Urządzenia do smarowania i chłodzenia obrabiarek

Jednym z najważniejszych układów jaki występuje w obrabiarka jest układ smarowania. Smarowanie obrabiarek ma na celu:

• zmniejszenie tarcia i zmniejszenie oporów ruchu;
• zmniejszenie zużycia powierzchni (np. prowadnic, tulei łożysk ślizgowych, kół zębatych, wielowypustów), a tym samym przedłużenie okresu ich prawidłowej pracy;
• zabezpieczenie powierzchni współpracujących przed korozją;
• odprowadzenie ciepła;
• odprowadzanie drobin metali z przestrzeni między współpracującymi powierzchniami;
• zabezpieczenie przestrzeni między współpracującymi powierzchniami przed zanieczyszczeniami dostającymi się z otoczenia wraz z powietrzem;
• przenoszenie (pośrednio) informacji o pracy elementów znajdujących się wewnątrz zamkniętych korpusów.

Układ smarowania i rodzaj smaru powinny być tak dobrane, aby spełniał postawione im zadania w sposób najbardziej ekonomiczny.

Prawidłowość pracy układu smarowania jest kontrolowana przez obserwację:

• ilości oleju lub smaru,
• przepływu oleju lub przemieszczania smaru,
• ciśnienia w układzie smarowania,
• temperatury oleju lub smaru w określonym miejscu układu.

Ponadto, w obrabiarkach stosuje się elektryczne przekaźniki ciśnieniowe, które uniemożliwiają włączenie lub wyłączają napęd główny, jeżeli ciśnienie w układzie smarowania zmniejszy się poniżej wymaganej wielkości. Rozwiązanie takie zabezpiecza powierzchnie przed zatarciem, zwłaszcza przy rozruchu po dłuższym postoju.

Rodzaje układów smarowania

W obrabiarkach rozróżnia się trzy rodzaje układów smarowania: układ indywidualny, w którym każdy punkt smarowania ma swój zbiornik smaru, układ centralny, gdy wszystkie punkty smarowania mają jeden wspólny zbiornik smaru oraz układ mieszany, w którym kilka punktów jest smarowanych centralnie, a pozostałe indywidualnie. Najczęściej stosuje się układ mieszany, przy czym poszczególne zespoły robocze (np. wrzeciennik, skrzynka posuwów) mają własne centralne układy smarowania. 

Centralny układ smarowania ma następujące zalety: lepsze warunki wymiany ciepła, ułatwienie kontroli pracy układu przez usytuowanie obok siebie podstawowych zespołów układu oraz urządzeń kontrolnych, lepszą gospodarkę smarem. Smarowanie indywidualne stosuje się w takich zespołach, których konstrukcja, położenie lub rodzaj wykonywanego ruchu utrudnia doprowadzenie przewodów układu centralnego lub w których wymagany rodzaj materiału smarnego jest inny niż zastosowany w układzie centralnym.

Wybór układu smarowania, rodzaju materiału smarnego oraz sposobu zasilania zależy od:

• rodzaju obciążenia zespołu oraz cieplnych warunków jego pracy;
• prędkości ruchu i charakteru współpracy, elementów smarowanych oraz związanych z tym wymagań;
• wymaganej dokładności pracy elementów;
• częstości ruchu elementów (np. ciągły, przerywany);
• rodzaju współpracujących materiałów;
• usytuowania smarowanego zespołu w obrabiarce i jego rozwiązania konstrukcyjnego;
• wymaganych warunków pracy układu i jego obsługi (np. szczelność, dostęp z zewnątrz itp.).

Podstawowymi rodzajami smarowania są:
Smarowanie grawitacyjne polegające na opadaniu pod wpływem sił grawitacyjnych cząstek smaru między współpracujące powierzchnie. Odmianami smarowania grawitacyjnego są: smarowanie spływowe, smarowanie bezwładnościowe itp.;

Smarowanie dynamiczne polegające na porywaniu i przenoszeniu cząstek smaru w czasie ruchu elementów stykających się. Odmianami smarowania dynamicznego są smarowanie zanurzeniowe, rozbryzgowe, pierścieniowe itp.

Smarowanie okresowe polegające na jednorazowym lub okresowym nałożeniu smaru między elementy współpracujące i na ewentualnym uzupełnieniu smaru w smarownicy.

Smarowanie pod ciśnieniem polegające na zastosowaniu zamkniętego układu smarowania włączanego okresowo lub w sposób ciągły.

Materiały smarne

Dobór odpowiedniego materiału zależy od wymagań stawianych układowi smarowania oraz od rodzaju układu. W obrabiarkach stosuje się kilka gatunków materiałów smarnych, co przy dużej i zróżnicowanej ilości obrabiarek w przedsiębiorstwie utrudnia prowadzenie gospodarki smarowniczej. Dążeniem konstruktorów jest ograniczenie ilości rodzajów materiałów smarnych i szerokie stosowanie centralnego układu smarowania.

