Kako vzdrževati tekočino za rezanje aluminija CNC za daljšo življenjsko dobo orodja in čistejše ostružke

 PFT, Shenzhen

Vzdrževanje optimalnega stanja rezalne tekočine za aluminij pri CNC obdelavi neposredno vpliva na obrabo orodja in kakovost odrezkov. Ta študija ocenjuje protokole upravljanja tekočin s pomočjo nadzorovanih poskusov obdelave in analize tekočin. Rezultati kažejo, da dosledno spremljanje pH (ciljno območje 8,5–9,2), vzdrževanje koncentracije med 7 in 9 % z uporabo refraktometra in izvajanje dvostopenjske filtracije (40 µm, ki ji sledi 10 µm) podaljšajo življenjsko dobo orodja v povprečju za 28 % in zmanjšajo lepljivost odrezkov za 73 % v primerjavi z nenadzorovano tekočino. Redno odstranjevanje olja iz odpadnega olja (>95 % odstranitve tedensko) preprečuje rast bakterij in nestabilnost emulzije. Učinkovito upravljanje tekočin zmanjšuje stroške orodja in izpade strojev.

1. Uvod

CNC obdelava aluminija zahteva natančnost in učinkovitost. Rezalne tekočine so ključne za hlajenje, mazanje in odstranjevanje odrezkov. Vendar pa degradacija tekočin – ki jo povzročajo kontaminacija, rast bakterij, odnašanje koncentracije in kopičenje olja – pospešuje obrabo orodja in ogroža odstranjevanje odrezkov, kar vodi do povečanih stroškov in izpadov. Do leta 2025 ostaja optimizacija vzdrževanja tekočin ključni operativni izziv. Ta študija kvantificira vpliv specifičnih vzdrževalnih protokolov na življenjsko dobo orodja in značilnosti odrezkov pri velikoserijski CNC proizvodnji aluminija.

2. Metode

2.1. Eksperimentalna zasnova in vir podatkov
Kontrolirani testi obdelave so bili izvedeni 12 tednov na 5 identičnih CNC rezkalnih strojih (Haas VF-2), ki so obdelovali aluminij 6061-T6. Na vseh strojih je bila uporabljena polsintetična rezalna tekočina (znamka X). En stroj je služil kot kontrolni s standardnim, reaktivnim vzdrževanjem (tekočina se menja le, ko je vidno poškodovana). Ostali štirje so uvedli strukturiran protokol:

• Koncentracija:Merjeno dnevno z digitalnim refraktometrom (Atago PAL-1), nastavljenim na 8 % ± 1 % s koncentratom ali deionizirano vodo.

• pH:Dnevno spremljanje s kalibriranim pH-metrom (Hanna HI98103) in vzdrževanje med 8,5 in 9,2 z uporabo dodatkov, ki jih je odobril proizvajalec.

• Filtracija:Dvostopenjska filtracija: 40 µm vrečkasti filter, ki mu sledi 10 µm kartušni filter. Filtri se menjajo glede na tlačno razliko (povečanje za ≥ 5 psi).

• Odstranjevanje olja iz propadajočih površin:Tračni skimmer je deloval neprekinjeno; površina tekočine se je preverjala dnevno, učinkovitost skimmerja pa tedensko (cilj odstranitve > 95 %).

• Tekočina za ličenje:Za dolivanje se uporablja samo predhodno mešana tekočina (s koncentracijo 8 %).

2.2. Zbiranje podatkov in orodja

• Obraba orodja:Obraba boka (VBmax), izmerjena na primarnih rezalnih robovih 3-rezalnih karbidnih rezkarjev (Ø12 mm) z orodjem za izdelavo orodij (Mitutoyo TM-505) po vsakih 25 delih. Orodja zamenjana pri VBmax = 0,3 mm.

• Analiza ostružkov:Ostružki, zbrani po vsaki seriji. "Lepljivost" so ocenili trije neodvisni operaterji na lestvici od 1 (sipko, suho) do 5 (zgrudano, mastno). Zabeležili so povprečno oceno. Porazdelitev velikosti odrezkov so analizirali redno.

• Stanje tekočine:Tedenske vzorce tekočine analizira neodvisni laboratorij za število bakterij (CFU/ml), vsebnost olja iz odpadnih voda (%) in preverjanje koncentracije/pH.

• Čas nedelovanja stroja:Zabeleženo za menjavo orodja, zastoje zaradi ostružkov in dejavnosti vzdrževanja tekočin.

3. Rezultati in analiza

3.1. Podaljšanje življenjske dobe orodja
Orodja, ki so delovala v skladu s strukturiranim protokolom vzdrževanja, so dosledno dosegala večje število delov, preden je bilo potrebno zamenjati. Povprečna življenjska doba orodja se je povečala za 28 % (s 175 delov/orodje v kontrolni skupini na 224 delov/orodje v skladu s protokolom). Slika 1 prikazuje primerjavo progresivne obrabe bočnega dela.

