نقش حرارت در ماشینکاری cnc بسیار مهم و غیر قابل چشم پوشی است و به همین دلیل به کارگیری خنک کننده دستگاه cnc یا کولانت دستگاه cnc یک موضوع مهم و تعیین کننده محسوب می شود. در حقیقت وجود ماده خنک کننده برای روانکاری و خنک کردن قطعه کار در هنگام فرایند ماشینکاری ضروری است. این مواد هم در کیفیت محصولات به دست آمده از دستگاه سی ان سی و هم از لحاظ قابلیت اطمینان و کارایی دستگاه موثر هستند و فرایندهای مانند ساییدگی ابزار برشی و کیفیت سطح کار را هم تغییر میدهند.
واضح است که بالا رفتن دمای برش کاری برای ابزارهای برشی و قطعه کاری که قرار است ماشینکاری شود بسیار مضر است. این در حالی است که خنک کننده دستگاه cnc می تواند دما را تا حد امکان بدون از دست رفتن کیفیت محصول و کاهش بهره‌وری دستگاه کنترل کند.
در حین ماشینکاری اصطکاک ایجاد می‌شود که در نتیجه مقدار گرمای زیادی تولید می کند. این حرارت باید کنترل شود و از طرف دیگر تراشه های فلزی ایجاد شده هم باید برداشته شود تا شکل و اندازه و همچنین سطح قطعه کار مناسب باشد. عموما کولانت دستگاه cnc دو وظیفه مهم یعنی روغن کاری یا همان روانکاری و خنک کاری را بر عهده دارد. با در نظر گرفتن این موارد در ادامه این مطلب در مورد هدف از استفاده از خنک کننده دستگاه cnc صحبت خواهیم کرد و انواع مختلف آن ها را هم معرفی می کنیم.
هدف از بکارگیری خنک کننده دستگاه cnc یا کولانت دستگاه cnc
اگرچه از لفظ خنک‌کننده برای این مواد استفاده می شود، اما نقش آنها بیشتر و فراتر از یک ماده خنک کننده معمولی است. طراحی دستگاه های سی ان سی به شکلی است که ماده خنک کننده دستگاه cnc برای دو نقش به کار برده می شود:
خنک کاری دستگاه سی ان سی
در حین ماشینکاری سی ان سی گرمای زیادی به دلیل اصطکاک بین ابزار و قطعه کار به وجود می آید که می تواند حرارت آن را افزایش دهد. اگرچه هوای محیط می‌تواند یک ماده خنک کننده باشد اما معمولاً برای کارهای سبک و کوتاه‌مدت مناسب است. اما زمانی که قرار است عملیات برش سنگین و طولانی مدت انجام شود باید از ماده خنک کننده دستگاه cnc استفاده شود. وجود مایع یا ماده خنک کننده کمک می کند تا گرما سریعتر از بین برود و فرآیند برش بدون اصطکاک و سایش ابزار برشی به پایان برسد.
روانکاری دستگاه سی ان سی
به جای انجام خنک کاری، ماده خنک کننده دستگاه cnc به قسمت لبه های ابزار برشی و محل تماس آن با قطعه کار فرستاده می شود و به عنوان یک نوع ماده روغنی برای روان کردن فرایند برشی استفاده می شود. در حقیقت در اینجا کولانت دستگاه سی ان سی هم گرمای ایجاد شده در حین ماشینکاری را از بین می‌برد و هم در دور کردن تراشه ها و از بین بردن اصطکاک در محل برش ایفای نقش می کند.
نحوه انتقال کولانت به محل برش در دستگاه سی ان سی
روش های ترجیحی متعددی برای استفاده از مایعات دستگاه سی ان سی وجود دارد که با توجه به نوع دستگاه متغیر هستند. در فرایند ماشینکاری سی ان سی مایع خنک کننده با فشار زیاد و حجم زیاد مستقیماً به محل تماس ابزار برشی و سطح قطعه کار پمپاژ می شود. این مایع با شدت بسیار زیادی تراشه ها را از محل کار دور می‌کند و در نهایت بعد از فیلتر شدن توسط اسپلاترها جمع شده و مایع مجدداً به دستگاه برمیگردد. با پیشرفت دستگاه های سی ان سی در چند سال اخیر نحوه اعمال مایع خنک کننده به محل برشکاری تغییر کرده ممکن است از محل های مختلف این مایع به محل برش فرستاده شود.
معمولاً ابزار خنک کننده یا سیستم خنک کننده در دستگاه سی ان سی به اسپیندل وصل هست تا امکان انتقال مایع خنک کننده به کمک لوله های مخصوص و از طریق ابزار خاص صورت گیرد. این سیستم خنک کننده دستگاه cnc را به طور مستقیم به رابط ابزار برشی می رساند. نکته جالب در مورد سیستم های خنک کننده این است که فشار آن بسیار بالاست و در برخی موارد فشار عملیاتی آن از صدها تا چند هزار و پاسکال افزایش می یابد.
