Suho rezanje i minimalna koli ina podmazivanja

Sa etak

Savremeni procesi ma inske obrade suo avaju se kontinualno sa tro kovnim ograni enjima i zahtjevima visoke kvalitete. Da bi kompanija ostala konkurentna, ona mora neprekidno da odre uje prilike za smanjenje tro kova u proizvodnji, iskoristi ekonomske prilike, i kontinualno pobolj ava proizvodni proces. Klju na tehnologija koja predstavlja priliku za u tedu tro kova odnosi se na mazivo za hla enje, dok suho rezanje istovremeno pobolj ava cjelokupni radni re im operacije rezanja. Eliminisanje, ili zna ajno smanjivanje maziva za hla enje uti e na sve dijelove proizvodnog sistema. Detaljna analiza i prilago avanje parametara rezanja, reznih alata, alatnih ma ina i proizvodnog re ima rada su obavezni kako bi osigurali uspje an proces i uspje no omogu ili suho rezanje.

1 UVOD

Promjena u zna aju ivotne sredine i pove avanje tro kovnih ograni enja u industrijskim preduze ima dovelo je do kriti kog razmatranja konvencionalnih maziva za hla enje kori tenih u ve ini ma inskih operacija. Zavisno od komada koji se obra uje, proizvodne strukture, i mjesta proizvodnje, tro kovi koji se odnose na kori tenje maziva za hla enje imaju opseg od 7 -17% od ukupnih tro kova proizvodnje radnog komada. Odri u i se konvencialnih maziva za hla enje i koriste i tehnologiju suhog rezanja ili minimalne koli ine podmazivanja, ovaj dio tro kova mo e biti smanjen zna ajno. Pored pobolj anja u iskori tavanju proizvodnih procesa , ovakva tehnolo ka promjena pravi doprinos u za titi radne snage i okoline. Bitno smanjenje izlaganja mazivima za hla enje na radnom mjestu pove ava poslovno zadovoljstvo i pobolj ava rezultate rada u isto vrijeme. Nadalje, preduze e mo e koristiti ekonomsko-prijateljske proizvodne procese u propagandne svrhe to vodi boljoj slici na tr i tu (slika 1.). Prou avanje i razumjevanje mehanizama procesa rezanja je klju ni izlaz u razvijanju ekonomskog i sigurnog procesa suhog rezanja. Pored toga, uvo enje ove nove ma inske tehnologije zahtjeva razmatranje konstrukcije ma inskih alatki i njihove periferne opreme. Industrijski stru njaci e biti voljni da prihvate tehnologiju suhog rezanja samo

onda kada postoji potpuno rj enje. Tako, rezultati za veliki broj razli itih obrada i zajedni ki proizvodni postupak su od su tinske va nosti u dokazivanju superiornosti ove inovativne ma inske tehnologije. Uvo enje suhog rezanja ne mo e biti izvedeno samo isklju ivanjem dovoda maziva za hla enje. Zapravo, mazivo za hla enje izvr ava nekoliko va nih funkcija, koje, u njihovoj su tini, moraju biti preuzete od strane drugih komponenti u procesu ma inske obrade. Mazivo za hla enje smanjuje trenje, i tako e proizvodnju toplote, i odvodi proizvedenu toplotu . Nadalje, maziva za hla enje su odogovorna za m no tvo sporednih funkcija, kao to je odvo enje strugotine isto kao i i enje alata, radnog komada i ure aja za stezanje. Oni osiguravaju od kvara, automatizovanu operaciju proizvodnog sistema. Nadalje, maziva za hla enje poma u u osiguravanju jednolikog temperaturnog polja unutar radnog komada i ma inskog alata i poma u u postizanju specificiranih tolerancija.2 MINIMALNA KOLI INA PODMAZIVANJA

U mnogim ma inskim operacijama, minimalna koli ina podmazivanja za hla enje je klju za uspje no suho rezanje. Bilo koji pomak prema proizvodnoj funkcionalnosti elemanata u oklonostima suhog rezanja zavisi od razumjevanja (MQCL) minimalne koli ine podmazivanja za hla enje kao sistema, iji su pojedini elementi tehnologija pomjeranja, sredstvo minimalne koli ine podmazivanja za hla enje, pode avanje parametara, alata i ma inskih alata koji uzajamno djeluju na funkcionisanje svih ostalih (slika 2.). Sve komponente u MQCL sistemu moraju biti vrlo pa ljivo uskla ene da bi postigle eljeni rezultat, koji je optimalan i tehnolo ki i ekonomski.

2.1 Definicija

Primarni zadatak maziva za hla enje u operacijama rezanja sa podmazivanjem je da hlade, da podmazuju, i da uklanjaju strugotinu. Kao pravilo, generalno se koriste emulzije ili mineralna ulja, zavisno od toga koji se proizvodni proces koristi ili zavisno od postavljenih zahtjeva. Emulzije posjeduju odli ne karakteristike prijenosa toplote zbog njihovog visokog sad aja vode. Mineralna ulja su bolja kada se zahtjeva visok stupanj sposobnosti podmazivanja. Oba sredstva osiguravaju transport strugotine. Kada se koristi kompresovani zrak umjesto maziva za hla enje, fluid ne posjeduje osobinu podmazivanja. Dejstvo hla enja je mnogo manje i zra eno nego to je slu aj s vodom i uljem. Voda i ulje su tako e superiorniji u odnosu na zrak u smislu karakteristika odvo enja strugotine.

U operacijama minimalne koli ine podmazivanja za hla enje, op enito sredstvo koje se koristi je mineralno ulje, ali neke primjene koriste i emulziju ili vodu. Ova sredstva, fluidi, se dovode do alata i/ili obradnog mjesta u malim koli inama. Ovo je ura eno sa ili bez podr ke transportnog sredstva npr. zrak. U ranijem slu aju, takozvanom zra nom sistem, pumpa snadbjeva alat medijem, uobi ajeno je to ulje, u obliku ta no odr ene veli ine kapljica brzim nizanjem. U posljednjem slu aju, medij se atomizira u mlaznici da stvori ekstremno male kapljice, koje se onda dopremaju do obradnog mjesta u obliku prskanja suspenzije disperizovane te nosti u zraku. Unutar konteksta suhog rezanja, izraz MQCL je uop teno kori ten da bi se opisalo snadbjevanje mazivom za hla enje u obliku suspenzije disperizovane te nosti u zraku ili jednostavnije u obliku aerosoli. Zavisno od tipa i gla vnih funkcija fluidnog sredstva koje se isporu uje, razlika mo e biti povu ena izme u minimalne koli ine podmazivanja (MQL) i minimalne koli ine hla enja (MQC), (slika 3.). Kada se koriste ulja kao fluidno sredstvo, akcenat je stavljen na njihovu karakter istiku dobrog podmazivanja. Njihova funkcija je da smanje trenje i adheziju izme u radnog komada, strugotine i alata. Kao rezultat, koli ina toplote nastale trenjem je smanjena. Otuda, alat i radni komad su izlo eni manjoj koli ini toplote nego to bi slu aj bio da je operacija rezanja izvr ena u potpunosti suho (slika 4.). Neposredni efekat hla enja mje avine ulje/zrak je manje va nosti ili neva an usljed malog toplotnog kapaciteta ulja (cp,ulje=1.92 kJ/kgK) i zraka (cp,zrak =1.04 kJ/kgK), i tako er kada je uklju ena mala koli ina medija. Daju i vrlo mali efekat hla enja kod mje avine ulje/zrak, kori tenje ulja kao medija se podrazumjeva kao strategija minimalne koli ine podmazivanja (MQL). Voda i emulzija se koriste mnogo rje e nego ulje kao medij u MQCL operacijama. Uop teno govore i, oni se koriste samo kada je bitno da se alat ili dio hladi sa ve im dejstvom nego to je to mogu e sa kori tenjem

ulja. Operacije u kojima se koriste emulzije, voda ili zrak (hladan ili te ni zrak), se odnose na operacije minimalne koli ine hla enja (MQC) jer emulzija osigurava prili no manji stepen podmazivanja nego ulje, jo manje nego voda i zrak, koji uop te ne osiguravaju podmazivanje. Za razliku od minimalne koli ine podmazivanja (MQL), minimalna koli ina hla enja (MQC) je do sada rijetko kori tena, i zato je velikim dijelom neistra ena komponenta tehnike minimalne koli ine podmazivanja za hla enja (MQCL) me u industrijskim korisnicima. Kakogod, tehnika minimalne koli ine hla enja (MQC) mo e imati ve i doprinos u rje enju problema toplote koja djeluje na alat i ili na dio u operacijama suhog rezanja.2.2 Sistemi dovo enja

Povu ena je razlika, u minimalnoj koli ini podmazivanja, izme u vanjskog dovo enja preko mlaznica koje su odvojeno postavljene u oblasti rezanja i unu tra njeg dovo enja medija preko kanala ugra enih unutar alata (slika 4). Svaki od ovih sistema je specijalizovan za primjenu u zasebnim oblastima. U aplikacijama koje koriste vanjsko dovo enje, aerosol se raspr uje na alat sa vanjske strane preko jedne ili vi e mlaznica. Broj i smijer mlaznica u vezi sa modelom raspr ivanja, koji zavisi od grupisanja mlaznica, igra va nu ulogu u kvalitetu rezultata. Ova tehnika se koristi u testerisanju, zavr nom i eonom glodanju, i operacijama struganja. U slu aju operacija ma inske obrade, kao to su bu enje, razvrtanja, urezivanja, vanjsko dovo enje medija je prikladno jedino do omjera du ina/pre nik < 3. Kada je omjer du ina/pre nik ve i nego ovaj, alat bi trebao biti uklanjan vi e puta tako da on mo e biti kva en ponovo, rezultuju i u zna ajnom pove anju cjelokupnog vremena ma inske obrade. Vanjsko dovo enje mo e tako e predstavljati problem u slu aju da proces obrade zahtjeva kori tenje vi estrukog alata sa velikim varijacijama du ine i pre nika. U operacijama ovakve prirode, orijentacija mlaznica za dovo enje mora biti pode avana ili manuelno ili uz pomo sistema za pozicioniranje koji je ugra en u jedinicu kontrole , da pozicionira mlaznice u aksijalnom i radijalnom smjeru, zavisno od du ine i pre nika alata, ili da ih zarotira kroz odre eni ugao. Vanjsko dovo enje za minimalnu koli inu podmazivanja (MQL) mo e tako e biti vitalno kada alat koji se koristi u operaciji nema nikakve unutra nje kanale za hla enje. Unutra nje dovo enje medija preko osovine i alata, je korisno u bu enju, razvrtanju i operacijama urezivanja sa velikim odnosom du ina/pre nik, jer ovo osigurava da medij bude neprestano uz reznu ivicu bez obzira na poziciju alata. Zbog istih razloga, ovo se tako e koristi kod alata sa vrlo razli itom geometrijom. U operacijama bu enja dubokih

rupa, veliki odnos du ine i pre nika ini unutra nje dovo enje za minimalnu koli inu podmazivanja (MQL) neophodnim. Postoje dodatne pogodnosti unutra njeg dovo enja medija za minimalnu koli inu podmazivanja (MQL) u kojima su interesi povezani sa gre kom pozicioniranja mlaznice eliminisani, i integracija MQL dovo enja unutar alatne ma ine podrazumjeva to da obradni prostor nije ispremetan cijevima za dovo enje. U odnosu na unutra nje MQL dovo enje, bi e napravljena razlika izme u takozvanog 1-kanala i 2-kanalnog sistema. Kada se koristi opcija 1-kanala, mje avina aerosola je formirana izvan rukavca, i jedini kanal djeluje kao put snadbjevanja za mje avinu. U slu aju 2 -kanalnog sistema, ulje i zrak se dovode odvojeno kroz rukavac. Mje avina ulje-zrak se onda proizvodi neposredno iznad alata. Glavni zahtjev u svakoj od varijanti je taj da je dovoljna koli ina medija dostupna na mjestu obrade kada operacija rezanja po ne.2.3 Medij za minimalnu koli inu podmazivanja

