Kā uzturēt alumīnija CNC griešanas šķidrumu ilgākam instrumentu kalpošanas laikam un tīrākām skaidām

 PFT, Šenžena

Optimāla alumīnija CNC griešanas šķidruma stāvokļa uzturēšana tieši ietekmē instrumentu nodilumu un skaidu kvalitāti. Šajā pētījumā tiek izvērtēti šķidruma pārvaldības protokoli, izmantojot kontrolētus apstrādes izmēģinājumus un šķidruma analīzi. Rezultāti liecina, ka pastāvīga pH līmeņa kontrole (mērķa diapazons 8,5–9,2), koncentrācijas uzturēšana 7–9% robežās, izmantojot refraktometriju, un divpakāpju filtrācijas ieviešana (40 µm, kam seko 10 µm) pagarina instrumenta kalpošanas laiku vidēji par 28% un samazina skaidu lipīgumu par 73% salīdzinājumā ar nekontrolētu šķidrumu. Regulāra liekās eļļas noslaucīšana (>95% noņemšana nedēļā) novērš baktēriju augšanu un emulsijas nestabilitāti. Efektīva šķidruma pārvaldība samazina instrumentu izmaksas un iekārtu dīkstāves laiku.

1. Ievads

Alumīnija CNC apstrādei ir nepieciešama precizitāte un efektivitāte. Griešanas šķidrumi ir kritiski svarīgi dzesēšanai, eļļošanai un skaidu evakuācijai. Tomēr šķidruma degradācija, ko izraisa piesārņojums, baktēriju augšana, koncentrācijas novirze un eļļas uzkrāšanās, paātrina instrumentu nodilumu un apgrūtina skaidu noņemšanu, kā rezultātā palielinās izmaksas un dīkstāves laiks. Līdz 2025. gadam šķidrumu apkopes optimizēšana joprojām ir galvenais darbības izaicinājums. Šajā pētījumā tiek kvantitatīvi noteikta konkrētu apkopes protokolu ietekme uz instrumentu ilgmūžību un skaidu īpašībām liela apjoma alumīnija CNC ražošanā.

2. Metodes

2.1. Eksperimenta dizains un datu avots
Kontrolētas apstrādes testi tika veikti 12 nedēļu laikā uz 5 identiskām CNC frēzmašīnām (Haas VF-2), kas apstrādāja 6061-T6 alumīniju. Visās mašīnās tika izmantots daļēji sintētisks griešanas šķidrums (X zīmols). Viena mašīna kalpoja kā kontroles iekārta ar standarta, reaktīvu apkopi (šķidrums tika mainīts tikai tad, ja ir redzamas deformācijas). Pārējās četras ieviesa strukturētu protokolu:

• Koncentrācija:Mēra katru dienu, izmantojot digitālo refraktometru (Atago PAL-1), noregulējot uz 8% ±1% ar koncentrātu vai dejonizētu ūdeni.

• pH:Katru dienu tiek kontrolēts, izmantojot kalibrētu pH metru (Hanna HI98103), un tas tiek uzturēts robežās no 8,5 līdz 9,2, izmantojot ražotāja apstiprinātas piedevas.

• Filtrēšana:Divpakāpju filtrācija: 40 µm maisa filtrs, kam seko 10 µm kārtridža filtrs. Filtri tiek mainīti, pamatojoties uz spiediena starpību (pieaugums ≥ 5 psi).

• Klejotāju eļļas savākšana:Lentes nosūcējs darbojas nepārtraukti; šķidruma virsma tiek pārbaudīta katru dienu, nosūcēja efektivitāte tiek pārbaudīta katru nedēļu (noņemšanas mērķis >95 %).

• Grima šķidrums:Uzpildīšanai tiek izmantots tikai iepriekš sajaukts šķidrums (8% koncentrācijā).

2.2. Datu vākšana un rīki

• Instrumentu nodilums:Sānu nodilums (VBmax), kas mērīts uz 3 rievu karbīda gala frēžu (Ø12 mm) primārajām griezējmalām, izmantojot instrumentu ražotāja mikroskopu (Mitutoyo TM-505) ik pēc 25 detaļām. Instrumenti nomainīti, ja VBmax = 0,3 mm.

• Skujkoku analīze:Skaidu skaidas savāktas pēc katras partijas. “Lipīgums” novērtēts skalā no 1 (brīvi plūstošs, sauss) līdz 5 (salipts, taukains), ko veikuši 3 neatkarīgi operatori. Reģistrēts vidējais vērtējums. Skaidu izmēru sadalījums tiek periodiski analizēts.

• Šķidruma stāvoklis:Neatkarīga laboratorija katru nedēļu analizē šķidruma paraugus, lai noteiktu baktēriju skaitu (CFU/ml), atkritumu eļļas saturu (%) un koncentrācijas/pH pārbaudi.

• Mašīnas dīkstāve:Reģistrēts instrumentu maiņas, ar skaidām saistītu iestrēgumu un šķidrumu apkopes darbību laikā.

3. Rezultāti un analīze

3.1. Instrumenta kalpošanas laika pagarināšana
Instrumenti, kas darbojas saskaņā ar strukturēto apkopes protokolu, konsekventi sasniedza lielāku detaļu skaitu, pirms tie bija jānomaina. Vidējais instrumenta kalpošanas laiks palielinājās par 28 % (no 175 detaļām/instrumentu kontroles grupā līdz 224 detaļām/instrumentu saskaņā ar protokolu). 1. attēlā ir parādīts progresīvā sānu nodiluma salīdzinājums.

