Як падтрымліваць вадкасць для рэзкі алюмінію з ЧПУ для падаўжэння тэрміну службы інструмента і чыстай стружкі

 ПФТ, Шэньчжэнь

Падтрыманне аптымальнага стану апрацоўчай вадкасці для алюмініевых ЧПУ непасрэдна ўплывае на знос інструмента і якасць стружкі. Гэта даследаванне ацэньвае пратаколы кіравання вадкасцямі з дапамогай кантраляваных выпрабаванняў на апрацоўку і аналізу вадкасцей. Вынікі паказваюць, што пастаянны маніторынг pH (мэтавы дыяпазон 8,5-9,2), падтрыманне канцэнтрацыі ў межах 7-9% з дапамогай рэфрактаметрыі і ўкараненне двухступенчатай фільтрацыі (40 мкм, а затым 10 мкм) падаўжаюць тэрмін службы інструмента ў сярэднім на 28% і зніжаюць ліпкасць стружкі на 73% у параўнанні з некантраляванай вадкасцю. Рэгулярнае выдаленне атмасфернага алею (выдаленне >95% штотыдзень) прадухіляе рост бактэрый і нестабільнасць эмульсіі. Эфектыўнае кіраванне вадкасцямі зніжае выдаткі на інструменты і час прастою станка.

1. Уводзіны

Апрацоўка алюмінію на станках з ЧПУ патрабуе дакладнасці і эфектыўнасці. Змазвальна-ачышчальныя вадкасці маюць вырашальнае значэнне для астуджэння, змазкі і выдалення стружкі. Аднак дэградацыя вадкасцей, выкліканая забруджваннем, ростам бактэрый, зрухам канцэнтрацыі і назапашваннем рэшткавага алею, паскарае знос інструмента і пагаршае выдаленне стружкі, што прыводзіць да павелічэння выдаткаў і прастояў. Да 2025 года аптымізацыя абслугоўвання вадкасцей застанецца ключавой аперацыйнай задачай. Гэта даследаванне колькасна вызначае ўплыў канкрэтных пратаколаў абслугоўвання на тэрмін службы інструмента і характарыстыкі стружкі ў масавай вытворчасці алюмінію на станках з ЧПУ.

2. Метады

2.1. План эксперыменту і крыніца дадзеных
Кантраляваныя выпрабаванні на апрацоўку праводзіліся на працягу 12 тыдняў на 5 аднолькавых фрэзерных станках з ЧПУ (Haas VF-2), якія апрацоўвалі алюміній 6061-T6. На ўсіх станках выкарыстоўвалася паўсінтэтычная вадкасць для рэзкі (марка X). Адзін станок служыў кантрольным са стандартным рэактыўным абслугоўваннем (вадкасць мянялася толькі пры бачным пагаршэнні якасці). На астатніх чатырох быў рэалізаваны структураваны пратакол:

• Канцэнтрацыя:Вымяраецца штодня з дапамогай лічбавага рэфрактометра (Atago PAL-1), даведзенага да 8% ± 1% з дапамогай канцэнтрату або дэіёнаванай вады.

• pH:Штодзённы кантроль pH праводзіўся з дапамогай калібраванага pH-метра (Hanna HI98103), падтрымліваўся ў межах 8,5-9,2 з выкарыстаннем дабавак, зацверджаных вытворцам.

• Фільтрацыя:Двухступеньчатая фільтрацыя: рукаўны фільтр 40 мкм, а затым картрыджны фільтр 10 мкм. Фільтры мяняюцца ў залежнасці ад перападу ціску (павелічэнне ≥ 5 фунтаў на квадратны дюйм).

• Выдаленне алею з трампліна:Стужкавы скімер працаваў бесперапынна; паверхня вадкасці правяралася штодня, эфектыўнасць скімера правяралася штотыдзень (мэта выдалення >95%).

• Вадкасць для макіяжу:Для далівання выкарыстоўваецца толькі папярэдне змяшаная вадкасць (з канцэнтрацыяй 8%).