U konvencionalnim operacijama ma inske obrade koje koriste dovo enje velike koli ine sredstva za hla enje, rezni fluid je do sada bio odabiran uglavnom na osnovu njegove primarne osobine, to jest, njegove uloge utjecanja na karakteristike rezanja. Veliki broj ispitivanja je do sada izvr en na odre ivaju performansi reznog fluida. Ispitivanja su ve eg zna aja jer raste interes za okolinski prihvatljivim aplikacijama reznog fluida. U gotovo suhim operacijama ma inske obrade sa MQL-dovo enjem, kakogod, sekundarne osobine kao to su biorazgradljivost, oxidaciona stabilnost, stabilnost skladi tenja, su ak vi e va nije jer mazivo mora biti kompatibilan sa okolinom i hemijski stabilno pod dugotrajnim kori tenjem kada postoji vrlo niska koli ina propadanja. Sa ovim na umu, neki opisi performansi maziva sa obzirom na sekundarne osobine je va an. Ovo e biti pra eno diskusijom obzirom na medij u minimalnoj koli ini podmazivanja(MQL) u smislu njihovih primarnih osobina. Najva nija mjera kompatibilnosti maziva sa okolinom je mogu nost razgradnje istog. Uop teno, osnovni materijali reznih fluida su mineralna ulja ili polialkalni glikol i oni osnovni materijali koji nemaju visoku mo biorazgradnje . Biljna ulja se obi no koriste kao medij u MQL aplikacijama, zbog njihove osob ine visoke biorazgradljivosti. Sinteti ki esteri osiguravaju iroku oblast biorazgradljivosti zavisno od njihovie kombinovane molekularne strukture kiselina i alkohola. Ako neko uporedi stepen biorazgradljivosti razli itih sinteti kih estera, onda mono -ester, di-ester i poli-ester mogu biti smatrani kao biorazgradivi. Budu i da poliester vjerovatno mo e imati odgovaraju u viskoznost za MQL obradu, nekoliko poliestera je ispitano kao mazivo. Kada se koristi sistem minimalne koli ine podmazivanja to jest MQL sistem, mazivo mo e da prianja na unutra nju i vanjsku povr inu alatne ma ine u obliku tankog filma ulja. Odkako takav tanki film ulja mo e da lako oksidira i obrazuje ljeplivu supstancu, MQL maziva trebala bi biti stabilna protiv tankog filma oksidacije. Da bi simulirali ovo, tanki film ulja je ostavljen pod atmosferskim okolnostima na 70C i u trajanju od 168 sati. Nakon ovog toplotnog testa, promjena u molekularnoj te ini je mjerena analizom

hromatografskog prodiranja rastvora. Testna ulja su bila isti sinteti ki poli-ester A, B i C, koji imaju redom viskoznost od 19, 25 i 48 mm 2/s na 40C respektivno, i biljna ulja D, ija viskoznost iznosi 36 mm2/s. Sva ova maziva su imala biorazgradljivost ve u od 98% prema CEC-L-33-A-93 testu. Slika 6 pokazuje pove anje u molekularnoj te ini za ova etiri ulja. Prema ranijim studijama pokazano je da ako se molekularna te ina uljnog filma pove a za vi e od 10%, ono postaje ljepljivo na dodir. U slu aju, biljnog ulja D molekularna te ina je pove ana za 65% i film je postao vrlo ljepljiv. Za razliku od poliestera A i B gdje ne postoji zna ajna promjena u molekularnoj te ini i poliestera C sa vrlo malom promjenom. Rezervoari sa mazivom su esto smje teni napolju, i temperatura u rezervoaru mo e da se pove a ak i na 70% ili ak vi e. Zbog toga to sistem minimalne koli ine podmazivanja tro i vrlo malo maziva, mazivo mora ostati stabilno vrlo dugo pod takvim okolnostima. Da bi simulirali ovu okolnost skladi tenja, svako ulje je smje teno u staklenu bocu na 70C u trajanju 4 sedmice. Nakon ovog testa, poliester A nije pokazao zna ajnu promjenu u viskoznosti, ukupnom sadr aju kiseline i mirisu, dok je biljno ulje D pokazalo prili no pove anje viskoznosti i ukupnog sadr aja kiseline: ljepljiv materija je oformljen u bl izini epa i osoben miris je opa en. Zasnovano na izvje taju rezultata testa, opa eno je da su sinteti ki biorazgradivi poli esteri superiorniji naspram biljnih ulja. Prema sekundarnim osobinama, biorazgradivi poli-esteri su identifikovani kao po eljna m aziva za MQL ma inske obrade. Rezni test (tapping test) je prepoznat kao standardni metod prikazivanja za procjenu reznih performansi fluida, i korisno dejstvo energije rezanja osigurava osjetljivu i preciznu mjeru performansi. Slika 7 pokazuje korsino dejstvo energije rezanja u MQL rezanju sa gore spomenutim poli-esterima i biljnim uljem. Kao pore enje, ovaj graf tako e predstavlja rezultate za slu aj dovo enja konvencionalnim potapanjem, vodom rastvorenog sredstva za hla enje (emulzija) i vazduhom hla eno suho rezanje. Performanse MQL -a kod koga je kori ten poli-ester A, su skoro jednake onima sa konvencionalnim rezanjem, vrlo mala koli ina ovog sinteti kog estera osigurava efikasno podmazivanje blizu rezne zone. Slika 8 pokazuje rezultate zavr ne hrapavosti povr ine elika ra ene na strugu pri brzini od 200 m/min.

Ovi rezultati pokazuju da su performanse rezanja u MQL ma inskoj obradi sa poli-esterom A superiornije nego sa suhim rezanjem. Nadalje, ak upore en sa dovo enjem konvencionalnim potapanjem odre enog tipa ulja (ovo uklju uje aditive na bazi sumpora za ekstremne pritiske,tj. EP aditive), sinteti ki poliester osigurava odli ne preformanse za oba tipa alata i cementirane karbide i kermete. Sa druge strane, MQL obrade sa biljnim uljima D nisu uvijek povoljne. Zasi eni alkoholi i sinteti ki esteri (hemijski modifikovana biljna ulja) su mediji koji se uobi ajeno koriste u aplikacijama minimalne koli ine podmazivanja tj. u MQL -u (tabela 1 i 2). Odabir medija zavisi od tipa dovo enja, materijala, ma isnke obrade, narednih finalnih operacija koje zahtjeva dio (na primjer; arenje, oblaganje, bojenje). Na istom nivou viskoznosti, zasi eni alkoholi imaju ni u ta ku paljenja nego sinteti ki esteri. Iako oni imaju efekat hla enja, ovaj efekat je vrlo mali, jer oni relativno brzo isparavaju. Za razliku od sinteti kih estera, njihov efekat podamzivanja vrlo umjeren. Zasi eni alkoholi, radi toga, se koriste e e u operacijama ma inske obrade u kojima je efekat hla enja va niji nego efekat podmazivanja. Operacioni postupci na sivom livu, u kojima naslage grafita unutar materijala poma u u osiguravanju podmazivanja, su primjeri ovih aplikacija. Zbog njihovog lakog isparavanja, zasi eni alkoholi imaju prednost da dio koji je obra en ostaje ve im djelom suh. Sinteti ki esteri se esto koriste u opearcijama ma inske obrade i s materijalima koji osiguravaju dobro podmazivanje, s primarnim ciljem je da se smanji nivo trenja i adhezije izme u alata, dijela, i/ili strugotine. Primjeri ovakvih operacija koji se provode nad eli nim i aluminijskim materijalima su bu enje, fino provrtanje, urezivanje, i narezivanje navoja. Sinteti ki ester ima visoku temperaturu klju anja i ta ku paljenja, i malu viskoznost. Kao rezultat, on isparava mnogo sporije od zasi enog alkohola, i on ostavlja tanki film ulja na radnom komadu koji slu i kao za tita od korozije. U nastavku ovih osobina, sinteti ki esteri su biorazg radivi i

klasifikovani su u prvu kategoriju rizi nih po vodu zbog njihovih dobrih toksikolo kih osobina2.4 Dizajn komponenti sistema u MQL -u (minimalna koli ina podmazivanja)

Strategija unutra njeg dovo enje minimalne koli ine podmazivanja zahtjeva ala te sa unutra njim kanalima za hla enje (slika 9). U slu aju alata za bu enje, postoj e ograni enja u minimalnom pre niku koji mora biti pribli no 4 mm da bi bio zagarantovan prili no velik nivo krutosti alata. Zbog ovih razloga, vanjsko dovo enje minimalne koli ine podmazivanja je obi no iskori teno ondje gdje se zahtjevaju mali pre nici alata. Kakogod, proizvo a i alata nude prilago ena rje enja koja dozvoljavju da medij minimalne koli ine podmazivanja te e kroz osovinu da bi bilo dovedeno vani preko dr a a alata i onda da bude dovedeno do ta ke obrade uz obim alata uzdu alata (slika 10). Ma inski alati pogodni za operacije suhog rezanja trebale bi imati jedno unutarnje i/ili jedno vanjsko dovo enje minimalne koli ine podmazivanja, zavisno od asortimana proizvoda koji se izra uje i ma inskih operacija koje se zahtjevaju. Ma inski centri koji primjenjuju alate sa vrlo malim pre nicima trebali bi biti opremljeni sa oba sistema dovo enja. Jer kapljice aerosoli se slje u vrlo sporo i mogu, stoga, da se zadr e unutar radnog prostora veoma dugo. Alatna ma ina bi trebala biti hermeti ki zatvorena, ako je mogu e i trebala bi biti opremljena sa jedinicom za izvla enje magle (ispustom). Minimalna koli ina podmazivanja je bitna u mnogim operacijama suhe obrade koje uklju uju irok spektar kombinacija materijala i procesa (tabela 3). U smislu materijala, ovo se odnosi naro ito na operacije suhe obrade koje se izvode na aliminijumu i na vu enim aluminijevim legurama. U smislu procesa koji je uklju en, MQL se odnosi na operacije pravljenja rupa prakti no bez obzira na doti ni materijal. Testerisanje je klasi na oblast za primjenu tehnika minimalne koli ine podmazivanja. Operacije struganja i glodanja uklju ene na materijalima kao to su elik i liveno gvo e mogu biti izvedene potpuno suho na osnovu visoke sposobnosti otpornosti na termalno habanje kod oblo enih karbida koji su trenutno dostupni. Djelotvorna i pouzdana proizvodnja rupa u eiku i aliminijumu i vje tina kod narednih operacija bez kori tenja maziva za hla enje je klju za bilo koji poduhvat ostvarivanja

uvo enja kompletne strategije suhe obrade. U slu ajevima operacija kao to su bu enje, fino provrtanje, razvrtanje, urezivanje, minimalna koli ina podmazivanja ostaje esencijalna prakti no u svim primjenama. Kvalitativna artimetika koja se odnosi na zahtjev za zrakom i MQL medijem u razli itim obradnim procesima dati su u tabeli 4. Opasnost da e se vrela i visoko formabilna strugotina smjestiti u ljebove od bu enja pove ava se sa dubinom bu enja, i otuda, oblast trenja izme u strugotine, zidova rupe, i alata se pove ava. Budu i da minimalna nivo podmazivanja je obi no bitan za proizvodnju rupa u aluminijumu, rupe sa odnosom l/d ve im od 3 mogu biti proizvedene u potpunosti na suho u eli nim materijalima kada su osnova alata, obloga, i geometrija optimizirane u skladu sa specijalnim zahtjevima suhe obrade. Dublje rupe zahtjevaju kori tenje MQL medija. Kada se obrada vr i na eliku sa metodom minimalne koli ine podmazivanja kori tenjem alata koji su pogodni za suhu obradu, rupe sa odnosom l/d od 5 do 7 mogu se proizvesti bez ikakvih problema. Pobolj ane performanse u operacijama bu enja potpomognutim minimalnom koli inom podmazivanja pouzdaju se na dva va na efekta. Prvo, efekat podmazivanja MQl medija rezultuje u dramati nom smanjenju nivoa tro enja koji je posljedica trenja i adhezije u oblasti oko vrha zavojne burgije. Drugo, formiranje strugotine i uklanjanje iz ljebova bu enja je pobolj ano vrlo su tinski efektom hla enja i podmazivanja mje avinom zrak-medij. Za razliku od duga ko sabijene spiralne strugotine proizvedene u operacijama

vr enim isklju ivo suhom metodom, strugotina koja se formira u operacijama koje se vr e metodom MQL su kra a i mogu biti uklonjene iz rupa lahko. Minimalna koli ina podmazivanja je centralni element u strategijama suhe obrade. Ona je su tinska u mnogim obradnim procesima. Ovo se odnosi naro ito na operacije obrade koje se vr e na materijalima kao to su legure aluminijuma, koje su visoko podlo ne adheziji alata. MQL je bitan u procesima koji uklju uju visok nivo trenja i adhezije, kao to je bu enje, fino provrtanje, razvrtanje i tako e je neophodan kada se kvalitet povr ne mora poklopiti sa iziskivanim zahjevima.3 TRIBOLOGIJA

Trenje i tro enje reznih alata esto defini u granice performansi reznih procesa. Pobolj anje procesa mo e biti dostignuto razumjevanjem ovih mehanizama. Kompleksnost obradnih procesa ote ava sistemati ne analize mehanizama trenja i tro enja na radnim oblastima alata. Zbog toga, detaljno poznavanje tribolo kih dejstava u kontaktnoj oblasti je od n aro ite va nosti ka razumjevanju, kontroli i ekonomi nom dizajnu obradnih procesa. Kada analiziramo procese rezanja, tribolo ki mehanizmi su odre eni dodirnim parom, isto kao okolina i kontrolni parametri. Odgovaraju i zajedni kom prikazivanju, tribolo ki sistem je specificiran kao osnovno t ijelo, kao elemenat podvrgnut tro enju, i suprotno tijelo, ije tro enje nije presudno za smjer procesa. Bazirano na ovoj definiciji, rezni alat predstavlja osnovno tijelo i radni komad suprotno tijelo u tribolo kom sistemu. tavi e, elemenat na dodirnoj povr ini i okolni medij su relevantni za pona anje tribolo kog sistema. Proizvodi me usobnog djelovanja, abrazivni materijali u kontaktnoj zoni, i maziva za hla enje tako e djeluju na pona anje sistema. Brzina rezanja i veli ina pomaka su dodatne varijable koje djeluju na mehanizme trenja i tro enja sistema (slika 11). Trenje kontaktnog para neizbje no vodi tro enju, koje mjenja oblik osnovnog tijela i suprotnog tijela. Glavni mehanizam tro enja u procesu rezanja predstavlja abrazija, adhezija, tribohemijske reakcije, i povr insko propadanje. Mehanizmi tro enja mogu se pojaviti pojedina no ili u kombinaciji. Rezultuju i oblici tro enja mogu biti brazde, ogrebotine, talo enje materijala, proizvodi me usobnog djelovanja, i povr inske pukotine. Da bi osigurali visoke performanse sa zadovoljavaju im pouzdanosti procesa, svi elementi tribolo kog sistema trebaju biti prilago eni odre enim zahtjevima s obzi rom na procese suhe obrade. Usvajanje se naro ito odnosi na rezne materijale i alatne obloge (osnovno tijelo), materijal radnog komada (suprotno tijelo), i medij za minimalnu koli inu podmazivanja (element na grani noj povr ini).

