Како одржавати течност за сечење алуминијума на CNC машинама за дужи век трајања алата и чистију струготину

 ПФТ, Шенжен

Одржавање оптималног стања течности за резање алуминијума код ЦНЦ обраде директно утиче на хабање алата и квалитет струготине. Ова студија процењује протоколе управљања течностима кроз контролисана испитивања обраде и анализу течности. Резултати показују да константно праћење pH вредности (циљни опсег 8,5-9,2), одржавање концентрације између 7-9% помоћу рефрактометрије и примена двостепене филтрације (40µm, а затим 10µm) продужавају век трајања алата у просеку за 28% и смањују лепљивост струготине за 73% у поређењу са неконтролисаном течношћу. Редовно уклањање остатака уља (уклањање >95% недељно) спречава раст бактерија и нестабилност емулзије. Ефикасно управљање течностима смањује трошкове алата и застоје машине.

1. Увод

ЦНЦ обрада алуминијума захтева прецизност и ефикасност. Течности за резање су кључне за хлађење, подмазивање и одвожење струготине. Међутим, деградација течности – узрокована контаминацијом, растом бактерија, померањем концентрације и накупљањем остатака уља – убрзава хабање алата и угрожава уклањање струготине, што доводи до повећаних трошкова и застоја. До 2025. године, оптимизација одржавања течности остаје кључни оперативни изазов. Ова студија квантификује утицај специфичних протокола одржавања на дуговечност алата и карактеристике струготине у великосеријској ЦНЦ производњи алуминијума.

2. Методе

2.1. Експериментални дизајн и извор података
Контролисани тестови обраде су спроведени током 12 недеља на 5 идентичних ЦНЦ глодалица (Haas VF-2) које су обрађивале алуминијум 6061-T6. Полусинтетичка течност за резање (марка X) је коришћена на свим машинама. Једна машина је служила као контролна са стандардним, реактивним одржавањем (течност се мења само када је видљиво деградирана). Остале четири су имплементирале структурирани протокол:

• Концентрација:Мерено свакодневно помоћу дигиталног рефрактометра (Atago PAL-1), подешеног на 8% ±1% концентратом или демилованом водом.

• pH:Праћено свакодневно помоћу калибрисаног pH метра (Hanna HI98103), одржавано између 8,5-9,2 коришћењем адитива које је одобрио произвођач.

• Филтрација:Двостепена филтрација: врећасти филтер од 40 µm, а затим кертриџ филтер од 10 µm. Филтери се мењају на основу разлике притиска (повећање од ≥ 5 psi).

• Уклањање уља из скитнице:Тракасти скимер је радио континуирано; површина течности се проверавала свакодневно, ефикасност скимера се верификовала недељно (циљ уклањања >95%).

• Течност за шминку:За допуњавање се користи само претходно помешана течност (концентрације 8%).

2.2. Прикупљање података и алати

• Трошење алата:Хабање бочне стране (VBmax) мерено на примарним резним ивицама трожлебних карбидних глодала (Ø12mm) помоћу алатног микроскопа (Mitutoyo TM-505) након сваких 25 делова. Алати замењени при VBmax = 0,3mm.

• Анализа струготине:Опиљка сакупљена након сваке серије. „Лепљивост“ оцењена на скали од 1 (слободно текуће, суво) до 5 (згрудвасто, масно) од стране 3 независна оператера. Забележена је просечна оцена. Расподела величине струготине анализирана периодично.

• Стање течности:Недељне анализе узорака течности од стране независне лабораторије ради провере броја бактерија (CFU/mL), садржаја уља из трампинског материјала (%) и верификације концентрације/pH.

• Застој машине:Забележено је за промене алата, заглављивања услед струготине и активности одржавања течности.

3. Резултати и анализа

3.1. Продужење века трајања алата
Алати који раде по структурираном протоколу одржавања константно су постизали већи број делова пре него што је била потребна замена. Просечан век трајања алата повећан је за 28% (са 175 делова/алат у контролној групи на 224 дела/алат према протоколу). Слика 1 илуструје поређење прогресивног хабања бочне стране.

