Охолоджуючу рідину також зазвичай називають "охолоджуючою рідиною". У процесі обробки металу, окрім функцій змащування, охолодження, видалення стружки та запобігання іржі, він також має анти{1}}піноутворення, екологічно чисті та антибактеріальні функції. Вибір ріжучої рідини залежить від якості поверхні та точності обробки заготовки, а також тісно пов’язаний з матеріалом, який обробляється, процесом обробки та матеріалом інструменту.
1. Типові матеріали інструментів з ЧПК
(1) Швидкорізальна-сталь
Швидкорізальна-сталь — це високо-легована інструментальна сталь із великою кількістю легуючих елементів, таких як вольфрам (W), молібден (Mo), хром (Cr) і ванадій (V). Швидкорізальна сталь має високу твердість (62HRC ~ 67HRC) і термостійкість і може різати за температури різання до 500 ~ 650 градусів; швидкорізальна сталь має високу міцність (міцність на вигин у 2–3 рази вища, ніж у звичайного цементованого карбіду, і в 5–6 разів більша, ніж у кераміки) і хорошу в’язкість, тому її можна використовувати під час ударів і вібрації; його можна використовувати для обробки широкого діапазону матеріалів, таких як -кольорові метали, конструкційна сталь, чавун і високотемпературні-сплави. Швидкорізальна-сталь має гарну технологічність і легко заточується. Він підходить для виготовлення різних типів інструментів, особливо для виготовлення інструментів складної форми, таких як свердла, протяжки, формувальні інструменти, зубчасті інструменти тощо.
Відповідно до продуктивності різання, швидкорізальну-сталь можна розділити на звичайну швидкорізальну-сталь і високо-швидкорізальну-сталь; відповідно до виробничого процесу його можна розділити на виплавку швидко-швидкісної сталі та порошкову металургію-швидкорізальної сталі.
(2) Цементований карбід
Цементований карбід – це продукт порошкової металургії, спечений за умов високої температури з використанням високо-твердих тугоплавких карбідів металів (WC, TiC тощо) і металевих зв’язків (Cr, Ni тощо). Твердість цементованого карбіду при кімнатній температурі досягає 89HRA~93HRA, а його твердість становить 77HRA~85HRA при 760 градусах. Цементований карбід також можна використовувати для різання при 800 градусів ~ 1000 градусів. Термін служби інструменту в кілька-десятки разів вищий, ніж у інструментів із швидкорізальної-сталі. Він може обробляти різні матеріали, включаючи загартовану сталь. Однак міцність і в’язкість цементованого карбіду нижчі від швидкорізальної-сталі. Його ударна в’язкість за кімнатної температури становить лише 18–130, ніж у швидкорізальної-сталі. Тому цементований карбід має погану здатність протистояти вібрації та ударам при різанні. У таблиці 1 наведено кілька типів твердого сплаву.
(3) Керамічні інструменти
Керамічні інструменти мають високу твердість, зносостійкість і хороші-механічні властивості при високих температурах. Вони мають низьку спорідненість з металами, нелегко зв’язуються з металами та мають добру хімічну стабільність. Керамічні інструменти в основному використовуються для різання сталі, чавуну та його сплавів, а також матеріалів, які важко{3}}-різати. Їх можна використовувати для над-високо-різання, високо-швидкісного різання та різання твердих матеріалів.
(4) Надтверді інструменти
Надтверді матеріали стосуються штучного алмазу та кубічного нітриду бору (CBN), а також полікристалічного алмазу (PCD) і полікристалічного кубічного нітриду бору (PCBN), спечених з цими порошками та сполучними.
Надтверді матеріали мають чудову зносостійкість і в основному використовуються для високошвидкісного-різання та обробки важко{1}}-різаних матеріалів.
Поширені типи СОЖ
Для задоволення різних вимог до обробки існує багато типів СОЖ. За хімічним складом і станом їх можна розділити на дві категорії: СОЖ на водній-основі та СОЖ-на масляній основі. Рідини для різання, які зазвичай розбавляються водою, називаються СОЖ на-водній основі, а СОЖ, які не потрібно розбавляти водою, називаються СОЖ-на масляній основі. Рідини-на водній основі в основному використовуються для охолодження та мають погані змащувальні властивості. Зазвичай використовувані рідини на водній-основі включають: стійкі до іржі-емульсії,-нержавіючі мастильні емульсії, емульсії для екстремального тиску, мікроемульсії тощо; Рідини-на масляній основі в основному використовуються для змащування та мають слабкий ефект охолодження та очищення. Зазвичай використовувані рідини на основі масел- включають: чисту мінеральну олію, жирну олію (або масляні добавки) + мінеральне масло, неактивну мастило для різання під високим тиском, активне масло для різання під високим тиском тощо. Склад і характеристики застосування кількох основних рідин для різання наведено в таблиці 2.