3.1 Rezni materijali

Naro ito u procesima suhe obrade rezne ivice i vode e podloge su podvrgnute velikim mehani kim, toplotnim, i hemijskim optere enjima. Da bi obezbjedili dobre performanse i dobar otpor tro enju, rezni materijali trebaju da ispune odre ene zahtjeve u pogledu njihovih fizi kih osobina. Slika 12 ilustrira idelani rezni materijal, kombinacijom osobina kao to su visoka tvrdo a, dobra vrsto a, i hemijska stabilnost. Kakogod, ovi zahtjevi predstavljaju suprotno destvuju e osobine tako da optimalni i univarzalni rezni materijal nije ostvarljiv sa tehnolo ke ta ke gledi ta. cementirani karbidi Cementirani karbidi su rezni materijali koji se naj e e koriste u modernim primenama ma inske obrade. U procesima pra kaste metalurgije metaltni tvrdi materijal je sinterovan na visokim pritiscima i temperaturama sa kobaltom kao vezivom. Osobine cementiranih karbida su uglavnom bazirane na udjelu wolframovog karbida napram kobaltovog veziva i veli ine zrna mje avine. Uop teno, to je manje kobalta kori teno to je bolja veli ina zrna i materijal poprima ve i otpor tro enju. Smanjivanjem veli ine zrna pra ka od wolframovog karbida na submikronsko zrno (0,5 do 0,8 m) i ultra-fino zrno (0,2 do 0,5 m), cementirani karbidi za te ke obradne operacije kao to je suha obrada visoko legiranih elika ili visoko otporne materijale postaju dostupni. U jednu ruku, ovi rezni materijali posjeduju visoku otpornost na povi enim temperaturama. U drugu ruku, vrlo fina i homogena sruktura reznog materijala vodi zadovoljavanju zatezne otpornosti. Tako, ak i vrlo mali alati i tanki klinovi mogu biti proizvedeni sa dobrom stabilnosti rezne ivice. Razlike u pona anju tro enja cementiranih karbida je istra ivano kod ma inske obrade nehr aju eg elika sa minimalnom koli inom podmazivanja. Takav elik je okarakterizovan sa visokim sadr ajem legure i austenitnoferitnom strukturom. Rezni materijali kori teni u istra ivanju imaju fina zrna, submikronska zrna, i ultra fina zrna

cementiranog karbida sa identi nom geometrijom i oblogom od PVD -TiAIN (slika 13). Primjena fino zrnog cementiranog karbida vodi do loma alata nakon renog volumena od 300 cm3. Dodatak na slici pokazuje veliku pukotinu prednjoj povr ini kao rezultat mehani kog preoptere ivanja. Primjena submikronskog zrna cementiranih karbida osiguravaju kontinuirano pove anje povr inskog habanja za zna ajno manje razmjere tro enja i kraj ivota alata se posti e na reznom volumenu od 400 cm 3. Najbolje performanse su pokazane sa ulo kom od mikro zrnog cementiranog karbida. ak i nakon reznog volumena od 400 cm 3, nisu se pojavile pukotine i vrlo mali nivo povr inskog habanja je vidljiv. Visoka vrsto a i vrelo stvrdnjavanje mikrozrnog karbidnog materijala rezultuje u odli nom i zvo enju operacija. kermeti Za neke ma inske operacije primjena cementrianih karbida ne osigurava dovoljne osobine na povi enim temperaturama. U ovakvim slu ajevima kermeti mogu bitiprimejeni kao rezni materijal.Mada kermeti imaju sli nu mikrostrukturu sa cementiranim karbidima, tvrde komponente kao to su titan/tantal karbid/nitrat su dodati veznoj matrici od kobalta i nikla. Mikrostruktura kermeta vodi do ve eg toplotnog strdnjavnja upore uju i sa konvencijalnim cementiranim karbidima, tako posti u i mog u nost kori tenja ve ih brzina rezanja. Zahvaljuju i kerami koj komponenti, kermeti imaju izrazitu hemijsku stabilnost na oksidaciju i tribohemijsko tro enje isto kao smanjeni afinitet za difuzijom. Glavna kritika kermeta bi bila njihova smanjena vrsto a, ini ih podlo nim na iznenadna pucanja. Sa pobolj anjima u tehnologiji proizvodnje sad je mogu e proizvesti kermet kji sar i nitrogen sa vrsto om uporedljivom sa konvencionalnim karbidima. Ocjena relativnih prednosti kermita, proces brzoreznog bu enja na temperovanom eliku je ispitano (V c=225 m/min; f=0,10 mm) sa bu enjem malih rupa i sa unutarnjim dovo enjem minimalne koli ine podmazivanja.Ulo ci od konvencionalnog cementiranog karbida dosti e kraj ivota na izbu enoj du ini od 4 m zahvaljuju i velikom povr inskom habanju vanjske rezne ivice. Sa kermetima kao reznim materijalima niti vanjska niti unutra nja rezna ivica ne pokazuju zna ajno tro enje na ekvivalentnoj izbu enoj du ini. Ove razlike u pona anju dva rezna materijala mo e biti obilje je razlike u njihovom toplotnom o vr avanju. Ovo vodi smanjivanju mehani kih optere enja na reznim ivicama zahvaljuju i toplotnom omek ivanju materijala radnog komada u smicajnoj zoni. keramike Visoke temperature generirane u suhim ma inskim obradama naro ito na ve likim

brzinama rezanja, iziskuju upotrebu alata koji mogu odoljeti najvi im temperaturama i osiguravaju dug vijek trajanja. Za ma insku obradu sivog liva i kaljenih elika podesni su kerami ki rezni materijali. U biti, keramike za rezne svrhe mogu biti ili aluminijev oksid ili silikon nitrid. Usljed visoke tvrdo e na povi enim temperaturama i umanjenog otpora protiv toplotnog udara, keramike se esto koriste bez opskrbljivanja mazivom za hla enje. Glavni nedostatak keramika je njihova smanjena ilavost, naro ito za ma inske operacije sa prekinutim rezom, kao kod glodanja. Ali SiC-viskerom-oja ani kerami ki kompoziti i submikronske aluminij-oksidne keramike pro iruju mogu a polja primjene. Sa razvojem kerami kih alata na bazi aluminij-oksida mogu e je napraviti pobolj anja u suhom rezanju. Osnovna karakteristika novih reznih materijala je kori tenje vrlo istih (99,99%) i submikronskih (0,22 m) veli ina zrna aluminijevih pra aka. Finiji pra ak je sinterovan prakti no bez veziva na ni im temperaturama, rezultuju i u otporu reznih materijala na tro enje i lom. U testovima struganja i glodanja sivog liva i karbonskih elika osobine novih kerami kih reznih materijala su procjenjene i upore ene sa konvencionalnim kerami kim materijalima. Novi rezni materijali izazivaju zna ajno manji nivo tro enja nego konvencionalna aluminijska keramika. Keramike sa velikim zrnima imaju hrapavu povr inu izazvanu zbog me ukristalnog loma i posledi nog pomjeranj a zrna. Za razliku, tro enje novih reznih materijala je bazirana na transkristalnom lomu. U testu struganjem, razlike u pojavi tro enja vode do zaklju ka da nije samo ve a tvrdo a nego i vi a grani na vrsto a izme u zrna razlog boljih osobina novih rezni h materijala. Test eonog glodanja proveden sa novim reznim alatima dopu ta zna ajno ve e veli ine posmaka. Dok konvencionalna keramika izostaje na veli ini posmaka od 0,25 mm po zubu, novi materijal pokazuje dobre osobine i na 0,50 mm po zubu. Istro ena povr ina je vrlo sli na rezultatima sa testa struganja. Pored pobolj anja otpora tro enju, rezultati testa glodanja tako e pokazuju visoku otpornost na lom usljed toplotnih i mehani kih udara submikronskih kerami kih alata. kubi ni boron-nitridi Istovjetno sa keramikom, karakteristi na primjena kubi nog boron -nitrida je suho glodanje i fino provrtanje sivog liva i kaljenih elika. Za proizvodnju reznih alata, osnovni materijal, kubi ni boron-nitrid (CBN) je kombinovan sa keramikom, ponekad ak i sa metalnim vezivom. Rezultuju a smjesa posjeduje odli ne materijalne karakteristike, kao to je vrlo velika tvrdo a i otpor hemijskom tro enju i na ekstremnim temperaturama. U te kim operacijama struganja mehani ka energija je skoro u potpunosti preveden a u toplotnu procesima oblikovanja i trenja. Ekstremno visoke temperature u zoni rezanja vode toplotnom omek ivanju materijala radnog komada. Tako, operacije te kog struganja se provode na suho, kori tenjem toplotnog otpora reznog materijala kao to je CBN ili keramika.

dijamant Najtvr i dostupni rezni materjal je polikristalni dijamant (PCD) . Ugljik slu i kao osnovni materijal i njegova specifi na atomsko -re etkasta struktura obezbje uje tehni ki dijamant sa nekoliko izvanrednih osobina. Osobine reznog alata od polikristalnog dijamanta su bazirane na njegovoj visokoj vrsto i, malom koeficijentu trenja, malom toplotnom irenju, i visokoj otpornosti na hemijsku koroziju. Ali primjena dijamantnih alata je ograni ena na temperature manje od 600C, jer se pojavljuje grafitizacija iznad ove temperature. PCD se uglavnom koristi za obradu laganih metala baziranih na aluminijumu, megnezijumu ili titanijumu. Naro ito za primjene u automobilskoj industriji, PCD je dostignuti stepen razvoja reznih materijala za suhu obradu motora i komponenti asije. Usljed hemijskog afiniteta ugljika i eljeza, obrada eli nih materijala sa dijamantom rezultira visokim iznosom tro enja.3.2 Obloge

Tribolo ko pona anje reznih alata za suhu obradu mo e biti pobolj ano kori tenjem savremenih obloga za alate. One poma u u kompenziranju funkcije maziva za hla enje tako da dodirne karakteristike i tok tro enja mogu biti pobolj ane. Zavisno od o ekivanog mehanizma tro enja, obloge moraju ispunjavati razli ite zahtjeve. Obloge moraju smanjiti odno enje materijala, kao rezultat abrazivnog tro enja (tvrde obloge) isto kao i adhezivno tro enje, slu e i kao barijerni sloj izme u reznog i radnog materijala. Toplotno optere enje reznog materijala je smanjeno slojem toplotne barijere sa malim toplotnim konduktivitetom. Klizno pona anje na slobodnoj povr ini i povr ini strugotine mo e biti pobolj ano oblogama sa malom veli inom trenja. vi eslojne obloge Op enito, alatne obloge mogu se klasifikovati metodom nano enja, npr. CVD (nano enje hemijskim isparenjem) i PVD (nano enje fizi kim isparenjem), i njihovim sastavom (jednoslojne i vi eslojne obloge). Dok jednoslojne obloge sadr e jedan tip obloge, vi eslojne obloge su sa injene od brojnih slojeva iste obloge ili kombinovanjem razli itih tipova obloge. Cilj vi eslojnih obloga je spajanje pozitivnih osobina razli itih obloga. tavi e, tanki slojevi vi eslojnih obloga vode povoljnoj raspodjeli optere enja. Ako se pojavi pukotina na povr ini obloge, energija pukotine je rastere ena skretanjem pukotinom i ra vanjem. Nasuprot ovome, jednoslojne obloge osiguravaju malu otpornost rastu pukotine. Vrhovi pukotine mogu lahko da se pro ire na povr inu alata i mogu da odpadnu velike povr ine obloge (slika 15).

