機械加工では、熱エネルギーが非常に重要な役割を果たします。 熱エネルギーが存在するため、工具やワークにさまざまな悪影響が生じます。 切削温度がやや高くなると、切削工具やワークの加工に非常に不利になります。 製品の品質と生産性を損なうことなく、可能な限り削減することで管理する必要があります。
クーラントは、研削、フライス盤、旋削などの機械加工の重要な部分です。 それらは工具寿命を延ばし、機械加工部品の表面仕上げを改善するのに役立ちます。 クーラントの役割と種類を理解すると、機械と操作に適したクーラントを選択するのに役立ちます。 クーラントの濃度レベルを適切に維持することにより、クーラントの耐用年数を延ばすだけでなく、工具や機械の耐用年数も延ばすことができます。
クーラントとは何ですか？
切削液、切削油、切削剤、潤滑剤とも呼ばれるクーラントは、CNC機械加工などの金属切削プロセスで、切削工具やワークピースを冷却および潤滑するために使用される工業用流体です。 切削液は、科学的な化合物の調整によるさまざまな超機能性添加剤で構成されており、通常、石油留分、動物性脂肪、植物油、水と空気、またはその他の原材料で作られています。
夏の臭い、冬の希釈が難しい、防錆効果の悪さなど、従来の石鹸ベースのエマルジョンの欠点がなければ、 切削液は鹸化油よりも冷却性能が高く、鉄金属の切削・研削に適しており、無毒、無味、人体に有害です。 腐食、機器の腐食、環境への汚染、旋盤塗料への悪影響はありません。
クーラントの使用法
冷却
加工工程では、工具とワークの摩擦により大量の熱が放出され、エネルギーを浪費します。 空気はクーラントとしても使用できますが、非常に軽い切削と低デューティサイクルに使用できます。 しかし、製造工程では、長時間の重切削作業が行われています。 したがって、連続的に製造するには、液体クーラントを使用して工具を冷却し、熱をより速く放散し、切削速度を上げ、摩擦と工具の摩耗を減らす必要があります。
潤滑
冷却工具と刃先の境界面では、冷却の代わりに切削液もクーラントとして使用されています。 潤滑は、機械加工中に発生する熱による工具への切りくずの溶接を防ぐのに役立ちます。 さらに、クーラントは、部品から切りくずを排出し、切りくずが再切削するのを防ぎ、部品の表面処理に役立ちます。
クーラント供給の種類と方法
CNCクーラントは、特性と圧力の両方のいくつかの異なる形式で利用できます。 最も一般的な形態には、空気、ミスト、大量のクーラント、高圧、および最小量の潤滑剤（MQL）が含まれます。 間違った圧力を選択すると、部品やツールが損傷する可能性がありますが、間違った圧力を選択すると、ワークショップのリソースが使い果たされる可能性があります。
空気：
切りくずの冷却と除去。ただし、潤滑の目的はありません。 エアクーラントの冷却効率は、水やオイルベースのクーラントほど良くありません。 より敏感な材料の場合、部品に直接接触するタイプと比較して、通常は空気冷却剤が好まれます。 多くのプラスチックでは、これは正しいです。 直接クーラントを使用すると、熱衝撃や部品の急激な伸縮が発生する場合があります。
靄：
切りくず除去や放熱が不要な場合は、この低圧クーラントで十分です。 ミストにかかる圧力が高くないため、部品や工具に追加の応力がかかることはありません。
フラッド：この低圧方式では、部品の切りくずを潤滑して洗い流し、工具を損傷する一般的な状況である切りくずの再切断を回避できます。
高圧：
クーラントの充填に似ていますが、供給圧力が1,000psiを超えています。 これは、チップを部品から吹き飛ばすため、チップの除去と排出に最適です。 この方法では部品を即座に効果的に冷却しますが、圧力がマイクロ直径の工具を損傷するほど高くなる可能性があります。 この方法は通常、深いキャビティまたは穴あけ作業で使用され、ツールによって、クーラントまたはツール自体に組み込まれているクーラントタンクを介して輸送できます。
最小量の潤滑剤（MQL）：
すべての機械ワークショップは、競争上の優位性を獲得する方法に焦点を当てています-コストを削減し、生産を増やし、ワークショップの効率を向上させます。 これが、多くのショップがMQLとその明らかな環境上の利点を選択する理由です。 必要な量のクーラントのみを使用することで、コストと無駄な材料を大幅に削減できます。 この潤滑剤は、エアロゾルまたは非常に細かいミストの形で使用され、特定の操作を効果的に実行するのに十分な冷却剤を提供します。