Розумний вибір СОЖ
(1) Інструменти-з швидкорізальної сталі
Цей матеріал є високо{0}}легованою сталлю на основі хрому, нікелю, вольфраму, молібдену, ванадію (деякі також містять алюміній). Їх жаростійкість значно вище, ніж у інструментальної сталі, а максимально допустима температура може досягати 600 градусів. Порівняно з іншими -температурними металевими та керамічними матеріалами, швидко-різальна сталь має низку переваг, особливо вона має вищу в’язкість, підходить для деталей зі складними геометричними формами та безперервною обробкою різанням, а також-швидкорізальна сталь добре піддається механічній обробці та є прийнятною за ціною.
Через низьку червону твердість інструментів із швидкорізальної-сталі під час використання потрібна ріжуча рідина. Під час різання на низьких і середніх швидкостях рекомендується використовувати ріжучу рідину або емульсію-на масляній основі. Під час різання на високих швидкостях через високе виділення тепла доцільно використовувати ріжучу рідину на водній- основі. Якщо використовується ріжуча рідина на масляній- основі, утворюватиметься більше масляного туману, що забруднює навколишнє середовище, і можна легко спричинити опіки заготовки, погіршити якість обробки та збільшити знос інструменту. Крім того, рекомендується використовувати водний розчин або емульсію для екстремального тиску для грубої обробки, а емульсію для екстремального тиску або оливу для різки для тонкої обробки, щоб зменшити тертя, покращити якість поверхні та точність, а також подовжити термін служби інструменту.
(2) Інструменти з твердого сплаву
Цементований карбід складається з карбіду вольфраму (WC), карбіду титану (TiC), карбіду танталу (TaC) і від 5% до 10% кобальту. Його твердість набагато вища, ніж у швидкорізальної-сталі. Максимально допустима робоча температура може досягати 1000 градусів. Має відмінну зносостійкість і може зменшити зчеплення між стружкою при обробці сталевих матеріалів.
Завдяки хорошій червоній твердості інструментів з твердого сплаву під час обробки звичайних матеріалів зазвичай застосовують сухе різання без додавання ріжучої рідини. Однак під час сухого різання підвищення температури заготовки є високим, що робить заготовку схильною до термічної деформації та впливає на точність обробки заготовки. Крім того, при різанні без мастила опір різанню великий, що збільшує споживання електроенергії та прискорює знос інструменту. Інструменти з твердого сплаву дорогі, тому з економічної точки зору сухе різання не є рентабельним-.
Вибираючи ріжучу рідину, слід враховувати чутливість твердого сплаву до раптового нагрівання, і інструмент слід нагрівати рівномірно, наскільки це можливо, інакше він спричинить відколи. Загалом ріжучі рідини на масляній-основі мають низьку теплопровідність і менш імовірно спричинятимуть раптове охолодження інструменту, ніж ріжучі рідини на-водній основі. Тому зазвичай використовуються СОЖ на масляній- основі, що містять проти-зношувальні добавки. При використанні СОЖ для різання важливо рівномірно охолоджувати інструмент. Найкраще попередньо-охолодити інструмент перед початком різання. Для високо-швидкісного різання слід використовувати великий потік ріжучої рідини для розбризкування області різання, щоб уникнути нерівномірного нагрівання інструменту та сколів леза. Це також може зменшити забруднення масляним димом, спричинене випаровуванням через надмірну температуру.
(3) Керамічні ріжучі інструменти
Цей матеріал виготовляється з оксиду алюмінію, металу та карбіду, спеченого при високих температурах. Його -високотемпературна зносостійкість краща, ніж цементований карбід, тому зазвичай використовується сухе різання. Враховуючи рівномірне охолодження та уникаючи надмірних температур, також часто використовуються охолоджувальні рідини на водній-основі, але найкраще заливати безперервно та повністю без перерв.
(4) Алмазний ріжучий інструмент
Він має надзвичайно високу твердість і зазвичай використовується для сухого різання. Щоб уникнути надмірних температур, як для керамічних матеріалів, у багатьох випадках використовуються рідини на водній{1}}основі.
Висновок
Розумний вибір ріжучої рідини відповідно до різних матеріалів інструменту може не тільки покращити якість поверхні та точність обробки заготовки, але також зменшити термічну деформацію заготовки та знос інструменту, підвищити довговічність інструменту, зменшити витрати на виробництво та підвищити ефективність виробництва. Тому на це варто звернути увагу на виробництві.
