Chladicí kapaliny při obrábění: k čemu slouží, jak je kontrolovat a kdy mohou škodit

Chladicí kapalina patří k věcem, které obsluha CNC stroje vidí při výrobě prakticky neustále. Proud kapaliny dopadá na nástroj, zaplavuje pracovní prostor, odvádí třísky a po skončení cyklu se vrací zpět do nádrže stroje.

Na první pohled může působit jako jednoduchý pomocný prostředek. Ve skutečnosti ale stav procesní kapaliny ovlivňuje životnost řezného nástroje, kvalitu povrchu, přesnost výroby, odvod třísek, korozi stroje i podmínky na pracovišti.

Pokud kapaliny není dostatek, má špatnou koncentraci, znečistí se cizím olejem nebo její proud míří vedle nástroje, může se stabilní výroba během krátké doby změnit. Začne se horšit povrch, nástroj se rychleji opotřebovává, třísky zůstávají v otvoru nebo se na hladině nádrže vytvoří silná vrstva cizího oleje.

Současně neplatí, že čím více kapaliny a čím vyšší koncentrace, tím lépe. Každý produkt má stanovený pracovní rozsah a každá obráběcí operace má jiné požadavky.

Chladicí kapalina je součást výrobního procesu stejně jako řezný nástroj, upnutí nebo řezné podmínky. Pokud její stav není stabilní, nemusí být stabilní ani výroba.

Chladicí kapalina, řezná kapalina nebo procesní kapalina?

V dílně se běžně používají názvy jako chladicí kapalina, emulze, řezná kapalina nebo jednoduše „chlazení“.

Přesnější obecný pojem je procesní kapalina pro obrábění, protože její úkol není pouze ochlazovat.

Při obrábění může plnit několik funkcí:

• odvádět teplo z místa řezu,
• mazat kontakt mezi nástrojem, třískou a materiálem,
• pomáhat s lámáním a odvodem třísek,
• omezovat nalepování materiálu na řeznou hranu,
• chránit obrobek a části stroje před korozí,
• odplavovat jemné částice z pracovního prostoru,
• stabilizovat podmínky obrábění.

Poměr významu chlazení a mazání se mění podle konkrétní technologie. Jiný požadavek má vysokorychlostní frézování hliníku, jiný řezání závitu a jiný hluboký otvor vrtaný nástrojem s vnitřním přívodem kapaliny.

Proč při obrábění vzniká tolik tepla

Při oddělování třísky dochází v malé oblasti kolem řezné hrany k intenzivní deformaci materiálu a tření.

Teplo vzniká zejména:

• deformací materiálu při tvorbě třísky,
• třením třísky o čelo nástroje,
• kontaktem hřbetu nástroje s nově vytvořeným povrchem,
• případným třením při nevhodně malém posuvu nebo tupém břitu.

Část vzniklého tepla odchází třískou. Další část přechází do nástroje, obrobku a konstrukce stroje.

Pokud tepelné zatížení překročí možnosti řezné hrany, může se výrazně zrychlit její opotřebení nebo dojít k plastické deformaci, poškození povlaku či jinému selhání nástroje.

Právě proto může vhodně aplikovaná procesní kapalina výrazně ovlivnit stabilitu některých obráběcích operací.

Tři hlavní úkoly procesní kapaliny

Chlazení

Kapalina odvádí část tepla z nástroje, obrobku a pracovního prostoru.

Chlazení je důležité například tam, kde:

• je potřeba omezit zahřívání součásti,
• obráběný materiál špatně odvádí teplo,
• je nástroj dlouhou dobu v řezu,
• se vyrábí přesný rozměr citlivý na tepelnou roztažnost,
• dochází k vysokému tepelnému zatížení břitu.

Mazání

Procesní kapalina může vytvořit mazací film a snížit tření mezi jednotlivými povrchy.

Mazací schopnost je důležitá například:

• při závitování,
• při nízkých řezných rychlostech,
• u materiálů se sklonem k nalepování,
• při některých dokončovacích operacích,
• při protahování nebo dalších náročných kontaktních procesech.

Odvod třísek

Kapalina dokáže třísky z místa řezu mechanicky odplavit.

To je zvlášť důležité:

• v hlubokých otvorech,
• při vnitřním soustružení,
• v hlubokých kapsách,
• při drážkování,
• u nástrojů s malým prostorem pro třísky.

Tříska, která zůstane mezi nástrojem a obrobkem, může být znovu zachycena řeznou hranou a poškodit povrch nebo samotný nástroj.

Nejčastější druhy kapalin při obrábění

Procesní kapaliny lze rozdělit do několika základních skupin. Začátečník se nejčastěji setká s vodou mísitelnými kapalinami nebo s řezným olejem.