Sa tehnolo ke ta ke gledi ta mogu i broj slojeva je skoro neograni en. Kakogod, debljina sistema obloge vodi pove anju radijusa rezne ivice. Odkako su o tre rezne ivice od krucijelne va nosti za mnoge primjene suhe obrade, tanki slojevi su esto favoritizirani. bezslojne obloge Napredak u tehnologiji oblo ivanja napravio je mogu im smanjivanje debljine jedini nog sloja. Minimiziranjem mikrostrukture ili prostornih razmjera na nanometarske dimenzije, osobine i karakteristike savremenih alatnih obloga mogu biti zna ajno pobolj ane. Vi eslojne nano obloge na alatima od cementiranih karbida mogu biti odabrane iz iroke oblasti sistema materijala. Dok je debljina svakog pojedinog sloja u granicama od 2 -5 m. Tako sistem obloge sa nano-slojevima e sad avati stotine slojeva, npr. jako/ vrstog maziva ili jako/ iliave materijale. Kada se suho obra uje elik AISI4140, nanoslojna obloga od 100 pari slojeva 13A B4C/18A W pokazuje dramai no smanjenje tro enja prsne povr ine porede i sa bezslojnim i konvencionalnim TiC-Al 2O3-TiN i TiAIN oblo enim alatima od cementiranih karbida. Nadalje, testovi brzoreznog suhog bu enja su provedeni na te ko obradivoj Ti-6Ai-4V leguri sa vrsto/mazivnom nano oblogom (400 pari slojeva od 80A MoS 2/Mo). Nanoslojna obloga vodi do 33% smanjenja torzije i ne pokazuje lom na kraju radnog vijeka alata naspram burgije bez obloge. supernitridi Nedavni razvoj u tehnologiji obloge napravio je mogu im proizvodnju novih i inovativnih sistema obloge. Bazirano na tehnologiji metalizacije pricanjem kori tenjem visoko jonizovanih plazmi, razvijene su visoko karakteristi ne tvrde obloge, nazvane supernitridi. Supernitridi pripadaju grupi nano -kompozita i kombinuju visoku hemijsku stabilnost oksidnih slojeva sa mehani kim osobinama tvrdih nitridnih obloga. Nasuprot konvencionalnih PVD procesa (nano enje fizi kim isparenjem), ovi proizvodni procesi ine mogu im proizvodnju provodljive ili izolacione TiAIN obloge sa ekstremno velikim sadr ajem aluminijuma. Pobolj ane karakteristike tro enja supernitrida upore ene sa PVD-TiAIN oblogama su pokazane u setu testova suhog glodanja na eliku 42CrMo4V (slika 16). Mada je dobiveni broj rezova smanjen budu i da je brzina rezanja pove ana za oba materijala, nano struktura i pove an sadr aj AIN-a u oblozi od supernitrida rezultuje u ve em broju rezova na svim brzinama rezanja. Donji dio slike pokazuje razliku u broju rezova nastao kod kori tenja obloge na bazi supernitrida i konvencionalne obloge od TiAIN.

Samopodmazuju e obloge U operacijama suhe obrade funkcija podmazivanja mo e biti djelomi no kompenzirana sa mehkim oblogama, tako e zvanim samopodmazuju im oblogama. Tipi ne samopodmazuju e obloge su MoS 2 ili amorfni WC/C (slika 17). Ove vrste obloge su obi no deponovane na vrhu tvrdih obloga, kao to je titan -aluminij-nitrid, Samopodmazuju e obloge pobolj avaju osobine razra ivanja alata i smanjuju trenje izme u reznog alata i radnog komada. Kao posljedic a, rezne sile i toplota generisana procesom mogu biti smanjene. Kod bu enja temperovanog elika sa MQL dovo enjem, samopodmazuju a gornja obloga od WC/C na TiAIN oblo enoj osnovi od kermeta vodi zna ajnom pobolj anju otpora tro enju. ak i kad se mehka obloga potro i nakon male du ine bu enja, tvrda podloga koja se nalazi ispod ispoljava dobre osobine razrade. Hrapava povr ina je izgla ena, tite i rezni alat od adhezivnog tro enja. CBN obloge Primjena odgovaraju ih reznih materijala jedna je od preduslova za suhu obradu. Kubi ni boron-nitrid (CBN) je najtvr i materijal poznato pogodan za obradu feritnih materijala. Dana nji razvoj obloge od CBN-a za rezne materijale, kombinuje prednosti obloge i CBN -a, je od velike va nosti za industriju proizvodnje elika. Upore en sa iroko kori tenim sinterovanim polikristalnim kubi nim boron-nitridom (PCBN), obloge od CBN-a nano ene fizi kim isparenjem (PVD) na osnovama od cementiranih karbida imaju brojne prednosti, u pogledu geometrijske fleksibilnosti, o trih reznih ivica bez zaobljenja i negativnih stra njih uglova, u tro kovnoj efikasnost tako e nema difuzije vezivnog materijala . Nedavni, prvi uspje ni rezni testovi sa CBN oblo enim reznim plo icama su izvr eni na termi ki obra enom CrNiMo eliku, staklastom livenom gvo u i o vrsnutom CrV alatnom eliku. U pore enju sa drugim alatnim oblogama, hrapavost radnog komada koja je generirana sa CBN oblo enim alatom je daleko manja. tavi e, sile rezanja, koje su zna ajno manje nego one koje proizvode obl oge od TiCN nano ene hemijskom maglom (CVD), su istovjetne sa onima od TiAN obloga koje se nanose fizi kim isparenjem (PVD). Kakogod, debljina uljnog filma, adhezija filma, i geometrija osnovnog materijala mogu biti dalje optimizirane. Eksperimenti su izv r eni bez ikojeg fluida za hla enje zbog toplotne stabilnosti i konduktiviteta, isto kao i mali koeficijent trenja, CBN obloga nano enih fizi kim isparenjem.

CVD-dijamanti Dijamantni rezni alati su esto jedini izbor za obradu materijala kao to su nef eritne metalne legure, kompoziti sa metalnom matricom, i vlaknima oja ana plastika . Osim PCD (polikristalni dijamant ) vrstog reznog materijala, koji je proizveden dijamantnom sintezom, dijamantni film proizveden u procesu nano enja hemijskim isparenjem (CVD) se koristi sve vi e i vi e. Nanokristalni i mikrokristalni CVD dijamantni film poma e u smanjivanju abrazivnog tro enja za hvaljuju i njegovoj prirodnoj tvrdo i. Porede i sa polikristalnim dijamantom, CVD dijamant ne nudi samo izvanredne osobine, nego tako e ima geometrijsku fleksibilnost s obzirom na alat koji e biti oblo eni. Baziran na debljini obloge, mogu e je uspostavit i razliku izme u CVD dijamantno tankog filma i debelog filma, koji je uobi ajeno nanosi na osnovu od cementiranog karbida. U testovima suhog struganja kod hipereutekti ke legure aluminij -silicija CVD dijamantno debela obloga pokazuje izvanredne osobine. Visoka otpornost na abrazivno tro enje i toplotno optere enje vodi dugom vijeku trajanja alata. Dok nezna ajni naljepak mo e biti detektovan na prednjoj povr ini, naslage adhezivnog materijala koje mogu biti prona ene na bo noj povr ini su karakteristi ne. Polikristalni dijamantni (PCD) rezni materijali ne posjeduju obim osobina kao CVD dijamantno debele obloge. Zahvaljuju i mehkoj metalnoj vezivnoj matrici, PCD je osjetljiv na abrazivno i toplotno optere enje. Testovi eonog glodanja i tribolo ki testovi, pokazuju potencijal CVD dijamantno tankih obloga tokom suhe obrade hipereutekti ke legure alumini silicijuma. Kakogod, prvi eksperimenti sa CVD dijamantno oblo enim urezivanjem pod uslovima suhe obrade i kori tenja minimalne koli ine podmazivanja pokazuju da nedovoljna adhezija filma kod osnovnog materijala i zaobljenosti rezne ivice momentalno ograni ava oblast primjene CVD-dijamantno tankofilmnih alata.

3.3 Materijali radnih komada

Hemijski sastav i mikrostruktura materijala radnog komada ima zna ajn og utjecaja na primjenljivost suhe obrade i minimalne koli ine podmazivanja. Smanjivanje dovo enja maziva za hla enje ispoljava djelovanje abrazivnog tro enja u pozitivnom smislu. Usljed visokih temperatura, strugotina i materijal radnog komada u reznoj oblasti omek ava plasti no, tako olak avaju i utiskivanje tvrdih estica u strugotinu ili radni materijal.Kao rezultat, rezna ivica je za ti ena od abrazivnog tro enja uzrokovanog tvrdim esticama. Nasuprot ovog, alat adhezivnog tro enja je od krucijelne va nosti u procesima suhe obrade. Visoke temperature procesa lahko se mehani ki zadr avaju i rasipaju usljed duktilnosti materijala radnog komada. Mehanizam rasipanja je podr an temperaturama, isto tako kao i boljim uslovima dodira. Materijali radnih komada koji se obi no koriste u dana njim primjenama ma inske obrade pokazuju razlike u njihovoj pogodnosti za suhu obradu s obzirom na adhezivno tro enje. Pogonska sila za tehnologije suhe obrade je automobilska industrija, uklju uju i i njihove glavne dobavlja e. Materijali radnog komada kori teni u preduze ima su uglavnom sivi liv i legura aluminijevog liva, koji proizvodi male sile rezanja, kao i temerature. Ali s obzirom na adheziju materijala radnog komada, kovane legure i visoko leg irani nehr aju i elici postavljaju najve e zahtjeve na konstrukciju procesa (slika 19).3.4 Fluidi

Empirijski je prepoznato da dovo enjem nekih fluida u neposredno okru enje dodira izme u alata i radnog komada mo e unaprjediti operacije ma inske obrade tako da je funkcija fluida tako e glavni objekat ranih istra ivanja . Na vi im brzinama rezanja, odkad se alat izla e tro enju jer je temperatura pove ana, va no je da fluid djeluje kao hladilo. Kad su brzine rezanja manje, osobina podmazivanja fluida post aje vi e istaknuta, olak avaju i tok strugotine do povr ine za skupljanje. Glavne funkcije reznog fluida su, radi toga, hla enje na relativno visokim brzinama i podmazivanje na relativno malim brzinama rezanja. Kakogod, razlika izme u visoke i niske brzine rezanja je dosta dvozna na i, zapravo u ve ini slu ajeva oboje hla enje i podmazivanje su, donekle, izvodljivi sa reznim fluidima. Na primjer, dejstvo hla enja fluida obi no se smatra kao sposobnost odvo enja generirane toplote ali tako e mo e da uklju i i mogu nost smanjivanja generisanja toplote uz pomo osobine fluida da podmazuje. Kada fluid djeluje kao mazivo na me upovr ini alat -strugotina, problem je metod dovo enja fluida na tu granicu. Sa fenomenom kapilarne pojave posredstvom mikro otvora izme u strugotine i alata, sa razlikom pritiska unutar otvora i atmosferskog ili sa dejstvom pumpanja uzrokovanog relativnim vibracijama izme u strugotine i alata, fluid mo e sti i u okolinu zone gdje alat iznosi isje ke. U svim slu ajevima, kakogod, fluid mora penetrirati tj. prodrjeti u me upovr inu izme u alata i strugotine u smjeru suprotnom od smjera toka strugotine. Sa ovim na umu, prilaz sa strane alata ili sa strane bo ne povr ine tako e mo e biti razmatran. Drugi oblik penetracije koji je

