Mokré obrábění s sebou nese vysoké náklady

Ať už jde o soustružení, vrtání nebo frézování – výrobní metody spojené s obráběním jsou široce rozšířené a jsou nedílnou součástí kovoobráběcího průmyslu. Jednou z jejich výhod je, že zajišťují velmi těsné rozměrové a tvarové tolerance. Umožňují zákazníkům vyrábět téměř jakýkoli geometrický tvar a jsou také vysoce automatizované, takže představují ideální řešení pro prostředí sériové výroby.

Při obrábění v řezné zóně vznikají extrémně vysoké teploty, takže směsi vzduchu a oleje zajišťují chlazení i mazání a pomáhají odvádět třísky pryč. Při konvenčním mokrém obrábění obtéká nástroje chladicí médium. Tím se však často vymývá mazací oleje, což zhoršuje opotřebení vodítek stroje. Chladicí média také vyžadují mnoho údržby, přičemž to s sebou nese kontroly, likvidace a samozřejmě nutnost výdajů na všechny vzniklé náklady na lince.

Třebaže lidé již nějakou dobu hledají způsoby, jak snížit spotřebu chladicích médií, teprve až současná energetická krize tento problém skutečně vynesla do popředí veřejného zájmu. Vždyť průměrné náklady na chladicí média ve výrobních procesech se pohybují mezi 8 a 16 %! Přesné náklady na chladící média přirozeně silně závisí na konkrétní použité metodě obrábění a dalších faktorech specifických pro výrobu, jako je například velikost obráběcích strojů. V této oblasti však lze dosáhnout velkých úspor nákladů, které by neměly být přehlíženy.

Alternativy k mokrému obrábění, které využívají méně chladicího média

Suché obrábění a mazání minimálním množstvím (MQL) představují tradiční a obecně známé alternativy k mokrému obrábění. Hlavní výhodou, kterou metoda mazání minimálním množstvím (MQL) nabízí, jsou ušetřené náklady na zdroje, jako je olej, voda a energie. Pokud nepotřebujete často likvidovat a doplňovat zásoby, nebudete muset příliš často přerušovat výrobu.
A co víc, eliminace tryskového chlazení při řezání kovu obvykle také eliminuje tepelný šok na břitu nástroje. To zase umožňuje použití supertvrdých nástrojových materiálů, což otevírá dveře k vylepšeným řezným podmínkám a tím i delší životnosti nástroje.

Musíte však pečlivě zvážit, zda má pro vás konkrétně smysl přejít na MQL nebo suché obrábění. Ne vždy se jedná o přímočarý proces – přechod může vyžadovat vysoké investice, které se nejprve budou muset vrátit. Tento přehled je určen pro každého, kdo se chce dozvědět více o možnostech a limitech metody MQL a suchého obrábění. Vždy doporučujeme nechat si poradit od vašeho dodavatele, aby bylo možné posoudit vaši konkrétní situaci.

Co je to mazání minimálním množstvím?

Pro metodu mazání minimálním množstvím neexistuje žádná standardizovaná definice. Na rozdíl od záplavového mazání využívá mazání minimálním množstvím během obrábění pouze několik kapek maziva. Speciální dávkovací technika zajišťuje, že stlačené chladicí médium je přivedeno přímo do aktivního bodu na břitu nástroje. Praktické zkušenosti ukazují, že metoda MQL v průměru nespotřebuje více než 50 ml maziva na hodinu práce a na nástroj.

Suché obrábění nebo mazání minimálním množstvím

Pojmy „mazání minimálním množstvím“ a „suché obrábění“ nejsou vždy navzájem jasně odlišeny. Metoda MQL se často také nazývá „polosuché obrábění“. Důvodem je, že termín „suché obrábění“ se ustálil několik let před zavedením metody mazání minimálním množstvím. Obecně řečeno se jedná o suché třísky, nástroje a komponenty během procesu výroby.
Klíčovým faktorem je zde vymezení pojmu „suché“. Tříska je považována za „suchou“, pokud je procento chladicího maziva na třísce menší než 2 procenta hmotnosti. V praxi to znamená, že k získání „suchých“ třísek lze za hodinu použít 80 ml chladicího média. Výsledkem je, že metoda MQL ve skutečnosti spadá do oblasti suchého obrábění.
Navíc „suché obrábění“ také označuje metody, které jsou absolutně suché – tedy takové, které nepoužívají žádné chladicí médium. Tam, kde je odkazováno na metodu „suchého obrábění“, máme na mysli absolutně suchou metodu, která nepoužívá žádné chladící médium, jinak je myšleno mazání minimálním množstvím.
Jedno je však jasné – pokud chcete zajistit efektivní suché obrábění, musíte znát všechny detaily toho, jak se obrobek, materiál, metoda obrábění, nástroj, podmínky obrábění a obráběcí stroj navzájem ovlivňují. Následující tabulka shrnuje, kde se osvědčilo suché obrábění a kde mazání minimálním množstvím. Nenahrazuje konzultaci na místě, která řeší vaši konkrétní situaci.

Jak obtížné je přejít na mazání minimálním množstvím?

