Znaczenie chłodzenia w obróbce metalu

Chłodzenie, a ściślej mówiąc: doprowadzenie cieczy chłodząco-smarującej do strefy skrawania ma zasadnicze znaczenie w obróbce metalu. Może znacznie wydłużyć trwałość płytki, a także wpłynąć na obniżenie kosztów produkcji poprzez zmniejszenie objętości wiórów i związanej z nią temperatury podczas obróbki.

W ciągu kilku ostatnich lat koncepcja i wdrażanie systemów chłodzących w narzędziach skrawających cieszyły się taką popularnością i wzbudzały taki entuzjazm, jakby dopiero je wymyślono. Producenci maszyn CNC na całym świecie inwestowali swój czas i zasoby, by opracować sposoby dostarczania chłodziwa pod wysokim ciśnieniem. Dzięki temu wszystkie nowe maszyny mogą być obecnie wyposażone w tego typu rozwiązania.

Przedsiębiorcy z branży lotniczej, motoryzacyjnej i produkcji części wielkogabarytowych doceniają technologię chłodzenia pod wysokim ciśnieniem (od 70 do 300 barów) krawędzi  skrawającej  i  zamawiają  wyłącznie  centra  frezarskie lub tokarskie wyposażone w taką opcję.

Wysoka  temperatura  w  strefie  skrawania  należy  do  największych wrogów płytek skrawających z węglika spiekanego. Osiąga ona różne wartości w zależności od właściwości  obrabianego  materiału  i  warunków  skrawania. Średnio podczas obróbki może wynosić od 300°C do 900°C. Wraz ze wzrostem temperatury zmniejsza się trwałość płytek. Zwiększone zużycie płytek może doprowadzić do uszkodzenia obrabianego przedmiotu oraz po-gorszyć warunki obróbki – ciepło wydzielające się między płytką  a  przedmiotem  obrabianym  może  spowodować  zmianę kształtu wiórów i odkształcenie plastyczne płytki.

Chłodzenie pod wysokim ciśnieniem (od 70 barów) może pozytywnie wpływać na formowanie się wiórów. W przypadku wiórów wstęgowych prawidłowe zastosowanie wysokociśnieniowego  doprowadzenia  cieczy  chłodząco-smarującej  na  ostrze  skrawające  chroni  przed  oplataniem wiórami i psuciem jakości powierzchni. W wyniku szoku termicznego i dużego ciśnienia wióry się łamią.

Jednocześnie prawidłowe stosowanie chłodziwa może zapobiegać  odkształcaniu  się  materiałów  obrabianych  oraz chronić maszyny. W wielu przypadkach skuteczne i  wydajne  chłodzenie  może  przesądzać  o  wygranej  lub  porażce.
Warto  podkreślić,  jak  ważne  jest  chłodzenie  podczas  obróbki materiałów takich jak Inconel, tytan, Hastelloy czy Monel, stosowanych głównie w branży lotniczej. Są one trudne do obróbki, ponieważ zawierają bardzo dużo niklu. Z  tego  powodu  wykazują  silną  tendencję  do  adhezji  do  krawędzi skrawającej ze względu na swoją elastyczność, lepkość i plastyczność. To tłumaczy m.in. wysokie ceny części dla przemysłu lotniczego.

Obróbka  tego  rodzaju  materiałów  bez  chłodziwa  jest  prawie niemożliwa, ponieważ wysokie temperatury i lep-kość powodują natychmiastowe zużycie i przedwczesne uszkodzenie płytek węglikowych (oderwanie narostu wraz z krawędzią). Zastosowanie chłodziwa w procesie obróbki tworzy pewnego rodzaju tarczę pomiędzy płytką a obrabianym przedmiotem, dzięki czemu materiał nie przywiera  do  krawędzi  skrawającej  –  co  jest główną  przyczyną  przedwczesnego uszkadzania płytek.

W przypadku operacji rowkowania kluczowy jest dobór narzędzia.  Nieodpowiedni  gatunek  lub  łamacz  wiórów  mogą uniemożliwić wykonanie detalu. Chłodzenie ma znaczny wpływ na łamanie wiórów, ich ewakuację i temperaturę w strefie skrawania.

Po przeprowadzeniu szczegółowych badań dotyczących zastosowania chłodziwa w procesie obróbki firma ISCAR wykorzystała zdobytą wiedzę naukową podczas wdrażania nowych,  przełomowych  koncepcji  doprowadzania  cieczy  chłodząco-smarującej do strefy skrawania w operacjach toczenia.  Opracowano  i  zintegrowano  zewnętrzne  oraz  wewnętrzne narzędzia, w tym linię JETCUT, z systemem dostarczania chłodziwa bezpośrednio na krawędź skrawającą. Dzięki temu udało się znacznie zwiększyć trwałość narzędzi i produktywność. Nawet przy niskim ciśnieniu (10 lub  20  barów)  można  zaobserwować  korzyści  w  postaci  obniżenia temperatury podczas obróbki. To z kolei zapewnia dłuższą trwałość narzędzi i pozwala na zwiększenie parametrów obróbki, takich jak prędkość i posuw.

Przedsiębiorcy, którzy pracują z problematycznymi materiałami, takimi jak Inconel, tytan i stal nierdzewna,  osiągnęli  wyższą  wydajność.  Skierowanie strumienia cieczy chłodząco-smarującej bezpośrednio na krawędź minimalizuje zjawisko narostu.
Aby sprostać rosnącym wymaganiom przemysłu, firma ISCAR  rozszerzyła  linię  narzędzi  z  chłodzeniem  wysokociśnieniowym o narzędzia tokarskie ze sztywnym dociskiem JET-R-TURN, który działa również jako dysza chłodziwa. Do tej pory gama narzędzi ISOTURN z opcją chłodzenia  pod  wysokim  ciśnieniem  była  wyposażona  w system mocowania płytek Lever Lock, gdyż zastosowanie standardowego górnego docisku blokowałoby dopływ chłodziwa. Nowa konstrukcja umożliwia wysokociśnieniowemu strumieniowi cieczy chłodząco-smarującej dotarcie do krawędzi skrawającej bez żadnych przeszkód.

ISCAR  oferuje  narzędzia  z  systemem  sztywnego docisku JET-R-TURN do najpopularniejszych standardowych geometrii płytek CNMG, WNMG i DNMG.

Zastosowanie narzędzi z chłodzeniem zewnętrznym zwiększa ich trwałość, poprawia kontrolę wiórów oraz zwiększa wydajność obróbki.
Czym  jest  sekunda?  W  masowej  produkcji  standardowych części zaoszczędzenie jednej sekundy na każdej z miliona sztuk może oznaczać redukcję czasu wykonania całej serii nawet o miesiąc. Jest to niezwykła oszczędność, będąca spełnieniem marzeń każdego przedsiębiorcy.

Optima Tools jako dostawca PREMIUM oferuje szeroką gamę narzędzi JETCUT do różnych  zastosowań  –  od  toczenia  i  rowkowania,  po  przecinanie.