Emulze

Emulze vzniká smícháním vhodného koncentrátu s vodou.

Voda poskytuje velmi dobrou schopnost odvádět teplo, zatímco olejová a aditivní složka zlepšuje mazání, ochranu proti korozi a další vlastnosti.

V pracovním prostoru může emulze podle konkrétního produktu vypadat:

• mléčně bílá,
• poloprůhledná,
• lehce zbarvená.

Samotná barva ale neurčuje její kvalitu ani koncentraci.

Polosyntetické kapaliny

Obsahují menší podíl olejové složky a větší podíl dalších chemických komponent než tradiční olejové emulze.

Podle složení mohou kombinovat dobré chlazení s mazacími vlastnostmi a čistším pracovním prostorem.

Syntetické kapaliny

Syntetické produkty mohou být po smíchání s vodou průhledné nebo téměř průhledné a neobsahují klasickou olejovou emulzi stejným způsobem jako tradiční emulzní produkty.

Často nabízejí velmi dobré chlazení a mohou být vhodné například pro některé brusné nebo obráběcí aplikace.

Řezné oleje

Řezné oleje se používají bez ředění vodou.

Mají dobré mazací vlastnosti a používají se například při:

• některých závitovacích operacích,
• výrobě ozubení,
• automatovém soustružení,
• protahování,
• dalších aplikacích s vysokým požadavkem na mazání.

Ve srovnání s vodou mísitelnými kapalinami odvádějí teplo jiným způsobem a mohou vyžadovat odlišně navržený stroj i protipožární opatření.

MQL neboli minimální množství maziva

Další možností je technologie MQL, tedy minimum quantity lubrication.

Do místa řezu se přivádí velmi malé množství maziva společně se vzduchem. Cílem není zaplavit celý pracovní prostor, ale dodat mazivo přímo tam, kde je potřeba.

Výhody mohou zahrnovat:

• malou spotřebu kapaliny,
• méně mokré třísky,
• čistší pracovní prostor,
• omezení následného čištění výrobků.

MQL ale není univerzální náhradou klasického chlazení. Stroj, nástroj i konkrétní obráběcí operace musí být pro tento způsob vhodné.

Je možné obrábět úplně bez kapaliny?

Ano. Některé obráběcí operace mohou probíhat nasucho a v určitých případech je suché obrábění dokonce výhodnější.

Typickým příkladem mohou být některé frézovací operace karbidovými nástroji.

Frézovací břit během každé otáčky:

1. vstoupí do materiálu,
2. zahřeje se,
3. opustí materiál,
4. během části otáčky se ochladí,
5. znovu vstoupí do řezu.

Pokud se k tomu přidá nevhodný přerušovaný proud studené kapaliny, mohou se teplotní změny ještě zvýraznit. U některých nástrojů pak může růst riziko tepelných trhlin.

To ale neznamená, že frézování se má vždy provádět nasucho.

Procesní kapalina může být nezbytná například kvůli:

• odvodu třísek,
• obráběnému materiálu,
• požadované toleranci,
• kvalitě povrchu,
• konkrétní geometrii nástroje,
• hluboké kapse nebo otvoru.

Rozhodnutí o obrábění za sucha nebo s kapalinou musí vycházet z doporučení výrobce nástroje a ověřené technologie.

Proč je důležité, kam proud kapaliny míří

Velké množství kapaliny ve stroji ještě nezaručuje správné chlazení.

Proud musí dopadat do místa, kde může skutečně ovlivnit řez a odvod třísek.

Špatně nastavená tryska může mířit:

• nad nástroj,
• na držák místo na břit,
• na opačnou stranu obrobku,
• na místo, které se po výměně nástroje změnilo.

Obsluha proto musí po výměně nástroje nebo změně seřízení zkontrolovat také polohu trysek, pokud nejsou používány kanály vedené přímo nástrojem.

Vnitřní chlazení nástrojem

Moderní vrtáky, soustružnické držáky i frézy mohou vést procesní kapalinu vnitřními kanály přímo k řezné hraně.

Výhodou je přesnější přívod kapaliny do místa, kam by vnější tryska obtížně dosáhla.

Vnitřní chlazení je důležité zejména při:

• vrtání hlubších otvorů,
• vnitřním soustružení,
• zapichování,
• upichování,
• obrábění úzkých drážek.

Proud kapaliny zároveň pomáhá vytlačovat vzniklé třísky ven z prostoru řezu.

Co se stane při ucpání kanálu

Pokud se vnitřní kanál ucpe, může čerpadlo stroje stále běžet a obsluha nemusí problém okamžitě rozpoznat.

Projevit se může například:

• změnou tvaru třísky,
• horším odvodem třísek z otvoru,
• rychlejším opotřebením nástroje,
• vyšším zatížením,
• zhoršením povrchu,
• zlomením vrtáku.