predlo en je difuzija maziva na me upovr inu izme u alata i strugotine kroz materijal koji je plasti no deformisan unutar primarne smicajne zone ili kroz brazde na strugotini. S druge strane, rezni fluid mo e imati pristup neposre dnoj okolini zone rezanja u fazi isparenja. Sa ove ta ke gledi ta, pionir ski rad Rowe-a i Smart-a ukazuju na manju silu rezanja sa kiseonikom nego to je u vakumu kada se re u feritni materijali, nagla avaju va nu ulogu gasa oksigena kao maziva. Neki ekspe rimenti u kojima se koristi karbontetrahlorid kao mazivo pokazuju da obje, gasna i te na faza su vi e u inkovitije od oksigena, i da je gasna faza u inkovitija na relativno ve im brzinama rezanja. Odnedavno, dejstvo razli itih maziva u fazi gasa pri obradi aluminijevih legura, za vazduhoplovstvo, se istra uje. Naro ito, pokazano je da je stepen kontrolnog koraka kod podmazivanja gasom reakcija, radije nego transport molekula maziva. Ova injenica je veoma va na jer hemijska reakcija sa svje im rezom, tako v isoko aktivnim, metalna povr ina se smatra da je vrlo brza, ali, uprkos tome, estice maziva mogu biti transportirane ak i br e nego tako brzi stepen reakcije kroz me upovr inu izme u alata i strugotine. Ovaj pristup je prihvatljiv i, mogu u prakti nom rezanju, fluidi mogu ispariti usljed visoke temperature rezanja i mogu lahko penetrirati, nasuprot kretanju strugotine, do neke granice, duboko kroz mre u mikrokapilara koji postoje izme u alata i strugotine. Nadalje, mo da u slu aju obrade sa minimalnom koli inom podmazivanja, male estice maziva mogu ispariti vrlo lahko, porede i sa reznim fluidima u slu ajevima dovo enja fluida plavljenjem. Tribolo ko pona anje maziva je demonstrirano dejstvom adsorpcionih karakteristika na svje oj povr ini nastaloj rezan jem. Ako je vi a faza isparenja maziva o ekivana u MQL obradi, postoji, prema tome, mogu nost da se tribolo ka aktivnost maziva u obradi sa minimalnom koli inom podmazivanja odnosi na njen fenomen adsorpcije na svje e nastaloj reznoj povr ini. Da bi ispitali u korjenu osobine adsorpcije sinteti nih estera na svje e nastaloj reznoj povr ini, aktivnost adsorpcije se mjeri kori tenjem obradnih aparata u kontroliranoj atmosferi. U ovom eksperimentu, rezanje metalnog uzorka se provodi u vakumskoj komori i dvije komponente gasa mogu biti individualno dovedene u komoru pod odre enim konstantnim pritiskom. Odkako pritisak isparenja estica maziva sinteti kog estera za minimalnu koli inu podmazivanja nije vi e dovoljno velika za uvo enje u komoru, metilalilen je kori ten kao ester model i n-zasi eni uglikovodik je tako e kori ten kao model hidrokarbona. Slika 20 poredi adsorpcijsku aktivnost metilalilena sa onim n-zasi enim ugljikovodikom. Metilalilen pokazuje relativno visoku adsorpcijsku aktivnost, dok n-zasi eni ugljikovodik ne pokazuje zna ajnu adsorpciju. Ovo je o ekivani rezultat jer hidrokarbonat nema sto erno grupisanje da se adsorpuje na povr ini metala.

Zanimljivo je zna ajno pove anje adsorpcijske aktivnosti metilalilena ako je oksigen prisutan, name u i da oksigen mo e da pove a adsorpcionu mogu nost estera. Ova situacija mo e biti po svojoj prilici vrlo sli na pona anju maziva u MQL-rezanju jer, ak blizu ta ke rezanja, estice maziva su okru ene velikom koli inom zraka koji sadr i oksigen. Slika 21 ilustrira ematski razlike izme u (a) konvencionalnog dovo enja potapanje, (b) dovo enje MQL -a. U MQL-rezanju reaktivnost mazivnog estera je uve ana oksigenom iz atmosfere, vode i do formiranja masivnog i tribolo ki efektivnog filma za podmazivanje. Modifikovana verzija ovih aparatura je dostupna sada i istra ivanja su upravo zapo eta da bi razumjeli utjecaj aktivnosti adsorpcije maziva na aktuelno pona anje rezanja.4 PROCESI MA INSKE OBRADE

Razli iti ma inski procesi postavljaju razli ite zahtjeve na koli inu maziva za hla enje potrebnog da osigura i zadovolji rezultate obrade. Primjena suhe obrade, s gledi ta generirane toplote, i enja strugotine, i kinematskih uslova treba biti razmotrena kada se dizajnira proces. Klasi ne operacije suhe obrade su testerisanje i glodanje. Slika 22 pokazuje utjecaj procesa obrade sa dovo enjem maziva za hla enje. Prekinuti rez jam i kratku prekinutu strugotinu, dobro i enje strugotine i hla enje reznih ivica. Usljed obi no dobre dostupnosti zoni rezanja, operacije struganja su tako e pogodne za smanjenje maziva za hla enje. Jer neprekinuto rezanje duktilnog materijala mo e voditi dugoj i nepovoljnoj strugotini, geometriji reznih ulo aka, npr., loma str ugotine, i geometrijski parametri igraju va nu ulogu. Za procese sa defenisanom geometrijom reznog alata, operacije pravljenja rupa kao to je bu enje, urezivanje i razvrtanje su esto te ki za izvr iti bez bar nekog maziva za hla enje. Usljed prikrivene z one rezanja visoka toplota procesa mo e biti generisana i uklanjanje strugotine van rupe je od krucijelne va nosti. Nadalje, brzina rezanja opada sa pre nikom bu ene r upe, to vodi do razli itog optere ivanja vanjskih ivica i sredine alata. Visoki zahtjevi na kvalitetu rupe i razli ito optere enje na reznim ivicama i inama vo icama u operacijama razvrtanja zahtjeva ta nu analizu i usvajanje procesa ma inske obrade. Velika gusto a energije, u nepristupa noj zoni rezanja i zahtjevi za ekstremno visokim kvalitetom povr ine, ini veoma te kim smanjivanje napajanja konvencionalnim mazivom za hla enje u procesima ma inske obrade sa geometrijski nedefinisanim reznim

ivicama. Kakogod, neka istra ivanja su pokazala mogu nost i potencijal MQL napajanja u operacijama bru enja.

4.1 Geometrijski definisana rezna ivica

Glodanje Bazirano na kinematskim uslovima, suho glodanje mo e biti smatrano kao dostignuti stepen razvoja tehnologije obrade za iroki spektar materijala radnih komada. Kakogod, u nekim primjenama materijal radnog komada ili naro iti obradni procesi zahtjevaju detaljnu analizu i adaptaciju svih komponenti procesa i para metara da bi se postigla ekonomi na suha obrada. Suho glodanje sa trapezoidnim otvorima unutar dr a a kod bu ilice za kamen napravljene od 34CrNiMo6 (AISI4340) predstavlja tako izazovnu primjenu (slika 23). Usljed malih otvora irine 2.55 mm, sve modifikacije alata trebaju da se dese unutar malih razmjera. Op ti problemi ma inske obrade se pojavljuju u obliku radnog materijala koji prianja na rezne ivice i grube povr ine na zidovima otvora obra enih konvencionalnim glodanjem, vode i do smanjenja radnog vijeka alata. Submikronski i ultra-fini cementirani karbidi kombinovani sa TiAIN vi eslojnom oblogam rezultuje u obliku reza a koji mo e izdr ati velika mehani ka optere enja koja se mogu pojaviti u procesu. Treba biti kori tena tvrda osnova, n aro ito kada se pove ava pomak po zubu na veli inu 0.03mm. Imaju i u vidu geometrijski dizajn oblika reza a, pove anje u broju zubaca sa 2 na 3 rezultuje u zna ajno du em radnom vijeku. Za bezbjedne procese glodanja veli ina ljeb za strugotinu mora biti dovoljno velika, to ograni uje maksimalni broj zuba. Daljne modifikacije se odnose na prilagodljivi dizajn reznih ivica optere enjem, kori tenjem simulacije metodom kona nih elemenata. Struganje U dana njoj industrijskoj praksi, mnoge operacije struganja mogu se izvoditi suho ili sa minimalnom koli inom podmazivanja. Pored klasi nih polja te kog struganja le i ta i steznih komponenti, pogonske osovine i djelovi rotiraju ih simetri nih otkovaka tako e mogu biti obra ivani bez sredstva za hla enja u velikoserijskoj proizvodnji. Odkako moderni rezni alati osiguravaju visoku tvrdo u na povi enim temperaturama i oblogama sa visokim osobinama, rezni materijali za primjenu suhog rezanja mogu biti razmatrani kao standardni alati.

Nedavni razvoj u proizvodnji cementiranih karbida i obloga dozvoljava struganje visoko-legiranih nehr aju ih elika sa MQL-om. Dizajniranje procesa obrade za pode ene vijke napravljene od sastava elika (SAE329), zahtjeva modifikaciju reznih ulo aka i reznih parametara kao odgovor na promjenjene uslove rezanja (slika 24). Pode avanje standardnih reznih alata, sa visokim mehani kim i toplotnim optere enjima procesa suhe obrade rezultuje u lomu alata nakon 3 pode ena vijka koja su obra ena. Toplota i visoki pritisak na kraju rezne ivice tokom grube obrade naro ito ograni ava performanse procesa. Uzimaju i u ra un primje ene probleme, rezni materijal je zamjenjen sa submikronskim cementiranim karbidom sa nanoslojem obloge, tvrde i otporne na temperaturu, bazirane na AIN/TiN. Nadalje, dubina reza na glavi vijka je smanjena i brzina rezanja i veli ina posmaka su pove ane da bi osigurali nepromjenljivo vrijeme obrade. Rezultati pokazuju da modifikacije reznog materijala i strategije obrade omogu avaju ekonomi nu obradu struganjem visoko-legiranih elika sa dovo enjem minimalne koli ine podmazivanja (slika 25). Kod struganja pode enih vijaka kori tenjem MQL-a, sve osobine kvaliteta u potpunosti zadovoljavaju tehni ke zahtjeve konvencionalnog procesa obrade. Sa iznimkom prva dva dijela zbog pode avanja, svi pode eni vijci su unutar polja tolerancije pre nika od 25j8. U pogledu povr inske hrapavosti, svi obra eni vijci imaju zna ajno manju od maksimalno dopu tene od 16 m. Dejstvo podmazivanja medija minimalne koli ine podmazivanja ini mogu im proizvodnju vrlo dobre zavr ne povr in (R z=6.3 m)

sa malim rasipanjem. Drugi primjer te ko a, rje avanja operacije struganja, je proizvodnja ku i ta od kovane legure aluminija. Zadatak je naro ito izazovan jer se velika koli ina osnovnog materijala odstranjuje (oko 90%). Slika 26 pokazuje oblik polaznog materijala i oblik zavr enog dijela. Pode avanjem strandardnih alata i reznih parametara prema konvencionalnom procesu obrade rezultuje u zna ajnim problemima koji se odnose na ekstremno dug tok strugotine i te ku adheziju. Velika koli ina unutra nje obrade rezultuje u lo em kvalitetu povr ine i zna ajnom pove anju temperature radnog komada. Rje enje ovih problema obrade se pronalaze kroz vi e koraka. U prvom koraku modifikovano napajanje MQL-om je primjenjeno tako da dopu ta kori tenje pojedinih pode enja za svaki alat. Kao rezni materijal, cementirani karbid sa adaptiranom geometrijom i TiB 2 oblogom je primjenjen da smanji adheziju. Nadalje, rezni parametri su pove ani zna ajno (vc 950 m/min, f 0.5 mm, a p 5 mm) da pobolj aju lomljenje strugotine i smanje grijanje radnog komada. Dr a i alata su modifikovani glodanjem kanala za hla enje unutar njih da osiguraju optimalno MQL dovo enje i dodatni kanali za napajanje kompresovanim zrakom. Kompresovani zrak i koni na pred obrada unutarnje konture osigurava bezbjedno uklanjanje vrele strugotine. Modifikacije ine pouzdan proces sposobnim za obradu aluminijevih ku i ta. Svi adaptirani alati proizvode samo kratko lomljenje strugotine. Adhezija materijala na alat je minimizirana kori tenjem glatkih obloga i optimiziranog napajanja MQL-om (minimalnom koli inom podmazivanja). Kompresovani zrak i karakteristi na strategija obrade rezultuje efektivnom odvo enju strugotine. Bu enje Cementirani karbidi su povoljni rezni materijali u proizvodnji visoko performansnih svrdla. Bazirani na kontinuiranom trendu primjene suog HSC-a i HSP-a, sve vi e i vi e proizvo a a alata modificira alate da odgovore izazovnim zahtjevima suhe obrade. Predstavljene modifikacije uklju uju i o tre i vrste rezne ivice da bi se ostvarile male rezne sile, i adaptirani dizajn kanala za hla enje koji e dozvolit bezbjedan transport

