Elszívástechnikai alapok CNC forgácsoló üzemek számára

A mai CNC szerszámgépek valószínűleg az egyik legösszetettebb és legsokoldalúbb gépészeti berendezések. Összetettségüknek köszönhetően számtalan szempontból lehet vizsgálni őket. Jelen cikkemben egy ritkán érintett témakörről, a szerszámgépekhez kapcsolódó elszívástechnikákról lesz szó.

A különböző forgácsolási folyamatokban egy közös pont van, mindig keletkezik hulladék. Általában a szakemberek többsége pusztán a kézzel megfogható, látható forgácsra gondol, de technológiától és anyagminőségtől függően más jellegű szennyező anyag is keletkezhet. Ilyen anyagok például a forgácsolás során leválasztott apró méretű anyag törmelékek. Tipikus példái ennek a könnyen törő, rideg anyagok forgácsolásánál a gyakran mikronos nagyságrendbe eső, levegőben terjedő apró szemcsék. Például: üveg, üveg- vagy szénszál erősítésű kompozitok és műszaki kerámiák forgácsolásánál. Ezen levegőben terjedő szemcsék gépi és emberi szempontból is komoly figyelmet érdemelnek.

darwin-2000

Gépi szempontból az apró szemcsék a szerszámgép értékcsökkenéséhez, műszaki teljesítőképességének romlásához vezetnek hosszú távon. Minden szerszámgépben vannak mozgó alkatrészek, a gyártók minőségpolitikájának megfelelően kimunkált illesztésekkel, egymáson elmozduló elemekkel. Ezek a kemény, rideg szemcsék a megmunkált felületeket hosszú távon koptatják, mely akár töréshez is vezethet. Vegyük például a vezetékezések esetét. Ha a szemcsék rájutnak a vezeték felületére, a vezetéken haladó egység folyamatosan, lüktető jelleggel benyomja, elhúzza a szemcséket, mely apró karcolásokat eredményez a felületeken.

A szemcsék mikronos mérete miatt ezek nem befolyásolják jelentősen a gép üzemi pontosságát. Ám az alkatrészek tönkremenetelének egyik leggyakoribb esete a törés, mely törés mindig a felületen indul meg. Így az apró karcolások és benyomódások csak növelik az esetleges felületi lepattogzódások esélyét. Vannak más jellegű mechanizmusok egy szerszámgépben, melyek kevésbé fontosak, alapvető funkcióját a gépnek jelentősen nem befolyásolják, például ajtózárás mechanizmusa, melyek meghibásodása kevésbé kritikus, mégis a szervizelése, javítása szintén extra költséget és időkiesést jelent.

Bár a mai modern CNC szerszámgépek teljes körű burkolattal rendelkeznek, de ne feledjük, nincs olyan, hogy tökéletes tömítés! A szerszámgépgyártók a különböző tömítéseket szakosodott gyártóktól szerzik be, akik egy adott biztonsági százalék alatt garantálják a tömítettséget. Általános gépgyártás során, például alumínium, vagy szerkezeti acél megmunkálásánál a keletkező szálló por, szemcsés szennyeződés mértéke igen alacsony, így a gép mechanikus részeibe kerülő porszennyeződés szinte elhanyagolható. Más a helyzet grafit megmunkálásnál, kerámia marásnál, stb.

A keletkező szemcsék emellett a gépkezelők komfortérzetét, munkakörnyezetét is befolyásolhatják. A szálló por jellegű szennyeződések ingen könnyen terjednek a levegőben, zárt, szellőzés nélküli légterekben. Egy üzemcsarnokban órák alatt telítődhet a levegő, elérve az emberi komfortérzet határértékét.

darwin-gépen_nagyítva

Azonban nem csak szilárd anyag kerülhet megmunkálás során a levegőben. Egy másik fontos tényező a megmunkálásoknál alkalmazott hűtőfolyadékok, emulziók levegőben történő terjedése. A hűtőfolyadékot a szerszám és a munkadarab termikus stabilitásának megtartása miatt alkalmazzák, és általában nagy nyomású rendszerrel juttatják a szerszám közelében. Esztergálásnál kb. 5-15 bar a jellemző, míg marásnál, fúrásnál 20-70 bar nyomásértéket is felvehet a kilépő emulzióáram. A munkadarabnak/szerszámnak csapódva cseppek keletkeznek, melyek könnyen terjednek a levegőben. A hűtőfolyadék gépi oldalról vizsgált veszélye a gép kenésrendszerében és elektromos rendszerében jelentkezik.