Co znamená tlak procesní kapaliny

Kromě množství kapaliny je důležitý také tlak, pod kterým je vedena do místa řezu.

Vyšší tlak může pomoci:

• proniknout mezi třísku a nástroj,
• zlepšit lámání třísky,
• odvádět třísky z hlubších míst,
• stabilizovat některé náročné operace.

Stroj, těsnění, nástroj i držák ale musí být pro použitý tlak určeny.

Operátor proto nemá svévolně měnit nastavení vysokotlakého systému bez stanoveného technologického postupu.

Proč nestačí pouze dolévat vodu

U vody mísitelných procesních kapalin se během provozu mění poměr vody a koncentrátu.

Voda se může:

• odpařovat,
• odnášet na horkých součástech,
• ztrácet při čištění pracovního prostoru.

Část koncentrátu se současně odnáší:

• na výrobcích,
• na třískách,
• ve filtrech,
• při odsávání a údržbě.

Proto nelze automaticky předpokládat, že při poklesu hladiny stačí nalít pouze vodu.

Doplňovací směs může mít jinou koncentraci než pracovní kapalina v nádrži a musí se připravovat podle pokynů výrobce a naměřeného stavu.

Co je koncentrace emulze

Koncentrace vyjadřuje podíl koncentrátu v pracovní směsi.

Například pracovní koncentrace 5 % znamená, že výsledná směs obsahuje přibližně pět objemových procent koncentrátu a zbytek tvoří voda.

Konkrétní doporučená koncentrace závisí na:

• použitém produktu,
• obráběném materiálu,
• typu operace,
• požadovaném mazacím účinku,
• požadavku na ochranu proti korozi.

Rozsah uvedený pro jeden produkt nelze automaticky použít pro jinou emulzi.

Co způsobí příliš nízká koncentrace

Pokud je koncentrátu v pracovní směsi příliš málo, může se snížit množství složek potřebných pro správnou funkci kapaliny.

Možné následky zahrnují:

• horší mazací schopnost,
• nižší ochranu proti korozi,
• nestabilnější proces,
• zhoršení životnosti nástroje,
• větší riziko problémů s kapalinou,
• zhoršení povrchu výrobku.

Pouhé doplňování čisté vody proto může koncentraci postupně dostat mimo předepsaný rozsah.

Co způsobí příliš vysoká koncentrace

Ani nadměrné množství koncentrátu není výhodou.

Příliš vysoká koncentrace může podle produktu přispívat například k:

• větší tvorbě pěny,
• zvýšenému množství zbytků na stroji a výrobcích,
• vyšší spotřebě drahého koncentrátu,
• zhoršení pracovních podmínek obsluhy,
• většímu zanášení některých částí systému.

Správným cílem je držet kapalinu uvnitř výrobcem stanoveného pracovního rozsahu.

Jak se koncentrace měří refraktometrem

Nejběžnější dílenskou pomůckou pro kontrolu vody mísitelných kapalin je ruční refraktometr.

Přístroj využívá změnu lomu světla v kapalině a zobrazí hodnotu na stupnici, obvykle v jednotkách Brix.

Základní postup je:

1. očistit optické plochy refraktometru,
2. zkontrolovat nebo nastavit nulu pomocí vhodné vody,
3. odebrat reprezentativní vzorek kapaliny,
4. nanést několik kapek na měřicí plochu,
5. uzavřít krycí destičku,
6. odečíst hodnotu,
7. výsledek upravit podle faktoru konkrétního produktu,
8. hodnotu zaznamenat.

Refraktometrický faktor

Hodnota odečtená na refraktometru nemusí být přímo skutečným procentem koncentrace.

U některých produktů se používá vztah:

skutečná koncentrace = hodnota refraktometru × faktor produktu

Pokud například refraktometr ukáže 4,0 a produkt má faktor 1,5, výsledná koncentrace je:

4,0 × 1,5 = 6,0 %

Faktor musí být převzat z technického listu skutečně používané kapaliny.

Proč může být čára v refraktometru rozmazaná

U čisté a stabilní směsi bývá rozhraní na stupnici relativně dobře čitelné.

Rozmazaný nebo nejasný přechod může upozorňovat například na:

• silné znečištění kapaliny,
• větší množství cizího oleje,
• nestabilitu emulze,
• nečistotu na samotném refraktometru.

V takové situaci není vhodné výsledek pouze odhadnout. Je potřeba nejprve ověřit stav vzorku a měřidla.

Jak správně připravit novou emulzi

U běžných emulzních kapalin se nejprve připraví potřebné množství vody a koncentrát se následně přidává do vody za současného míchání.

Obecná dílenská pomůcka zní:

koncentrát patří do vody, ne voda do koncentrátu.