3.2 Izboljšanje kakovosti ostružkov
Ocene lepljivosti odrezkov so se pri upravljanem protokolu dramatično zmanjšale, v povprečju na 1,8 v primerjavi s 4,1 pri kontrolni skupini (73-odstotno zmanjšanje). Uravnavana tekočina je ustvarila bolj suhe, zrnate odrezke (slika 2), kar je znatno izboljšalo odsesavanje in zmanjšalo zastoje stroja. Čas izpada, povezan s težavami z odrezki, se je zmanjšal za 65 %.

3.3. Stabilnost tekočin
Laboratorijska analiza je potrdila učinkovitost protokola:

• Število bakterij je v upravljanih sistemih ostalo pod 10³ CFU/ml, medtem ko je v kontrolni skupini do 6. tedna preseglo 10⁶ CFU/ml.

• Vsebnost olja iz poplavnih živali je bila v povprečju <0,5 % v upravljani tekočini v primerjavi z >3 % v kontrolni skupini.

• Koncentracija in pH sta ostala stabilna znotraj ciljnih razponov za upravljano tekočino, medtem ko je kontrolna skupina pokazala znatno odstopanje (koncentracija je padla na 5 %, pH pa na 7,8).

*Tabela 1: Ključni kazalniki uspešnosti – Upravljana in nadzorovana tekočina*

4. Razprava

4.1 Mehanizmi, ki spodbujajo rezultate
Izboljšave izhajajo neposredno iz vzdrževalnih ukrepov:

• Stabilna koncentracija in pH:Zagotovljena je bila dosledna mazljivost in zaviranje korozije, kar je neposredno zmanjšalo abrazivno in kemično obrabo orodij. Stabilen pH je preprečil razgradnjo emulgatorjev, ohranil celovitost tekočine in preprečil "kisanje", ki poveča oprijem ostružkov.

• Učinkovita filtracija:Odstranjevanje drobnih kovinskih delcev (odrezkov) je zmanjšalo abrazivno obrabo orodij in obdelovancev. Čistejša tekočina je prav tako učinkoviteje tekla za hlajenje in pranje odrezkov.

• Nadzor nad oljnimi tekočinami:Olje iz hidravlične tekočine (iz maziva v cestnem prometu) moti emulzije, zmanjšuje učinkovitost hlajenja in zagotavlja vir hrane za bakterije. Njegovo odstranjevanje je bilo ključnega pomena za preprečevanje žarkosti in ohranjanje stabilnosti tekočine, kar je pomembno prispevalo k čistejšim odrezkom.

• Bakterijsko zatiranje:Vzdrževanje koncentracije, pH in odstranjevanje bakterij, ki jih izčrpava olje, preprečuje nastanek kislin in sluzi, ki jih proizvajajo, kar poslabša delovanje tekočine, korodira orodje in povzroča neprijetne vonjave/lepljive ostružke.

4.2. Omejitve in praktične posledice
Ta študija se je osredotočila na specifično tekočino (polsintetično) in aluminijevo zlitino (6061-T6) v nadzorovanih, a realističnih proizvodnih pogojih. Rezultati se lahko nekoliko razlikujejo glede na različne tekočine, zlitine ali parametre obdelave (npr. zelo hitra obdelava). Vendar pa so osnovna načela nadzora koncentracije, spremljanja pH, filtracije in odstranjevanja oljnih delcev univerzalno uporabna.

• Stroški izvedbe:Zahteva naložbo v orodja za spremljanje (refraktometer, pH-meter), filtracijske sisteme in skimmerje.

• Delo:Zahteva disciplinirane dnevne preglede in prilagoditve s strani upravljavcev.

• Donosnost naložbe:Dokazano 28-odstotno povečanje življenjske dobe orodja in 65-odstotno zmanjšanje izpadov zaradi ostružkov zagotavljata jasno donosnost naložbe, ki izravnava stroške vzdrževalnega programa in opreme za upravljanje tekočin. Dodaten prihranek predstavlja manjša pogostost praznjenja tekočine (zaradi daljše življenjske dobe karterja).

5. Zaključek

Vzdrževanje aluminijaste CNC rezalne tekočine ni obvezno za optimalno delovanje; gre za ključno operativno prakso. Ta študija dokazuje, da strukturiran protokol, osredotočen na dnevno spremljanje koncentracije in pH (cilji: 7–9 %, pH 8,5–9,2), dvostopenjsko filtracijo (40 µm + 10 µm) in agresivno odstranjevanje ostankov olja (> 95 %), prinaša znatne, merljive koristi:

1. Podaljšana življenjska doba orodja:Povprečno povečanje za 28 %, kar neposredno zmanjša stroške orodij.

2. Čistejši ostružki:73-odstotno zmanjšanje lepljivosti, drastično izboljšanje odvajanja odrezkov in zmanjšanje zastojev/izpadov stroja (65-odstotno zmanjšanje).

3. Stabilna tekočina:Zavira rast bakterij in ohranja celovitost emulzije.

Tovarne bi morale dati prednost uvajanju discipliniranih programov za upravljanje tekočin. Prihodnje raziskave bi lahko preučile vpliv specifičnih paketov aditivov v okviru tega protokola ali integracijo avtomatiziranih sistemov za spremljanje tekočin v realnem času.