要約すると、CNCクーラントは、機械加工操作の主要コンポーネントとして見過ごされがちです。 クーラントまたは潤滑剤の種類とそれが及ぼす圧力は、機械加工を成功させ、ショップの効率を最適化するために重要です。 クーラントは、圧縮空気、ミスト、オーバーフロー、または高圧の形で適用できます。 一部のマシンにはMQL機能もあります。つまり、使用するクーラントの量を、無駄を避けるために必要な量に効果的に制限できます。
クーラントタイプ
クーラントは4つの主要なカテゴリに分類され、さまざまな配合があります。 クーラントの選択は、クーラントが提供する全体的なパフォーマンスに基づいて行う必要があります。これは、処理アプリケーションと使用する材料を中心にしています。
可溶性オイル：
すべての水溶性切削液の中で最も一般的であり、汎用機械加工に最適です。 水溶性油は通常、水と混合した後にエマルジョンを形成します。 得られた濃縮物は、適切なエマルジョンを得るために、エマルジョンとベース鉱油を含んでいます。 希釈した状態で存在すると、優れた性能を発揮し、伝熱性能に加えて、潤滑性にも優れています。 可溶性オイルは非常に安価であり、通常、業界で液体として使用されます。 一定量の防錆剤を加えることで、さびを滑らかにし、抵抗することもできます。 不利な点は、クーラントタンクが適切に維持されていないと、真菌やバクテリアの微生物増殖を引き起こしやすいことです。
合成油：
これらのタイプのオイルは、すべての切削液の中で最もクリーンである傾向があり、鉱油や石油は含まれていません。 代わりに、腐食を防ぐために、基本的な有機および無機化合物と添加剤を配合しています。 それは希釈された形で最良の結果を提供します。 合成液は、他の切削液よりも優れた冷却性能を発揮します。
半合成油：
可溶性油と合成液を混合すると、半合成液が得られます。 両方の長所であると考えられており、エマルジョン基油よりもオイルが少なく、臭いが少なく、同じ潤滑特性の多くを保持しています。 これにより、幅広い処理で使用できるようになります。 さらに、半合成流体の熱伝達性能とコストは、可溶性流体と合成流体の熱伝達性能とコストの中間です。
ストレートオイル：
ストレートオイルとは、原液で機械加工に使用できず、水と混和しないオイルのことです。 Usually, its composition is base mineral oil or petroleum. また、植物油、脂肪、複合油などの極性潤滑剤も含まれています。 また、硫黄、塩素、リンなどの添加剤が含まれている場合もあります。 それらは最高の潤滑を提供しますが、最低の冷却性能を提供します。
二酸化炭素クーラント
二酸化炭素は冷却剤として使用され、加圧された液体によって冷却することができます。 CO2は、相を固体に変換するのに十分な、温度を下げるのに役立つ膨張合金です。 次に、外部ノズルまたはスピンドルを介した搬送の助けを借りて、これらの結晶が切削領域に広げられ、温度制御された切削工具とワークピースを冷却します。
エアロゾル
エアロゾルは、小さな液滴を含む空気が切削液全体に分散している切削液として定義できます。 エアロゾルの供給は、ツールの溝から直接行われます。 場所と時間の点では、エアロゾルの供給が完了しました。これは、オペレーターの観点からは乾式処理とほとんど同じです。 製造されたチップはドライマシンチップに非常に近く、排水する必要はありません。
適切なクーラントを選択するためのヒント
最高のクーラントは、機械を保護し、工具の寿命を延ばすと同時に、オペレーターと環境衛生および安全部門に受け入れられる環境を提供します。
これらすべてのパラメータを最適化するために最適なクーラントを選択することは、工作機械メーカーとクーラントサプライヤの意見と組み合わせるのが最適です。
ショップのオペレーターとエンジニアは通常、クーラントサプライヤーの専門知識に基づいて、処理された材料に最適なクーラントについて話し合い、推奨します。 ほとんどのショップは、クーラントの保守と廃棄のコストを削減するために使用されるさまざまなクーラントの数をできるだけ減らし、クーラントを大量に購入してコストを節約できるようにしたいと考えています。