3.2. Skaidu kvalitātes uzlabošana
Skaidu lipīguma rādītāji kontrolētajā protokolā uzrādīja ievērojamu samazinājumu, vidēji sasniedzot 1,8, salīdzinot ar 4,1 kontroles grupā (samazinājums par 73 %). Kontrolētais šķidrums nodrošināja sausākas, granulētākas skaidas (2. attēls), ievērojami uzlabojot evakuāciju un samazinot iekārtu iestrēgumus. Ar skaidu problēmām saistītais dīkstāves laiks samazinājās par 65 %.

3.3. Šķidruma stabilitāte
Laboratorijas analīze apstiprināja protokola efektivitāti:

• Pārvaldītajās sistēmās baktēriju skaits saglabājās zem 10³ CFU/ml, savukārt kontroles grupā tas 6. nedēļā pārsniedza 10⁶ CFU/ml.

• Trampa eļļas saturs pārvaldītajā šķidrumā bija vidēji <0,5% salīdzinājumā ar >3% kontroles grupā.

• Koncentrācija un pH līmenis saglabājās stabils kontrolētā šķidruma mērķa diapazonā, savukārt kontroles grupā bija ievērojama novirze (koncentrācija samazinājās līdz 5%, pH līmenis samazinājās līdz 7,8).

*1. tabula: Galvenie darbības rādītāji — pārvaldītais šķidrums salīdzinājumā ar kontroles šķidrumu*

4. Diskusija

4.1. Rezultātus virzošie mehānismi
Uzlabojumi izriet tieši no apkopes darbībām:

• Stabila koncentrācija un pH:Nodrošināja vienmērīgu eļļošanas spēju un korozijas inhibīciju, tieši samazinot instrumentu abrazīvo un ķīmisko nodilumu. Stabils pH līmenis novērsa emulgatoru sadalīšanos, saglabājot šķidruma integritāti un novēršot "skābošanos", kas palielina skaidu saķeri.

• Efektīva filtrēšana:Smalku metāla daļiņu (smalko skaidu) noņemšana samazināja instrumentu un sagatavju abrazīvo nodilumu. Tīrīšanas šķidrums arī plūda efektīvāk dzesēšanai un skaidu mazgāšanai.

• Krasta novadīšanas eļļas kontrole:Notekūdeņu eļļa (no ceļa eļļošanas līdzekļa, hidrauliskā šķidruma) bojā emulsijas, samazina dzesēšanas efektivitāti un nodrošina barības avotu baktērijām. Tās noņemšana bija kritiski svarīga, lai novērstu sasmakšanu un saglabātu šķidruma stabilitāti, ievērojami veicinot tīrāku metāla skaidu veidošanos.

• Baktēriju nomākšana:Uztur koncentrāciju, pH līmeni un likvidē ar eļļu badā nonākušās baktērijas, novēršot to radīto skābju un gļotu veidošanos, kas pasliktina šķidruma veiktspēju, korozē instrumentus un rada nepatīkamas smakas/lipīgas skaidas.

4.2. Ierobežojumi un praktiskās sekas
Šajā pētījumā uzmanība tika pievērsta konkrētam šķidrumam (daļēji sintētiskam) un alumīnija sakausējumam (6061-T6) kontrolētos, bet reālos ražošanas apstākļos. Rezultāti var nedaudz atšķirties atkarībā no dažādiem šķidrumiem, sakausējumiem vai apstrādes parametriem (piemēram, ļoti ātrgaitas apstrāde). Tomēr koncentrācijas kontroles, pH uzraudzības, filtrēšanas un liekās eļļas atdalīšanas pamatprincipi ir universāli piemērojami.

• Ieviešanas izmaksas:Nepieciešamas investīcijas uzraudzības instrumentos (refraktometrā, pH metrā), filtrācijas sistēmās un nosūcējos.

• Darbaspēks:Nepieciešamas operatoru disciplinētas ikdienas pārbaudes un pielāgojumi.

• Investīciju atdeve:Pierādītais instrumenta kalpošanas laika pieaugums par 28 % un ar skaidām saistīto dīkstāves laiku samazinājums par 65 % nodrošina skaidru ieguldījumu atdevi, kompensējot apkopes programmas un šķidrumu pārvaldības iekārtu izmaksas. Retāka šķidrumu utilizācijas biežums (pateicoties ilgākam kartera kalpošanas laikam) ir papildu ietaupījums.

5. Secinājums

Alumīnija CNC griešanas šķidruma uzturēšana nav obligāta optimālai veiktspējai; tā ir kritiski svarīga darbības prakse. Šis pētījums parāda, ka strukturēts protokols, kas koncentrējas uz ikdienas koncentrācijas un pH uzraudzību (mērķi: 7–9%, pH 8,5–9,2), divpakāpju filtrāciju (40µm + 10µm) un agresīvu liekās eļļas atdalīšanu (>95%), sniedz ievērojamus, izmērāmus ieguvumus:

1. Pagarināts instrumenta kalpošanas laiks:Vidējais pieaugums par 28%, tieši samazinot instrumentu izmaksas.

2. Tīrītāja skaidas:Par 73 % samazinājusies lipība, ievērojami uzlabojot skaidu evakuāciju un samazinot iekārtas iestrēgšanu/dīkstāves laiku (samazinājums par 65 %).

3. Stabils šķidrums:Nomāca baktēriju augšanu un saglabāja emulsijas integritāti.

Rūpnīcām vajadzētu prioritāri ieviest disciplinētas šķidrumu pārvaldības programmas. Turpmākajos pētījumos varētu izpētīt konkrētu piedevu pakešu ietekmi saskaņā ar šo protokolu vai automatizētu reāllaika šķidrumu uzraudzības sistēmu integrāciju.