aerosoli za MQL, iroke ljebove koji e osigurati pouzdano odvo enje strugotine, i glatku povr inu alata koja e smanjit i trenje i adhezivno tro enje (slika 27). Modifikacije alata i pove anje parametara rezanja uzrokuju zna ajno ve u brzinu toka strugotine. Tako, dodirno vrijeme izme u alata i radnog komada mo e biti smanjeno i performanse procesa unapre ene. U primjenama HPC-a, brzina posmaka mo e biti dva do tri puta ve a od one u konvencionalnom obradnom procesu. Mjerenja torzije i sila rezanja isti e potencijal ovih vrsta burgija (slika 28). Niti sila posmaka niti torzija pokazuju visoko dinami ko pona anje. Sila i torzija su blizu konstantne za cijelu dubinu bu enja. Tako, nastajane strugotine i uklanjanje iste mo e biti kontrolirano da bi se osigurala visoka pouzdanost procesa. Pove anje brzine rezanja vodi blagom pove anju u sili rezanja. Sli no pona anje mo e biti primje eno za torziju bu enja. Usljed ve eg nivoa temperature, rezni procesi napredujumnogo lak e. Tako, energija potrebna za formiranje i separaciju materijala se jedino pove ava do malih koli ina. Kao mana, dinami ko pona anje mjerenja sila i torzije se pove ava. U serijskoj proizvodnji kori tenjem suhog rezanja visoko performansne burgije mogu ponuditi mogu nost smanjenja vremena proizvodnje ili pove anje radnog vijeka alata. Slika 29 ilustrira rezultate eksperimentalnog istra ivanja bu enja prirubnica napravljenih kaljenog elika bez ikakvog napajanja sredstvom za hla enje. Pode avanje dvokora ne zavojne burgije sa osnovom od submikronskog cementiranog karbida i TiAIN obloge bez ikakvog sredstva za hla enje, radni vijek alata mo e biti produ en zna ajno ak za 150 % porede i sa konvencionalnim procesom sa konstantnim reznim parametrima. Pobolj ane performanse alata mogu biti u osnovi pripisane smanjenom nivou toplotnog udara. Bu enje dubokih rupa ak i operacije bu enja dubokih rupa sa odnosom du ina/pre nik mnogo ve im od tri mogu biti sprovedene kori tenjem napajanja kompresovanim zrakom ili MQL-om kroz kanale za hla enje unutar alata. Primjeri ovakvih primjena mogu biti prona eni u automobilskoj industriji, i uklju uje obradu sistema bu otina unutar bloka motora napravljenog od sivog liva ili livenog aluminija

kori tenjem pojedinih ivica revolvera burgija, isto kao obrada koljenastih vratila napravljenih od kaljenog elika sa zavojnom burgijom. Sa obzirom na duboko bu enje sivog liva, izbor re znih parametara i dizajna alata je su tinska za zadovoljavaju e rezultate obrade (slika 30). Istra ivanje vijeka trajanja alata otkriva da je tehnologija ekonomi ne suhe obrada mogu a. Pri renoj brzini od 80 m/min. tro enje kanala vo ica pokazuje razli it minimum. Nadalje, pona anje tro enja mo e biti pobolj ano zaobljavanjem i poliranjem prelaza sa zako enih ivica na kanal vo ice. Za razliku naspram rezultata spomenutih gore, reznih materijali otporni na tro enje i obloga isto kao i unutarnje dovo enja mi nimalne koli ine podmazivanja tj. MQL -a je obavezno za obradu livenih legura aluminija i eli nih materijala. Tvrde obloge od TiAIN sa MoS2 podmaziva kim gornjim slojem vodi dobrim rezultatima obrade. U pogledu dovo enja MQL-a, efikasnost MQL fluida je od naro ite va nosti. Sinteti ki esteri su osobito dobri u osiguravanju adhezije materijala na reznom alatu i poboj avaju kvalitet rupe. Razvrtanje Operacije razvrtanja koje se oslanjaju na asistenciju ina vo ica, jedne ili dvije ili vi ereznih ivica razvrta a nude odli ne mogu nosti za MQL (slika 31). Kada se koriste alati sa asistencijom ina vo ica, ine vo ice uti u na sile rezanja i osiguravaju potporu bu enim rupama, tako ograni avaju i skretanje tj. odstupanje. Frikcioni par, ine vo ice i zid rupe, moraju biti podmazivanji i strugotina mora biti pouzdano odvo ena iz rupe. Tako, generisanje toplote, nivo tro enja podr an inama vo icama i tetni efekat na formiranje povr ine mo e biti minimiziran. Va no je da medij MQL-a (minimalne koli ine podmazivanja) bude napajan unutar alata preko internih kanala. Model izlaznih otvora za MQL medij je odlu uju i faktor za osiguravanje kontinuiranog podmazivanja ina vo ica i pouzdanog odvo enja strugotine. Ogroman potencijal suhe obrade je ilustrovan vrlo jasno u razvrtanju. Tehnologija finog bu enja je optimizirana tokom dugog perioda vremena sa jedinim objektom postizanja vrlo visokog nivoa preciznosti i povr inske kvalitete. U konvencionalnoj obradi provrtanja sa podmazivanjem/hla enjem, ve ina reznih parametara je zbog toga postavljena na male veli ine. Novi alati za provrtanje dizajnirani su kao dio razvoja suhog rezanja i HPC ine mogu im da postigne brzine rezanja nekoliko puta ve e nego one postignute za konvencionalno operacije obrade sa podmazivanj em/hla enjem. Kao to je demonstrirano primjerom visoko performansne tehnike provrtanja ili je ve

primjenjena u serijskoj proizvodnji ili projektovana, suha obrada i obrada sa minimalnom koli inom podmazivanja nudi ogromni potencijal za pove avanje efikasnosti i smanjenja tro kova.

Narezivanje (pravljenje navoja) Obje, proizvodnja navoja i bu enje su ekstremno va ne operacije. Alati su izlo eni ekstremno visokim nivoima mehani kih i toplotnih optere enja u ovim operacijama kao rezultat rezanja, trenja i adhezije. Brojni oblo eni, geometrijski optimizirani, brzorezni alati su dostupni na tr tu za operacije suhog urezivanje navoja na materijalimakao to su liveno eljezo, elik i aluminij. Esencijalno je da se ispuni strategija minimalnog podmazivanja kada se ovi alati koriste. Isto se dovodi u vezu sa operacijama valjanja navoja. Primjena ove tehnike je standardna industrijska praksa u ve ini operacija proizvodnje navoja u aluminijumu. Istra ivanja pokazuju da je ova tehnika tako e pogodna za operacije ur ezivanja navoja primjenjene na duktilnim eli nim materijalima. Suha obrada sa minimalnim podmazivanjem je pogodna, tako e. Operacije urezivanja i valjanja navoja moraju biti izvo ene na razmjerno malim brzinama rezanja usljed ograni enja u odnosu na materijal i u odnosu na proces (slika 32). Glodanje navoja je korisna alternativa. Ne samo da se karbidni alati koriste u ovim operacijama koji osiguravaju ve e rezne iznose sa ogromnim smanjenjem u vremenu proizvodnje, nego tako e eliminiraju potrebu za mini malnom koli inom podmazivanja, Nadalje, kombiniranjem alata i procesa kao to je trilovanje (bu enje, zako ivanje i glodanje navoja sa jednim alatom) ili kru no trilovanje (rupa za navoj, navoj i zako enje sa jednim alatom u isto vrijeme) dopu ta smanjenje u kori tenju velikog broja alata i, analogno, u broju promjena alata u neproizvodnom vremenu. U svakom od procesa ili odabira alat, isti alat proizvodi rupu za navoj i navoj. Ovo zna i da jedan manje alat i jedna manje promjena alata su potrebne nego to je to u operaciji glodanja navoja gdje su potrebna dva razli ita alata. Strategija zamjene konvencionalnih procesa sa kru nim procesima, otvara nove oblasti primjene suhe obrade. Zna ajno vrijeme je u te eno. Brzina rezanja alata je raspregnuto od posmaka kod urezivanja ili valjanja navoja je zamjenjeno sa glodanjem navoja. Brzina rezanja i posmak postaju nezavisni na odabiru. Oni mogu biti optimizirani odvojeno da budu podesni za primjenu pri ruci. Prekinuti dodir u

operaciji glodanja navoja ima prednost n aspram neprekidnog kontakta izme u alata i radnog komada kod urezivanja i valjanja navoja. Ovo je zna ajan pomak u smijeru prelaska na suhu obradu. Legure aluminijuma su me u najinteresantnijim materijalima u smislu suhe obrade. Visok nivo toplotne vodljivosti povezan sa ovim legurama dopu ta apsorbciju zna ajne koli ine toplote. Kombinovani sa njihovom istaknutom toplotnom osobinom ekspanzije, rezultuje u zna ajnim promjenama oblika dijela i u pove avanju problema koji se odnose na nastajanje strugotine kao rezultat njihove niske ta ke topljenja i spajanja. Mnoge legure aluminijuma su sklone ljepljenju za alat, zabu ivanju prostora za strugotinu, i formiraranju o igledno zavisne strugotine od temperature obrade. Kada se ove operacije izvode pod okolnostima cjelokupne strategije suhe obrade, ove karakteristike esto rezultuju u zna ajnom gubljenju vrijednosti kvaliteta dijela, eventualno ak ide tako daleko da uzrokuje o te enje alata usljed loma. Uspje no suho struganje, bu enje, razvrtanje, bu enje navoja ili operacija zavr nog glodanja primjenjene na legurama aluminijuma se, prema tome, oslanjaju na implementaciju strategije minimalne koli ine podmazivanja, isto tako kao na alate sa pogodnim sistemom vi eslojnih obloga. Provla enje Provla enje je visoko efikasni obradni proces esto upotrebljavan u visokokoli inskoj proizvodnji visoko -preciznih komponenti sa kompleksnom geometrijom. Kratko vrijeme procesa i metode otpornih alatnih ma ina ini proces vrlo atraktivnim za odabrane operacije rezanja kao to je sistem unutra njih zuba ili nosa le aja. Negativno odli je procesa uklju uje njegova ograni ena fleksibilnost i veliki tro kovi alata. U operacijama provla enja, gotovo svi tehnolo ki procesi i povezane karakteristike su definisane alatom. Zbog ovog razloga alati igraju odlu uju u ulogu u cjelokupnom procesu. Naro ito u slu aju suhe obrde, dizajn alata postaje vrlo zna ajan, sa specijalnim naglaskom baziranom na pobolj anju reznih materijala i specifi nih obloga alata. Primjena standardnih alata dizajniranih za procese konvencionalne obrade uzrokuju probleme kada se obrada vr i pod suhim okolnostima (slika 33). Naro ito nedovoljna postojanost reznih ivica vodi do razaranja reznog materijala. Ova injenica je istaknuta

zna ajnim pove anjem tro enja alata na grudnoj povr ini, iji iznos je i do tri puta vi i nego tro enje alata koje se pojavljuje u istovjetnim procesima koji koriste konvencionalno dovo enje sredstva za hla enje. Nadalje, od sustvo hladila i neprilago ena geometrija alata vode do pove anja termomehani ke interakcije sa radnim komadom, Kao rezultat, pojavljuje se naljepak i pove ava se povr inska hrapavost. Bazirano na rezultatima koji su opisani, alat za suho provla enje sa visoko kvalitetnim osnovnim materijalom i vi eslojnom oblogom kombiniran sa uve anim uglom za strugotinu i prostorom za istu, su razvijeni. Testiranje prilago enog alata ispoljava rezno valovito odstupanje, pobolj ano formiranje strugotine i smanjenje u emisiji buke. Pobolj ane karakteristike alata za suho provla enje mo e biti u osnovi karakteristika dizajna grudnog i le nog ugla, isto kao i smanjenje trenja povezanog sa alatnom oblogom (vi e toplote ide sa strugotinom). tavi e, brzorezni elici pra kaste metalurgije obezbje uju visoko postojane rezne ivice i obloge koje odoljevaju adheziji. Slika 34 ilustrira utjecaj brzine rezanja na karakteristike alata za suho provla enje. Mo e se vidjeti da bolja povr inska hrapavost i manje rezne sile mogu biti postignute ve im brzinama rezanja. Ovo pona anje uglavnom je bazirano na pobolj anju reznih uslova na visokim brzinama provla enja, pomo u ega je trenje na grudnoj povr ini smanjeno. tavi e, visoke brzine rezanja osiguravaju kratko vrijeme dodira i vi e temperature u zoni rezanja, tako pobolj avaju i obradni proces. Koli ina strugotine raste i boja strugotine se mjenja iz metalno srebrene u plavu. Ali nedavni rezultati testa su otkrili da maksimalno povr insko tro enje je udvostru eno na oko 38 m kako je brzina rezanja pove ana sa 30 na 80 m/min. I pored toga granica od 40 m nije dostignuta, ak i na du ini rezanja od 150 m. Oblikovanje zub anika Oblikovanje zup anika je neprekidan proces u proizvodnji zup anika rezanjem metala. U osnovi tri nezavisne kretnje karakteri u proces obrade. Ovo su rezne kretnje alata, rotaciono kretanje reza a i radnog komada, i radijalno kretanje reza a. Bez obzira na to kako je operacija definisana, postoje tri osnovna procesa zadiranja alata u radni komad, koji mogu biti razlikovani na osnovu radijalnog kretanja. Kada se zadire bez kretanja kotrljanja, radijalno zadiranje djeluje bez rotacionog kretanja alata i radnog komada. U slu aju zadiranja sa kotrljanjem, iznos zadiranja alata i iznos dubine zadiranja je postignut sa istovremenim obrtanjem alata i radnog komada, pri

