Phương pháp bôi trơn lượng tối thiểu ngày càng trở nên phổ biến trong các quy trình gia công vì nó bền vững và thân thiện với môi trường, đồng thời cải thiện năng suất và cắt giảm chi phí.
SKF đã sử dụng Bôi trơn số lượng tối thiểu (MQL) cho các quy trình sản xuất của riêng mình và cũng đã phát triển một danh mục toàn diện các giải pháp MQL thông qua phạm vi LubriLean của mình. Trong khi SKF đã ghi nhận những lợi ích đáng kể từ việc giới thiệu MQL, bao gồm việc giảm đáng kể mức tiêu thụ dầu và năng suất gia công cao hơn, một trong những nhà phân phối bôi trơn chuyên dụng của mình, HRE Hydraulic SL tại Tây Ban Nha, đã ủy quyền nghiên cứu để định lượng tổng thể tiết kiệm được trong tổng chi phí sở hữu. Tecnalia, một công ty nghiên cứu và phát triển hàng đầu có trụ sở gần Bilbao ở Tây Ban Nha, đã tiến hành các thử nghiệm.
Các thông số thử nghiệm
Các thử nghiệm R&D được thiết kế để so sánh hiệu suất gia công, tác động của lực cắt dụng cụ, độ mòn dụng cụ và nhiệt độ dụng cụ trong các điều kiện bôi trơn khác nhau và tổng chi phí với gia công khô (không bôi trơn), gia công ướt sử dụng hệ thống làm mát và bôi trơn bên trong và bên ngoài MQL.
Máy công cụ được chọn làm giàn thử nghiệm cơ bản là trung tâm gia công IBARMIA ZV 25 (hình 1). Máy này được thiết lập với hệ thống làm mát gia công ướt, gia công khô hoàn toàn và MQL LubriLean VarioSuper bên trong và bên ngoài của SKF.
Vật liệu thử nghiệm được chọn là thép không gỉ duplex 1.4462 và kích thước phôi là phôi 400 mm x 90 mm. Các công cụ là máy phay Kendu 3203.57(Z4) có bốn rãnh, dùng cho các thử nghiệm có bôi trơn bên ngoài hoặc gia công khô, và cùng loại dao phay nhưng được sửa đổi cho các rãnh bên trong.
Hai loại chất bôi trơn đã được chọn. Đối với quy trình làm ướt sử dụng chất làm mát, Houghton HOCUT B-750, là loại dầu hòa tan có nồng độ 7%, được cung cấp bên ngoài cho máy công cụ ở áp suất 2,3 MPa (23 bar). Đối với MQL bên trong và MQL bên ngoài, sản phẩm LubriOil của SKF đã được sử dụng. Các thiết lập cho quy trình như sau:
Thông số:
Tốc độ quay 2.228 vòng/phút
Tốc độ cắt 70 m/phút Lượng
ăn dao trên mỗi cạnh 0,05 mm/cạnh
Độ sâu cắt 8 mm
Chiều rộng cắt 4 mm
Các thử nghiệm đã được thực hiện lại cho hai công cụ trong mỗi trường hợp và các giá trị đo được đã được thu thập về mức tiêu thụ năng lượng và tuổi thọ của công cụ.
Kết quả
Tiêu thụ năng lượng được đo bằng đồng hồ đo công suất FlukeView 435 kết nối với nguồn điện. Đồng hồ này ghi lại công suất đầu vào của máy, công suất tiêu thụ ở mỗi pha và tổng công suất (hình 2).
Một phân tích so sánh về tuổi thọ của dụng cụ áp dụng các kỹ thuật bôi trơn khác nhau đã được thực hiện. Là một tiêu chí cuối vòng đời, dụng cụ đã có vẻ ngoài của một lỗi mòn ở môi (giá trị mòn sườn VB) dưới 0,3 mm. Các giá trị mòn sườn (VB) được đo ở sườn của môi dụng cụ bằng kính hiển vi lập thể ở các khoảng thời gian 10 lần.
Trong các thử nghiệm gia công khô, các công cụ bị hỏng sau một thời gian ngắn.
Hình 3 cho thấy trạng thái của các dụng cụ cắt trong hai thử nghiệm thực nghiệm được thực hiện với chất làm mát.
