У сучасному машинобудуванні підвищення ефективності процесів обробки нерозривно пов'язане з використанням ефективних мастильно-охолоджуючих технологічних рідин (МОР).
Застосовуються МОР на масляних і водоемульсійних засадах з різними присадками поверхнево-активних речовин, використання яких позитивно впливає на продуктивність обробки деталей і якість їх поверхневого шару.
В даний час у світовій практиці витрачається досить велика кількість різних типів МОР. Разом з тим, застосування МОР вимагає використання спеціальних очисних споруд, необхідних для їх утилізації, організацію їх приготування, транспортування, регенерації, а також необхідність знежирення стружки і оброблених поверхонь, що істотно впливає на вартісні показники виробничих процесів виготовлення деталей.
При цьому слід вказати на одне з важливих обставин застосування МОР, особливо на масляній основі, - їх вплив надзвичайно шкідливо для здоров'я людини в результаті попадання МОР в зону різання, повітряне середовище, що оточує її, забруднюється хімічними речовинами типу масляних аерозолів, що негативно впливає н а здоров'я людини, викликаючи різні захворювання (див. табл.1).
Вплив компонентів МОР на здоров'я людини
CCl2 -CH, Cl, MePo4
(Хлориди, фосфати і ін)
Наркотичний ефект, депресія нервової системи, подразнення очей і часткова або повна втрата зору
Різні шкірні захворювання типу дерматитів, вугрі, алергія
Аерозолі гідрокарбонатів масел
Липоидная пневмонія, астма
У зв'язку з цим у багатьох індустріально розвинених країнах за останні роки посилюються екологічні вимоги щодо застосування МОР в металообробці, приділяється велика увага екологічної нешкідливою технології виробництва.
Вирішення екологічних проблем сучасного виробництва йде по шляху застосування екологічно чистих виробничих технологій, що знижують рівень шумового, теплового, світлового та інших впливів технологічного процесу на навколишнє середовище. За останні роки проводяться дослідження по заміні традиційних МОР на масляній і водоемульсійних основи застосовуються при металообробці на більш чисті технології з використанням МОР, що мінімізують шкідливий вплив на навколишнє середовище. Результатами проведених досліджень є модифікації МОР, що містять токсичні елементи, застосування твердих мастил на органічній основі, створення систем, які мінімізують кількість МОР, що подаються в зону різання, процеси з повною відмовою від застосування МОР, що представляють собою приклад сухого різання, а також використовують комбіновані методи впливу на зону різання, забезпечуючи ефекти охолодження зони різання і зменшення тертя в зоні контакту оброблюваного матеріалу та інструменту.
Однією з різновидів приклад використання сухого різання замість традиційних МОР є екологічно чисті електронно-іонні технології, засновані на подачі в зону різання іонізованого і озонованого повітря.
Фізико-хімічний механізм дії іонізованих газових середовищ (ІГС) обумовлений зміною умов взаємодії контактних поверхонь ріжучого інструменту з оброблюваним матеріалом, що проявляється в знижений і зношування ріжучих поверхонь інструмента. У процесі різання активні в хімічному відношенні поверхні інструменту і стружки вступають в хімічну реакцію з компонентами ІГС, в результаті чого утворюються захисні плівки, які екранують адгезію між поверхнями оброблюваного та інструментального матеріалів.
Захисні властивості утворених плівок виявляються в тих випадках, коли вони витримують питомі навантаження, не руйнуються і блокують адrезіонние зв'язку.
Як відомо, газова атмосфера найбільш сприятлива з точки зору прискорення хімічних реакцій і освіти захисних плівок. Більш активна, в порівнянні з МОР, яка проникає здатність газового середовища призводить до полегшення пластичного деформування в зоні основних пластичних деформацій і дискретного контакту оброблюваного та інструментального матеріалів, що, в свою чергу, і зумовлює зменшення внутрішньої напруги в обробленому поверхневому шарі.
Спостерігається зниження сил різання Рх, Ру, Рz на 10-30%, при цьому традиційне їх співвідношення зберігається. Поряд зі зниженням сил різання. знижується ступінь деформації, виражена коефіцієнтом усадки стружки, і, як наслідок, шорсткість обробленої поверхні в межах 15-30%. Так само відзначається, підвищення стійкості інструменту в 2-2,5 рази в порівнянні із застосуванням МОР у вигляді емульсії і роботою всуху.
Мал. 1. Схема подачі іонізованої газової середовища в зону різання
1-заготовка; 2-ріжучий інструмент; 3-плазмотрон-сопло; 4-система харчування плазмотрона;
5-регулятор тиску газового середовища; 6-компресор
Як показали проведені спостереження, використання ІГС робить істотний вплив не тільки на процес зношування інструменту, але і на процес стружкообразования, змінюючи тип стружки від зливної до стружці сколювання або елементної. Це дуже сприятливо позначається на відведення стружки із зони різання, що особливо важливо для роботи інструменту в автоматизованому виробництві.
Таким чином, результати проведених досліджень показують, що використання ІГС, що полягає в подачі в зону різання повітря, іонізованого та озонованого коронним розрядом, є вельми перспективним у вирішенні завдань підвищення ефективності роботи інструменту, заміни шкідливих МОР і створення екологічно чистих виробництв в металообробці.