Lubricacion MQL

Desarrollos para mecanizar sin aceite soluble. La importancia del sistema MQL en los procesos productivos.

 

La búsqueda por aumentar la productividad de un proceso de mecanizado es continua y sin fin.

La falta de materiales para herramientas nuevas fue el principal obstáculo para aumentar la productividad.

Durante décadas herramientas de acero rapido o super rapido eran dominantes. Un aumento muy significativo de la productividad de las operaciones de mecanizado llegó
gracias al desarrollo y la mejora de la producción de metal duro (micro granos de carburo de 0,3 a 0,5 micrones), así como la introducción de revestimientos duros (TiN en 1980, TiAlN / TiCN en 1989). Además, el
desarrollo de PCD (diamante policristalino) en herramientas de corte fue un hito.
La producción a gran escala de los conductos de refrigerante en las barras de carburo para la fabricación de
herramientas rotativas para el taladrado, fresado, roscado y escariado fue un factor fundamental para permitir el incremento de la productividad gracias al suministro de refrigerante directamente en la zona de corte.
Sin embargo, el aumento de los parámetros de mecanizado genero un aumento en la conductividad térmica, como así tambien un aumento en la cantidad de viruta producida.
Por esto era esencial aumentar proporcionalmente el volumen de refrigerante.
Al final de los noventa, fabricantes reconocian que los costos directos de
compra, almacenamiento, y reciclaje de refrigerantes aumentaba un 70% los costos mecanizado.

 

En ese momento la investigación sobre la reducción los costos de refrigeración sin
pérdida de productividad comenzó.
Hallazgos posteriores
mostraron que la lubricacion minimal (MQL) proporcionaban resultados favorables. El mecanizado en seco no era posible en el total de las operaciones a realizar
para un proceso de mecanizado estable y eficiente. La lubricacion minimal (MQL)proporciona lubricación, refrigeración, evacuación de la viruta y mantiene la productividad del proceso de mecanizado. Al mismo tiempo se garantiza que las virutas y la pieza de trabajo permanezcan secas ( por ejemplo el consumo de aceite es sólo 6-8, aceite ml / h)!
La lubricación mínimal fue bien recibida por la industria, ya que podría ser aplicada con
herramientas convencionales de la máquina. La única modificación requerida es una instalación en la máquina herramienta de un sistema para generar la entrega de la mezcla de aire / lubricante a la zona de corte a través de la herramienta. Es importante enfatizar
que las herramientas de corte utilizadas en aplicaciones MQL tienen pocas diferencias respecto a las herramientas aplicadas con aceite soluble, sin embargo, estas diferencias son esenciales (tipo de metal duro, geometría de la herramienta, acabado superficial, etc).

Ventajas de MQL:
● Reducción en el tiempo de proceso gracias a la mecanización mayores velocidades de corte
● Pieza a mecanizar permanece seca
● Desengrase de pieza de trabajo no es necesario
● Virutas permanecen secas
● Evita refrigerante que cubre la máquina herramienta
● Drastica reduccion en la gestión de refrigerantes
● La eliminación de los resultados de choque térmico en vida de la herramienta
● Reducción de costos con respecto a nuevas compras de máquinas-herramienta
● Evita problemas dermatológicos causados ​​por el aceite soluble a operadores de maquinas
● Protección del medio ambiente
En la actualidad, existen dos sistemas para la entrega de la mezcla de aire / lubricante. El sistema de dos canales y el sistema de un solo canal.

 Común de ambos sistemas es:
- El depósito de lubricante,
- El canal de alimentación a través del husillo y la herramienta
- Dispositivo de mezclado aire/aceite.

El sistema de dos canales también incluye:
- Entrega de la mezcla a través del husillo (canal interno y externo) y lanza torbellino,
-La mezcla Aire / lubricante es formada entre el husillo y la herramienta

 

En el sistema de un solo canal, la mezcla de aire / lubricante se forma en el recipiente de aceite antes de la entrada al husillo. La mezcla de aire / lubricante por lo tanto, esta "Listo" antes de pasar a través del husillo y
la herramienta. (Vea los diagramas a continuación)

 

 

 

Sistema dos canales.

Sistema mono-canal

El sistema de dos canales se aplica en la producción de volumen en los procesos de fabricación, incluyendo mucha  cantidad de cambios de herramientas (centros de mecanizado). El sistema de un solo canal se aplica en maquinas herramientas de pequeñas y medias
producciónes, con zona de trabajo limitada (centros de torneado,tornos automáticos) y en máquinas herramientas modificadas para mezcla de aire / lubricante.

El desarrollo de sistemas para la formación de la mezcla aire / lubricante era (y es) muy intenso. Hay una amplia gama de posibilidades de aplicaciónes para formar la mezcla aire / lubricante. La intensidad de flujo de refrigerante permite mayor evacuación de la viruta y la calidad de lubricante permite que los parámetros de mecanizado existentes no sólo sean iguales a la lubricacion convencional sino que se incrementen. La imagen de abajo representa la intensidad de flujo del aire / lubricante respecto al sistema de refrigeracion convencional.