Při obráceném postupu může u některých emulzních produktů vzniknout nesprávná struktura směsi a zhoršit se její stabilita.

Ideální je používat:

• automatický směšovač,
• předepsaný míchací systém,
• nebo výrobcem doporučený postup ručního míchání.

Po přípravě se výsledná koncentrace vždy ověří refraktometrem.

Proč nelít koncentrát přímo do nádrže stroje

Pokud se do pracovní kapaliny nalije velké množství čistého koncentrátu na jedno místo, nemusí se okamžitě rovnoměrně promíchat.

Lokálně může vzniknout velmi vysoká koncentrace a část směsi může mít jiné vlastnosti než zbytek nádrže.

Podobně není vhodné bez stanoveného postupu doplňovat velké množství samotné vody.

Doplňování by mělo probíhat předem připravenou směsí nebo automatickým systémem podle požadované výsledné koncentrace.

Proč záleží na kvalitě vody

Velká část běžné obráběcí emulze je voda. Její vlastnosti proto významně ovlivňují chování celé směsi.

Důležitá je například:

• tvrdost vody,
• obsah rozpuštěných minerálů,
• chloridy,
• celková chemická kvalita.

Příliš měkká voda

U některých produktů může zvyšovat sklon k pěnění.

Příliš tvrdá voda

Při dlouhodobém provozu se minerální látky mohou v systému postupně koncentrovat.

Výsledkem může být:

• tvorba usazenin,
• horší stabilita emulze,
• problémy s pěněním nebo zbytky,
• zhoršená ochrana povrchů.

Proto některé provozy používají upravenou, demineralizovanou nebo vodu z reverzní osmózy.

Co je pH procesní kapaliny

pH je jedním z ukazatelů stavu vody mísitelné kapaliny.

Moderní obráběcí emulze bývají obvykle provozovány v mírně alkalické oblasti, ale přesná vhodná hodnota závisí na konkrétním produktu.

Důležitější než zapamatovat si jedno univerzální číslo je sledovat:

• rozsah předepsaný výrobcem,
• vývoj hodnoty v čase,
• náhlé změny proti předchozím kontrolám.

Výrazný pokles nebo růst pH může upozornit na změnu stavu kapaliny, kontaminaci nebo jiný problém.

Proč je důležitější trend než jedno měření

Představme si, že kapalina několik týdnů vykazuje podobné hodnoty koncentrace a pH.

Potom během několika dnů začne pH výrazně klesat.

I když je aktuální hodnota ještě uvnitř pracovního rozsahu, změna trendu může být důležitou informací.

Pravidelný záznam umožní zjistit:

• kdy problém začal,
• zda souvisí s doplněním kapaliny,
• zda se současně změnila koncentrace,
• zda se objevil cizí olej,
• zda se měnila výroba nebo použitá chemie.

Co je cizí neboli trampový olej

Do procesní kapaliny se může dostávat olej, který do ní původně nepatří.

Může pocházet například z:

• mazání vedení stroje,
• hydraulického systému,
• vřetena,
• netěsnosti jiného zařízení.

Tento olej se často označuje jako tramp oil nebo cizí olej.

Jak jej poznat

Na hladině nádrže se může vytvořit:

• souvislá olejová vrstva,
• mastné skvrny,
• tmavší oka nebo mapy.

Menší stopa nemusí znamenat okamžité selhání kapaliny, ale výrazná nebo stále rostoucí vrstva je důvodem k řešení.

Proč je cizí olej problém

Vrstva cizího oleje může ovlivnit vlastnosti pracovní kapaliny a zhoršit její dlouhodobou stabilitu.

Současně může být důležitým signálem, že:

• některá část stroje netěsní,
• je příliš vysoká spotřeba mazacího oleje,
• nefunguje separace oleje,
• kapalina nebyla dlouho udržována.

Pro odstranění cizího oleje lze používat například olejový skimmer nebo jiné separační zařízení.

Proč procesní kapalina někdy zapáchá

Nepříjemný zápach může souviset s dlouhodobou stagnací, kontaminací nebo biologickými změnami v kapalině.

Často se problém objeví například:

• po delším odstavení stroje,
• při velmi nízké koncentraci,
• ve znečištěné nádrži,
• při vysokém množství cizího oleje,
• při špatné cirkulaci kapaliny.

Silný zápach není něco, co by se mělo pouze překrýt přidáním dalšího koncentrátu nebo chemické látky bez zjištění příčiny.

Je potřeba postupovat podle plánu údržby konkrétní kapaliny.

Bakterie neznamenají u každé kapaliny totéž

Biologický stav vody mísitelných kapalin může být důležitou součástí jejich údržby.

Nelze ale použít jednu univerzální logiku pro všechny produkty.