2.2. Збор дадзеных і інструменты

• Знос інструмента:Знос па баку (VBmax) вымяраўся на асноўных рэжучых краях трохзубых цвёрдасплаўных фрэз (Ø12 мм) з дапамогай інструментальнага мікраскопа (Mitutoyo TM-505) пасля кожных 25 дэталяў. Інструменты замяняліся пры VBmax = 0,3 мм.

• Аналіз стружкі:Пасля кожнай партыі збіралася стружка. «Ліпкасць» ацэньвалася па шкале ад 1 (сыпучая, сухая) да 5 (камкаватая, тлустая) трыма незалежнымі аператарамі. Фіксаваўся сярэдні бал. Перыядычна аналізаваўся размеркаванне памераў стружкі.

• Стан вадкасці:Штотыднёвыя пробы вадкасці аналізуюцца незалежнай лабараторыяй на колькасць бактэрый (КОЕ/мл), утрыманне алею ў трушчобных пародах (%) і праверку канцэнтрацыі/pH.

• Прастой машыны:Запісаны для змены інструментаў, захрасанняў, звязаных са стружкай, і мерапрыемстваў па абслугоўванні вадкасцяў.

3. Вынікі і аналіз

3.1. Падаўжэнне тэрміну службы інструмента
Інструменты, якія працавалі ў адпаведнасці са структураваным пратаколам тэхнічнага абслугоўвання, паслядоўна дасягалі большай колькасці вырабленых дэталяў да неабходнасці замены. Сярэдні тэрмін службы інструмента павялічыўся на 28% (са 175 дэталяў/інструмент у кантрольнай групе да 224 дэталяў/інструмент у адпаведнасці з пратаколам). На малюнку 1 паказана параўнанне прагрэсіўнага зносу задняй паверхні.

3.2. Паляпшэнне якасці стружкі
Паказчыкі ліпкасці стружкі значна знізіліся пры кіраваным пратаколе, склаўшы ў сярэднім 1,8 у параўнанні з 4,1 для кантрольнай групы (зніжэнне на 73%). Кіраваная вадкасць дазваляла атрымліваць больш сухую і зярністую стружку (малюнак 2), што значна паляпшала адвод і змяншала захрасанні станка. Час прастояў, звязаных з праблемамі са стружкай, скараціўся на 65%.

3.3. Стабільнасць вадкасці
Лабараторны аналіз пацвердзіў эфектыўнасць пратакола:

• Колькасць бактэрый заставалася ніжэй за 10³ КОЕ/мл у кантролі, у той час як у кантролі да 6-га тыдня перавысіла 10⁶ КОЕ/мл.

• У сярэднім утрыманне алею трампіна ў кантраляванай вадкасці складала <0,5% у параўнанні з >3% у кантролі.

• Канцэнтрацыя і pH заставаліся стабільнымі ў межах мэтавых дыяпазонаў для кантраляванай вадкасці, у той час як кантрольны варыянт паказаў значны дрэйф (канцэнтрацыя знізілася да 5%, pH знізіўся да 7,8).

*Табліца 1: Ключавыя паказчыкі эфектыўнасці – кіраваная і кантраляваная вадкасць*

4. Абмеркаванне

4.1. Механізмы, якія спрыяюць дасягненню вынікаў
Паляпшэнні вынікаюць непасрэдна з мерапрыемстваў па тэхнічным абслугоўванні:

• Стабільная канцэнтрацыя і pH:Забяспечваў стабільную змазвальную здольнасць і інгібіраванне карозіі, непасрэдна зніжаючы абразіўны і хімічны знос інструментаў. Стабільны pH прадухіляў распад эмульгатараў, падтрымліваючы цэласнасць вадкасці і прадухіляючы «закісанне», якое павялічвае адгезію стружкі.

