E-Sharp News Ноябрь 2013 г.

 

Эффективное охлаждение и смазка

Советы, касающиеся форсунок охладителя

Самая обычная форсунка охладителя может оказать на процесс заточки гораздо большее влияние, чем вы думаете.

В этой статье доктор наук Джон А. Уэбстер рассказывет какую роль играет охладитель в получении качественной отделки поверхности и микронной точности.

Форсунки являются общепринятым способом подачи охладителя в процессе заточки для контроля температуры детали, поддержания чистоты круга и его способности снимать стружку, что позволяет работать противозадирным присадкам охладителя и позволяет смывать стружку из зоны резки в систему фильтрации.

Пластмассовые модульные форсунки хорошо работают при низком давлении (2 бара), но могут сдвинуться из рабочего положения при более высоком давлении, которое позволяет выполнять лучшую заточку. Их просто нацелить, но они должны размещаться вблизи из-за рассредоточенной геометрии струйной форсунки.

Жесткие металлические трубки из меди и стали более устойчивы, но также дают рассредоточенные струи, затягивающие в охладитель воздух, если только их концы не обжаты очень точно или если к концу не присоединен наконечник. Нацеливание и перенацеливание этих трубок требует их частого сгибания, что в конце концов приводит к их разлому.

Форсунки с кумулятивной струей очень эффективны

За последние 20 лет автор продемонстрировал, что подобные лазеру форсунки с кумулятивной струей более эффективны, чем модульные пластмассовые или жесткие трубчатые форсунки, особенно при заточке, когда большая часть тепла идет в деталь, а не в стружку. На скоростях круга в 6000 футов в минуту или более приграничный слой воздуха, движущийся вместе с поверхностью круга, не позволит поступающему под низким давлением охладителю смочить поверхность круга. Присущая кумулятивным струям более высокая энергия удара и их способность согласовываться со скоростью круга удаляет приграничный слой, очищает круг и позволяет кругу переносить охладитель по зоне заточки.

 

Такая форсуночная система с двойной струей для нарезки канавки показана установленной на станок TX7 компании ANCA. Круглая форсунка нацелена на угол круга, а плоская форсунка - на наружный диаметр круга. 2 внешних круга смазываются круглыми шарнирными форсунками на кольцевых коллекторах

 Форсунки с кумулятивной струей в медицинской и аэрокосмической промышленности

Использующий станок TX7 компании ANCA производитель медицинского инструмента испытывает в пять раз меньше углового износа кругов, отсутствие задиров и прижога от вязкой нержавеющей стали, отсутствие вызванного большим расстоянием от круга повреждения форсунок, более простое нацеливание форсунок, а также 40-процентное увеличение производительности после установки форсунок с кумулятивной струей..

В заточке хорошо себя зарекомендовавшей для эффективного охлаждения является модель с соотношением потока в 1,5 - 2 галлона в минуту на лошадиную силу шпинделя, то есть цикл с 5 лошадиными силами требует 7 - 10 галлонов в минуту точно нацеленного потока, направленного на заточку. Производитель деталей для аэрокосмической промышленности, выпускающий турбинные лопатки, мог использовать только пять машин в блоке из десяти из центральной системы, так как отверстия форсунок с годами постепенно увеличились в процессе ограничения прижога при заточке.

Каждая машина была оснащена восемью открытыми трубками диаметром 10 мм для охлаждения двух шлифовальных кругов на одном шпинделе. После снятия изначальных форсунок и замены их на пять круглых форсунок диаметром 4,5 мм с кумулятивной струей, время между правками круга удвоилось, отделка поверхности улучшилась, усилие заточки уменьшилось на 40%, поток уменьшился на 66%, проблема прижога исчезла, и все десять машин теперь могли работать от центральной системы.

Увеличенное изображение коллектора охладителя станка TX7, оснащенного форсуночной системой для нарезки канавки, согласованной с углом круга

Преимущества систем с кумулятивной струей

Клиент, использующий системы с кумулятивной струей, оставил следующие комментарии об их преимуществах. "Жесткость системы с кумулятивной струей и зазор до круга являются главными преимуществами для нас, так как нам не нужно располагать кумулятивные струи слишком близко к контактной зоне заточки. Наш опыт показывает, что срок службы круга, время между правками круга и отделка поверхности значительно улучшаются при использовании системы с кумулятивной струей по сравнению с использованием систем из меди или Locline. Возможность направлять точную струю в нужное место позволяет нам использовать меньше охлаждающих блоков и форсунок по сравнению со старыми системами из меди или Locline и одновременно увеличивать производительность круга."

Сравнение форсунки с кумулятивной струей и форсунки с открытой трубкой при
давлении воды 120 фунтов/кв.дюйм

Другие требования, при которых лучше использовать форсунки с кумулятивной струей

Для того, чтобы операторы станков склонились к использованию форсунок с кумулятивной струей, важно заложить в конструкцию высокую степень подстраиваемости вместе с высокой жесткостью после нацеливания. Этого можно достичь, оснастив форсунки шарнирными соединениями, которые фиксировались бы после нацеливания. Предварительно спаянные круглые и плоские трубки форсунок можно подогнуть очень близко к наконечнику форсунки при помощи специальных трубогибов, а затем прикрепить к коллектору или к креплению трубки съемными цангами.

Этим достигается осевая и поворотная регулировка при нацеливании струи в отличие от обычных обжимных креплений, намертво присоединяемых к трубке. Используя сочетание плоских и круглых форсунок, даже сложнопрофильный круг можно полностью покрыть охладителем при помощи описанных выше имеющихся степеней свободы.

Круглые и плоские форсунки с плотной насадкой можно присоединить к медным трубкам.
Они идеальны для таких станков, как MX5, которые в основном используют медные трубки

Дополнительные преимущества улучшенной системы подачи охладителя:

·        Более долговечные шлифовальные круги повышенной твердости, используемые для более стабильного сохранения формы без опасности возникновения термических повреждений

·        Улучшенная целостность поверхности вследствие непосредственного охлаждения места обработки без закаливания горячей детали перед следующим проходом

·        Пониженная величина потока и энергия прокачки, вызванная более эффективным потоком, а также меньшая подача фильтровального материала

·        Более жесткие форсунки без вероятности смещения струи, что позволяет машине работать без присмотра

·        Меньшая нагрузка на круг (или на инструмент) от стружки, образовавшейся при предыдущих оборотах, обеспечивающая более равномерное усилие на шпиндель и приводящая к улучшенной геометрии деталей

 

 

Автор, доктор наук Джон Уэбстер, изучал теоретические и практические аспекты процесса заточки в течение 20 лет в университетах Коннектикута и Великобритании. После шести лет применения своих технологий охлаждения в корпорации Saint-Gobain, он основал компанию Cool-Grind Technologies в 2004 году. Технические статьи по технологии охлаждения можно найти на его сайте www.cool-grind.com.

 

 

 

 

12 ноября 2013