Velocidad media de flujo de la mezcla de refrigerante [m / s]:
MQL (aire): 30,4 m / seg aceite soluble: 3,5 m / s
Intensidad de la corriente de mezcla de refrigerante a través de la helice [l / h]:
MQL: 6960 l / h (aire!) Aceite Soluble: 600 l / h

Las operaciones con MQL de agugereado requieren la optimización de la geometría de la herramienta, pero es de vital importancia la
entrega constante de la mezcla de aire / lubricante a la zona de corte. Se puso de manifiesto que cuando la transferencia desde el anillo rotante de la mezcla de aire / lubricante pasando por el husillo al mango de la herramienta no es perfecta, se genera un “goteo” que posteriormente se traduce en la zona de corte como trabajo en "seco", generando una disminución en el rendimiento de corte y en la vida util de la herramienta. Esto es debido a una “fuga” en el transporte de la mezcla hacia la zona de corte. Para superar este problema de fugas se llevaron a cabo dentro del centro Investigación y Desarrollo de Guhring una serie de pruebas.
Se han desarrollado diseños especiales en el mango de las herramientas para el sistema de lubricación MQL  para satisfacer tanto mandriles hidráulicos como termicos para evitar la posible
precipitación del aceite en la neblina. (Ver diseño más abajo)

Descripción general de las variaciones de extremo ddel mango para la prueba de pulverización

Lo importante era encontrar un sistema que garantizara:

- La simplicidad del diseño y facilidad de uso,
- Bajos costos para mejorar el rendimiento,
- Estanqueidad óptima,
- Posibilidad de aplicar tanto en sistemas de un solo canal y  sistema de dos canales.
- Flexibilidad de uso, que sea posible usar tambien con refrigeracion convencional.

Esta fue la solucion adoptada y patentada por Guhring.

 

· Tornillo con anillo de sellado
· Ajuste por detrás o por el pin central
· Ajuste de 10 mm para todos los diámetros
· Adecuado para conos con cambio herramienta automático y manual.
· El mismo concepto para mandriles hidráulicos o mandriles de expansion termica.
· Mejora las condiciones con lubricacion convencional tambien.

Concepto de sistema MQL




II) Ejemplo de mecanizado de un cigüeñal (el ejemplo de un proyecto ejecutado por Guhring en
Volvo en Skövde (Suecia)
Material del cigüeñal : C38 con una profundidad de agujereado de 84 mm + 10 mm agujero piloto.
MQL / MMS  vs Aceite Soluble:

		MQL	Convencional
Velocidad de corte	mt/min	85	100
Avance	mm/rev	0,3	0,16
Avance (tiempo)	mm/min	1400	880
Presion refrigerante	bar	6	60
Cantidad Aceite		6,8 ml/H	emulsion 7%
Vida util herramienta	metros	166 metros	64 metros
Productividad	cantidad piezas	500	380

 
La comparación de los resultados de los ejercicios utilizados en aplicaciones de aceite soluble y MQL se ilustran a continuación.

		Ejemplo 1	Ejemplo 2
	Unidad	Grandes series de prod.	Bajas series de prod.
costo de maquina hombre-hora	€/H	30	60
Cant.  Horas anual	H	5500	2500
costos anuales	€/anual	165000	150000
Incremento de efectividad con MQL	%	15	30
costo de maquina hombre-hora	€/H	26	42
Cant.  Horas anual	H	5500	2500
Costos anuales	€/anual	140250	105000
Ganancia anual por maquina	€/anual	24750	45000

Resumen
Los enormes beneficios de productividad de mecanizado en los últimos años ha sido muy favorecida por la lubricacion con neblina de aceite de tipo MQL. La eliminación de los costos de refrigerantes y su reciclado, la  eliminación de riesgos para la salud de los operarios (problemas dermatologicos), la mejora en la conservación del medio ambiente, son esenciales características de la tecnología en la busqueda de por mejorar los procesos de mecanizado.
Cada vez son mas las nuevas plantas o lineas de producción que se desarrollan con este sistema de lubricacion.

Sobre todo porque mecanizar con sistema MQL resulta ser considerablemente mas economico.
Para la introducción de esta tecnología se requiere una estrecha relación de trabajo entre los tecnicos de Guhring y el cliente para poder lograr la mejor solucion desde el inicio.
Los verdaderos beneficios se obtendran con las empresas que tienen la experiencia y la capacidad de apreciar y medir los efectos de la aplicación MQL.
Por ejemplo Guhring ha desarrollado un sistema para la evaluación rápida de la medición del sistema de entrega de aire/aceite llamado MQL-Check3000

(MQL-Check 3000).

Una vez no era posible mecanizar sin refrigerante. Ahora los procesos de mecanizado "casi seco" están llegando!
Este es el resultado de una intensa labor del departamento de investigacion y desarrollo de Gühring.