Tipi di refrigeranti CNC: Quale scegliere?

Quando si utilizza una macchina CNC, il calore è sempre una sfida. Per ovviare a questo problema, è necessario il giusto refrigerante CNC. Ma con tanti tipi disponibili, come si fa a scegliere il migliore per la propria applicazione?

In questa guida spiegheremo cos'è il refrigerante CNC, perché è importante e i diversi tipi di refrigeranti CNC che si possono utilizzare.

Che cos'è il refrigerante CNC?

Il refrigerante CNC è un liquido utilizzato nelle lavorazioni meccaniche per ridurre il calore e l'attrito. L'attrito tra l'utensile da taglio e il materiale crea temperature elevate che possono danneggiare gli utensili e ridurre la precisione.

Inoltre, aiuta a rimuovere i trucioli dall'area di taglio e previene l'usura degli utensili. Il refrigerante giusto può migliorare la finitura superficiale, prolungare la durata degli utensili e mantenere la macchina efficiente.

L'importanza del refrigerante per la lavorazione CNC

L'utilizzo del giusto refrigerante per CNC è importante per i seguenti motivi:

• Impedisce il surriscaldamento e mantiene le proprietà del materiale.
• Riduce l'attrito tra l'utensile e il pezzo.
• Sciacqua via i trucioli di metallo, evitando di danneggiare l'utensile.
• Protegge dalla ruggine le parti della macchina e i pezzi in lavorazione.
• Assicura tagli puliti e precisi

Come funziona il sistema di raffreddamento?

Quando la macchina CNC è in funzione, il refrigerante scorre sull'area di taglio per mantenere freschi e lubrificati l'utensile e il pezzo. Allo stesso tempo, lava via trucioli e detriti.

Successivamente, il refrigerante usato viene raccolto in un pozzetto sul fondo della macchina.

Da qui, una pompa lo sposta attraverso un sistema di filtraggio che rimuove i trucioli di metallo, l'olio di scarto e altri contaminanti prima di rimandarlo all'area di taglio attraverso gli ugelli o un sistema passante per il mandrino per essere riutilizzato.

Esistono due tipi principali di sistemi di raffreddamento: un sistema a macchina singola e un sistema di raffreddamento centrale.

Un sistema a macchina singola è più piccolo e serve solo una macchina. Questi sistemi non sono sempre dotati di un sistema di filtraggio avanzato, quindi si sporcano più rapidamente e richiedono una manutenzione più frequente.

Un sistema di raffreddamento centralizzato fornisce il refrigerante a più macchine e di solito ha una migliore filtrazione e separazione dell'olio, quindi è più efficiente per le operazioni di grandi dimensioni.

Indipendentemente dal sistema utilizzato, una pulizia regolare e un filtraggio adeguato sono importanti per mantenere il liquido di raffreddamento efficace e la macchina in perfetta efficienza.

Tipi di refrigeranti per lavorazioni CNC

Esistono diversi tipi di refrigeranti CNC, ciascuno con vantaggi diversi. Vediamo di seguito i dettagli.

Oli idrosolubili

Gli oli idrosolubili sono una miscela di olio e acqua, solitamente contenente olio 5-10%. Sono i refrigeranti per CNC più comunemente utilizzati perché forniscono sia raffreddamento che lubrificazione.

Pro:

• Offrono una buona lubrificazione, riducendo l'usura degli utensili.
• Questi refrigeranti aiutano a prevenire la ruggine sulle superfici metalliche.
• Funzionano bene per molti materiali e lavorazioni diverse.

Contro:

• I batteri possono crescere nel tempo, causando cattivi odori e la rottura del refrigerante.
• La manutenzione regolare è necessaria per prevenire la contaminazione e prolungare la durata del refrigerante.

Refrigeranti sintetici

I refrigeranti sintetici non contengono olio e sono costituiti da composti chimici progettati per garantire il massimo raffreddamento. Sono ideali per le lavorazioni ad alta velocità e funzionano bene con materiali come l'alluminio e l'acciaio inossidabile.

Pro:

• Forniscono un eccellente raffreddamento, riducendo l'accumulo di calore durante il taglio.
• I refrigeranti sintetici durano più a lungo e resistono alla crescita dei batteri.
• Lasciano meno residui, mantenendo più pulite le macchine e i pezzi da lavorare.

Contro:

• Non lubrificano come i refrigeranti a base di olio.
• Alcuni refrigeranti sintetici possono causare irritazioni cutanee se non vengono maneggiati correttamente.

Refrigeranti semisintetici

I refrigeranti semisintetici sono una miscela di sostanze chimiche sintetiche e una piccola quantità di olio. Offrono un equilibrio tra raffreddamento, lubrificazione e pulizia.

Pro:

• Funzionano bene sia per le applicazioni di lavorazione leggera che per quelle pesanti.
• Questi refrigeranti resistono alla crescita batterica meglio degli oli idrosolubili.
• Forniscono una migliore lubrificazione rispetto ai sintetici puri.