3.2. Побољшање квалитета струготине
Оцене лепљивости струготине показале су драматичан пад у оквиру контролисаног протокола, у просеку 1,8 у поређењу са 4,1 за контролну групу (смањење од 73%). Контролисана течност је произвела сувље, грануларније струготине (Слика 2), значајно побољшавајући евакуацију и смањујући заглављивање машине. Застоји повезани са проблемима са струготином смањени су за 65%.

3.3. Стабилност флуида
Лабораторијска анализа је потврдила ефикасност протокола:

• Број бактерија је остао испод 10³ CFU/mL у контролисаним системима, док је контролна група премашила 10⁶ CFU/mL до 6. недеље.

• Садржај уља из скитница у просеку је био <0,5% у контролисаној течности у односу на >3% у контролној групи.

• Концентрација и pH вредност остали су стабилни у циљаним опсезима за контролисану течност, док је контролна група показала значајно одступање (концентрација је пала на 5%, pH је пао на 7,8).

*Табела 1: Кључни индикатори учинка – Управљана течност у односу на контролну течност*

4. Дискусија

4.1. Механизми који постижу резултате
Побољшања произилазе директно из мера одржавања:

• Стабилна концентрација и pH:Обезбеђена је конзистентна мазивост и инхибиција корозије, директно смањујући абразивно и хемијско хабање алата. Стабилна pH вредност спречила је разградњу емулгатора, одржавајући интегритет течности и спречавајући „кисело“ што повећава пријањање струготине.

• Ефикасна филтрација:Уклањање финих металних честица (струготина) смањило је абразивно хабање алата и радних предмета. Чишћа течност је такође ефикасније текла за хлађење и прање струготина.

• Контрола уља у трампи:Уље из трампа (из мазива за подмазивање, хидрауличне течности) ремети емулзије, смањује ефикасност хлађења и представља извор хране за бактерије. Његово уклањање је било кључно за спречавање ужеглог процеса и одржавање стабилности течности, значајно доприносећи чистијој струготини.

• Бактеријска супресија:Одржавање концентрације, pH вредности и уклањање бактерија које изгладњују уље, спречавајући киселине и слуз које производе, а које деградирају перформансе течности, кородирају алате и изазивају непријатне мирисе/лепљиве струготине.

4.2. Ограничења и практичне импликације
Ова студија се фокусирала на специфичну течност (полусинтетичку) и легуру алуминијума (6061-Т6) под контролисаним, али реалним условима производње. Резултати се могу незнатно разликовати у зависности од различитих течности, легура или параметара обраде (нпр. обрада веома великом брзином). Међутим, основни принципи контроле концентрације, праћења pH вредности, филтрације и уклањања остатака уља су универзално применљиви.

• Трошкови имплементације:Захтева улагање у алате за праћење (рефрактометар, pH метар), системе за филтрацију и скимере.

• Рад:Захтева дисциплиноване дневне провере и подешавања од стране оператера.

• Повраћај инвестиције:Доказано повећање века трајања алата за 28% и смањење застоја због струготине за 65% пружају јасан повраћај инвестиције, надокнађујући трошкове програма одржавања и опреме за управљање флуидима. Смањена учесталост одлагања флуида (због дужег века трајања картера) је додатна уштеда.

5. Закључак

Одржавање течности за резање алуминијума за ЦНЦ машине није опционо за оптималне перформансе; то је критична оперативна пракса. Ова студија показује да структурирани протокол који се фокусира на дневно праћење концентрације и pH вредности (циљеви: 7-9%, pH 8,5-9,2), двостепену филтрацију (40µm + 10µm) и агресивно уклањање остатака уља (>95%) пружа значајне, мерљиве користи:

1. Продужени век трајања алата:Просечно повећање од 28%, што директно смањује трошкове алата.

2. Чишћи струготини:Смањење лепљивости од 73%, драстично побољшање одвођења струготине и смањење застоја/времена застоја машине (смањење од 65%).

3. Стабилна течност:Сузбио је раст бактерија и одржао интегритет емулзије.

Фабрике би требало да дају приоритет имплементацији дисциплинованих програма управљања флуидима. Будућа истраживања би могла да испитају утицај специфичних пакета адитива у оквиру овог протокола или интеграцију аутоматизованих система за праћење флуида у реалном времену.