انواع خنک کننده دستگاه cnc
اگر توجه کرده باشید در طول متن کمتر از لفظ مایع خنک کننده استفاده کردیم. این به این دلیل است که کولانت در دستگاه سی ان سی فقط به صورت مایع نیست و ما شاهد چند نوع مختلف هستیم. در ادامه دسته های اصلی و ریز دسته‌های هر کدام را معرفی می‌کنیم.
مایع خنک کننده
معمولاً چهار نوع مایع خنک کننده وجود دارد. روغن صاف یا روغن های طبیعی، روغن های مصنوعی یا سنتزی، روغنهای محلول و روغنهای نیمه سنتزی که با تعلیق روغن امولسیون و پایه آب با نزدیکترین خاصیت به آب به دست می آید. مهمترین ویژگی که برای مایع خنک کننده دستگاه cnc وجود دارد این است که از زنگ زدگی قطعات جلوگیری می کند و امکان استفاده از آن برای بسیاری از فلزات و در محدوده های حرارتی مختلف وجود دارد:
- روغنهای صاف: این روغن ها امولسیونی نمی‌شوند و در عملیات ماشینکاری احتمال تبخیر و تقطیر آنها بسیار کم است. به طور کلی این روغن ها بر پایه مواد معدنی یا مواد نفتی هستند و در آنها روان کننده های قطبی مانند روغن نباتی و چربی‌های اشباع دیده می‌شود. همچنین ممکن است در این روغن ها مواد افزودنی دیگری مانند گوگرد یا کلر و فسفر وجود داشته باشد
- روغن های سنتزی: این دسته از خنک کننده ها روغن معدنی یا نفتی ندارند و به جای آن از ترکیبات آلی و معدنی قلیایی به همراه مواد افزودنی برای جلوگیری از خوردگی استفاده شده است. معمولاً این سیالات بهترین نتیجه را به صورت رقیق میدهند و در این وضعیت بهترین نتیجه ممکن را بین خنک کننده های مختلف می دهد.
- روغن های محلول: این روغن ها معمولاً هنگام مخلوط شدن با آب یک امولسیون ایجاد می‌کنند. ترکیب کردن این روغن ها با یک روغن معدنی پایه برای ایجاد امولسیون مناسب ضروری است. این ماده خنک کننده به صورت رقیق عملکرد مناسبی دارد و نقش آن در انتقال حرارت و روانکاری هم مناسب است. روغن های محلول از جمله مایعات ارزان قیمت و رایج در بازار هستند.
- روغن های نیمه سنتزی: هنگامی که روغنهای محلول و روغن های سنتزی با هم مخلوط می شوند یک نوع مایع نیمه سنتزی حاصل می‌شود. این روغن ها از لحاظ عملکرد در انتقال حرارت و هزینه بین مایعات محلول و سنتزی قرار می گیرند و شرایط بینابینی آنها را دارند.
ژل خنک کننده
در برخی از کاربردهای خاص می‌توان از مواد خمیری یا ژلاتینی به عنوان خنک کننده دستگاه cnc استفاده کرد که معمولاً در حفاری و سوراخکاری کاربرد دارد. در این جور کاربردها ایجاد یک پوشش نازک در اطراف ابزار برشی و احاطه کردن بدنه آن برای جلوگیری از اصطکاک ضروری است. این نوع ماده از لحاظ ساختاری شبیه به موم زنبور عسل است و ماندگاری آن روی ابزار برشی نسبت به سایر خنک کننده ها بیشتر است.
آئروسل ها
آئروسل ها را هم می توان به عنوان یک سیال در جریان برش و روانکاری دستگاه سی ان سی معرفی کرد که در آن هوا به همراه قطرات ریز مایعات به محل برش فرستاده می شود. تحویل آئروسل به‌عنوان کولانت دستگاه سی ان سی مستقیماً از طریق یک ابزار فلوت مانند انجام می شود. البته نحوه رساندن مایع خنک کننده محل برش و موقعیت قرارگیری آن ممکن است از یک دستگاه به دستگاه دیگر تغییر کند و شما با توجه به آن باید نوع خنک کننده دستگاه cnc را انتخاب کنید. نکته جالب در مورد این دستگاه ها این است که تراشه‌های دور شده خشک هستند و نیازی به گرفتن رطوبت و فیلتر آنها نیست.
خنک کننده دی اکسید کربن
دی اکسید کربن به عنوان یک نوع ماده خنک کننده استفاده می‌شود که از طریق مایع تحت فشار به محل برش فرستاده می شود. شرایط خاص این گاز به کاهش دما کمک می کند و برای تغییر فاز به حالت جامد کافی است. در مرحله بعد کریستالهای تشکیل شده به کمک یک نازل خارجی و با استفاده از اسپیندل به یک محل خاص فرستاده می شوند تا مجدداً مایع خنک کننده بازیافت شود.