emu ugao kotrljanja tipi no iznosi manje od 180. Helikoidni tj. zavojni proces sa opadaju im upravljanim radijalnim posmakom istovjetan je sa okolnostima u kojima se iznos zadiranja i dubina zadiranja mjenju neprekidno preko broja i broja obrtaja. Za oblikovanje zup anika, mjerenje reznih sila poma e u analizi optere enja koja se pojavljuju na reza u za jednake odnose proizvodnje, ali pod razli itim uslovima obrade (slika 35). U konvencionalnim procesima rezanja zup anika (zadiranje sa/bez obrtanja), pove anje optere enja u suhoj obradi je izme u 15% i 25%, zavisno na reznim parametrima koji su kori teni. Za zavojno-radijalno-opadaju i zadiranje, suho rezanje zna i da pove anje u brzini rezanja uzrokuje zna ajno manje pove anje u glavnoj reznoj sili (pribli no 5%). Ovo se de ava usljed velikih obrtnih posmaka, sa kratkim vremenom dodira izme u alat a i strugotine. Nadalje, razmjera rada trenja u formiranju strugotine je mala. Funkcija podmazivanja fluida je minorna usljed ovih okolnosti dodira. Mjerenje sile rezanja otkriva da tehnika zavojno -radijalnoopadaju eg zadiranja je vi e pogodna za suhu obr adu nego konvencionalni proces zadiranja. Ova tehnika je, zbog toga, kori tena u kasnijim istra ivanjima. Za standardni alat oblo en titan-nitridom (TiN) pove anjem brzine rezanja sa 60 na 75 m/min (25%) pove ava se dubina kratera, zavisno od uslova podmazivanja (slika 36). Interpoliranjem vrijednosti za dubinu kratera od 100 m, brzina rezanja se pove ava slu e i smanjenjem radnog vijeka na 30% od orginalnog nivoa, Tako e je jasno da, za iste brzine rezanja, postoje vrlo male razlike izme u radnog vi jeka alata postignutog suhom obradom i primjenom konvencionalnog fluida. Za odre eni radni vijek, suha obrada rezultuje uvijek u dubini kratera manjim od onih koji se pojavljuju u obradi sa podmazivanjem. Nedavni razvoj u tehnologiji obloga je izazvao glavne koristi u otporu reza a na tro enje. Inovativni sistemi slojeva {komercijalni standardni tvrdi slojevi (CrN,(Ti,Al)N,Ti(C,N)gradijent) i novi tipovi obloga (Ti(C,N)vi eslojni, MoS 2 i TiN+ MoS2 obloge)} su ispitani da bi se odredile pogodnosti za odre e ne zahtjeve procesa oblikovanja zup anika. Cilj eksperimentalnih ispitivanja bio je da se postigne glavno pove anje u vijeku trajanja reza a. Za identi ne uslove rezanja, razli ite standardne obloge (Ti(C,N)gradijent , (Ti,Al)N, TiN, CrN) rezultuju jedino u minornim razlikama u radnom vijeku alata. Porstoje samo bezna ajne razlike u dubini kratera izme u ovih materijala obloga za radni vijek alata od 450 rezova upljina me uzublja. Pozitivna karakteristika tro enja TiN+MoS2 kombiniranog sloja je uporedljiva sa onom od Ti(C,N) vi eslojno oblo enog alata. Pobolj anje ili napredak u metodama oblaganja zna i da suha obrada rezultuje u udvostru avanju radnog vijeka alata, porede i sa kori tenjem standardnih slojeva.

4.2 Geometrijski nedefinisana rezna ivica

Bru enje Mnoga istra ivanja otkrivaju da ak i procesi bru enja imaju potencijala za zna ajno smanjenje u potro nji konvencionalnih maziva za hla enje. isti primjer je povr insko bru enje kaljenog elika sa minimalnom koli inom podmazivan ja tj. MQL-om. U istra ivanju je kori ten kaljeni elik 16MnCr5 (SAE 5115), koji se esto koristi u visoko optere enim djelovima, kao to su zup anici ili vratila. Za okruglo bru enje slika 37 pokazuje rezultuju e normalne sile kao funkciju dubine reza i odnosa specifi nog odno enja materijala za razli ite uslove hla enja. Da bi dobili pouzdane informacije o procesu bru enja, svaki ekperiment je ponovljen osam puta i rezultati koji su prezentirani su prosjek ovih testova. Rezultati pokazuju da se normalna sila pove ava degresivno kao funkcija iznosa specifi nog odno enja materijala (ve a dubina reza) za konvencionalno dovo enje sredstva za hla enje. Maksimalna sil a ve a od Fn = 900 N je primje ena na specifi noj koli ini odno enja materijala od Q' w = 14 mm3/(mms)., koja odgovara dubini reza od a e= 140 m. Smolom (kalafonijum) spojeni korundni to ak je karakterizovan gustom strukturom i visokovezivnom izdr ljivo u koja rezultuje u brzom optere ivanju topografije to ka metalnom piljevinom to jest strugotinom. Ovo dejstvo vodi do toplotnog o te enja radnog komada, kao to su pukotine ili svjetlo i tamno nagri ena mjesta, s obzirom na kratkotrajni metalur ki dodir na povr inskom sloju. Kao to je o ito, kada se primjenjuje MQL pod istim okolnostima bru enja o te enje se pojavljuje na manjim specifi nim koli inama odstranjivanja za Q' w < 1 mm3/(mms). U pore enju sa konvencionalnim dovo enjem sredstva za hla enje, normalna sila se pove ava mnogo br e kod kori tenja MQL-a.

Daljnja istra ivanja suhog bru enja u slu aju kaljenih elika za iste okolnosti bru enja kod eksperimenta pokazuje toplotno o te enje isto kao i ve e rezne sile; hrapavost radnog komada dobijena je na ak manjim specifi nim koli inama odno enja materijala od Q' w < 0.5 mm3/(mms). Razlog ovakvog pona anja procesa postaje evidentan kroz elektro-mikroskopsko skeniranje strugotine. U obradi sa podmazivanjem, relativno duga strugotina sa razli itim irinom i debljinom se pojavljuje, nagovje tavaju i dobro odno enje strugotine i dovoljnu poroznost u prednjim dejstvuju im zrnima. Sa MQL i suhim bru enjem, oblici strugotine su promjenjeni zna ajno i okarakterizovani su velikim koli inama strugotine u komadima, ozna avaju i istro enost smanjenje vrijednosti odno enja strugotine zbog optere enja to ka. Na slici 38, normalna sila u odnosu na radnu brzinu je pokazana. Sa primjenom konvencionalne emulzije za hla enje u zoni dodira, normalna sila ostaje pribli no konstantna i nije opa eno nikakvo toplotno o te enje. U pore enju, kori tenje MQL-a vodi kontinualnom pove anju u u normalnim silama sa velikom devijacijom to jest odstupanjem u rezultatima, eventualno usljed smanjene stabilnosti procesa sa ovim napajanjem sredstvom za hla enje. U isto vrijeme, toplotno o te enje se pojavljuje pri malim koli inama odno enja materijala od Q' w < 0.5 mm3/(mms). Porede i rezultate postaje o igledno da je normalna sila vi e osjetljiva na dubinu reza nego to je to sa brzinom rezanja, i, prema tome, smanjenje u dubini rezanja je vi e efikasnija strategija za postizanje povr ine obradka bez o te enja nego smanjenje brzine rezanja. U oba slu aja. Koli ina odno enja materijala, ekvivalentna debljina strugotine, isto kao i sile, su smanjene. Manja brzina rezanja tako e uzrokuje pove anje u vremenu djelovanja generacije toplote, zbog ega bilo koji smanjeni nivo generacije toplote je djelomi no izjedna en. Sve u svemu u kru nom bru enju sa MQL-om koli ina maksimalnog odno enja materijala od Q' w = 0.5 mm3/(mms) ili Q'w = 0.25 mm3/(mms) je postignuta bez toplotnog o te enja na povr inskom sloju radnog komada.5 ALATNE MA INE I PERIFERNA OPREMA

Suha obrada ne zahtjeva samo tehnolo ka pode avanja procesa obrade nego i tako er nove standarde za alatne ma ine i opremu koja podr ava alatnu ma inu. Izostanak funkcije maziva za hla enje, kao hla enje, kontrola temperature, i enje strugotine, transport strugotine, i enje, i uvanje, zahtjeva alterna tivna rje enja, koja jedino mogu biti postignuta kroz odgovaraju i dizajn alatnih ma ina. Adaptacija alatnih ma ina u ispunjenju zahtjeva suhe obrade mora biti posmatrano odvojeno za stare i nove sisteme. Na postoje oj opremi, konstrukcione promjene obi no zahtjevaju vi e truda i vi e tro kove. Ako su tro kovi obnove ekonomski ne izvodljivi, esto aplikacija sistema sa MQL dovo enjem i ku i te za radni prostor predstavlja razumne i neophodne modifikacije. Sa razvojem novih alatnih ma ina, mogu nost izrade bitnih promjena dizajna je ve a, odkad zahtjevi za suhu obradu ili MQL mogu biti razmatrani od po etka. Kakogod, grani ni uslovi proizvodne strukture koji postoje u praksi imaju mnogo razli itosti u pronala enju jedinstvenih potpunih

rje enja. Zbog toga, ne ophodno je razmotriti liniju preno enja, ma inske centre, i ma ine za specijalne svrhe odvojeno (slika 39). Zahtjevi postavljeni za alatne ma ine opremljene za suhu obradu u masovnoj proizvodnji i fleksibilni sistemi proizvodnje mogu biti podjeljeni u razli ite kategorije. Jedan od najva nijih problema je uklanjanje strugotine iz obradnog prostora da bi se izbjeglo nagomilavanje strugotine i da bi se smanjila toplota nastala u komponentama alatne ma ine. Nadalje, kompenzacija temperature, integracija MQL-a, isto kao i mjere sigurnosti, su va ni aspekti koji trebaju biti razmotreni.5.1 Dizajn alatnih ma ina

S obzirom na uklanjanje strugotine, va no je da vrela strugotina ne razmjenjuje kineti ku i toplotnu energiju sa radnim komadom, instalacijama, i komponente alatne ma ine. Osnovni zahtjevi su da postoji kosina u dizajnu radnog prostora i efikasno uklanjanje strugotine iz radnog prostora. Da bi postigli veliku proizvodnost manuelno uklanjanje strugotine treba biti izbjegnuto. Adaptirana radna zona t rebala bi imati za titne plo e, nagnute povr ine i koso pozicioniranje metalnih limova. Nadalje, za titne plo e sa glatkim i otpornim povr inama na tro enje i vise im ili nagnutim radnim komadima sprje avaju i nagomilavanje strugotine. Upravljanje strugotinom i premje tanje strugotine unaprje eno je potpuno ogra enim radnim prostorom i automatizovanim konvejerom za strugotinu (slika 40). Ako vertikalne povr ine ne mogu biti realizovane u alatnoj ma ini, automatizovano i enje i sistem izvla enja poma e pri izbjegavanju akumulacije strugotine. Me utim, postoje mnogi razli iti ispusni sistemi za uklanjanje strugotine to je br e mogu e. Promjene potrebne za prilago avanje procesa suhe obrade nema efekat samo na dizajn unutra njosti alatne ma ine. Ostale komponente sistema proizvodnje

moraju biti modificirane i periferna oprema mora biti adaptirana za specifi ne potrebe. Slika 42 pokazuje neke primjere dizajna elemenata da bi se izbjegla akumulacija strugotine i toka toplote prema komponentama alatne ma ine. Osim ku i ta radnog prostora i va enja strugotine, pra ine, i estica, upravljanje zaga ivanjem atmosfere tako e mora biti razmotreno. Filteri i sistem za separaciju su potrebni iz razloga i enja i odvajanja. Idealno, ove komponente upravljane su sa potpuno regerativnim materijalima. Razmatraju i za titu zdravlja radne snage to jest ljudi, ku i te bi trebalo da ograni i buku na 75 jedinica railways (A). Odabir odgovaraju ih konstrukcionih materijala za visoko-djelotvorne alatne ma ine je od su tinske va nosti. Potoji pove ano kori tenje reakcionih smola kao alternativni konstrukcioni materijal. Kao odgovor na ve a toplotna optere enja i ve u gustinu energije pogonskog motora i osovina, kompozitna le i ta esto se koriste za alatne ma ine za zavr nu i te ko strugarske operacije i primjenu suhe obrade. Neke komercijalne alatnih ma ine su razvijene koje su adaptirane za potrebe suhe obrade. Tipi ne osobine su automatsko rukovanje radnim komadom i integracija internog sistema dove enja minimalne koli ine podmazivanja to jest MQL-a (slika 43).5.2 Integracija MQL sistema (integracija sistema minimalne koli ine podmazivanja )