Některé systémy jsou navrženy tak, aby mikrobiální růst maximálně potlačovaly, zatímco existují i specializované produkty založené na jiném biologickém principu.

Proto se:

• biocid nepřidává svévolně,
• nepoužívají náhodné chemikálie,
• postupuje podle výrobce používaného produktu.

Co znamená pěnění kapaliny

Malé množství pěny nemusí být u každého systému problém. Nadměrná nebo trvalá pěna ale může omezit funkci chladicího okruhu.

Příčinou může být například:

• nevhodná koncentrace,
• příliš měkká voda,
• nasávání vzduchu čerpadlem,
• nízká hladina kapaliny,
• vysoký tlak nebo průtok v nevhodném systému,
• znečištění jinou chemikálií.

Nízká hladina jako skrytá příčina

Pokud je v nádrži málo kapaliny, čerpadlo může začít nasávat vzduch.

Výsledkem může být:

• pěnění,
• nepravidelný proud z trysek,
• horší chlazení,
• vyšší teplota kapaliny.

Kontrola hladiny je proto jednou z nejjednodušších, ale velmi důležitých každodenních kontrol.

Co může znamenat změna barvy kapaliny

Procesní kapalina může během používání postupně měnit vzhled.

Výrazná změna může být způsobena například:

• jemnými kovovými částicemi,
• cizím olejem,
• korozními produkty,
• jinou přidanou kapalinou,
• chemickou nebo biologickou změnou.

Pokud byla emulze dlouhodobě stabilní a náhle se výrazně zbarví, je vhodné změnu zaznamenat a zjistit příčinu.

Filtrace procesní kapaliny

Třísky a jemné částice oddělené při obrábění se musí z kapaliny průběžně odstraňovat.

Stroj může využívat například:

• sedimentační prostor,
• síta,
• filtrační vaky,
• papírové filtry,
• magnetické separátory,
• odstředivé systémy,
• centrální filtrační zařízení.

Potřebná úroveň filtrace se liší podle procesu.

Jemné broušení vyžaduje jiný přístup než hrubé soustružení velké ocelové hřídele.

Co se stane při zaneseném filtru

Ucpaný filtr může omezit průtok kapaliny.

To se může projevit:

• slabším proudem z trysek,
• poklesem tlaku,
• přetékáním filtračního systému,
• vyšší koncentrací jemných částic v kapalině,
• horším chlazením a odvodem třísek.

Proto se filtry kontrolují a mění podle plánu údržby stroje.

Jak souvisí kapalina s třískami

Správně vedený proud může významně ovlivnit způsob, jakým se tříska dostává z místa řezu.

Pokud třísky:

• zůstávají v otvoru,
• vracejí se pod frézu,
• namotávají se na nástroj,
• ucpávají drážky vrtáku,

má smysl zkontrolovat nejen řezné podmínky a geometrii nástroje, ale také přívod procesní kapaliny.

Podrobně se diagnostice třísek věnuje článek Jak vzniká tříska při obrábění a co její tvar prozradí o výrobě.

Jak kapalina ovlivňuje životnost nástroje

Správně použitá procesní kapalina může omezit tepelné nebo třecí zatížení a zlepšit odvod třísek.

To může přispět k:

• stabilnější životnosti břitu,
• omezení nárůstku,
• nižšímu riziku ucpávání nástroje třískami,
• lepšímu povrchu výrobku.

Nesprávné použití ale může v některých procesech způsobit opačný výsledek.

Proto není správné řešit rychlé opotřebení pouze zvýšením množství chlazení. Nejdříve je potřeba poznat konkrétní druh opotřebení a příčinu problému.

Jak souvisí kapalina s přesností výrobku

Teplota ovlivňuje rozměry obrobku i stroje.

Pokud se například během dlouhého obráběcího cyklu součást výrazně zahřeje, její rozměr naměřený ihned po výrobě nemusí být stejný jako po teplotním ustálení.

Stabilní procesní kapalina pomáhá u některých výrobních procesů:

• omezovat teplotní výkyvy,
• stabilizovat teplotu obrobku,
• udržovat podobné podmínky mezi jednotlivými kusy.

To je důležité zejména při přesné sériové výrobě.

Co má CNC operátor kontrolovat každý den

Konkrétní plán určuje výrobce stroje a firemní údržba, ale základní vizuální kontrola může zahrnovat:

• hladinu kapaliny v nádrži,
• sílu a směr proudu z trysek,
• barvu a vzhled kapaliny,
• vrstvu cizího oleje na hladině,
• nadměrnou pěnu,
• neobvyklý zápach,
• úniky kapaliny mimo stroj,
• stav dopravníku třísek,
• zanesení dostupných filtrů podle plánu údržby.

Co má být kontrolováno refraktometrem

Koncentrace by se měla kontrolovat pravidelně podle systému údržby provozu a vždy po situaci, která ji mohla výrazně změnit.

