Полив, туман, MQL или всухую: как выбрать охлаждение

Обильный полив водосмешиваемой СОЖ остаётся основным способом для точения, сверления и шлифования: вода лучше всего отводит тепло и смывает стружку. Всухую обычно ведут черновое фрезерование твердосплавными пластинами и обработку серого чугуна, часто и точение закалённой стали керамикой. Минимальная смазка MQL оправдана там, где инструменту нужна прежде всего смазка, а не охлаждение: пиление, сверление неглубоких отверстий, резьба, фрезерование алюминия. Туман из эмульсии остаётся компромиссом для станков без системы СОЖ и требует вытяжки.

Четыре способа и чем они отличаются

Способы различаются тем, что попадает в зону резания и в каком количестве. От этого зависит, что жидкость успевает сделать: охладить, смазать или вынести стружку.

• Полив. Насос станка подаёт эмульсию или раствор из бака через сопла, через инструмент или под высоким давлением. По данным Sandvik Coromant, токарному станку с тремя соплами диаметром 1 мм нужно около 20 л/мин на каждую позицию инструмента, а штатная подача под высоким давлением у большинства станков 70-80 бар.
• Туман из эмульсии. Сжатый воздух распыляет водосмешиваемую СОЖ на мелкие капли. Жидкости уходит мало, охлаждение идёт за счёт испарения, но в воздух попадает много аэрозоля.
• MQL (Minimum Quantity Lubrication, минимальная смазка). Дозатор подаёт в зону резания масло со сжатым воздухом, по данным немецкого института охраны труда IFA обычно 5-50 мл в час. Масло не возвращается в бак, детали и стружка остаются почти сухими.
• Всухую. Жидкости нет, стружку при необходимости выдувают воздухом внутри закрытой зоны станка.

Когда нужен полив

Sandvik Coromant называет главными доводами за СОЖ допуск, качество поверхности и обрабатываемость. На практике полив обязателен в нескольких случаях.

• Шлифование. Круг выделяет много тепла и шлама, а туман и MQL не смывают их из зоны контакта. Правила по охране труда при обработке металлов (приказ Минтруда № 887н, п. 711) запрещают работать без СОЖ абразивным и эльборовым инструментом, предназначенным для работы с ней. Жидкости для этой операции собраны в подборке СОЖ для шлифования.
• Глубокое сверление. Для отверстий глубже трёх диаметров в материалах с длинной стружкой производители инструмента рекомендуют подачу СОЖ через сверло. Для глубокого сверления и сверления мелких отверстий MQL подходит плохо.
• Титан и жаропрочные сплавы. Тепло плохо уходит со стружкой и копится на кромке, нужен обильный поток с хорошей смазкой. Для дробления стружки в Inconel Sandvik Coromant приводит давление до 150 бар.
• Нержавейка. Точение и сверление ведут с СОЖ, сверлить нержавейку всухую производители инструмента не рекомендуют.
• Продольно-точильные автоматы. На станках со скользящей бабкой, по данным Sandvik Coromant, работают на масляной СОЖ, а не на эмульсии.

При поливе важно, куда смотрит струя: если сопло бьёт в корпус патрона, а не в точку резания, жидкость работает вполсилы. Как настроить сопла и подачу, разобрано в статье «Подача СОЖ в зону резания». Для подачи под давлением Sandvik Coromant советует фильтр 20 мкм.

Когда лучше резать всухую

• Черновое фрезерование твердосплавными пластинами. Зуб фрезы то режет, то идёт по воздуху, и температура кромки скачет примерно от 1000 °C до холодного состояния. Холодная струя усиливает перепады и даёт термотрещины, поэтому Sandvik Coromant советует черновое фрезерование всегда вести всухую. Если работать с СОЖ, то обильно и непрерывно.
• Фрезерование керамикой. Керамика плохо переносит термоудар, её ведут всухую, допустима минимальная смазка. Подробности в статье «Керамические пластины».
• Серый чугун. Графит смазывает зону резания и ломает стружку. Всухую работают при хорошей вытяжке, а если пыль отводить некуда, подают эмульсию, чтобы её прибить.
• Закалённая сталь. Точение керамикой ведут всухую или с непрерывным обильным поливом, но не прерывистой струёй.

Правило не распространяется на весь инструмент. В карточках монолитных твердосплавных фрез OCT из нашего каталога сказано, что максимальный ресурс они дают только с СОЖ, поэтому для концевых фрез ориентируйтесь на рекомендацию производителя инструмента. Подробнее о выборе между сухим и мокрым фрезерованием в статье «СОЖ для фрезерного станка».