Az emulziók viszkozitása (folyóképessége) nagyságrendekkel eltér a csapágyaknál, vezetékeknél alkalmazott kenőolaj viszkozitásától. A kenés helyére kerülve az emulzió cseppek könnyen keveredni tudnak a kenőanyaggal, ezzel csökkentve a kenés hatékonyságát. Elektronikus oldalról tekintve a veszély igen ritka, mégis környezettől függően számolni kell vele. A levegőben terjedő emulzió, ha a kapcsoló szekrénybe kerül, akár rövidzárat is okozhat. Emberi oldalról a veszély szintén a gépkezelők komfortérzeténél jelentkezhet. A levegőben keveredő hűtőfolyadék értelemszerűen a levegő páratartalmát növeli, mely hosszútávon az ember hőfok érzetét befolyásolja, továbbá nagy mennyiségben karcinogén – rákkeltő – anyagként is viselkedhet.

Icarus

A szerszámgépekhez csatolt elszívó rendszerek az ilyen jellegű problémák elkerülésére alkalmasak. Az elszívó rendszerek lényegében olyan speciális ventillátorok, melyek a megmunkálási tér közelében kerülnek elhelyezésre. Feladatuk, hogy a megmunkálás során keletkező, levegőben terjedő szennyeződéseket eltávolítsák a munkatérből, így biztosítva mind a gép, mind az gépkezelő biztonságát. Működésük során a munkatérből kiszívott levegőt megszűrik, majd vagy a környezetbe, ritkább esetben (teljesen zárt burkolatoknál) a gép munkaterébe juttatják vissza. A hangsúly az elszíváson és a szűrésen van.

A technológia jelentősen befolyásolja az alkalmazni kívánt elszívó berendezést. Például a veszélyes anyagot lemezes munkáknál (plazmavágás, lézervágás) a nagy mennyiségű hőbevitel miatt az acélból kivált fém-szén szemcsék és fém-oxidok, kerámiáknál értelemszerűen a letöredezett szemcsék, grafitmegmunkálásnál a szén szemcsék jelentik. Acélok marásánál, esztergálásánál, míg a szilárd szennyező anyagok jelenléte elhanyagolható, addig a levegőbe került emulzió komoly veszélyforrást jelenthet.

elszivas_3Vannak továbbá egyedi, különleges technológiák, melyek egyedi elszívás-technikai megoldásokat követelnek meg. Ilyen például a mikro-fúrásoknál alkalmazott olajköd pára rendszer, mely a fúrószár közelében permetként oszlatja szét a hűtőfolyadékot. Ezek különböző típusú szennyező anyagok, így jellegük és méretük is eltérő. A szűrők egyik legfontosabb jellemzője, hogy mekkora az a legkisebb szemcseátmérő, amit még meg tud szűrni. Ez elszívás-technikában a 30μm-től akár az 5μm-ig is terjedhet. A szűrőkre vonatkozó előírásokat az EN 1822-es szabvány tartalmazza, mely kitér az adott szűrő típusok alkalmazhatóságára és élettartamára is. Gyakran alkalmaznak más elven működő szűrőrendszereket is, például centrifugál szűrőket.

elszivas_4

Általánosan elmondható, hogy a szerszámgépeknél alkalmazott elszívás-technikai berendezések hosszú távú befektetések. A munkahely környezetének és a szerszámgép biztonságának növelése közvetlenül a költségvetésekben nem mutathatóak ki, mégis jelentős kérdés mellyel foglalkozni kell, mind munkaügyi, mind biztonságtechnikai szempontból. Hatalmas előnyük más szerszámgépeket kiszolgáló-kiegészítő berendezésekhez képest a fajlagosan alacsony áruk. Folyamatos költségként a szűrők cseréje, illetve az áramfogyasztás jelenik csak meg.

Mivel az elszívó berendezések áramlástechnikai gépek, ezért jelentős többségüket frekvenciaváltóval egybeépítve lehet kereskedelmi forgalomban fellelni, így az aktuális munkaponthoz mindig a legoptimálisabb fordulatszám és nyomaték értéket állítja be a frekvenciaváltó (így az elszívás optimális nyomás- és térfogatáram értékét is), ezzel pedig csökkentve az üzemeltetés költségeit is.

Forrás:

http://www.prevotex.hu/lns/szuroberendezes-periferia.html

www.lns-europe.com

http://www.air-quality-eng.com/applications/metal-machining/mistbusters/at-work/mazak/

http://klsystem.hu/losma/termekek/legszurok