Může jít například o:

• větší doplnění nádrže,
• nové naplnění stroje,
• podezření na příliš silnou nebo slabou emulzi,
• změnu pěnění,
• výraznou změnu chování kapaliny.

Hodnoty je vhodné zapisovat, aby bylo možné sledovat dlouhodobý trend.

Praktický kontrolní list procesní kapaliny

Nejčastější chyby při práci s chladicí kapalinou

„Je jí málo, doliju vodu“

Pokles hladiny sám o sobě neříká, jaký poměr vody a koncentrátu je potřeba doplnit.

Nejdříve je vhodné znát aktuální koncentraci.

„Čím koncentrovanější, tím lépe“

Vyšší koncentrace není automaticky výhodnější. Kapalina má pracovat v určeném rozsahu.

Koncentrát se lije do nádrže přímo

U emulzí je vhodné připravit správnou směs předem nebo využít směšovací zařízení.

Refraktometr ukáže 5, takže je koncentrace 5 %

Ne vždy. U produktu může být potřeba použít specifický refraktometrický faktor.

Trysky jsou nastavené jednou provždy

Po výměně nástroje, držáku nebo změně jeho délky může proud kapaliny mířit jinam.

Pěna se ignoruje

Pěnění může upozorňovat na problém s hladinou, vodou, koncentrací nebo čerpadlem.

Zápach se řeší nalitím chemie

Bez znalosti používaného systému může neodborné přidání biocidu nebo jiné látky kapalinu poškodit a současně vytvořit bezpečnostní problém.

Jiná kapalina se přileje do stávající

Různé produkty nemusí být navzájem kompatibilní. Změna kapaliny se provádí podle schváleného postupu.

Kdy je potřeba nádrž vyčistit

Procesní kapalina může při správné údržbě pracovat dlouhou dobu. Není proto nutné ji automaticky měnit podle pevného krátkého intervalu.

Naopak nastane situace, kdy pouhé doplnění nestačí.

Kompletní čištění může být potřeba například při:

• výrazném dlouhodobém znečištění,
• ztrátě stability kapaliny,
• nevhodném promíchání s jiným produktem,
• silném zanesení nádrže úsadami,
• problematickém biologickém stavu podle systému údržby,
• změně na jiný typ kapaliny.

Správný postup neznamená pouze vypustit starou kapalinu a nalít novou.

Nádrž, vedení, čerpadla a další části systému mohou obsahovat zbytky staré kapaliny a nečistot. Čištění se proto provádí podle servisního postupu.

Proč se nesmí do nádrže házet odpad

Nádrž procesní kapaliny není odpadkový koš.

Do systému se nemají dostávat například:

• hadry,
• papírové utěrky,
• nedopalky,
• čisticí prostředky,
• nápoje,
• jiné oleje,
• chemikálie nepatřící do systému.

I malé množství nevhodné látky může změnit pěnění, pH, stabilitu nebo biologické podmínky kapaliny.

Bezpečnost a kontakt s procesní kapalinou

Procesní kapaliny obsahují řadu chemických složek a během používání se navíc mohou kontaminovat obráběným materiálem a dalšími látkami.

Pracovník má proto dodržovat:

• bezpečnostní list používaného produktu,
• firemní pravidla osobní ochrany,
• správnou hygienu rukou,
• používání krytů stroje,
• funkční odsávání tam, kde je předepsáno.

Není vhodné:

• umývat si ruce procesní kapalinou,
• profukovat mokré výrobky stlačeným vzduchem směrem na tělo,
• zbytečně vytvářet aerosol a mlhu,
• nosit dlouhodobě oděv nasáklý kapalinou.

Procesní mlha při vysokých otáčkách

Při vysokých otáčkách se část kapaliny může rozptylovat do velmi jemných kapek.

Vznik aerosolu ovlivňuje:

• rychlost nástroje,
• tlak kapaliny,
• konstrukce stroje,
• způsob aplikace,
• teplota,
• ventilace pracovního prostoru.

Moderní CNC stroje proto používají uzavřený pracovní prostor a podle potřeby také odsávání nebo odlučování olejové mlhy.

Dveře stroje není vhodné otevírat dříve, než to dovoluje stanovený pracovní postup.

Procesní kapalina a koroze

Voda mísitelná kapalina musí kromě obrábění chránit kovové části před korozí.

Riziko se může zvýšit například při:

• příliš nízké koncentraci,
• nevhodné kvalitě vody,
• chemické degradaci kapaliny,
• dlouhodobém ponechání zbytků na citlivém materiálu.

První známkou mohou být:

• rezavé skvrny na stole stroje,
• koroze svěráku nebo přípravku,
• zabarvení hotových výrobků.

