ТехИнфо

Технологическая   информация

Влияние СОЖ на процесс резания и качество поверхности


Практикой установлено. что смазочно-охлаждающие жидкости оказывают существенное влияние на процесс резания и на качество обработанной поверхности. При различных видах механической обработки находят применение следующие виды смазочно-охлаждающих сред:
1. Жидкости:
1.1 вода с небольшой добавкой веществ, препятствующих коррозии станка и детали, например соды;
1.2 эмульсии, представлявшие собой растворы в воде специальных эмульсолов или паст, т.е. раствор специальных мыл в воде;
1.3 масла растительные (льняное, сурепное, касторовое) ,минеральный (индустриальное ) и осерненные (сульфофрезол - индустриальное масло с добавкой 2-3% серы);
1.4 специальные (смесь керосина я масла).
2. Распыленные жидкости.
3. Газообразная среда.

Наибольшее применение на практике получили смазочно-охлаждающие жидкости. Роль СОЖ в процессе резания обусловлена тремя физико-химическими действиями:

  • смазывающим действием, и прямым облегчением деформации поверхностных слоев обрабатываемого материала;
  • охлаждающим;
  • смывающим.
  • Смазывающее действие жидкости заключается в том, что на трущихся поверхностях стружки детали и инструмента образуются весьма стойкие пленки, препятствующие непосредственному контакту этих поверхностей и вызывающих снижение сил трения.

    Пленки состоят из поверхностно-активных веществ содержащихся в жидкости, т.е. таких веществ, которые уменьшают поверхностной натяжение жидкости и вследствие этого обладают сильным молекулярным сцеплением с металлической поверхностью. К таким веществам относятся органические кислоты: олеиновая, стеариновая и др., их соли, а также соединения серы, хлора и других элементов.

    Исследования показывают, что жидкость не только уменьшает внешнее трение, но, кроме того, вызывает облегчение деформирования срезаемого металла. Объясняется это тем, что на поверхности металла в зоне предразрушения всегда имеются микротрещины. Активная жидкость проникает в них, оказывая расклинивающее давление на их стенки.

    Опыты показали, что добавки к чистой воде около 1% поверхностно - активных веществ (стеариновой кислоты, натриевого мыла) примерно в 2 раза облегчают процесс резания.

    При попадании поверхностно-активных компонентов жидкости в зону предельно деформированного срезаемого слоя возможно распадение ее на атомы, которые внедряются в кристаллическую решетку наиболее сильно деформированных зерен металла. В результате этого металл упрочняется и переходит в хрупкое состояние. При этом уменьшается величина предельной пластической деформации перед разрушением и удельная работа резания.

    Таким образом, смазывающее действие жидкости выражается в уменьшении трения на контактных поверхностях; развитии микротрещин в зоне деформации срезаемого слоя, т.е. в увеличении зоны предразрушения; уменьшении пластического течения металла из-за внедрения атомов в кристаллическую решетку в охрупчивания.

    Охлаждающее действие СОЖ заключается в поглощении тепла в зоне резания, охлаждении стружки, детали и инструмента. Оно зависит от теплоемкости, теплопроводности и скрытой теплоты парообразования СОЖ.

    Смывающее действие жидкости сводится к механическому удалению мелкой стружки и предотвращению прилипания ее к поверхности станка, инструмента и детали.

    Все современные смазочно-охлаждающие жидкости разделяются на три основные группы.

    К первой группе относятся минеральные масла различной вязкости. К маслам в зависимости от их назначения обычно добавляют в различных комбинациях специальные присадки: антифрикционные, противоизносные, противозадирные, смачивающие, моющие, антикоррозионные и т.д. В отдельных случаях в масла животные и растительные жиры.

    Во вторую группу входят масляные эмульсии, представляющие собой раствор эмульсола в воде. Эмульсолы состоят из следующих компонентов: базовое масло, эмульгатор, антифрикционные и противозадирные присадки, смачивающие присадки, ингибитор, или пассиватор коррозии, бактерицидная присадка, активспениватель.

    Третью группу составляют синтетические или химические жидкости, не имеющие в своем составе масла. Они содержат, как правило, вещества, которые пассивируют поверхность обрабатываемой детали, смачивающие средства, некоторые вида мыл. Улучшение их эксплуатационных свойств достигается за счет введения присадок, обеспечивающих повышение противозадирных и антифрикционных свойств растворов и повышение их моющих и смачивающих свойств. По сравнению с маслами и водомасляными эмульсиями третья группа жидкостей характеризуется отсутствием разложения, прозрачности, обладает более высокими охлаждающими и другими свойствами, что делает их более прогрессивными видами СОЖ. Однако, как правило, синтетические жидкости являются пока более дорогими, а некоторое теряют свои свойства при попадании в них масла из гидросистемы станка.

    Результаты, получаемые при применении смазочно-охлаждающих средств, зависят также и от способа подвода жидкости в зону резания.

    При охлаждении режущего инструмента свободно падающей струей жидкости необходимо соблюдать следующие требования:

  • жидкость должна подводиться непрерывной струей, начиная с первого момента резания;
  • количество жидкости должно быть достаточно большим, но не больше 15 л/мин, так как дальнейшее увеличение количества подаваемой жидкости нецелесообразно. При различных видах обработки требуется разное количество охлаждающей жидкости;
  • характер подвода, направление и форма струи должны быть отрегулированы в соответствии с проводимой обработкой;
  • необходимо следить за состоянием и количеством CОЖ своевременно менять и доливать ее в баки.
  • Особенности внутреннего охлаждения. Для достижения большого эффекта по повешению стойкости инструмента используют внутреннее охлаждение. Жидкость подается по каналам оправки и корпуса инструмента к твердосплавной пластине и непрерывно циркулирует в ней. Такой способ охлаждения даже при обработке высокопрочных сталей позволяет увеличить скорость резания на 25-40%. Для подачи жидкости через внутренние каналы сверла применяется специальный патрон. Стойкость сверл с внутренним подводом СОЖ повышается в 3-10 раз.

    Высоконапорное, или напорно-струйное, охлаждение. В этом случае СОЖ направляется под высоким давлением к режущему лезвию со стороны задней поверхности. Подача жидкости осуществляется с помощью насосов через фильтр и гибкий шланг с насадкой, имеющей отверстие диаметром 0,4-0,6 мм. Расстояние от выходного отверстия до режущего лезвия должно быть как можно меньше, чтобы уменьшить рассеивание струи.

    При таком виде охлаждения стойкость резцов из быстрорежушей стали Р9 и P18 возрастает в 3-7 раз по сравнению со стойкостью при обычном охлаждении и в 10-20 раз - при сухом точении.

    Охлаждение распыленной падкостью. В этом случае СОЖ с помощью сжатого воздуха распыляется па мельчайшие капли и вместе с воздухом в виде тумана с большой скоростью подается в зону резания. Расход жидкости очень мал. Стойкость же инструмента повышается от 2 до 4 раз по сравнению со стойкостью при обычном охлаждении свободно падающей струей.

    Распыленная жидкость оказывает самый большой охлаждающий эффект, чем все остальные способы охлаждения, так как:

  • смесь жидкости и воздуха расширяется при выходе из сопла и при этом ее температура снижается до 4-12°С;
  • распыленные частицы жидкости очень малы и, попадал на разогретую поверхность стружки и инструмента, легко испаряются, интенсивно поглощая дополнительное тепло;
  • имея меньшую вязкость, распыленная смесь легче проникает в микротрещины.
  • При выборе смазочно-охлаждающей жидкости учитываются режимы резания, свойства обрабатываемого металла, требования к чистоте и точности обработки и т.д.