Охолоджування і змащування при обробці різанням

Змащувально-охолоджуючі речовини мають великий вплив на різання і якість обробленої поверхні. Як змащувально-охолоджуючі речовини використовують, головним чином, рідини – ЗОР, в які іноді додають тверді речовини (порошки мила і парафіну, бітум, віск, графіт, дисульфід молібдену, соду та ін.). Значно рідше для цієї мети використовують гази. Численні дослідження показали, що ЗОР мають такий вплив на процес різання:

а – потрапляючи в зону різання, змащують поверхню тертя і зменшують його;

б – проникаючи у мікротріщини шару матеріалу, що деформується, зменшує деформацію;

в – охолоджує різальний інструмент, деформуючий шар і поверхню заготовки;

г – змащуючи робочі частини інструменту, перешкоджає схоплюванню інструменту зі стружкою, утворенню наростів, що призводить до зменшення шорсткості обробленої поверхні.

При використовуванні ЗОР стійкість різального інструменту значно зростає, а отже, збільшується допустима швидкість різання; оброблені поверхні мають велику точність і меншу шорсткість; зменшується на 10-15 % ефективна потужність різання.

ЗОР поділяються на дві основні групи: а) охолоджувальні,
б) змащувальні.

Охолоджуючі ЗОР повинні володіти високою теплопровідністю і теплоємністю, значною прихованою теплотою пароутворення і низькою в’язкістю. Кращу охолоджуючу здатність мають рідини на водній основі – емульсії, водні розчини соди, солей та ін. Емульсії одержують розчиненням у воді розчинів мила і органічних кислот в мінеральних маслах. Охолоджуючі ЗОР використовують при чорновій обробці в’язких металів, коли температура нагрівання інструментів висока, а шорсткість обробленої поверхні не має особливого значення. Сильне охолоджування (8-12 л/хв.) при чорновому точінні різцями з швидкорізальної сталі дає можливість збільшити швидкість різання на 15-25 %.

При чистовій обробці, коли потрібно одержати точну поверхню з низькою шорсткістю, а також при нарізанні різьб і зубів зубчатих коліс застосовують рідини з високими змащувальними властивостями (мінеральні і рослинні масла, гас). Вони володіють хорошим змочуванням і завдяки високій змащувальній здатності значно знижують тертя. Добавка дисперсних порошків поверхнево-активних речовин підвищує їх змащувальну дія і теплопровідність. Широко використовують сульфофрезоли – мінеральні масла, що містять добавки сірки.

Підведення охолоджуючого середовища в зону різання. Ефективність дії ЗОР значною мірою визначається способом підведення її в зону різання. Найбільш поширений, завдяки своїй простоті, підвід ЗОР зверху на зону різання поливом під тиском 0,05-0,2 МПа. Поряд з цим він має суттєві недоліки: мала швидкість струменя, великі витрати рідини (8-12 л/хв.), у тому числі й за рахунок розбризкування.

Більш ефективне струменеве або високонапірне охолоджування, при якому тонкий струмінь рідини під тиском до 3 МПа подається в зону різання зі сторони задньої поверхні. Витрата рідини 0,6-4 л/хв. Струменеве охолоджування значно підвищує стійкість ріжучого інструменту, особливо при різанні важкооброблюваних матеріалів (жароміцних і титанових сплавів), але вимагає застосування спеціальних насосів і захисних пристроїв від розбризкування ЗОР.

Застосовують також охолоджування розпиленою рідиною, направленою до ріжучої кромки із сторони задньої поверхні інструменту. Рідина розпилюється в інжекторній установці, звідки частинки рідини стиснутим повітрям викидаються під тиском 0,2-0,3 МПа в зону різання. Розпилення значно зменшує витрату ЗОР, підвищує стійкість інструмента, покращує якість обробки. Метод потребує уважного дотримання правил техніки безпеки, застосування спеціальних відсмоктувальних пристроїв.

У деяких випадках, наприклад при точінні чи свердлінні крихких матеріалів, інструмент чи зону різання охолоджують прокачуванням охолоджуючої рідини по внутрішніх каналах в інструменті (різець, свердло). В деяких випадках, наприклад при глибокому свердлінні, ЗОР, що подається під тиском 2-2,5 МПа, не тільки охолоджує зону різання, але й вимиває стружку.

Для охолоджування крихких матеріалів, коли утворюється стружка сколювання, досить часто використовують гази (азот, стиснуте повітря, вуглекислоту), що подаються під тиском в зону різання. Стружка газовим струменем видаляється в спеціальні збірники.