Chłodziwo do wiercenia i toczenia: rodzaje i jak dobrać

Do wiercenia i toczenia najczęściej wybiera się emulsję wodną z koncentratu, a do trudnych materiałów albo głębokich otworów olej cięcia. Chłodziwo ma trzy zadania: odbierać ciepło, smarować strefę skrawania i usuwać wióry. Od tego, jak je dobierzesz i jak o nie dbasz, zależy trwałość wiertła i noża, jakość powierzchni oraz bezpieczeństwo ludzi przy maszynie.

Do czego służy chłodziwo w obróbce skrawaniem

W miejscu, gdzie ostrze zdejmuje wiór, powstaje ciepło od odkształcenia materiału i od tarcia. Część trafia do wióra, część do narzędzia i detalu. Chłodziwo odbiera to ciepło, a jednocześnie tworzy cienką warstwę smarną, która zmniejsza tarcie wióra o powierzchnię natarcia. Trzeci efekt jest mniej oczywisty: strumień wypłukuje wióry z otworu lub rowka, co przy wierceniu głębokim bywa ważniejsze od samego chłodzenia.

Woda chłodzi lepiej niż olej, olej smaruje lepiej niż woda. Cała klasyfikacja chłodziw sprowadza się do tego, jak te dwie cechy wyważono. Ogólne zasady obróbki opisuje tekst o obróbce skrawaniem i jej parametrach.

Rodzaje chłodziw

Rodzaj	Skład	Mocna strona	Ograniczenie
Emulsja olejowa	koncentrat oleju w wodzie, mleczna	dobre smarowanie i chłodzenie, uniwersalna	wymaga pilnowania stężenia i bakterii
Roztwór syntetyczny	woda z dodatkami, bez oleju mineralnego	najlepsze chłodzenie, czysty, przezroczysty	słabsze smarowanie, bywa drażniący dla skóry
Półsyntetyk	mało oleju, dużo dodatków	kompromis, dobry do szlifowania i toczenia	pieni się przy dużym ciśnieniu
Olej cięcia	olej mineralny lub syntetyczny bez wody	najlepsze smarowanie, gwintowanie, wiercenie głębokie	słabo chłodzi, mgła olejowa, ryzyko pożaru
MQL	kilka mililitrów oleju na godzinę w strumieniu powietrza	prawie sucha obróbka, czysty wiór	brak odbioru ciepła, potrzebny osprzęt

Pojęcie MQL (minimum quantity lubrication) oznacza smarowanie minimalną ilością oleju, doprowadzoną często przez wrzeciono do ostrza. W zamian za brak dużej cieczy dostajesz suchy wiór i detal, ale musisz pogodzić się z wyższą temperaturą narzędzia.

Jak dobrać chłodziwo do materiału

Dobór zaczyna się od obrabianego metalu, potem liczy się operacja i maszyna. Zasady są ogólne, a szczegóły zawsze zależą od karty producenta chłodziwa.

• Stal konstrukcyjna: emulsja olejowa lub półsyntetyk, przy wierceniu głębokim olej.
• Stal nierdzewna i stopy żaroodporne: emulsja z dodatkami smarnymi, często o wyższym stężeniu, przy gwintowaniu olej. Materiał umacnia się przy obróbce, więc przerwy w smarowaniu kończą się szybkim zużyciem ostrza.
• Aluminium: emulsja lub olej bez aktywnych dodatków siarkowych, które plamią metal. Dobrze sprawdza się też MQL.
• Miedź i mosiądz: chłodziwa bez aktywnej siarki, bo ta powoduje przebarwienia.
• Żeliwo: najczęściej obróbka na sucho albo z mgłą, bo pył grafitowy z wodą daje trudny do usunięcia szlam.

Do tokarki z automatycznym podawaniem prętów i zbiornikiem centralnym, jak w większości tokarek CNC, pasuje jedna emulsja do całego parku maszyn. Ułatwia to prowadzenie stężenia i wymianę. Przy pracach mieszanych, na przykład stal i aluminium, wybierz chłodziwo, które producent dopuszcza do obu materiałów.

