Kako održavati tekućinu za rezanje aluminija CNC za dulji vijek trajanja alata i čišću strugotinu

 PFT, Shenzhen

Održavanje optimalnog stanja tekućine za CNC rezanje aluminija izravno utječe na trošenje alata i kvalitetu 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 dvostupanjske filtracije (40 µm, a zatim 10 µm) produžuju vijek trajanja alata u prosjeku za 28% i smanjuju ljepljivost strugotine za 73% u usporedbi s tekućinom koja se ne kontrolira. Redovito skidanje otpadnog ulja (>95% uklanjanja tjedno) sprječava rast bakterija i nestabilnost emulzije. Učinkovito upravljanje tekućinom smanjuje troškove alata i zastoje stroja.

1. Uvod

CNC obrada aluminija zahtijeva preciznost i učinkovitost. Tekućine za rezanje ključne su za hlađenje, podmazivanje i uklanjanje strugotine. Međutim, degradacija tekućina - uzrokovana kontaminacijom, rastom bakterija, pomicanjem koncentracije i nakupljanjem otpadnog ulja - ubrzava trošenje alata i ugrožava uklanjanje strugotine, što dovodi do povećanih troškova i zastoja. Do 2025. godine optimizacija održavanja tekućina 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
Kontrolirana ispitivanja obrade provedena su tijekom 12 tjedana na 5 identičnih CNC glodalica (Haas VF-2) koje su obrađivale aluminij 6061-T6. Na svim strojevima korištena je polusintetička tekućina za rezanje (marka X). Jedan stroj služio je kao kontrolni sa standardnim, reaktivnim održavanjem (tekućina se mijenja samo kada je vidljivo oštećena). Ostala četiri implementirala su strukturirani protokol:

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

• pH:Prati se svakodnevno kalibriranim pH metrom (Hanna HI98103), održava se između 8,5-9,2 korištenjem aditiva koje je odobrio proizvođač.

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

• Uklanjanje ulja iz trave:Trakasti skimer radio je kontinuirano; površina tekućine provjeravala se svakodnevno, učinkovitost skimera provjeravala se tjedno (cilj uklanjanja >95%).

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

2.2. Prikupljanje podataka i alati

• Trošenje alata:Trošenje bočne površine (VBmax) izmjereno na primarnim reznim rubovima 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 prikupljena nakon svake serije. "Ljepljivost" ocijenjena na ljestvici od 1 (slobodno sipko, suho) do 5 (grudasto, masno) od strane 3 neovisna operatera. Zabilježen je prosječni rezultat. Raspodjela veličine strugotine analizirana je periodično.

• Stanje tekućine:Tjedni uzorci tekućine analizirani od strane neovisnog laboratorija na broj bakterija (CFU/mL), sadržaj ulja iz trave (%) i provjeru koncentracije/pH.

• Zastoj stroja:Zabilježeno za izmjene alata, zaglavljenja povezana s strugotinama i aktivnosti održavanja tekućina.

3. Rezultati i analiza

3.1. Produljenje vijeka trajanja alata
Alati koji su radili prema strukturiranom protokolu održavanja dosljedno 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 skupini na 224 dijela/alat prema protokolu). Slika 1 prikazuje usporedbu progresivnog trošenja bočne strane.

3.2. Poboljšanje kvalitete strugotine
Ocjena ljepljivosti strugotine pokazala je dramatičan pad prema kontroliranom protokolu, u prosjeku 1,8 u usporedbi s 4,1 za kontrolu (smanjenje od 73%). Kontrolirana tekućina proizvela je sušu, granuliraniju strugotinu (Slika 2), značajno poboljšavajući evakuaciju i smanjujući zaglavljivanje stroja. Zastoji povezani s problemima sa strugotinom smanjeni su za 65%.

3.3. Stabilnost fluida
Laboratorijska analiza potvrdila je učinkovitost protokola:

• Broj bakterija ostao je ispod 10³ CFU/mL u kontroliranim sustavima, dok je u kontrolnoj skupini premašio 10⁶ CFU/mL do 6. tjedna.

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

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

*Tablica 1: Ključni pokazatelji uspješnosti – Upravljana tekućina u odnosu na kontroliranu tekućinu*

4. Rasprava

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

• Stabilna koncentracija i pH:Osigurala je konzistentnu podmazivanje i inhibiciju korozije, izravno smanjujući abrazivno i kemijsko trošenje alata. Stabilan pH spriječio je razgradnju emulgatora, održavajući integritet tekućine i sprječavajući "kiseljenje" koje povećava prianjanje strugotine.

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

• Kontrola ulja u tramvajima:Ulje iz hidraulične tekućine (iz maziva za podmazivanje) narušava emulzije, smanjuje učinkovitost hlađenja i pruža izvor hrane za bakterije. Njegovo uklanjanje bilo je ključno za sprječavanje užeglosti i održavanje stabilnosti tekućine, što je značajno doprinijelo čišćoj strugotini.

• Bakterijska supresija:Održavanje koncentracije, pH vrijednosti i uklanjanje bakterija koje gladuju zbog izbačenog ulja, sprječavajući kiseline i sluz koje proizvode, a koje smanjuju performanse tekućine, korodiraju alate i uzrokuju neugodne mirise/ljepljive strugotine.

4.2. Ograničenja i praktične implikacije
Ova studija usredotočila se na specifičnu tekućinu (polusintetičku) i aluminijsku leguru (6061-T6) pod kontroliranim, ali realnim proizvodnim uvjetima. Rezultati se mogu neznatno razlikovati ovisno o različitim tekućinama, legurama ili parametrima obrade (npr. obrada vrlo velikom brzinom). Međutim, temeljni principi kontrole koncentracije, praćenja pH vrijednosti, filtracije i uklanjanja otpadnog ulja univerzalno su primjenjivi.

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

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

• Povrat ulaganja:Dokazano povećanje vijeka trajanja alata od 28% i smanjenje zastoja povezanih s strugotinama od 65% pružaju jasan povrat ulaganja, nadoknađujući troškove programa održavanja i opreme za upravljanje tekućinama. Smanjena učestalost odlaganja tekućine (zbog duljeg vijeka trajanja kartera) dodatna je ušteda.

5. Zaključak

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

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

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

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

Tvornice bi trebale dati prioritet implementaciji discipliniranih programa upravljanja tekućinama. Buduća istraživanja mogla bi istražiti utjecaj specifičnih paketa aditiva u okviru ovog protokola ili integraciju automatiziranih sustava za praćenje tekućina u stvarnom vremenu.