Trong trường hợp thử nghiệm 1 (hình 3a), hình ảnh bên phải cho thấy tình trạng gãy dụng cụ sau 36 m chiều dài phoi bào cơ giới. Trong hình ảnh bên trái, sự vỡ của một trong các rãnh được cho là nguyên nhân gây ra sự gãy dụng cụ thảm khốc.
Trong trường hợp thử nghiệm 2 (hình 3b), hình ảnh cho thấy việc phá vỡ các cạnh ít nghiêm trọng hơn. Nhưng sự xuất hiện của vết sứt mẻ trên đầu dụng cụ cho thấy dụng cụ không được bôi trơn đúng cách trong quá trình cắt, gây ra sự căng thẳng cục bộ và bong tróc vật liệu cạnh cắt của dao phay.
hình 4 cho thấy trạng thái của các công cụ cắt trong hai thử nghiệm thực nghiệm được thực hiện với MQL bên ngoài. Đối với các thử nghiệm này, cạnh của công cụ tiến triển hơn so với trường hợp gia công bằng chất lỏng cắt.
Trong trường hợp thử nghiệm 1 (hình 4a), hình ảnh cho thấy sự mài mòn trên mặt tách rời của dụng cụ.
Trong trường hợp thử nghiệm 2 (hình 4b), hình ảnh cho thấy dụng cụ phay bị gãy ở đầu, tạo ra một vết nứt nằm ở cuối lưỡi cắt.
Cuối cùng, trong trường hợp thử nghiệm phay với MQL bên trong, kết quả cho thấy lưỡi cắt bị mòn dần hơn so với gia công bằng chất làm mát và gia công bằng MQL bên ngoài, mà không xảy ra hiện tượng cắt hỏng trong cả hai thử nghiệm gia công MQL bên trong.
Trong trường hợp thử nghiệm 1 (hình 5a), cạnh bị mòn ở độ cao của độ sâu đi qua.
Ngược lại, trong trường hợp thử nghiệm 2 (hình 5b), một vết nứt nhỏ xảy ra ở đầu dụng cụ.
hình 6 cho thấy chiều dài phoi đạt được của từng dụng cụ cắt được thử nghiệm theo kỹ thuật bôi trơn được sử dụng. Đổi lại, giá trị trung bình thu được với các lần lặp lại khác nhau được hiển thị cho từng kỹ thuật bôi trơn.
Kết luận thử nghiệm
Người ta đã chứng minh rằng tuổi thọ của dụng cụ được cải thiện đáng kể khi sử dụng kỹ thuật MQL bên trong, trong đó chiều dài của phoi gia công cơ khí cao hơn đáng kể so với chiều dài thu được khi sử dụng hai kỹ thuật bôi trơn khác.
Sau khi tính toán cho bốn phương pháp, tổng chi phí vận hành (tính toán để loại bỏ 1.000 cm3 kim loại) được trình bày trong bảng 1.
Rõ ràng là tổng chi phí vận hành được giảm thông qua việc sử dụng LubriLean MQL. Với MQL nội bộ, tổng chi phí ít hơn 54% so với gia công ướt.
Đưa MQL lên tầm cao mới
Khoan lỗ sâu bằng các công cụ có đường kính nhỏ là một thách thức đối với MQL. Tuy nhiên, đây là một quy trình gia công quan trọng. Thách thức là khi độ sâu khoan tăng lên, áp suất ngược tăng lên trong các ống dẫn làm mát. Do đó, việc tạo ra khí dung trở nên khó khăn hơn do chênh lệch áp suất nhỏ giữa đầu vào không khí và đầu ra khí dung, làm tăng nguy cơ gãy dụng cụ và phế liệu. Điều này có thể dẫn đến chi phí cao không cần thiết, đặc biệt là đối với các phôi được làm bằng hợp kim chất lượng cao.
Các kỹ sư của SKF đặt mục tiêu cải thiện nguồn cung cấp khí dung cho các nhiệm vụ khoan lỗ sâu có đường kính (D) dưới 5 mm và độ sâu lớn hơn 25 x D. Bằng cách tích hợp hệ thống bypass vào DigitalSuper, chênh lệch áp suất giữa đầu vào khí và đầu ra khí dung được theo dõi liên tục. Khi chênh lệch áp suất thấp hơn giá trị yêu cầu, bypass sẽ được kích hoạt để giảm áp suất trong đường ống để hệ thống MQL có thể tạo ra đủ khí dung để phục vụ cho việc bôi trơn ở đầu các dụng cụ có đường kính dài và nhỏ.