Jak przygotować chłodziwo do wiercenia z koncentratu

Koncentrat wlewa się do wody, nie odwrotnie, i miesza w trakcie dozowania. Odwrotna kolejność daje grudki i niestabilną emulsję. Jeśli pytasz, jak zrobić chłodziwo do wiercenia w warsztacie, schemat jest zawsze podobny.

1. Sprawdź twardość wody. Bardzo twarda woda psuje emulsję, a bardzo miękka mocno się pieni. W razie potrzeby użyj wody zmiękczonej lub zdemineralizowanej w odpowiedniej proporcji.
2. Odczytaj zalecane stężenie z karty producenta. Dla wielu emulsji mieści się ono w przedziale od kilku do kilkunastu procent, zależnie od operacji.
3. Napełnij zbiornik wodą, potem dolewaj koncentrat powoli, stale mieszając.
4. Zmierz stężenie refraktometrem i dopasuj je do tabeli producenta.
5. Sprawdź odczyn pH. Emulsje użytkowe utrzymuje się zwykle w lekko zasadowym zakresie, a spadek pH jest sygnałem rozwoju bakterii.
6. Dolewaj świeżą emulsję w gotowym stężeniu, a nie samą wodę, bo ta rozcieńcza całość.

Wiercenie wymaga dobrego dopływu cieczy do ostrza. Przy otworach głębszych niż kilka średnic wiertła stosuje się wiertła z kanałami chłodzącymi i wysokie ciśnienie cieczy. Samo polewanie z zewnątrz nie dociera na dno otworu.

Obsługa i wymiana chłodziwa

Chłodziwo działa tak długo, jak długo pozostaje czyste i w dobrym stężeniu. Główne źródła problemów to bakterie, olej smarowy z prowadnic, drobne opiłki i odparowanie wody. Dobrze działa odolejacz taśmowy, filtr na przepływie i regularne czyszczenie zbiornika przy wymianie. Przed dolaniem nowej cieczy zbiornik wyczyść, nie wlewaj świeżego chłodziwa do brudnego.

Stężenie zmienia się w czasie. Przy intensywnej pracy woda paruje szybciej niż olej, więc stężenie rośnie, a przy dużym wynoszeniu cieczy z wiórem maleje. Dlatego pomiar powtarza się często, a dolewki liczy się z uwzględnieniem tych zmian.

BHP przy chłodziwach

Chłodziwa mają kontakt ze skórą i drogami oddechowymi, dlatego wymagają kilku nawyków. Rękawice odporne na olej i krem ochronny ograniczają zapalenia skóry. Mgła olejowa z szybko obracających się elementów powinna być odciągana, a przy oleju cięcia trzeba pamiętać o ryzyku pożaru przy dużych prędkościach i iskrach. Kartę charakterystyki każdego chłodziwa trzymaj przy maszynie, a zużyte ciecze oddawaj jako odpad niebezpieczny uprawnionemu odbiorcy. W większych zakładach chłodziwa wchodzą do oceny ryzyka na stanowisku pracy.

Dobór w praktyce: szybka lista

• Określ materiał i operację: wiercenie, toczenie, gwintowanie, frezowanie.
• Sprawdź, co dopuszcza producent maszyny, bo uszczelnienia i lakiery nie znoszą każdej cieczy.
• Wybierz rodzaj: emulsja na start, olej do trudnych operacji, MQL tam, gdzie liczy się czysty wiór.
• Ustal stężenie i sposób pomiaru oraz osobę odpowiedzialną za kontrolę.
• Zaplanuj odolejanie, filtrację i termin wymiany.

Chłodziwo wpływa też na koszty obrabiarki, dlatego przy wyborze nowej maszyny i planowaniu produkcji sprawdź, jakie wymagania stawia obróbka CNC w kwestii filtracji i zbiorników.