Takový stav se nemá řešit pouze otřením rzi. Je vhodné prověřit také stav kapaliny.

Procesní kapalina a hliník

Hliníkové slitiny mohou být citlivé na chemické složení procesní kapaliny a její pH.

Nevhodný produkt nebo provozní stav může způsobit:

• skvrny,
• změnu zbarvení,
• poškození vzhledu povrchu.

Proto se vždy ověřuje, zda je použitý produkt vhodný pro obráběný materiál.

Praktický příklad: začnou se lámat vrtáky

Stroj několik týdnů stabilně vyrábí hlubší otvor.

Potom se objeví:

• horší odchod třísek,
• vyšší zvuk při vrtání,
• rychlejší opotřebení vrtáku.

První podezření může padnout na nástroj nebo řezné podmínky.

Při kontrole se ale zjistí, že:

• tlak chladicí kapaliny poklesl,
• filtr je silně zanesený,
• vnitřní přívod kapaliny proto neodvádí třísky z otvoru dostatečně rychle.

Nový vrták bez opravy chladicího systému by se pravděpodobně poškodil znovu.

Praktický příklad: emulze začala silně pěnit

Po doplnění stroje se pracovní prostor během několika minut naplní pěnou.

Možné příčiny mohou být:

• nesprávná koncentrace,
• nevhodná kvalita doplňovací vody,
• nízká hladina a nasávání vzduchu,
• kontaminace jinou chemikálií.

Správným postupem není automaticky přidat odpěňovač.

Nejdříve se ověří:

1. hladina kapaliny,
2. koncentrace refraktometrem,
3. způsob posledního doplnění,
4. stav čerpadla a vedení,
5. zda nebyl použit jiný produkt.

Praktický příklad: rozměr se během směny mění

Ráno jsou vyráběné rozměry stabilní, ale po několika hodinách se začnou posouvat.

Operátor opakovaně upravuje korekce.

Problém nemusí být pouze v opotřebení nástroje.

Je vhodné zkontrolovat také:

• teplotu obrobků,
• teplotu kapaliny,
• hladinu v nádrži,
• stabilitu průtoku,
• stav filtrace.

Pokud se kapalina v malém objemu výrazně zahřívá, může přispívat k tepelným změnám celého výrobního procesu.

Kdy má CNC operátor stroj zastavit

Výrobu je vhodné podle pravidel pracoviště přerušit například tehdy, když:

• přestane fungovat přívod kapaliny při operaci, která jej vyžaduje,
• vrták přestane odvádět třísky,
• čerpadlo začne nasávat vzduch,
• kapalina výrazně uniká mimo stroj,
• objeví se náhlá výrazná pěna,
• kapalina je neobvykle znečištěná,
• do nádrže se dostane neznámá chemická látka,
• změní se současně zvuk, povrch a tvorba třísek.

Operátor nemusí vždy znát přesnou chemickou nebo technologickou příčinu. Důležité je změnu včas rozpoznat a nepokračovat v nestabilním procesu.

Co má operátor předat seřizovači

Místo informace „chlazení je špatné“ je mnohem užitečnější přesný popis.

Například:

• „Proud na nástroji T08 je výrazně slabší než ráno.“
• „Po doplnění nádrže koncentrace stoupla z 6 na 10 %.“
• „Na hladině se od včerejška vytvořila souvislá vrstva oleje.“
• „Vrták od třetího otvoru přestává vytlačovat třísky.“
• „Po výměně frézy tryska míří na držák místo na břit.“

Čím přesnější informace operátor předá, tím rychleji lze problém najít.

Kdo se o procesní kapalinu ve výrobě stará

CNC operátor

Operátor provádí základní kontrolu hladiny, proudu, vzhledu kapaliny a podle pravidel pracoviště může kontrolovat také koncentraci refraktometrem.

Jeho úkolem je zejména včas rozpoznat změnu.

CNC seřizovač

Seřizovač posuzuje vliv kapaliny na konkrétní obráběcí operaci, nastavuje trysky, řeší problémy s nástroji a může spolupracovat na úpravě chlazení.

CNC programátor

Programátor určuje, při kterých operacích se kapalina zapíná a jaký režim obrábění program používá.

Při složitých operacích musí zohlednit také odvod třísek a tepelnou stabilitu procesu.

Technolog obrábění

Technolog rozhoduje o vhodném typu procesní kapaliny, nástroji, řezných podmínkách a způsobu aplikace.

Údržba a metrologie kapalin

Ve větších provozech mohou stav procesních kapalin sledovat specializovaní pracovníci nebo externí servis.

Kontrolují například:

• koncentraci,
• pH,
• kvalitu vody,
• kontaminaci,
• filtraci,
• stav centrálních systémů.

