Kako održavati tekućinu za rezanje aluminija CNC za duži vijek trajanja alata i čistiju strugotinu

 PFT, Šenžen

Održavanje optimalnog stanja tekućine za rezanje aluminija CNC direktno utiče na habanje alata i kvalitet strugotine. Ova studija procjenjuje protokole upravljanja tekućinom kroz kontrolirana ispitivanja obrade i analizu tekućine. Rezultati pokazuju da dosljedno praćenje pH vrijednosti (ciljani raspon 8,5-9,2), održavanje koncentracije između 7-9% pomoću refraktometrije i primjena dvostepene filtracije (40 µm, a zatim 10 µm) produžavaju vijek trajanja alata u prosjeku za 28% i smanjuju ljepljivost strugotine za 73% u poređenju s tekućinom koja se ne kontrolira. Redovno skidanje otpadnog ulja (uklanjanje >95% sedmično) sprječava rast bakterija i nestabilnost emulzije. Efikasno upravljanje tekućinom smanjuje troškove alata i zastoje mašine.

1. Uvod

CNC obrada aluminija zahtijeva preciznost i efikasnost. Ulja za rezanje su ključna za hlađenje, podmazivanje i odvođenje strugotine. Međutim, degradacija fluida - uzrokovana kontaminacijom, rastom bakterija, driftom koncentracije i nakupljanjem ulja - ubrzava trošenje alata i ugrožava uklanjanje strugotine, što dovodi do povećanih troškova i zastoja. Do 2025. godine, optimizacija održavanja fluida ostaje ključni operativni izazov. Ova studija kvantificira utjecaj specifičnih protokola održavanja na dugovječnost alata i karakteristike strugotine u velikoserijskoj CNC proizvodnji aluminija.

2. Metode

2.1. Eksperimentalni dizajn i izvor podataka
Kontrolisani testovi obrade provedeni su tokom 12 sedmica na 5 identičnih CNC glodalica (Haas VF-2) koje su obrađivale aluminij 6061-T6. Na svim mašinama korištena je polusintetička tekućina za rezanje (marka X). Jedna mašina je služila kao kontrolna sa standardnim, reaktivnim održavanjem (tekućina se mijenja samo kada je vidljivo oštećena). Ostale četiri su implementirale strukturirani protokol:

• Koncentracija:Mjereno svakodnevno digitalnim refraktometrom (Atago PAL-1), podešenim na 8% ± 1% koncentratom ili demineralizovanom vodom.

• pH:Praćeno svakodnevno pomoću kalibriranog pH metra (Hanna HI98103), održavano između 8,5-9,2 korištenjem aditiva koje je odobrio proizvođač.

• Filtracija:Dvostepena filtracija: vrećasti filter od 40 µm, a zatim uložni filter od 10 µm. Filteri se mijenjaju na osnovu razlike pritiska (povećanje od ≥ 5 psi).

• Uklanjanje ulja iz trave:Trakasti skimer je radio kontinuirano; površina fluida se provjeravala svakodnevno, a efikasnost skimera se provjeravala sedmično (cilj uklanjanja >95%).

• Tekućina za šminkanje:Za dolivanje se koristi samo prethodno pomiješana tekućina (koncentracije 8%).

2.2. Prikupljanje podataka i alati

• Habanje alata:Trošenje bočne ivice (VBmax) mjereno na primarnim reznim ivicama trozubih karbidnih glodala (Ø12 mm) pomoću alatnog mikroskopa (Mitutoyo TM-505) nakon svakih 25 dijelova. Alati zamijenjeni pri VBmax = 0,3 mm.

• Analiza strugotine:Strugotina sakupljena nakon svake serije. "Ljepljivost" ocijenjena na skali od 1 (slobodno tečenje, suho) do 5 (zgrudvano, masno) od strane 3 nezavisna operatera. Zabilježen je prosječan rezultat. Raspodjela veličine strugotine analizirana je periodično.

• Stanje tečnosti:Sedmični uzorci tečnosti koje analizira nezavisna laboratorija na broj bakterija (CFU/mL), sadržaj ulja iz trave (%) i provjeru koncentracije/pH.

• Zastoj mašine:Zabilježeno za izmjene alata, zaglavljivanja uzrokovana strugotinom i aktivnosti održavanja tekućina.

3. Rezultati i analiza

3.1. Produženje vijeka trajanja alata
Alati koji su radili prema strukturiranom protokolu održavanja konzistentno su postizali veći broj dijelova prije nego što je bila potrebna zamjena. Prosječni vijek trajanja alata povećao se za 28% (sa 175 dijelova/alat u kontrolnoj grupi na 224 dijela/alat prema protokolu). Slika 1 ilustruje poređenje progresivnog trošenja bočne strane.

