Koelmiddelaspecten – bewerken met koelmiddel

In sommige gevallen kan het een milieu- en kostenvoordeel zijn om te bewerken zonder koeling (droog bewerken). Echter, veel toepassingen vereisen bewerken met koelmiddel voor tolerantie, oppervlaktekwaliteit en bewerkbaarheid. Wanneer koelmiddel is vereist, dan moet het worden geoptimaliseerd om haar volledige potentieel te kunnen benutten.

Hogedruk koelmiddel

Vrijwel alle machines bieden een standaard hogedruk koelmiddelcapaciteit van 70/80 bar (1015/1160 psi). Sommige machines kunnen zelfs nog hogere koelmiddeldrukken bereiken tot wel 150 bar (2176 psi), voor veeleisende bewerkingen en materialen.

De voordelen kunnen groot zijn voor zowel draaien als boren maar het volgende is de moeite waard om rekening mee te houden:

• Voordelen worden alleen behaald met gereedschappen ontwikkeld voor nauwkeurige hogedruk toepassingen – d.w.z. boren met interne koelmiddeltoevoer en draaigereedschappen met gerichte stralen
• De benodigde koelmiddeldruk bij draaigereedschappen om de spaan te breken hangt af van de uitvoering van de spuitmond, het materiaal dat wordt bewerkt en de diepte van de snede en de voeding
• De benodigde koelmiddelstroom hangt af van de druk en het totale koelmiddeltoevoergebied van de koelmiddelgaten

Selecteer de juiste gereedschappen en pomp (druk en doorstroming) voor elke toepassing. Een correct toegepast hogedruk koelmiddelsysteem biedt een snelle terugverdiendtijd, door de verhoogde machinebezettingsgraad en verhoogde verspaningsefficiëntie.

Voordelen met het bewerken met koelmiddel

Indien hoge druk gecombineerd met geoptimaliseerde snijgereedschappen en snelwissel krijgt u een grote hoeveelheid voordelen.

Spaanbeheersing

Elimineer twee van de grootste productietijdvreters, wanneer het rode licht aan is.

• Machinestilstand: Lange spanen hopen zich op rond het gereedschap of het werkstuk
• Service: Door spanen "opgehoopt" in de spaanafvoer moet de machine gedurende uren of dagen uit bedrijf worden genomen

Spaanafvoer bij boren

Inwendig koelmiddel helpt bij spaanafvoer waardoor wordt voorkomen dat spanen de spaangroef blokkeren.

Vaste spuitmondpositie

Geen noodzaak voor operator instellingen, hetgeen een verhoogde machinebezettingsgraad betekent.

Verhoogde snijsnelheid

Resulteert in een hogere verspaningsefficiëntie.

Precisiekoelmiddel met hoge druk

Hogedruk in de machine samen met moderne draaigereedschappen met spuitmonden die een koelmiddelstraal met hoge snelheid kunnen produceren. De koelmiddelstralen zijn direct op de snijzone gericht op het spaanvlak van de wisselplaat en zullen als hydraulische wig fungeren om de spaan op te tillen. Dit verkort de contactlengte tussen de wisselplaat en het materiaal hetgeen helpt de snijkrachten te reduceren, de temperatuur te verlagen en de spaanbeheersing te verbeteren.

Hogedruk koelmiddel principes

Druk (p): Kracht per oppervlakte-eenheid

• Pascal, N/m
• bar (1 bar = 0.1 MPa)
• psi, pounds/in² (1 bar = 14.5 psi)

Lage doorstroming (v): Verplaatst volume per tijdseenheid, liter/min (gallon/min)

Snelheid (w): Snelheid waarmee de vloeistof door een buis beweegt, m/s (ft/s)

Door het reduceren van de koelkanaaldiameter, wordt de snelheid van de straal verhoogd en tegelijkertijd de stroom voor een bepaalde druk gereduceerd. Door gebruik te maken van spuitmonden met geoptimaliseerde diameters wordt een nauwkeurige laminaire straal geproduceerd.

Stroomsnelheid w₁

Stroomsnelheid w₁

w₂>>w₁

In het diagram hieronder wordt de benodigde volume stroom weergegeven in relatie tot de spuitmonddiameter voor een vaste druk van 80 bar (1160 psi). Door gebruik te maken van spuitmonden met kleine diameter kunnen stralen van hoge snelheid worden geproduceerd en tegelijkertijd de stroom en benodigde energie worden gereduceerd vergeleken met traditionele koelmiddelsystemen.

X-as: Aantal spuitmonden

Y-as: Doorstroming, liter/min

Pompvereisten

De pompvereisten voor het succesvol toepassen van hogedruk koelmiddel zijn druk en doorstroming.