SKF đã tiến hành thử nghiệm hệ thống của mình rộng rãi để xác minh kết quả đạt được so với biến thể hai ống dẫn phức tạp hơn về mặt kỹ thuật từ các đối thủ cạnh tranh. Công ty chuyên về công cụ chính xác Gühring đã cung cấp thiết bị đo lường hiện đại để tiến hành và đánh giá các thử nghiệm. Các thử nghiệm phun và định lượng đã được thực hiện trên băng ghế thử nghiệm MQL đặc biệt của Gühring và các đặc điểm phun đã được ghi lại trực quan bằng camera.
Các thử nghiệm cũng được thực hiện trên AlSi7Mg, một vật liệu gia công rất khó. Một mũi khoan có đường kính 4,5 mm và chiều dài 200 mm được sử dụng để làm mát đường kính ống dẫn 0,6 mm. Sau khi phân tích băng thử nghiệm, một khối AlSi7Mg được gia công với tốc độ cắt 130 m/phút và tốc độ tiến dao 0,2 mm/vòng. Mục tiêu là kiểm tra hiệu suất khoan và độ mài mòn trên tổng khoảng cách 100 m. Dung dịch của SKF yêu cầu 18 ml chất bôi trơn mỗi giờ. Dụng cụ vẫn ở trong tình trạng tuyệt vời sau tổng khoảng cách khoan là 100 m.
Lợi ích đã xác nhận
Việc sử dụng Digital Super với điều khiển bypass và áp suất đầu vào 1 MPa (10 bar) cho thấy sự phân bố khí dung có lợi hơn cho sự ổn định của quy trình khoan lỗ sâu so với các biến thể trước đó và sản phẩm của đối thủ cạnh tranh. Các bản ghi video cung cấp bằng chứng về việc xả khí dung mịn, đồng đều tại dụng cụ, điều này là cần thiết để có chất lượng gia công cao (hình 7). Điều này tạo điều kiện làm ướt tốt vùng gia công và do đó cải thiện tuổi thọ dụng cụ và chất lượng phôi.
Tương lai của SKF LubriLean
LubriLean đã được liệt kê là sản phẩm SKF BeyondZero kể từ năm 2014. Các máy công cụ được trang bị hệ thống SKF LubriLean được sử dụng thành công tại các nhà máy ô tô và hàng không vũ trụ hàng đầu. Cho đến nay, MQL chủ yếu được cung cấp thông qua các OEM châu Âu và Mỹ. Nhờ sự thành công của MQL trong số lượng ứng dụng ngày càng tăng trên toàn thế giới, các sản phẩm LubriLean hiện có thể được mở rộng sang các ngành công nghiệp và quốc gia khác. Khi có vấn đề về môi trường, MQL có thể được áp dụng để giải quyết các vấn đề này trong khi vẫn cung cấp quy trình gia công chất lượng cao và kinh tế.
Công nghệ MQL và các ứng dụng sản phẩm đang phát triển nhanh chóng. Tuy nhiên, hiệu suất gia công không chỉ phụ thuộc vào bản thân hệ thống MQL mà còn phụ thuộc vào máy công cụ, dụng cụ cắt, vật liệu gia công, thông số xử lý, v.v. Tất cả các yếu tố phải được căn chỉnh và tối ưu hóa cùng nhau. Do đó, các ứng dụng thành công đòi hỏi sự hỗ trợ kỹ thuật mạnh mẽ và hợp tác với các đối tác kỹ thuật khác. Đây là quá trình khởi đầu cho giai đoạn tiếp theo trong quá trình phát triển và tăng trưởng của MQL.
MQL là gì?
Bôi trơn số lượng tối thiểu, hay MQL, đã được phát triển dựa trên nguyên tắc bôi trơn lưỡi cắt của dụng cụ chính xác nhất có thể và sử dụng ít chất bôi trơn nhất có thể theo yêu cầu của quy trình gia công. Hệ thống MQL (hình 8) sử dụng dầu sinh học để tạo ra khí dung, một kích thước giọt đồng nhất trong vùng vi mô, sau đó đưa nó đến điểm cắt của dụng cụ để bôi trơn dụng cụ, phôi và phoi thông qua vòi phun hướng vào điểm cắt của dụng cụ (MQL bên ngoài) hoặc thông qua trục chính máy công cụ và ống dẫn dụng cụ đến đầu dụng cụ (MQL bên trong). Những giọt có đường kính nhỏ như vậy ngăn không cho hầu hết các giọt bị tách ra khỏi không khí bằng lực ly tâm khi khí dung đi qua trục chính đang quay.