3.2. Poboljšanje kvalitete strugotine
Ocjena ljepljivosti strugotine pokazala je dramatičan pad pod kontroliranim protokolom, u prosjeku 1,8 u poređenju sa 4,1 za kontrolnu grupu (smanjenje od 73%). Kontrolirana tekućina proizvela je sušu, granularniju strugotinu (Slika 2), značajno poboljšavajući evakuaciju i smanjujući zaglavljivanje mašine. Vrijeme zastoja povezano s problemima sa strugotinom smanjeno je za 65%.

3.3. Stabilnost fluida
Laboratorijska analiza potvrdila je efikasnost protokola:

• Broj bakterija je ostao ispod 10³ CFU/mL u kontroliranim sistemima, dok je u kontrolnoj grupi premašio 10⁶ CFU/mL do 6. sedmice.

• Prosječni sadržaj ulja iz trampa u kontroliranoj tekućini bio je <0,5% u odnosu na >3% u kontrolnoj skupini.

• Koncentracija i pH vrijednost ostali su stabilni unutar ciljanih raspona za kontroliranu tekućinu, dok je kontrolna grupa pokazala značajno odstupanje (koncentracija je pala na 5%, pH je pao na 7,8).

*Tabela 1: Ključni pokazatelji učinka – Upravljani fluid u odnosu na kontrolni fluid*

4. Diskusija

4.1. Mehanizmi koji potiču rezultate
Poboljšanja proizlaze direktno iz mjera održavanja:

• Stabilna koncentracija i pH:Osigurava konzistentnu podmazivanje i inhibiciju korozije, direktno smanjujući abrazivno i hemijsko habanje alata. Stabilan pH sprečava razgradnju emulgatora, održavajući integritet fluida i sprečavajući "kiseljenje" koje povećava prianjanje strugotine.

• Efikasna filtracija:Uklanjanje finih metalnih čestica (strugotine) smanjilo je abrazivno trošenje alata i obradaka. Čistija tekućina je također efikasnije tekla za hlađenje i pranje strugotine.

• Kontrola ulja u tramvajskim vozilima:Tramp ulje (iz maziva za podmazivanje, hidraulične tečnosti) remeti emulzije, smanjuje efikasnost hlađenja i predstavlja izvor hrane za bakterije. Njegovo uklanjanje je bilo ključno za sprečavanje užeglosti i održavanje stabilnosti tečnosti, značajno doprinoseći čistijim strugotinama.

• Bakterijska supresija:Održavanje koncentracije, pH vrijednosti i uklanjanje bakterija koje su izgubile ulje, sprječavajući stvaranje kiselina i sluzi koje one proizvode, a koje smanjuju performanse tekućine, korodiraju alate i uzrokuju neugodne mirise/ljepljive strugotine.

4.2. Ograničenja i praktične implikacije
Ova studija se fokusirala na specifičnu tekućinu (polusintetičku) i aluminijsku leguru (6061-T6) pod kontroliranim, ali realističnim proizvodnim uvjetima. Rezultati se mogu neznatno razlikovati u zavisnosti od tekućina, legura ili parametara obrade (npr. obrada vrlo velikom brzinom). Međutim, osnovni principi kontrole koncentracije, praćenja pH vrijednosti, filtracije i uklanjanja otpadnog ulja su univerzalno primjenjivi.

• Troškovi implementacije:Zahtijeva ulaganje u alate za praćenje (refraktometar, pH metar), sisteme za filtraciju i skimere.

• Rad:Zahtijeva disciplinovane dnevne provjere i podešavanja od strane operatera.

• Povrat ulaganja:Dokazano povećanje vijeka trajanja alata od 28% i smanjenje zastoja uzrokovanih strugotinom od 65% pružaju jasan povrat investicije, kompenzirajući troškove programa održavanja i opreme za upravljanje tekućinama. Smanjena učestalost odlaganja tekućine (zbog dužeg vijeka trajanja kartera) predstavlja dodatnu uštedu.

5. Zaključak

Održavanje tekućine za rezanje aluminija CNC nije opcionalno za optimalne performanse; to je ključna operativna praksa. Ova studija pokazuje da strukturirani protokol usmjeren na dnevno praćenje koncentracije i pH vrijednosti (ciljevi: 7-9%, pH 8,5-9,2), dvostepenu filtraciju (40µm + 10µm) i agresivno uklanjanje otpadnog ulja (>95%) donosi značajne, mjerljive koristi:

1. Produženi vijek trajanja alata:Prosječno povećanje od 28%, što direktno smanjuje troškove alata.

2. Čistač strugotine:73% smanjenje ljepljivosti, drastično poboljšanje evakuacije strugotine i smanjenje zastoja/vrijeme zastoja mašine (smanjenje od 65%).

3. Stabilna tekućina:Suzbija rast bakterija i održava integritet emulzije.

Fabrike bi trebale dati prioritet implementaciji disciplinovanih programa upravljanja fluidima. Buduća istraživanja bi mogla istražiti uticaj specifičnih paketa aditiva u okviru ovog protokola ili integraciju automatizovanih sistema za praćenje fluida u realnom vremenu.