Společnosti si budou klást otázku: „Jak těžké je přejít na metodu mazání minimálním množstvím?“ a „Kdy to má smysl?“. Zde bohužel neexistuje jednoznačná odpověď. Změny požadované na strojích a nástrojích pro použití metody mazání minimálním množstvím se značně liší v závislosti na konkrétních výrobních podmínkách v dané společnosti. Například obráběcí stroje, jako jsou kotoučové a pásové pily, lze velmi snadno dovybavit pro aplikaci metody mazání minimálním množstvím. To však neplatí pro vysoce výkonné řezání – pokud chcete optimalizovat tyto pracovní postupy pro metodu mazání minimálním množstvím, budete potřebovat speciálně navržené stroje a příslušné nástroje. Rozhodující je způsob přivádění maziva.

Finanční výhody na první pohled

Snížení spotřeby chladicího média vám ušetří peníze mnoha různými způsoby. Tyto úspory přirozeně také silně závisí na konkrétních použitých výrobních parametrech.

• Díky optimalizovaným procesům lze očekávat delší životnost nástroje
• V jednotlivých případech mohou optimalizované procesy urychlit pracovní postup až o 30 %
• Ušetřit lze při nákupu, skladování, přepravě i likvidaci chladicího média. Třísky zůstávají suché a lze je dále prodat, například jako recyklační materiál
• Odpadá čas a úsilí potřebné ke kontrole a údržbě chladicího média
• V závislosti na konkrétní aplikaci lze snížit časově náročné následné procesy, jako je čištění prostředí kolem strojů

Enviromentální výhody na první pohled

• Nevznikají žádné škodlivé odpadní emulze
• Nedochází k žádnému poškození způsobenému velkými úniky chladicího média
• Bezpečnost práce: jelikož prostředí kolem strojů je suché, snižuje se riziko nehod na pracovišti
• Je chráněno zdraví zaměstnanců: je zabráněno riziku onemocnění (např. onemocnění dýchacích cest nebo kožních onemocnění), které lze přičíst chladicím médiím*
• Výhodný je přechod na metodu MQL také u strojů, které mají relativně dlouhé odstávky v délce dnů či týdnů. Lze tak zabránit „zkažení“ emulze. To může vést k růstu mikrobů, nepříjemnému zápachu a ohrožení zdraví
  

Možné nevýhody metody mazání minimálním množstvím

Výhody metody mazání minimálním množstvím ne vždy převažují nad nevýhodami. Jak již bylo zmíněno, velmi záleží na konkrétních okolnostech a situaci v dané společnosti, a proto si zákazníci musí nechat poradit na míru. Měli by si však být vědomi následujících nevýhod:

• Pokud je třeba stroje předělat, zpravidla to bude znamenat vysoké investiční náklady
• Potřeba speciálních nástrojů (viz další část) by mohla mít za následek vyšší průběžné náklady na nástroje
• Někdy se může stát, že se nevyplatí přejít na mazání minimálním množstvím u jednorázových zakázek nebo malosériové výroby. Čas a úsilí potřebné ke koordinaci obrobku, parametrů stroje, nástrojů a mazání jsou často vyšší než potenciální úspory
• Přechod na metodu mazání minimálním množstvím se nedoporučuje u všech metod, strojů nebo obrobků
• Metoda mazání minimálním množstvím neposkytuje žádné chlazení, pouze maže. Třísky jsou odváděny stlačeným vzduchem. Hrozí přehřátí součásti a nástroje

Nástroj kompatibilní s metodou mazání minimálním množstvím

Jelikož procesy obrábění, které využívají metodu mazání minimálním množstvím, pracují s extrémně malým množstvím maziva, je zásadní zajistit nepřetržitý přívod do aktivního bodu na břitu nástroje. Konvenční nástroje používané pro mokré obrábění rychle narážejí na hranice toho, co v tomto ohledu dokážou. V tomto ohledu jsou zapotřebí přizpůsobené nástroje a potřebné odborné znalosti, zejména pak s rostoucí řeznou rychlostí.

Komentář ze zdroje: 718 D (bghm.de)

*Komentář ze zdroje: 718 D (bghm.de): v praxi jsou metody obrábění kovů, které používají metodu mazání minimálním množstvím, považovány za metody s nízkými emisemi. Tento trend lze pozorovat i v testech, které byly provedeny na pracovních stanicích s mazáním minimálním množstvím v rámci speciální série měření. Tyto testy měřily expozici (prach, chladicí mazací aerosoly a výpary) na obráběcích strojích používaných ve výrobních odděleních. Údaje byly získány z měřičů, které nosí personál, a ze stacionárních měření provedených na ovládací konzoli a uvnitř stroje (viz obrázky 40 a 41). Produkty rozkladu a pyrolýzy jako formaldehyd byly v jednotlivých případech nalezeny pouze ve stopovém množství. Naměřené koncentrace prachu byly také hluboko pod povolenými limity expozice na pracovišti (OEL) pro „respirabilní frakci“ (OEL: 3 mg/m3 vzduchu) a pro „inhalovatelnou frakci“ (10 mg/m3 vzduchu). Následující referenční měření potvrdilo tendenci metody mazání minimálním množstvím uvolňovat mnohem nižší emise než mokré obrábění. Při obrábění materiálů s použitím metody mazání minimálním množstvím na obráběcích strojích ve výrobních odděleních byly výpary chladicího média a aerosoly identifikovány jako faktory, které určují úroveň expozice. Všechna měření odhalila, že dříve platná mezní hodnota vzduchu pro chladicí média byla dodržena (předchozí mezní hodnota: 10 mg/m3 vzduchu; nový stav techniky). Koncentrace naměřené v pracovních oblastech byly tak nízké, že více než 95 % naměřených hodnot bylo hluboko pod polovinou mezní hodnoty