CS273294B1

CS273294B1 - Cutting lubricant for aluminium machining

Info

Publication number: CS273294B1
Application number: CS398788A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Karas
Original assignee: Frantisek Karas
Priority date: 1988-06-09
Filing date: 1988-06-09
Publication date: 1991-03-12
Also published as: CS398788A1

Abstract

The invention concerns the use of linear polydimethylsiloxanes with viscosity of 10 to 500 mPa.s at 20 degrees C as a cutting lubricant for aluminium machining coated on the cutting tool, which limits the adhesion of chips of machined material on the cutting tool. Linear polydimethylsiloxanes are known in methyl silicon oil, which forms a lubricating film on the cutting tool that is resistant to high temperatures and mechanical force occurring during abrasion of extracted chips from the work piece at the face of the blade of the machining tool. This prevents build-up of the worked material on the surface of the working tool when cold. Use of the cutting lubricant is particularly suitable due to its physiological neutrality and other chemical characteristics.

Description

Předmětem vynálezu je řezná kapalina pro obrábění hliníku, nanášená na řezný nástroj, která zamezuje nalepování třísek obráběného materiálu na řezný nástroj.It is an object of the present invention to provide an aluminum cutting fluid applied to a cutting tool that prevents chips from being cut onto the cutting tool.

Až dosud se jako řezná kapalina pro obrábění hliníku, například při zhotovování závitů, používal zejména petrolej. Nevýhodami této řezné kapaliny jsou zejména její snadné odpařování, zvýšená hořlavost, fysiologická škodlivost i nepříjemný zápach. Dalšími nevýhodami je nalepování třísek obráběného hliníku na břit řezného nástroje, a tím i porušování obráběné plochy. Výše uvedené nevýhody odstraňuje podle vynálezu použití lineárních polydimetylsiloxanů o viskozitě v rozmezí 10 až 500 mPa.s/20 °C jako řezné kapaliny pro obrábění hliníku nanášené na řezný nástroj.Until now, kerosene has been used as the cutting fluid for aluminum machining, for example in threading. The disadvantages of this cutting fluid are its easy evaporation, increased flammability, physiological harmfulness and unpleasant odor. Another disadvantage is the sticking of the chips of machined aluminum onto the cutting edge of the cutting tool and thus the failure of the machined surface. According to the invention, the abovementioned disadvantages are overcome by the use of linear polydimethylsiloxanes having a viscosity in the range of 10 to 500 mPa · s / 20 ° C as the cutting fluid for aluminum machining applied to the cutting tool.

Lineární polydimetylsiloxany jsou polydimetylsiloxanové kapalíny ve 100% formě, známé jako metylsilikonové oleje. Jsou fysiologicky nezávadné, k lidské pokožce inertní. Mají vysoký stupeň vzplanutí. Nepůsobí korozivně a jsou poměrně stabilní. Dosud je známo jejich použití jako maziv, náplní do tlumičů dopravních prostředků, přísady do barev, kosmetických přípravků a jiných chemických výrobků.Linear polydimethylsiloxanes are polydimethylsiloxane fluids in 100% form, known as methyl silicone oils. They are physiologically harmless, inert to human skin. They have a high degree of ignition. They are not corrosive and are relatively stable. Their use as lubricants, fillers for vehicle shock absorbers, paint additives, cosmetics and other chemical products is known to date.

Příklady použití podle vynálezu:Examples of use according to the invention:

Příklad č. 1 : řezná kapalina - lineární polydimetylsiloxan o.dynamické viskozitě 15 mPa.s při 20 °C byla použita při vrtání do materiálu 42 4005- 99,5 % Al + 0,5 % dovoleného obsahu chemických přimíšenin. Vrtání bylo prováděno na stolové vrtačce typ V-10-A. Polydimetylsiloxanová kapalina byla nanesena na řezný nástroj, vždy při započetí vrtání otvoru, štětcem ve vrstvě 0,1 až 0,2 mm. Bylo použito vrtáků: 0 2,5 mm o celkové délce nástroje 57 mm, délka šroubovice 30 mm a sklon šroubovice 40°, dále 0 3,3 mm o celkové délce nástroje 65 mm, délka šroubovice 36 mm a sklon šroubovice 40°. Vrtáky byly vyrobené z kalené výkonné rychlořezné nástrojové oceli 19 802 o tvrdosti 63 HRC. Před vrtáním byly na nástrojích naostřeny tyto řezné úhly: úhel hřbetu 15° - 3° a vrcholový úhel 135° - 5°. Vrtání bylo prováděno při frekvenci otáčení 1 400 min”'''. Vrtání jednoho průchozího otvoru 10 mm dlouhého bylo provedeno za 8 s.Example 1: Cutting fluid - linear polydimethylsiloxane of dynamic viscosity 15 mPa · s at 20 ° C was used when drilling in material 42 4005-99.5% Al + 0.5% of allowable chemical admixture content. The drilling was performed on a bench drill type V-10-A. The polydimethylsiloxane liquid was applied to the cutting tool, each time starting to drill the hole, with a brush in a layer of 0.1 to 0.2 mm. The drills used were: 0 2.5 mm with a total tool length of 57 mm, a helix length of 30 mm and a helix angle of 40 °; The drills were made of hardened high-speed tool steel 19 802 with a hardness of 63 HRC. Before drilling, the following cutting angles were sharpened on the tools: back angle 15 ° - 3 ° and apex angle 135 ° - 5 °. The drilling was performed at a rotation speed of 1400 rpm. One 10 mm hole was drilled in 8 s.