Thông thường, lượng chất bôi trơn sử dụng ít hơn 50 ml/h, tùy thuộc vào phương pháp cắt, vật liệu cần cắt và cài đặt máy. Lượng sản phẩm bôi trơn thấp cho phép làm khô phôi và phoi. Điều này giúp tiết kiệm chi phí đáng kể vì không cần phải vệ sinh phôi hoặc phoi.
Công nghệ này cũng cho phép bôi trơn đáng tin cậy cho lưỡi dao, ngay cả với tốc độ quay hơn 20.000 vòng/phút.
MQL đã được áp dụng trong các quy trình gia công cơ bản như tiện, phay, khoan và tạo hình. Với công nghệ MQL, một ô sản xuất có hệ thống làm mát phức tạp có thể được cung cấp giải pháp bôi trơn nhỏ gọn.
Dòng sản phẩm SKF
SKF đã phát triển đầy đủ các sản phẩm và giải pháp MQL, từ bôi trơn bên trong hoặc bên ngoài cho đường kính dụng cụ nhỏ hơn hoặc lớn hơn cho đến điều khiển tự động hoặc điều khiển có thể điều chỉnh thủ công có hoặc không có chức năng theo dõi tự động tình trạng khí dung. Hình 9 cho thấy đầy đủ các sản phẩm.
Sản phẩm MQL tiên tiến nhất, dòng DigitalSuper, được trang bị hệ thống điều khiển riêng và có sẵn bus trường tiên tiến ProfiBus hoặc ProfiNet cho các trung tâm gia công và trung tâm tiện có trục chính đơn và đôi.
Dòng Vario được thiết kế để bôi trơn bên trong và bên ngoài và có thể được điều khiển bằng bộ điều khiển máy công cụ. VarioSuper phù hợp với các trung tâm gia công, trung tâm tiện và máy đặc biệt. VarioPlus có thể điều chỉnh bằng tay và phù hợp với tiện, phay và khoan và có thể được lắp thêm vào các trung tâm tiện và gia công. Vario là thiết bị thủ công để dễ dàng ứng dụng cho các ứng dụng chung và đặc biệt (ví dụ, nhiều trục chính) và lắp thêm vào máy tiện.
LubriLean Basic và Smart là các sản phẩm cấp nhập cảnh cho MQL để bôi trơn bên ngoài. LubriLean Basic đặc biệt phù hợp để sử dụng trên máy mà dụng cụ sẽ được làm ướt từ hai phía (tùy chọn cho tối đa tám vòi phun), chẳng hạn như phay. LubriLean Smart là giải pháp lắp đặt dễ dàng và tiết kiệm chi phí. Với hệ thống mô-đun này, các ứng dụng có thể được triển khai linh hoạt và tiết kiệm chi phí (ví dụ: đường truyền và cung cấp tập trung cho một số điểm xử lý).
SKF LubriLean có thể phục vụ khách hàng OEM và người dùng cuối cho máy công cụ mới chế tạo hoặc cho máy công cụ cải tiến. Thay vì chất lỏng làm mát áp suất cao, các thiết bị SKF Lubri-Lean tạo ra khí dung với dầu gốc thực vật thông qua hiệu ứng Venturi mà không cần sử dụng máy bơm. Điều này làm giảm mức tiêu thụ năng lượng, cho phép tốc độ cắt cao hơn và tuổi thọ dụng cụ dài hơn, tránh tràn trong khu vực máy công cụ và cung cấp phôi khô mà không cần làm sạch và ô nhiễm.
LubriLean và BeyondZero là thương hiệu đã đăng ký của Tập đoàn SKF
 |
Ứng dụng SKF AuthenticateCó hai cách để kiểm tra tính xác thực bằng ứng dụng SKF Authenticate,
Tải xuống ứng dụng SKF Authenticate NGAY BÂY GIỜ trên App Store hoặc Google Play miễn phí bằng cách nhấp vào liên kết có liên quan hoặc quét mã dưới đây.
|