Фрезерование ряда твёрдых материалов (таких как металл, камень или стекло) сопровождается повышенным тепловыделением вследствие интенсивного трение в зоне резания. Увеличение температуры приводит к расширению и деформации заготовки и инструмента, «уводу» фрезы, а также наплавки частиц стружки на режущие кромки инструмента. Эти и ряд других негативных факторов приводят к снижению точности обработки, ухудшению качества (шероховатости) поверхности детали, сокращению строка службы режущего инструмента, повышению затрат на техобслуживание станков, увеличению энергетических затрат на обработку заготовок и в конечном итоге — повышению себестоимости готовой продукции.
Для устранения негативных факторов нагрева в процессе обработки, фрезерные станки оборудуют системой охлаждения. Простейшим примером такой системы является полив режущего инструмента струёй воды (с добавлением соды, для предотвращения коррозии деталей станка). Однако более эффективным — и получившим широкое распространение в машиностроении — является охлаждение зоны резания специальной эмульсией. Эмульсия представляет собой двухфазную систему, в которой мельчайшие капельки минерального масла взвешены в воде. Такую взвесь, как и всю смазочно-охлаждающую систему (СОЖ) на её базе, принято называть «масляным туманом».
Особенности
В сравнении с обычной содовой водой, эмульсия не просто охлаждает режущий инструмент, но и выполняет роль смазки. Специальные добавки (эмульгаторы) способствуют налипанию и равномерному распределению масла на поверхности режущего инструмента, тем самым снижая трение. А добавляемые в эмульсию поверхностно-активные вещества (например, сера, хлор, фосфорорганические соединения), обладающие расклинивающим действием, облегчают резание и повышают стойкость инструмента.
Экспериментально установлено, что применение масляного охлаждения приводит к снижению затрат на обработку металлической детали на 30-40%! Поэтому неудивительно, что многие промышленники, сталкивающиеся с обработкой твёрдых материалов, предпочитают оснащать фрезерные станки системой охлаждения «масляным туманом».
Устройство
Современные фрезерные станки с ЧПУ могут оснащаться описываемой системой в качестве опции. Конструкция систем различается в зависимости от конкретного производителя и номенклатуры станков, для которых она предназначена. Однако принципиально, любая система содержит типичный набор узлов и деталей: ёмкость для жидкости, подающий насос, соединительные магистрали (шланги, маслопроводы), форсунки для распыления.
В отличие от водяной, система охлаждения масляным туманом содержит компрессор, нагнетающий масло под большим давлением. Тогда на выходе из распылителя форсунки (непосредственно над фрезой) образуется мелкодисперсная взвесь масла — тот самый «туман».
В конструкции системы также предусмотрен фильтр. Он может быть простейшим тканевым, или представлять собой магнитную ловушку, барабанный самоочищающийся фильтр, либо самоочищающийся картридж. Независимо от типа конструкции, назначение фильтра — улавливать и очищать СОЖ от частиц стружки и прочего хлама. А в ряде случаев — сепарировать СОЖ с отделением воды и увеличением концентрации масла (содержащего частицы осадка и шлам) для облегчения утилизации отработавшей СОЖ.
Ограничения
При использовании системы охлаждения масляным туманом существует ряд ограничений. Так система несовместима с некоторыми дополнительным оборудованием (прежде всего — системой улавливания стружки или системой вакуумного крепления заготовки к рабочему столу).
Эксплуатация фрезерного станка, оснащённого системой охлаждения масляным туманом, требует внимательного соблюдения сроков и процедуры периодического обслуживания. Нарушение этих правил может привести к засорению и блокированию магистралей засохшей эмульсией — вплоть до полного выхода системы из строя.
Некоторые типы СОЖ могут выделять пары, обладающие токсическим действием. Поэтому при эксплуатации систем «масляный туман» необходимо строгое соблюдение принятых санитарных норм и рекомендованных правил гигиены.