Sa obzirom na napajanje MQL-om, integracija i kontrola MQL sistema je osnovni zahtjev za alatne ma ine pogodne za suhu obradu. Koli ine doziranj a zraka i fluida, isto kao i alatom povezani podaci, trebaju biti pohranjeni u numeri ki kontroliranu jedinicu. Zbog u estalog mjenjanja alata u automatizovanom sistemu proizvodnje neophodno je osigurati kratko vrijeme odziva jedinice MQL -a. Curenje maziva i pu tanje zra nog pritiska tokom zamjene alata treba biti izbjegnuto. Kratko vrijeme odziva, prebacivanjem na impuls za mjerenje jedinica, i izbacivanjem aerosli iz cjevovoda za ha enje je fundamentalno. Op enito, vanjsko dovo enje MQL-a mo e biti smatrano kao zavisnost u cjelini od mjerene jedinice. Ograni enja dovo enja MQL -a op enito je povezano sa niskom dostupno u reznoj zoni, koja je, u struganju, u zavisnosti od pozicije mla znica u odnosu na rezni alat. Za ve inu automatizovanih aplikacija reznja , interno dovo enja

MQL-a kroz alat je najbolje. Usljed mnogih interfejsa u lancu izme u sistema MQL dovo enja i izlaznih otvora na alatu, neophodna je adaptacija cjelokupnog sistema. Jedna od glavnih pote ko a je centrifugalna sila usljed rotacije alata n a mje avinu aulje-zrak. Aerosol se mo e izdvojiti i akumulirati unutar alata ili osovine. Neujedna en popre ni presjek i veliki broj obrtaja naru ava efektivan transport mje avine. Nadalje, popre ni presjek kanala za hla enje uti e na brzinu toka. Za MQL sistem odre eno i efektivno podmazivanje je od su tinske va nosti. Potrebni su sitemi koji mogu osigurati dobru raspr ivost, fine kapljice na izlazu iz alata. Sistem sa jednim kanalom dovo enja aerosoli pokriva veliki put, i komponente aerosoli mogu biti izdvojene ili kapljice mogu zgusnuti. Sistem sa dvokanalnim dovo enjem dopu ta regulisanje preko varijabli veli inu kapljica, siguran transport mje avine, i kratko vrijeme odziva. MQL sistem obi no treba da napaja mnogo rezli itih alata, koji zahtjevaju razl i ite koli ine ulja i zraka. Bazirano na ovoj injenici, budu i zahtjevi su kompletna integracija MQL sistema u numeri ki kontroliranu alatnu ma inu.5.3 Uklanjanje strugotine

U operacijama struganja strugotina obi no pada na konvejer strugotine zbog pristupa nosti reznoj zoni. Nasuprot ovog, operacije glodanja mogu voditi o troj strugotini ili kontaminacji estica u radnoj zoni. Zbog prekinutog reza, mali komadi i strugotine su generisani i rastureni obrtajem alata. Kao rezultat, strugotina se mo e lako natalo iti na platformama, steznim ure ajima, ili radnim komadima. U ovim slu ajevima, usisni sistem mo e biti primjenjen, koji uklanja strugotinu blizu rezne zone. Neka istra ivanja su fokusirana na skupljanju strugotine u aplikacijama bu enja. Predstavljeni koncepti u osnovi se razlikuju u smislu me uprostora izme u alata i radnog komada i strategije odvo enja strugotine. Neki usisni poklopci izbacuju strugotinu pod odre enim uglom u radnu zonu, dok drugi koncepti usisavaju strugotinu preko crjeva, d irektno izvan alatne ma ine. Kakogod, konstrukcija svih usisnih crijeva mora da se suo i sa osnovnim problemom da strugotina mora biti smanjena i ispu tena sabirnim elementom, zbog ega proces ne bi trebao biti ometan njom. Ovo zahtjeva vrlo pa ljivu konst rukciju i realizaciju sabirnog elementa

isto kao njegovog odnosa upravljanja zrakom i strugotinom, kao i optimizirani alat za skupljanje strugotine. Relevantni kriterij za definisaje konstrukcionih parametara izduvnog crijeva je bazirana na neophodnim tehn i kim zahtjevima. Osnovni zahtjevi su me uprostor izme u ma ine i alata, mali konstrukcioni volumen, kompatibilnost sa izmjenjiva em alata, sistem sastavnog bloka (interfejsi), i snaga usisavanja pogodna za ma inski proces. Slika 45 ilustrira razli ita dan a nja rje enja sistema usisnika. Nedavno, razvijen je sistem koji sakuplja i ispu ta strugotinu sa oprugom sa spiralnom trakom. Sistem ne samo da smanjuje pouzdano strugotinu, nego tako er i izlu uje MQL aerosol. Slika 46 pokazuje MQL aplikaciju sa formiranjem ekstremne magle. Primjenjivanjem identi nih parametara obrade, opruga sa spiralnom trakom vodi do i enja obradne okoline, bez dodirivanja komponenti alatne ma ine. Da bi implementirali automatske operacije na ma inskim centrima, alat i crijevo za odvo enje su integrisani zajedno u alatu. Ispuno crijevo treba ispuniti razli ite zahtjeve naspram alata da osigura efikasnu i ekonomi nu operaciju. Crijevo mora biti pr vr eno torzionim suportom na alatu odkako ne smije da rotira tokom procesa obrade. Dalje, crijevo mora biti vezano sa dr a em alata sa ure ajem protiv odvrtanja, budu i da crijevo mora biti u potpunosti nevezano sa dr a em alata tokom obrade. Da bi se koristila opruga sa spiralnom trakom u ma inskim centrima, modularna konstrukcija je napravljena od nekoliko in injerskih komponenata. Va na je brza i jednostavna izmjena sistema kao i pouzdana operacija. Slika 47 pokazuje djelove sistema usisnika u ma inskom centru sa teleskopskim alatom. Tokom procedure mjenjanja u magacinu alata, odvodno crijevo uvaju tri sferna kugli na dijela izvedeni u prstenu na dr a u alata. Sa promjenom opruge kuglice su oslobo ene od dr a a alata i torzioni suport preuzima pode avanje usisnog crijeva. Kada je usisni sistem uklonjen od alata, usisno crijevo je ponovo oslobo eno torzioni suportom i sada fiksiranje pozicije crijeva preuzimaju oblikovani sferni kugli ni dijelovi na dr a u alata. Tokom procesa obrade ne postoji kontakt izme u rotiraju eg dr a a alata i ne rotiraju eg izduvnog crijeva. Trenutna istra ivanja sistema skupljanja strugotine su fokusirana na razvoju pouzdanih sistema izdvajanja koja se lahko odr avaju. Ova istra ivanja isti u da se jedinstveno moraju uzeti u obra un tehni kih zahtjeva, kao to je identificiranje uzroka mogu ih kvarova i pobolj anje upravljanja strugotinom i pouzdanost

operacije, da bi se postigao industrijsko -koristan dizajn. Pore eno sa aluminijem ili sivim livom, mnogi rizici su povezani sa suhim, ili ak MQL, rezanjem magnezijuma. Ako se procesne temperature ve e od 450C pojave, strugotina mo e da se zapali. Plamen strugotine od magnezijuma ili pra ina mogu dosti i pribli no 3000C. tavi e, pomjeranje strugotine ili pra ine dalje od alatne ma ine mo e da pro iri vatru i na druga mjesta. Nadalje, estice ma gnezijuma manje od 500 m predstavljaju predstoje u opasnost od eksplozije. Va an zadatak u suhoj obradi magnezijuma je smanjivanje koli ine strugotine koja postoji unutar radnog prostora alatne ma ine. Odnose i se na ovu mjeru, nastala strugotina mora biti odstranjena iz alatne ma ine to je mogu e br e i pouzdanije. Postizanje ovog cilja smanjuje toplotu unutar radnog prostora, i pove ava preciznost radnog komada. Rizik od o te enja ma ine tako er e biti smanjena, odkako e koli ina strugotine magnezijuma u radnom prostoru biti mala i potencijalna vatra e imati manje djelovanje. Jedan koncept uklanjanja strugotine je baziran na siklonskom separatoru, koji izdvaja strugotinu i pra inu iz alatne ma ine. Presa za pravljenje briketa je spojena sa sistemom uklanjanja strugotine zbiju i izdvojeni materijal tek kad dovoljna koli ina strugotine bude skupljena (slika 48). Da smanjimo ljepljenje strugotine na komponente sistema, zidovi i lijevci su napravljeni od isto nehr aju eg elika. Sa ovim mjerama, koli in a toplote pohranjene u strugotini koja se prenosi prema alatnoj ma ini je smanjena. Nadalje, od pomo i pri skupljanju strugotine je, radni prostor koji bi trebao imati nagnuto oblikovane zidove i oblik bi trebao pratiti obim kretanji ma ine. Mjerenja emisije pra ine su izvo ena na izlaznoj cijevi od strane certificirane asocijacije tokom glodanja i bu enja legure magnezijuma AZ91HP. Parametri rezanja su odabrani da proizvedu veliki nivo pra ine naspram tipi nih uslova obrade; prosje na koncentracija mase pra ine po kubi nom metru zraka koja je izmjerena iznosi 1.5 mg/m3, sa maksimumom od 3.1 mg/m3. Obje vrijednosti su ispod maksimalne dozvoljene vrijednosti za lokalno primjenljivim profesionalno -sigurnim standardom (10 mg/m3). Slika 49 daje pregled sklopljen og prototipa ma ine. Briket proizveden kori tenjem procesa iznad pona a se kao masivni dio od magnezija, to zna i da strugotina nije zapaljiva u presovanom obliku. Jednom, strugotina koja napusti sistem predstavlja malu, bilo kojoj, opasnosti od vatre. Usljed kontinuirane ope racije sistema usisavanja ne postoji akumulacija strugotine u alatnoj ma ini

ili okolini proizvodnje. Nadalje, ciklonski separator premo uje problem fine i eksplozivne pra ine odkako nije potreban filter za separaciju. Briketi tako e zahtjevaju manji prostor skladi tenja nego odgovaraju a ne presovana strugotina jer je vrlo veliki faktor kompresije do 11. Brojni obradni testovi su izvo eni sa prototipom alatne ma ine koji je razvijen. Tokom testova je verifikovana sigurnost sistema za obradu magnezijuma pod okolnostima suhog rezanja.5.4 Kontrola temperature

Kao to je spomenuto prethodno, uklanjanje vrele strugotine, koja sadr i oko 90% nastale toplote u procesu rezanja, je klju no izdanje sa obzirom na izbjegavanje zna ajnog zagrijavanja radnog komada i komponenti alatne ma ine. Kakogod, ako prijenos toplote ne mo e biti izbjegnut, va no je poznavati koli inu generisane toplote tokom procesa obrade. Zna ajno toplotno irenje radnog komada i alata mora biti detektovano, na primjer; integrirani sistem lase rskog mjerenja, i momentalno kompenziranje implementirano preko sistema numeri ke kontrole. Ipak, ovaj problem i izmjene udru enog sistema se ne odnose na suho rezanje; oni se primjenjuju pribli no prakti no na sve sisteme obrade. Ostala mjere koja slu e da toplotne devijacije radnog komada uvaju na malom nivou su toplotna stabilizacija prije i poslije procesa obrade, i adaptirana strategija obrade. Modificirana strategija ili plan procesa koji je fokusiran na izbjegavanje preno enja toplotnog deformisanj a sa jednog procesa na drugi e u initi mogu im procese obrade sa velikim volumenima rezanja, dugim vremenom dodira, ili velikim iznosima trenja na kraju plana procesa obrade. Ako je mogu e, visoka preciznost procesa trebala bi biti smje tena na po etku (slika 50).

5.5 Za tita od vatre i eksplozije

Izostavljanjem sredstva za hla enje u suhoj obradi me e zahtjevati odre ene sigurnosne mjere predostro nosti. Tokom obrade legura lahkih metala sa MQL -om, eksplozivna mje avina pra ine i finih estica mo e nastati. Zbog visokih temperatura procesa izvor paljenja se mo e pojaviti, naro ito pod uslovima agresivne obrade. ak iaoko paljenje mje avine aerosoli raspr ene u zraku nije vjerovatna, mjerenja bi trebala biti preduzeta da bi se za titila alatna ma ina i ostala kapitalna oprema, ali i zdravlje radnika.

Tehnologija dostignutog stepena razvoja za obradu legura magnezijuma u konvencionalnim procesima obrade koristi sistem za tite protiv vatre i eksplozije. U osnovi, komponente ovog sistema mogu biti prenese ne u aplikacije sa MQL-om. Usljed opasnosti od eksplozije, obuhva eni prostor treba da podnese pritisak nastao eksplozijom. Da bi sprije ili katastrofalnu eksploziju alatne ma ine, klapne za ispu tanje pritiska su integrisane unutar radne zone. Aktivna mje renja za tite mogu biti realizovana pogodnim sistemom ga enja po ara. Opti ki i toplotni senzori kontroli u proces obrade i automatski aktiviraju sistem za ga enje po ara. U isto vrijeme, ogla ava se alarm najavljuju i vatru osoblju odr avanja. Nadalje samostalna za tita alatna ma ina , perifernih komponenti, kao to je sistem za izdvajanje i spremnici strugotine, tako e mora biti razmotrena, odkad strugotina i pra ina nisu vezani medijem. U obradi magnezijuma, na prim