Vyvrtaný otvor měl rovnoměrný povrch, třísky z obráběného materiálu nebyly nalepené na nástroji. Vrtání bylo prováděno nepřerušovaně. Otřep vytažený nad obvod vyvrtaného otvoru, při provrtání obrobku, měl výšku do 0,5 mm.The drilled hole had an even surface, the chips of the machined material were not glued to the tool. The drilling was performed continuously. The burr pulled over the circumference of the drilled hole, when drilling the workpiece, had a height of up to 0.5 mm.

Porovnání shodného pracovního postupu při použití původní řezné kapaliny - petrolej PS-2 o dynamické viskozitě 1,0004 mPa.s při 20 °C : byly použity shodné řezné nástroje i řezné podmínky včetně shodného opracovávaného materiálu. Vrtání jednoho průchozího otvoru 10 mm dlouhého bylo provedeno za 11 s.Comparison of the same procedure using the original cutting fluid - kerosene PS-2 with a dynamic viscosity of 1,0004 mPa.s at 20 ° C: identical cutting tools and cutting conditions were used including the same machined material. One 10 mm hole was drilled in 11 seconds.

Vyvrtaný otvor měl nerovnoměrný povrch, nástroj se během vrtání zadíral a zastavoval v materiálu, proto bylo nutno provádět vrtání přerušovaně a očisíovat řezný nástroj od nalepených třísek z obráběného materiálu. Při provrtání obrobku měl otřep vytažený nad obvod vyvrtaného otvoru výšku 1 mm.The drilled hole had an uneven surface, the tool seized during the drilling and stopped in the material, so it was necessary to perform drilling intermittently and clean the cutting tool from glued chips from the machined material. When drilling the workpiece, the burr was pulled over the circumference of the drilled hole to a height of 1 mm.

Řezné rychlosti 11 m/min pro vrták o 0 2,5 mm a 14,5 m/min pro vrták o 0 3,3 mm u obou provedení byly volené s ohledem na termodynamické vlastnosti použitých řezných kapalin. Petrolej má vodivost 0,14 W/m,K při 20 °C a měrné teplo 2,14 kJ/kg.K. Lineární polydimetylsiloxanová kapalina má tepelnou vodivost 0,153 W/m.K při 20 °C a měrné teplo 1,55 kJ/kg.K,The cutting speeds of 11 m / min for the 0 2.5 mm drill and 14.5 m / min for the 0 3.3 mm drill in both embodiments were chosen with respect to the thermodynamic properties of the cutting fluids used. Kerosene has a conductivity of 0.14 W / m, K at 20 ° C and a specific heat of 2.14 kJ / kg.K. The linear polydimethylsiloxane liquid has a thermal conductivity of 0.153 W / m.K at 20 ° C and a specific heat of 1.55 kJ / kg.K,

Příklad č. 2 : řezná kapalina - lineární polydimetylsiloxan o dynamické viskozitě 15 mPa.s při 20 °C byla použita při strojním řezání závitů do materiálu 42 4005 - 99,5 % Al + 0,5 % dovoleného obsahu chemických přimíšenin. Řezání závitů bylo prováděno na sloupové vrtačce <k typ VS-32-A pomocí přístroje na řezání závitů se zpětným chodem GSA-1. Lineární polydimetylsiloxanová kapalina byla nanesena na řezný nástroj, vždy při započetí řezání závitů, štětcem ve vrstvě 0,1 až 0,2 mm. Dále byla lineární polydimetylsiloxanová kapalina nanesena na závitník, při zaříznutí poloviny délky závitové části nástroje, opět štětcem ve vrstCS 273294 Bl vě 0,1 až 0,2 mm. Bylo použito pravořezných maticových závitníků s krátkou stopkou : závitník M3 o celkové délce nástroje 48 mm, délka závitové části 13 mm a závitník M4 q celkové délce nástroje 58 mm, délka závitové části 18 mm. Závitníky byly zhotovené z kalené výkonné rychlořezné nástrojové oceli 19 802 o tvrdosti 63 HRC. Ťezání závitů bylo prováděno při frekvenci otáčení 224 min^-'¹'. Řezání jednoho průchozího závitu 10 mm dlouhého bylo provedeno za : 13 s při řezání závitu M3 a 11 s při řezání závitu M4. Stejný čas byl potřebný k vyšroubování závitníku z obrobku.Example 2: a cutting fluid - linear polydimethylsiloxane with a dynamic viscosity of 15 mPa.s at 20 ° C was used in machine threading to 42 4005 - 99.5% Al + 0.5% of the permissible content of chemical impurities. Thread cutting was performed on a column drill <k type VS-32-A using a GSA-1 reversible thread cutting machine. The linear polydimethylsiloxane liquid was applied to the cutting tool, each time starting threading, with a brush in a layer of 0.1 to 0.2 mm. Further, the linear polydimethylsiloxane liquid was applied to the tap, by cutting half the length of the threaded part of the tool, again with a brush in a CS 273294 B1 layer of 0.1 to 0.2 mm. Right-hand short shank taps: M3 tap with a total tool length of 48 mm, thread length of 13 mm and M4 q tap with total tool length of 58 mm, thread length of 18 mm were used. The taps were made of hardened high-speed tool steel 19 802 with a hardness of 63 HRC. Ťezání threads was performed at a speed of 224 min ^- ^'1'. Cutting of one 10 mm long through-thread was performed in: 13 s for M3 threading and 11 s for M4 threading. The same time was needed to unscrew the tap from the workpiece.