Druk

De drukvereiste voor het breken van de spaan varieert afhankelijk van het materiaal en de snijparameters. 80 bar (1160 psi) is voldoende voor de meeste toepassingen. Hogere drukken, tot 150 bar (2176 psi), worden gebruikt voor moeilijk te breken spanen in materialen zoals Inconel en super duplex

Doorstroming

De benodigde doorstroming wordt bepaald door het aantal en diameter van de koelmiddeluitlaten.

• Gebruik een 20 micron filter
• Draaien: Bij gebruik van gereedschapshouders met drie 1 mm (0.039 inch) koelmiddelspuitmonden, is de doorstromingsvereiste 20 liter/min per gereedschapspositie. Echter, het is belangrijk rekening te houden met het aantal gereedschappen dat tegelijkertijd wordt gebruikt (aantal gereedschappen x 20 l/min). Vanwege de grootte van de machine is een grote tank nodig om tijd te bieden voor circulatie
• Boren: De gaten van de koelkanalen in de boor nemen toe met de boordiameter, d.w.z. dat een grotere stroom nodig is voor boren met grotere diameters. Het doel is volume van doorstroming, niet druk. Een pomp met variabele druk wordt aanbevolen en om lagere drukken met boren met een grotere diameter te gebruiken

Koelvloeistof-aansluiting

Eén van de grote voordelen van het gebruik van hogedruk koelmiddelsystemen is het minder hoeven in te stellen van koelmiddelpijpen. Met externe pijpen duurt het normaal gesproken twee tot drie pogingen om de koelmiddelpositie goed te krijgen. Een slechte spaanbeheersing slaat de spanen vaak tegen de leiding en dus komt het opnieuw instellen regelmatig voor, hetgeen een inconsistent proces oplevert en het "rode licht" gaat aan.

Bij het gebruik van gereedschapshouders met precisie spuitmonden, is de toevoer van koelvloeistof naar het gereedschap vast, maar het koelmiddel moet nog wel worden aangesloten op de gereedschapshouder. Leidingaansluitingen kunnen worden gebruikt in een schachthouder, echter, hierdoor wordt de insteltijd verhoogd, elke keer dat het gereedschap wordt gewisseld en wordt er tevens interferentie gevormd en blijven er spanen achter hangen.

De beste oplossing is om snelwissel te gebruiken, een "plug en play" oplossing. Het koelmiddel is permanent aangesloten in de opspaneenheid van de gereedschapshouder. Met deze oplossingen heeft de toepassing van hogedruk koelmiddel voor het bewerken het extra voordeel van gereduceerde insteltijden naast de betere spaanbeheersing en verhoogde verspaningsefficiëntie.

Koelmiddelaansluiting in draaicentra en draaibanken

Met Coromant Capto® opspaneenheden, wordt het koelmiddel door de revolver gevoerd, waardoor snelwissel en voorinstellen buiten de machine mogelijk is. Opspaneenheden zijn beschikbaar voor alle draaibanksoorten (draaicentra, verticale draaibanken en vlakbed draaibanken) en nieuwe opspansets maken een druk mogelijk voor 200 bar (2900 psi).

Koelmiddelaansluiting in glijkopmachines

De toevoer van koelmiddel op een schuifkopmachine verschilt aanzienlijk van die bij een draaicentrum. Er wordt synthetische olie gebruikt in plaats van emulsie om de sledeconstructie te ondersteunen en de olie wordt tegelijkertijd toegevoerd aan alle gereedschappen, ongeacht welk gereedschap in snede is.

Hoewel de meeste machines worden geleverd met hogedrukpompen, zal zonder geoptimaliseerde koeling, het koelmiddeltoevoergebied (diameter van de koelmiddeluitlaat × aantal uitlaten) waarschijnlijk te groot zijn voor de flow-capaciteit van de pomp en wordt dus de maximale druk niet gehaald.

Het is belangrijk het toevoergebied te reduceren door:

1. Gereedschappen te gebruiken met inwendige koelmiddeltoevoer en het afsluiten van de externe toevoer naar deze gereedschappen
2. Optimaliseer het koelmiddeltoevoergebied om de benodigde flow te minimaliseren

QS™ houdersysteem omvat gereedschapshouders waarbij koelmiddel is aangesloten op de stop, die permanent is gemonteerd op de machine. Een koelmiddelbuis in de achterkant van de QS™ gereedschapshouder waarborgt dat het koelmiddel direct naar de spuitmonden wordt gevoerd op hetzelfde moment dat het gereedschap wordt gemonteerd.

De spuitmonden zijn 1 mm (0.039 inch) in diameter en waarborgen een nauwkeurige straal die de spaanbeheersing ondersteunt en tegelijkertijd de flow tot een minimum beperkt.

Spanbussen voor snelle instelling van kotterbaren

Hogedruk metaal afgedichte spanbussen, zoals EasyFix, bieden een snelle instelling van cilindrische boorbaren. De veerbelaste bal positioneert de groef in de boorbaar om zo de hartpositie in seconden te vinden.