità di uguagliare la velocità della mola eliminano l’alone, puliscono la mola, e permettono alla mola di trasportare il liquido refrigerante su tutta la zona di affilatura.

Qui mostriamo questo sistema di ugello per scanalatura a doppio getto sistemato su un’affilatrice ANCA TX7. L’ugello rotondo è prende di mira l’angolo della mola e l’ugello piatto mira il DE della mola. Le due mole esterne sono lubrificate da ugelli rotondi girevoli posti su collettori ad anello.

Ugelli a getto coerente nel settore medico e aerospaziale

Con un’affilatrice ANCA TX7 un produttore di utensili chirurgici trova che il consumo sull’angolo della mola è di cinque volte inferiore, l’eliminazione di sbavature e bruciature su materiali elastici inossidabili, nessun danno all’ugello dovuto alla maggior distanza dalla mola, maggior facilità nell’orientare il getto, e un aumento del 40% in produttività dopo aver installato ugelli a getto coerente.

In una rettifica, un indiscutibilmente provato modello di portata per effettivamente raffreddare il processo è da 1,5 a 2 GPM per potenza di mandrino, ossia un ciclo 5 HP richiede nel processo da 7 a 10 GPM di portata correttamente orientata. Un costruttore di componenti nel settore aerospaziale, che produce pale per turbine, nel sistema centrale può utilizzare solo cinque macchine in una serie di 10 poiché, col passare del tempo, le aperture degli ugelli si allargano nel tentativo di controllare la bruciatura durante la rettifica.

Ad ogni macchina sullo stesso mandrino furono installate dieci tubi di 10 mm per raffreddare le due mole. Dopo aver tolto gli ugelli originali e averli sostituiti con cinque rotondi ugelli a getto coerente di 4,5 mm di diametro – l’intervallo per la ravvivatura raddoppiò, la potenza richiesta per la rettifica fu ridotta del 40%, ci fu anche una riduzione di 66% nella velocità di flusso, il problema della bruciatura scomparve e dal sistema centrale si poté controllare tutte le dieci macchine.

Un collettore di raffreddamento installato su una TX7 visto da vicino con un sistema di ugello per gola
accoppiato all’angolo della mola.

Vantaggi dei sistemi a getto coerente

Un imprenditore che usa il getto coerente ha affermato quanto segue in merito ai vantaggi ottenuti. “La rigidità del sistema a getto coerente e la distanza dalla mola è per noi un punto principale di vantaggio dato che noi dobbiamo avere i getti coerenti il più possibile vicini al punto di contatto/affilatura. “La nostra esperienza mostra che la durata di una mola, la frequenza dell’affilatura e la rifinitura della superficie sono molto migliori quando si usa il sistema a getto coerente invece dei sistemi rame o Locline. La capacità di dirigere con precisione un getto proprio nel punto giusto ci permette di usare un numero minore di gruppi/ugelli di raffreddamento al posto dei sorpassati sistemi rame/Locline, aumentando al tempo stesso il rendimento della mola."

Confronto tra un ugello a getto coerente e un ugello a tubo aperto con acqua a 120psi

Altri requisiti per promuovere l’uso di ugelli a getto coerente

Per incoraggiare gli operatori di affilatrici ad usare ugelli di tipo a getto coerente è importante integrare nella fase di progettazione un pronunciato grado di variabilità come anche una notevole rigidità una volta che è stato fissato nella richiesta posizione. È possibile ottenere questo installando ugelli con giunti girevoli che sono bloccabili quando messi a punto. Usando speciali attrezzi per piegarli, tubi rotondi o piatti presaldati dotati di ugelli possono essere piegati molto vicino all'estremità dell'ugello stesso e successivamente possono essere attaccati a un collettore o tubo dotato di boccole disinnescabili.

A differenza di quanto avviene con convenzionali adattatori per raccordi a compressione che fanno permanentemente presa sul tubo, quando si determina dove dirigere il getto, questo sistema permette aggiustamenti assiali e rotatori. Usando una combinazione di ugelli piatti e rotondi, anche un profilo di mola complesso può essere coperto completamente dal fluido di raffreddamento utilizzando le diverse combinazioni a disposizione come indicato sopra.

Ugelli piatti o rotondi con accoppiamento di spinta possono essere allacciati a tubi di rame.
Sono l’ideale per macchine quali la MX5 che in gran parte usano tubi di rame

Ulteriori vantaggi dall’adottare un migliore sistema di raffreddamento:

· Mole di maggior durata e di maggiore resistenza da usare per mantenere meglio la sagoma e senza la preoccupazione che ci siano danni di natura termica.

· Meno difetti sulla superficie poiché il processo è sottoposto a raffreddamento diretto, nessun tempra di una parte calda prima del passaggio successivo

· Meno portata e energia nel pompaggio e al tempo stesso una portata più efficiente, oltre al fatto che il filtro durerà più a lungo

· Un maggior numero di ugelli rigidi senza correre il pericolo che i getti si spostino, il che permette alla macchina di funzionare senza continuo intervento umano

· Minor carico sulla mola (o utensili) da parte di trucioli prodotti nelle precedenti lavorazioni, ottenendo così potenza e forze del mandrino costanti, il che risulta in migliori geometrie delle singole parti

L’autore, Dr. John Webster, per 20 anni ha studiato alle università del Connecticut e del Regno Unito gli aspetti teorici e pratici del processo di affilatura. Dopo aver per sei anni a Saint-Gobain applicato le sue strategie di raffreddamento, nel 2004 ha lanciato Cool-Grind Technologies. Articoli tecnici relativi all’applicazione di refrigeranti possono essere scaricati dal suo sito web www.cool-grind.com.

12 novembre 2013