نکات ایمنی در مورد استفاده از کولانت دستگاه cnc
در یک دهه گذشته به دلیل نگرانی فزاینده در مورد خطرات ایمنی و سلامتی در محیط کار، نگرانی‌هایی در مورد استفاده از ماده خنک کننده دستگاه cnc به وجود آمده که جای تعجب ندارد. متاسفانه میزان بیماری در اثر قرارگیری در معرض سیالات و روان کننده ها بیش از ۴۰ درصد است که اغلب و آنها بیماری‌های پوستی و اختلالات تنفسی هستند. بنابراین اگر به عنوان تکنسین دستگاه تراش سی ان سی فعالیت می کنید حتما موارد زیر را به عنوان پیشگیری رعایت کنید:
- غلظت مایع خنک کننده به هنگام استفاده نباید بیش از حد استاندارد باشد
- میزان سیال استفاده شده در حین ماشینکاری از سطح توصیه شده تجاوز نکند
- اپراتورهایی که مشکل های پیش زمینه‌ای دارند باید اقدامات پیشگیرانه بیشتری انجام دهند
- مایعات خنک کننده باید فاقد هرگونه ماده سمی یا بازیافتی باشند
- باید از کرم محافظ یا پوشش های محافظ به شکل مناسب استفاده شود
- استفاده از دستکش های محافظ و استاندارد ضروری است
- اپراتورها و نیروهای کار باید در مورد رعایت بهداشت شخصی به خوبی آموزش ببینند
ویژگی ها و خصوصیات ماده خنک کننده دستگاه cnc
هدف اصلی استفاده از مایع خنک کننده تامین شرایط خنک کاری روی دستگاه و روانکاری در محل قرار گیری ابزار برشی و قطعه کار است. خنک کردن ابزار و قطعه کار برای پایان دادن به اثرات غیرضرور گرما روی قطعه کار بسیار مهم است، در حالیکه ابزار برشی و قطعه کار را از خوردگی در امان نگه می دارد. در مورد خصوصیات کلی کولانت دستگاه cnc باید به موارد زیر اشاره کنیم:
- روغنکاری و روانکاری بهتر در کنار خنک‌کنندگی
- جلوگیری از خوردگی سطح قطعه کن
- ایجاد ثبات شیمیایی فیزیکی و فنی در حین استفاده از دستگاه
- جلوگیری از تنش محیطی غیر قابل کنترل در محل کار
بازیافت مواد روانکار و خنک کننده
اگر تجربه کار در کارگاه سی ان سی را داشته باشید به احتمال زیاد متوجه شده اید که حجم زیادی از مایع خنک کننده دستگاه cnc استفاده می شود که احتمال بازیافت آن بسیار کم است. به همین دلیل اکثر کارگاه ها و تولیدکنندگان به دنبال پیدا کردن یک راهکار برای بازیافت و استفاده مجدد از روغن و مواد خنک کننده هستند.
اگر در دستگاههای پیشرفته امکان فیلتر کردن تراش ها و بازیافت روغن وجود داشته باشد، بسیار خوش شانس هستید و از این طریق می‌توانید بخشی از هزینه کلی خود را کاهش دهید. اما متاسفانه بسیاری از دستگاههای قدیمی چنین قابلیتی را ندارند و از طرف دیگر امکان بازیافت ماده خنک کننده برای صاحب کارگاه هم وجود ندارد. به همین دلیل سعی کنید با شرکتهای فروشنده در این مورد مشورت کنید و اگر آنها به شما راهکاری پیشنهاد دادند از آن استفاده کنید. در غیر این صورت باید یک راهکار مناسب و استاندارد برای دفع روغن پیدا کنید.
در این مطلب تلاش کردیم که کلیه مطالب مورد نیاز در رابطه با انتخاب ماده خنک کننده دستگاه سی ان سی یا همان کولانت دستگاه cnc در اختیار شما قرار دهیم. با این وجود اگر سوالی دارید یا ابهامی دارید می توانید سوالات خود را در قسمت نظرات بنویسید یا با پشتیبان سایت در تماس باشید.
در ضمن از مطالب زیر به عنوان کمکی برای درک بهتر مطالب کمک بگیرید:
- ماشینکاری cnc – تاثیر گرما در دستگاه cnc و مواد مختلف
- راه اندازی کارگاه cnc با کدام دستگاه توصیه می شود؟
- همه آنچه باید در مورد دستگاه تراش cnc دست دوم بدانید
- تراشکاری cnc و حقایقی که باید در مورد آن بدانید
- کاربرد دستگاه cnc در صنایع مختلف و تبدیل آن به ابزار تولید
منبع: industr