Смазочно-охлаждающие жидкости.

Теплообразование при резании.

В процессе резания деталь инструмент и стружка нагреваются. Основными источниками тепла являются: деформация срезаемого слоя, трение стружки о переднюю поверхность резца и трение задней поверхности резца о поверхность резания.

Количество выделяемого тепла зависит от режимов резания. Чем больше скорость резания, глубина и подача, тем больше выделяется тепла.

В зависимости от скорости резания и толщины стружки 50 – 86% тепла уходит со стружкой, 40 – 10% переходит в резец, 9 – 3% остается в детали, около 1% уходит в окружающую среду.

При прочих равных условиях количество тепла, отводимого со стружкой, может увеличиваться при повышении скорости резания. Так, например, при скорости резания 100 м/мин со стружкой уходит 80% тепла, а при скорости резания 500 м/мин – 90 – 99 %. Однако при больших скоростях резания, хотя поступление тепла в резец уменьшается, общее количество его настолько велико, сто стружка раскаляется, а резец нагревается до температуры 800º С и выше. В результате уменьшается его твердость и сопротивление износу. Резцы из инструментальной стали выдерживают температуру до 560ºС, а из твердых – до 1000ºС.

Для отвода образующейся при резании теплоты, повышения стойкости инструмента и уменьшения шероховатости обрабатываемой поверхности при обработке металлов резанием рекомендуется применять смазочно-охлаждающие жидкости. При попадании на поверхности стружки, детали и режущего инструмента, такие жидкости отводят часть тепла из зоны резания. Но действие их не только в этом. Покрывая тонкой пленкой поверхности соприкосновения отходящей стружки и резца, резца и детали, СОЖ уменьшает трение между ними, а следовательно уменьшается количество выделяемого тепла.

В связи с высоким давлением на резец на резец на его поверхности могут удерживаться только тонкие слои жидкости, наиболее прочно связанные с материалом инструмента. Исследованиями доказано, что такие пленки образуются при условии, если СОЖ содержит в себе в небольших количествах (1-3%) поверхностно активных веществ, к которым относятся растительные масла, нафтеновые кислоты, фосфор, сера, хлор.

В зоне пластической деформации металла возникают микроскопические трещины. Активная охлаждающая жидкость проникает в них, расширяет и удлиняет, способствуя расширению металла. Благодаря этому облегчается деформация металла при резании и, следовательно, уменьшаются силы резания.

Существует несколько способов охлаждения режущих инструментов. Охлаждение жидкостью со стороны передней поверхности резца. СОЖ t 18 -- 25º С подается в зону резания насосом производительностью до 18 л/мин. Этот способ охлаждения самый распространенный. Он позволяет увеличить скорость резания, снизить температуру в зоне резания на 30 –100 ºС и повысить чистоту поверхности на 1 – 2 класса.

Охлаждающая способность этого способа сравнительно небольшая, из-за малой скорости подачи жидкости. Кроме того, из-за залива зоны резания усложняется наблюдение за процессом резания, а в результате разбрызгивания СОЖ на рабочем месте создаются антисанитарные условия.

Охлаждение жидкостью под высоким давлением. СОЖ под давлением 15-30 кг/см² тонкой струей (через сопло диаметром 0,25-0,7 мм) подается со стороны задней или передней поверхности режущего инструмента. Перемещаясь с большой скоростью, струя жидкости проникает в зоны наиболее интенсивного резания. Высоконапорное охлаждение наиболее целесообразно при больших скоростях обработки.

Тонкораспыленное охлаждение. Сущность этого способа заключается в том, что СОЖ в небольшом количестве подается в струю сжатого воздуха.

Капельное состояние жидкости определяет ее быстрое испарение. Образующийся пар струей воздуха быстро уносится из зоны резания, освобождая рабочие поверхости для следующих капель.

Кроме того возможно применение охлаждения сжатым воздухом.

Выбор СОЖ.

Определяющими факторами при выборе СОЖ являются: вид обработки, точность, класс чистоты поверхности, качество материала и др.

При выборе СОЖ следует исходить из ее свойств. Например, при черновом точении на больших скоростях необходимо использовать жидкости с хорошими охлаждающими свойствами – растворы или эмульсии низкой концентрации (1,5 – 5%). На получистовых операциях целесообразно применять эмульсии с концентрацией эмульгирующих составов 3 – 4%. На чистовых операциях необходимо существенно повысить стойкость инструмента и улучшить чистоту и точность обработанной поверхности. При этом СОЖ должна оказывать смазывающее действие и облегчать деформации в поверхностном слое металла. В связи с этим следует применять активированные минеральные масла и эмульсии высокой концентрации (10 – 25%).