• Эфектыўная фільтрацыя:Выдаленне дробных металічных часціц (стружкі) зніжала абразіўны знос інструментаў і дэталяў. Чысцейшая вадкасць таксама больш эфектыўна цякла для астуджэння і адмывання стружкі.

• Кантроль за нафтай у трамплінах:Выкіды алею (з змазкі, гідраўлічнай вадкасці) парушаюць эмульсіі, зніжаюць эфектыўнасць астуджэння і з'яўляюцца крыніцай харчавання для бактэрый. Яго выдаленне мае вырашальнае значэнне для прадухілення прагорквання і падтрымання стабільнасці вадкасці, што значна спрыяе ачыстцы стружкі.

• Бактэрыяльнае падаўленне:Падтрыманне канцэнтрацыі, pH і выдаленне бактэрый, якія пазбаўляюцца ад нафты, прадухіленне ўтварэння кіслот і слізі, якія яны выпрацоўваюць, што пагаршае прадукцыйнасць вадкасці, выклікае карозію інструментаў і выклікае непрыемныя пахі/ліпкую стружку.

4.2. Абмежаванні і практычныя наступствы
Гэта даследаванне было сканцэнтравана на канкрэтнай вадкасці (паўсінтэтычнай) і алюмініевым сплаве (6061-T6) у кантраляваных, але рэалістычных вытворчых умовах. Вынікі могуць нязначна адрознівацца ў залежнасці ад вадкасцей, сплаваў або параметраў апрацоўкі (напрыклад, вельмі хуткасная апрацоўка). Аднак асноўныя прынцыпы кантролю канцэнтрацыі, маніторынгу pH, фільтрацыі і выдалення нафтавых забруджванняў універсальна прымяняюцца.

• Кошт рэалізацыі:Патрабуе інвестыцый у прылады маніторынгу (рэфрактометр, pH-метр), сістэмы фільтрацыі і скімеры.

• Праца:Патрабуе дысцыплінаваных штодзённых праверак і карэкціровак ад аператараў.

• Рэнтабельнасць інвестыцый:Дэманстраванае павелічэнне тэрміну службы інструмента на 28% і скарачэнне прастояў, звязаных са стружкай, на 65% забяспечваюць відавочную аддачу ад інвестыцый, кампенсуючы выдаткі на праграму тэхнічнага абслугоўвання і абсталяванне для кіравання вадкасцямі. Зніжэнне частаты ўтылізацыі вадкасці (дзякуючы больш працягламу тэрміну службы паддона) з'яўляецца дадатковай эканоміяй.

5. Заключэнне

Падтрыманне наяўнасці вадкасці для рэзкі алюмінію на станках з ЧПУ не з'яўляецца абавязковым для аптымальнай прадукцыйнасці; гэта важная аперацыйная практыка. Гэта даследаванне паказвае, што структураваны пратакол, які сканцэнтраваны на штодзённым кантролі канцэнтрацыі і pH (мэты: 7-9%, pH 8,5-9,2), двухступенчатай фільтрацыі (40 мкм + 10 мкм) і агрэсіўным выдаленні забруджвальных рэчываў (>95%), забяспечвае значныя, вымерныя перавагі:

1. Павялічаны тэрмін службы інструмента:Сярэдняе павелічэнне на 28%, што непасрэдна зніжае выдаткі на інструменты.

2. Ачышчальнік стружкі:Зніжэнне ліпкасці на 73%, значнае паляпшэнне выдалення стружкі і скарачэнне захрасання/прастою машыны (скарачэнне на 65%).

3. Стабільная вадкасць:Падаўляе рост бактэрый і падтрымлівае цэласнасць эмульсіі.

Заводам варта надаць прыярытэт укараненню дысцыплінаваных праграм кіравання вадкасцямі. У будучых даследаваннях можна было б вывучыць уплыў канкрэтных пакетаў дабавак у рамках гэтага пратакола або інтэграцыю аўтаматызаваных сістэм маніторынгу вадкасцей у рэжыме рэальнага часу.