Сухая обработка не отменяет уборку стружки: если фреза режет её повторно, кромка выкрашивается. Выдувают стружку внутри закрытой зоны станка, обдувать деталь сжатым воздухом вне камер и укрытий Правила 887н запрещают (п. 653). Ещё один минус сухого реза: нагретая деталь после остывания меняет размер.

Когда MQL оправдан

MQL выигрывает там, где инструменту важнее смазка, чем отвод тепла. Отраслевые обзоры относят сюда точение, фрезерование, сверление, развёртывание, нарезание резьбы и пиление. Руководство DGUV по минимальной смазке приводит примеры из автомобильной отрасли: головки блока цилиндров, картеры и распредвалы из стали, чугуна и алюминия. Первыми на MQL перешли пиление и сверление.

Что даёт переход:

• нет бака с эмульсией, а значит нет затрат на контроль, обновление и утилизацию жидкости;
• детали и стружка остаются почти сухими, потери на испарение и унос со стружкой незначительны;
• масло без воды не портится от бактерий, биоцид ему не нужен.

Где MQL не подходит: шлифование, глубокое сверление и сверление мелких отверстий, хонингование, обработка титана и никелевых сплавов. В этих операциях много тепла или много стружки и шлама, а малая порция масла с воздухом отводит их хуже, чем поток эмульсии.

Что нужно для MQL

• Способ подачи. Внешние сопла дешевле и ставятся почти на любой станок, но стружка может перекрыть струю, а в глубоком кармане сопло не достаёт до кромки. Подача через шпиндель и инструмент точнее, но требует совместимого шпинделя, оправок и инструмента с каналами.
• Масло. Руководство DGUV называет для MQL свежие чистые масла на основе эфиров или жирных спиртов. Марку подбирают под установку и операцию.
• Закрытая зона и вытяжка. MQL даёт очень мелкий туман, который фильтровать труднее, чем брызги эмульсии. Станки, на которых применяют СОЖ, по санитарным правилам СП 2.2.4285-26 должны иметь местные вытяжные устройства зоны обработки (п. 255).
• Проба. Переход меняет стойкость инструмента и режимы, поэтому начинают с одной операции и сравнивают износ и размеры с поливом.

Туман из эмульсии: компромисс для простых станков

Распыление эмульсии сжатым воздухом ставят на станки без насоса и бака, например на небольшие фрезерные станки с ЧПУ, которые изначально не рассчитаны на полив. Способ давно известен: ГОСТ 12.3.025-80 приводит типовое сопло для подачи распылённой СОЖ. Тот же стандарт относит аэрозоли СОЖ к вредным веществам, которые нужно отсасывать из зоны обработки.

Держите концентрацию по паспорту концентрата, работайте с вытяжкой и не распыляйте там, где можно подать струю. На универсальных станках эмульсию удобнее подавать вручную пистолетом для СОЖ с регулировкой потока: струя смывает стружку и даёт меньше тумана, чем распыление.

Таблица: что выбрать по операции и материалу

Частые вопросы

Чем MQL отличается от тумана из эмульсии?

Составом и количеством. MQL подаёт чистое масло малыми дозами, обычно 5-50 мл в час, и оно расходуется полностью. Туман делают из водосмешиваемой эмульсии: жидкости уходит больше, она охлаждает за счёт испарения, но смазывает слабее.

Можно ли перевести станок с полива на MQL?

Можно, если операция подходит: пиление, сверление неглубоких отверстий, резьба, фрезерование алюминия и стали. Понадобятся установка MQL, специальное масло, закрытая зона с вытяжкой, а для подачи через инструмент совместимые шпиндель и оправки. Начните с одной операции и сравните стойкость инструмента и размеры деталей с поливом.

Почему фрезеровать пластинами советуют всухую?

Кромка фрезы нагревается в резе и остывает вне его. Холодная эмульсия увеличивает перепад, и на твёрдом сплаве появляются термотрещины. Поэтому черновое фрезерование пластинами ведут всухую, а если СОЖ нужна, её подают обильно и без перерывов.

Нужна ли СОЖ при обработке чугуна?

Серый чугун обычно обрабатывают всухую: графит смазывает рез, стружка мелкая. Эмульсию включают, если пыль некуда отводить, и при глубоком сверлении. Тогда бак нужно фильтровать от графитового шлама.

Что делать, если на станке нет системы охлаждения?

Для разовых работ эмульсию подают вручную кистью, маслёнкой или пистолетом, для регулярных ставят насос с баком или установку MQL. Шлифовать всухую кругом, рассчитанным на работу с СОЖ, нельзя.

Подберём СОЖ под ваш способ охлаждения, станок и материал: эмульсию для полива, жидкость для шлифования или масляную СОЖ. Звоните: +7 (495) 135-25-88. Водосмешиваемые концентраты в разделе СОЖ и эмульсолы, масляные в подборке СОЖ на масляной основе, доставляем по России.