Vytvořené závity měly rovnoměrný povrch, šroubovice Závitu byla neporušena. Třísky z materiálu obrobku, které vznikaly při obrábění byly drobivé a nenalepovaly se v drážkách pro odpad materiálu, snadno se oddělovaly od nástrojů.The threads produced were evenly surface, the helix of the thread was intact. Workpiece material chips produced during machining were friable and did not stick to the material waste grooves, easily separating from tools.

Porovnání shodného pracovního postupu při použiti původní řezné kapaliny - petrolej PS-2 o dynamické viskozitě 1,0004 mPa.s při 20 °C : byly použity shodné řezné nástroje i řezné podmínky, včetně shodného opracovávaného materiálu. Řezání jednoho průchozího závitu 10 mm dlouhého bylo provedeno také za 13 s při řezání závitu M3 a 11 s při řezání závitu M4, avšak vytvořené závity měly nerovnoměrný povrch. Šroubovice závitu byla porušena. Došlo k zalepení drážek pro odpad materiálu u použitých závitníků a k napěchování třísek z obráběného materiálu v těchto drážkách.Comparison of the same working procedure using the original cutting fluid - kerosene PS-2 with a dynamic viscosity of 1,0004 mPa.s at 20 ° C: identical cutting tools and cutting conditions were used, including the same machined material. Cutting of one 10 mm long through-thread was also done in 13 seconds when M3 and 11 seconds when M4, but the threads produced had an uneven surface. The thread helix has been broken. The material waste grooves of the used taps were sealed and chips of machined material were packed in these grooves.

Řezné rychlosti 2,1 m/min pro závitník M3 a 2,8 m/min pro závitník M4 u obou pracovních postupů byly voleny s ohledem na termodynamické vlastnosti použitých řezných kapalin, uvedených v příkladu 1.The cutting speeds of 2.1 m / min for the M3 tap and 2.8 m / min for the M4 tap in both processes were selected with respect to the thermodynamic properties of the cutting fluids used as described in Example 1.

Při nanesení lineární polydimetylsiloxanové kapaliny na řezný nástroj se vytváří mezi stykovými plochami oddělované třísky obráběného materiálu a břitem nástroje mazací film z polydimetylsiloxanové kapaliny. Tento mazací film odolává vysokému tepelnému a mechanickému namáhání, které vzniká při otěru odebíraných třísek z obrobku o čelo břitu obráběcího nástroje. Zabraňuje tak navařování obráběného materiálu na povrch obráběcího nástroje za studená, nevzniká proto nárůstek materiálu na čele nástroje.When a linear polydimethylsiloxane liquid is applied to the cutting tool, a lubricating film of polydimethylsiloxane liquid is formed between the contact surfaces of the separated material chip and the tool tip. This lubrication film resists the high thermal and mechanical stresses that arise when the chips are removed from the workpiece against the cutting edge of the cutting tool. This prevents the material to be welded cold on the surface of the cutting tool, so there is no buildup of material on the tool tip.

Použití těchto lineárních polydimetylsiloxanů jako řezné kapaliny při obrábění hliníku je novým, dosud neznámým způsobem jejich využití, které se uplatní ve všech obrobnách, zabývajících se zpracováním hliníku pro různé výrobky nebo polotovary.The use of these linear polydimethylsiloxanes as cutting fluids in aluminum machining is a new, yet unknown method of their application, which is applicable in all aluminum processing workshops for various products or semi-finished products.

Claims

An aluminum cutting fluid applied to a cutting tool, characterized in that linear polydimethylsiloxanes having a viscosity in the range of 10 to 500 mPa · s at 20 ° C are used.