Какой тип системы охлаждения используется в этом портальном обрабатывающем центре с ЧПУ и эффективна ли она как для сухой резки композитов, так и для мокрой резки стали?

Портальный обрабатывающий центр с ЧПУ обычно объединяет несколько систем охлаждения, а не полагается на один метод — и да, при правильной настройке эти системы эффективны как для сухой резки композитов, так и для мокрой резки стали. key is selecting and combining the right cooling strategy for each material , поскольку ни одна система не является универсально оптимальной для всех типов заготовок. Большинство портальных машин промышленного класса предлагают как минимум проточную охлаждающую жидкость, минимальное количество смазки (MQL) и продувку сжатым воздухом в стандартной или дополнительной конфигурации.

Обзор систем охлаждения, доступных на портальном обрабатывающем центре с ЧПУ

В зависимости от производителя машины и конфигурации, Портальный обрабатывающий центр с ЧПУ может быть оснащен одной или несколькими из следующих систем охлаждения и смазки:

• Система теплоносителя затопления — большой объем жидкой СОЖ, подаваемый непосредственно в зону резания через форсунки, обычно со скоростью потока 40–120 литров в минуту .
• Сквозная подача СОЖ (TSC) - СОЖ, подаваемая внутрь инструмента под давлением 40–150 бар , используемый для глубокого сверления и фрезерования стали с высокой подачей.
• Минимальное количество смазки (MQL) — почти сухая система, которая подает микротуман масла и воздуха в 5–50 мл/час , идеально подходит для алюминия и композитов.
• Продувка сжатым воздухом — система удаления сухой стружки с использованием воздуха под высоким давлением, необходимая для обработки композитов и графита, где необходимо избегать загрязнения жидкостью.
• Шпиндельный чиллер/охлаждающий агрегат — замкнутый контур водяного охлаждения, поддерживающий температуру подшипников шпинделя в пределах ±1°С , уменьшая термический рост и обеспечивая точность во время длительных циклов.
• Криогенное охлаждение (опция) — жидкий CO₂ или жидкий азот, подаваемый вблизи режущей кромки, используемый для обработки титана, инконеля и других жаропрочных суперсплавов.

Сухая резка композитов: почему следует избегать жидкой СОЖ

Когда Портальный обрабатывающий центр с ЧПУ используется для обработки полимеров, армированных углеродным волокном (CFRP), композитов из стекловолокна или материалов на основе арамида, жидкий теплоноситель намеренно исключен . Причины как технические, так и практические:

• Композитные волокна гидрофобны или чувствительны к влаге. СОЖ на водной основе может проникнуть в отслоившиеся слои и вызвать вздутие, потеря структурной целостности или коррозия встроенных металлических вставок. .
• Пыль углеродного волокна, смешанная с охлаждающей жидкостью, образует проводящую суспензию, которая может проникнуть в компоненты машины, вызывая электрические короткие замыкания в сервоприводах и энкодерах .
• При резке композитных материалов выделяется минимальное количество тепла по сравнению с резкой металла — температура резки редко превышает 180°C на границе инструмента и детали. — поэтому жидкостное охлаждение редко требуется для терморегулирования.

Эффективные решения для сухого охлаждения при обработке композитных материалов

На правильно оборудованном Портальный обрабатывающий центр с ЧПУ Сухая резка композитов эффективно осуществляется за счет:

• Продувка сжатым воздухом высокого давления при давлении 6–8 бар, направленном соосно инструменту для удаления стружки и защиты зоны резания от мусора.
• Интегрированные системы пылеудаления/вакуума установлен близко к носу шпинделя и способен улавливать частицы вплоть до 0,3 мкм для защиты машины и операторов от опасной пыли из углеродного волокна.
• Системы охлаждения шпинделя которые предотвращают тепловой рост шпинделя независимо от зоны резания, сохраняя точность позиционирования без попадания жидкости рядом с заготовкой.

Ведущие производители аэрокосмической продукции, работающие Портальный обрабатывающий центр с ЧПУs на панелях фюзеляжа из углепластика, длина некоторых из которых превышает 10 метров, полагаются исключительно на сухую резку с вакуумной вытяжкой, что позволяет добиться качества поверхности Ra 1,6 мкм или лучше и нулевое расслоение на кромке среза.

Мокрая резка стали: эффективность подачи СОЖ через поток и через шпиндель

Обработка стали на Портальный обрабатывающий центр с ЧПУ это совершенно другая тепловая среда. При черновом фрезеровании конструкционной стали (S355) или твердой инструментальной стали (H13, HRC 52) температура зоны резания может превышать 600–900°С на кончике инструмента. Эффективное жидкостное охлаждение не является обязательным — оно важно для стойкости инструмента, точности размеров и качества детали.