Jak začít s kontrolou kapaliny v praxi

Začátečník nemusí okamžitě rozumět celé chemii procesních kapalin.

Měl by ale zvládnout několik základních kroků:

1. poznat běžný vzhled kapaliny na svém stroji,
2. vědět, kde se kontroluje hladina,
3. poznat normální proud z trysek,
4. umět správně odebrat vzorek,
5. umět použít refraktometr,
6. znát refraktometrický faktor používaného produktu,
7. vědět, kam se zapisují naměřené hodnoty,
8. poznat cizí olej a nadměrnou pěnu,
9. vědět, kdo rozhoduje o doplnění nebo úpravě koncentrace,
10. vědět, kdy výrobu zastavit.

Nejčastější otázky o chladicích kapalinách

Je chladicí kapalina pouze voda s olejem?

Ne. Moderní procesní kapaliny obsahují různé složky určené pro mazání, stabilitu směsi, ochranu proti korozi a další vlastnosti.

Kolik procent má mít emulze?

Neexistuje jedno univerzální číslo. Koncentrace se řídí konkrétním produktem, obráběným materiálem a operací.

Jak se koncentrace měří?

V dílenské praxi nejčastěji refraktometrem. Odečet může být potřeba vynásobit faktorem konkrétní kapaliny.

Lze při nízké hladině dolít jen vodu?

Ne automaticky. Nejprve je potřeba znát aktuální koncentraci a podle ní připravit vhodnou doplňovací směs.

Co se lije první: voda, nebo koncentrát?

U běžné emulze se nejprve připraví voda a koncentrát se přidává do vody za míchání. Vždy ale platí postup výrobce konkrétního produktu.

Proč kapalina pění?

Příčinou může být nízká hladina, nasávání vzduchu, nevhodná koncentrace, kvalita vody nebo kontaminace.

Proč kapalina zapáchá?

Může jít o známku kontaminace, dlouhé stagnace nebo změny biologického či chemického stavu.

Co je tramp oil?

Jde o cizí olej, který se do procesní kapaliny dostává například z hydrauliky nebo mazání vedení stroje.

Je modrá nebo tmavá kapalina automaticky špatná?

Ne. Barva závisí na produktu i obráběném materiálu. Důležitá je zejména náhlá změna oproti běžnému stavu.

Má být při frézování vždy zapnuté chlazení?

Ne. Některé frézovací operace mohou být vhodnější za sucha, jiné procesní kapalinu vyžadují. Rozhoduje technologie a doporučení výrobce nástroje.

Pomůže vyšší tlak kapaliny vždy?

Ne. Vyšší tlak musí být vhodný pro nástroj, stroj a konkrétní aplikaci.

Proč je při vrtání důležité vnitřní chlazení?

Pomáhá dopravit kapalinu přímo k břitu a vytlačovat třísky z otvoru.

Může špatná kapalina poškodit nástroj?

Ano. Nevhodné chlazení, mazání nebo odvod třísek mohou přispět k rychlejšímu opotřebení nebo nestabilnímu procesu.

Může špatná kapalina způsobit rez?

Ano. Příliš nízká koncentrace, degradovaný stav nebo nevhodná kvalita vody mohou zhoršit ochranu proti korozi.

Může operátor do kapaliny přidat biocid?

Pouze pokud je to součástí schváleného postupu pro konkrétní produkt. Chemické přísady se nemají přidávat svévolně.

Dobrá kapalina je taková, o které během výroby téměř nevíte

Správně nastavená a udržovaná procesní kapalina pracuje v pozadí. Má stabilní koncentraci, správně proudí, nezpůsobuje nadměrnou pěnu, odvádí třísky a pomáhá udržovat opakovatelný výrobní proces.

Problémy často začínají nenápadně:

• hladina postupně klesá,
• na povrchu se objeví cizí olej,
• koncentrace se pomalu vzdaluje od cílové hodnoty,
• filtr se zanáší,
• tryska se při výměně nástroje vychýlí,
• kapalina začne více pěnit.

Pokud se tyto změny ignorují, mohou se později projevit na nástroji, třísce, povrchu nebo rozměru výrobku.

Proto má smysl pravidelně kontrolovat nejen samotný CNC stroj, ale také kapalinu, která v něm každý den cirkuluje.

Základ je jednoduchý: správná hladina, správná koncentrace, čistý systém, vhodný směr proudu a pravidelné sledování změn.

CNC operátor nemusí být chemik ani specialista na procesní kapaliny. Měl by ale poznat běžný stav svého stroje, správně použít refraktometr a včas upozornit na změnu, která může ovlivnit další výrobu.

Chcete lépe poznat práci u CNC strojů? Prohlédněte si profil profese CNC operátor, navazující pozici CNC seřizovač, profesi CNC programátor nebo aktuální nabídky práce ve strojírenství.