W przypadkach szczególnych wymagań stawianych materiałom smarnym stosuje się dodatki polepszające ich własności. Należy pamiętać, że stosowanie dodatków wymaga każdorazowo przeprowadzenia prób i oceny właściwego ich doboru. W celu konserwacji obrabiarek w czasie transportu lub przechowywania w magazynie (a nawet dłuższego przewidywanego postoju na stanowisku roboczym) stosuje się smary konserwacyjne, a mianowicie:

• wazelinę techniczną (lepkość max 4°E), do której w celu zwiększenia temperatury kroplenia (np. przy transporcie do krajów tropikalnych) dodaje się erezynę – oczyszczany wosk ziemny;
• oleje cylindrowe z dodatkiem erezyny (dobra adhezja);
• oleje i smary z dodatkami przeciwkorozyjnymi;
• smary z dodatkiem lanoliny lub czystą lanolinę.

Urządzenia do chłodzenia obrabiarek

Urządzenia chłodzące obrabiarek dzieli się na układy bezpośredniego chłodzenia przestrzeni roboczej, w której przebiega proces skrawania, oraz układy pośredniego chłodzenia lub płynów roboczych.

Stosowanie urządzeń do bezpośredniego chłodzenia ma na celu:

• zwiększenie okresu trwałości narzędzia;
• poprawę warunków procesu skrawania, tj. wykorzystanie zjawisk klina hydrodynamicznego przed ostrzem narzędzia oraz zmniejszenie tarcia wiórów o powierzchnię narzędzia;
• uzyskanie większej gładkości obrabianych powierzchni (smarujące własności cieczy chłodzącej przeciwdziałają powstawaniu drgań podczas skrawania);
• ułatwienie odprowadzania wiórów;
• wyłapywanie drobin metali i wykruszonego ścierniwa.

Chłodzenie pośrednie ma na celu zapewnienie stałych cieplnych warunków pracy całej obrabiarki (klimatyzacja), jej elementów i zespołów roboczych (wentylacja) lub cieczy roboczych, jak oleju w układach hydraulicznych, w układach smarowania lub chłodziwa.

Rodzaje urządzeń chłodzących

Najczęściej stosowane są urządzenia indywidualnego chłodzenia obrabiarki. W obrabiarkach wielowrzecionowych oraz zespołowych stosuje się układ centralny z jedną pompą zasilającą wszystkie punkty chłodzenia przez odpowiednio rozgałęzione przewody. W gniazdach obrabiarek stosuje się również centralny układ chłodzenia wyposażony w odstojnik i zbiornik czystego chłodziwa, z którego chłodziwo jest doprowadzone pompą
i przewodami do poszczególnych obrabiarek. W przypadku dużej intensywności chłodzenia pompa podaje chłodziwo bezpośrednio do przewodów.

Ze względu na sposób doprowadzenia chłodziwa do miejsca obróbki rozróżnia się:

• doprowadzanie przez przewód zewnętrzny zakończony specjalnie ukształtowanym natryskiwaczem;
• doprowadzenie przez przedmiot, np. przy wierceniu głębokich otworów o dużych średnicach (tzw. wiertłem rurowym); chłodziwo jest doprowadzane pod wysokim ciśnieniem ok, 20 at przez specjalną głowicę zamocowaną do czoła ruchomego przedmiotu od strony obrabianej, a odprowadzane wewnątrz wiertła; rozwiązanie takie zabezpiecza gładkość obrobionej powierzchni i ułatwia odprowadzanie wiórów;
• doprowadzenie przez narzędzie (nieruchome lub ruchome), np. przy wierceniu głębokich otworów (kanałów smarowych w wałach korbowych), lub przez ściernicę w szlifierkach do wałków.

Rodzaje chłodziw

Chłodziwa stosowane w obrabiarkach powinny mieć następujące własności;

• zdolność szybkiej wymiany ciepła,
• dobre własności smarne.
• nie powodować korozji elementów obrabiarki i obrabianych metali,
• odpowiednią lepkość i łatwość tworzenia ciągłej strugi,
• zdolność do długiego zachowywania własności smarnych i chłodzących,
• nieszkodliwość dla zdrowia obsługującego.

Podstawowymi składnikami chłodziw są: woda, nafta, oleje mineralne. Jako dodatki stosuje się tłuszcze, sodę, mazut, szkło wodne, związki sodu, mydło. Zalecane jest stosowanie chłodziw, których składnikiem głównym jest nafta lub olej mineralny. W urządzeniach chłodzenia pośredniego, np. w wężownicach umieszczonych w zbiornikach oleju lub chłodziwa, jako płyn chłodzący jest stosowana woda z sieci wodociągowej. 
 

Opracowano na podstawie materiałów KOWEZIU.