Система охлаждения потока

flood coolant system on a Портальный обрабатывающий центр с ЧПУ подает непрерывный поток водорастворимой смазочно-охлаждающей жидкости — обычно при Концентрация эмульсии 5–10 % — в зону резки. При этом одновременно выполняются три функции: отвод тепла, смазка на границе раздела инструмент-стружка и вымывание стружки из зоны обработки. Расход 80–120 л/мин распространены на больших портальных машинах, обрабатывающих тяжелые стальные заготовки.

СОЖ через шпиндель (TSC)

Для фрезерования глубоких карманов, сверления или обработки стали на высокой подаче на станке. Портальный обрабатывающий центр с ЧПУ , подача СОЖ через шпиндель значительно более эффективна, чем внешние затопленные форсунки. TSC в 70–100 бар подает СОЖ непосредственно к режущей кромке, снижая температуру режущей кромки инструмента почти на 30–40% по сравнению с одним лишь внешним наводнением. Это напрямую приводит к увеличению срока службы инструмента — пользователи сообщают, что срок службы твердосплавных пластин увеличивается с От 45 минут до более 90 минут на край при переходе с внешнего залива на TSC на операциях черновой обработки стали литейной формы P20.

Сравнение систем охлаждения для распространенных материалов заготовок

table below outlines the recommended cooling approach for each material type when using a Портальный обрабатывающий центр с ЧПУ :

Управление температурой шпинделя: функция охлаждения, которую часто упускают из виду

За пределами зоны резания Портальный обрабатывающий центр с ЧПУ необходимо также управлять теплом, выделяемым внутри самого шпинделя. На высоких скоростях — особенно выше 12000 об/мин — Трение подшипника шпинделя выделяет достаточно тепла, чтобы вызвать измеримое тепловое удлинение вала шпинделя. Даже Повышение температуры шпинделя на 5°C может вызвать осевой рост на 10–15 мкм. , что напрямую влияет на точность глубины по оси Z.

Высококачественные портальные обрабатывающие центры решают эту проблему с помощью специального блока воздушно-масляного охлаждения шпинделя или системы охлаждения с водяной рубашкой, которая циркулирует жидкость с контролируемой температурой вокруг корпуса шпинделя. Лучшие системы поддерживают температуру корпуса шпинделя в пределах ±0,5°C окружающей среды даже во время непрерывного 8-часового производственного цикла, независимо от того, работает ли машина всухую при обработке композитов или влажную при обработке стали.

Требования к конфигурации машины для двухрежимного охлаждения

Если вашему предприятию требуется один Портальный обрабатывающий центр с ЧПУ Чтобы выполнять как сухую резку композитов, так и мокрую резку стали, станок должен обладать несколькими ключевыми характеристиками:

1. Герметичный корпус с положительным давлением воздуха для предотвращения попадания композитной пыли в электрические шкафы во время циклов сухой резки.
2. Переключаемый коллектор охлаждающей жидкости/воздушной струи что позволяет операторам выбирать заливку, MQL, TSC или продувку воздухом с панели управления ЧПУ без замены форсунок вручную.
3. Устойчивые к охлаждающей жидкости линейные направляющие и сильфоны рассчитан как на воздействие водной охлаждающей жидкости, так и на попадание абразивной композитной пыли.
4. Встроенная система фильтрации охлаждающей жидкости. с минимальной степенью фильтрации 25 мкм во избежание повреждения твердосплавного инструмента стальной стружкой в контуре СОЖ.
5. Высокоэффективный конвейер для стружки и система отделения бака СОЖ для обработки как мелкой композитной пыли (сухой), так и тяжелой стальной стружки (влажной) без перекрестного загрязнения.

Указание Портальный обрабатывающий центр с ЧПУ со всеми вышеперечисленными функциями добавляет примерно 8–15% к базовой стоимости машины , но устраняет необходимость в отдельных специализированных станках для композитных и металлических заготовок — высокая окупаемость инвестиций для производственных сред, работающих со смешанными материалами.

При оценке Портальный обрабатывающий центр с ЧПУ Для проверки работоспособности системы охлаждения всегда запрашивайте у производителя машины следующую документацию и результаты испытаний:

• rmal drift test results over an 8-часовой непрерывный бег как в режиме сухой, так и в мокрой резке, показывает смещение шпинделя по оси Z в зависимости от времени.
• Характеристики давления и расхода TSC на головке шпинделя подтверждены независимым манометрическим испытанием.
• Производительность системы пылеудаления (м³/мин) и эффективность фильтрации при сухой резке композитов.
• Емкость резервуара для охлаждающей жидкости и пропускная способность конвейера для стружки подтвердят соответствие запланированной скорости съема стали.

Хорошо настроенный Портальный обрабатывающий центр с ЧПУ с комплексной переключаемой архитектурой охлаждения, полностью способен превосходно работать как при сухой обработке композитов, так и при мокрой обработке стали, но только в том случае, если станок правильно выбран с самого начала.