Contro:

• L'acqua dura può causare depositi di feccia, riducendo l'efficacia del refrigerante.
• Tendono a fare più schiuma rispetto ad altri refrigeranti, il che può influire sulla lubrificazione.

Olii semplici o liquido di raffreddamento pulito

Gli oli puri, detti anche lubrificanti, sono 100% a base di olio e non si mescolano con l'acqua. Sono utilizzati principalmente per lavorazioni pesanti e per il taglio di materiali tenaci.

Pro:

• Forniscono la migliore lubrificazione, riducendo l'attrito e l'usura degli utensili.
• Questi refrigeranti aiutano a ottenere una finitura superficiale liscia.
• Funzionano bene per tagli profondi e lavorazioni a bassa velocità.

Contro:

• Non raffreddano con la stessa efficacia dei refrigeranti a base d'acqua.
• Gli olii semplici possono produrre fumo, quindi è necessaria una ventilazione adeguata.

Refrigeranti a nebbia

I refrigeranti a nebbia utilizzano un sottile spruzzo di lubrificante o una piccola quantità di refrigerante mescolata all'aria. Sono spesso utilizzati nelle lavorazioni ad alta velocità, dove il refrigerante necessario è minimo.

Pro:

• Riducono gli sprechi di refrigerante e la confusione.
• I refrigeranti a nebbia sono ottimi per le lavorazioni leggere.
• Riducono i costi del refrigerante e sono più rispettosi dell'ambiente.

Contro:

• Non forniscono un raffreddamento sufficiente per i tagli pesanti.
• Una minore lubrificazione comporta un'usura più rapida degli utensili.

Vari tipi di erogazione del refrigerante nelle macchine CNC

Macchine CNC diverse utilizzano metodi di erogazione del refrigerante diversi a seconda del materiale, della velocità di taglio e della precisione richiesta.

La scelta del giusto sistema di erogazione del refrigerante è importante perché una quantità eccessiva di refrigerante può comportare uno spreco di risorse, mentre una pressione sbagliata può danneggiare il pezzo o gli utensili da taglio.

Ecco alcuni dei metodi di erogazione del refrigerante comunemente utilizzati in Macchine CNC:

Sistema di raffreddamento a nebbia

Il sistema di raffreddamento a nebbia utilizza una bassa pressione per erogare il refrigerante sotto forma di nebbia fine. Questo metodo funziona meglio quando il calore e la rimozione dei trucioli non sono un problema.

Non essendoci una forza ad alta pressione, il raffreddamento a nebbia non aggiunge ulteriori sollecitazioni all'utensile o al pezzo. Viene spesso utilizzato per lavorazioni leggere o quando una piccola quantità di lubrificazione è sufficiente per portare a termine il lavoro.

Sistema di raffreddamento ad aria

Il raffreddamento ad aria non fornisce lubrificazione, ma aiuta a ridurre il calore e a rimuovere i trucioli dall'area di taglio. Poiché non utilizza olio o refrigerante a base d'acqua, è meno efficace di altri metodi.

Tuttavia, il raffreddamento ad aria è utile quando si lavorano materiali delicati che potrebbero essere danneggiati dal refrigerante liquido. È anche una buona scelta per le materie plastiche, che possono espandersi o contrarsi se esposte a brusche variazioni di temperatura.

Sistema di lubrificazione a quantità minima (MQL)

Molte officine CNC utilizzano il sistema MQL per migliorare l'efficienza, ridurre gli scarti e abbassare i costi. Questo metodo eroga solo la quantità necessaria di refrigerante in forma di nebbia fine o aerosol.

L'MQL è un'opzione ecologica perché riduce al minimo l'uso del refrigerante, pur fornendo una lubrificazione sufficiente per le operazioni di taglio.

Viene comunemente utilizzato per lavorazioni ad alta velocità e per applicazioni in cui non è necessario un eccesso di refrigerante.

Sistema di raffreddamento ad alta pressione

Un sistema di raffreddamento ad alta pressione utilizza una pressione superiore a 1.000 psi per far defluire il refrigerante direttamente nella zona di taglio. Questo metodo è molto efficace per la rimozione dei trucioli e il raffreddamento di cavità profonde.

Viene spesso utilizzata nella foratura CNC e in altre operazioni di taglio profondo. Tuttavia, l'alta pressione può danneggiare gli utensili di piccolo diametro, quindi è importante usarla solo quando è necessario.

Questo sistema è solitamente collegato a un serbatoio di refrigerante incorporato o a un'alimentazione esterna di refrigerante.

Tabella di concentrazione del refrigerante per macchine

Per ottenere i migliori risultati, è necessario utilizzare la giusta concentrazione di refrigerante per il processo di lavorazione e il tipo di metallo.

Ogni macchina e ogni refrigerante hanno raccomandazioni diverse da parte del produttore, ma ecco una linea guida generale per le operazioni di lavorazione più comuni:

Fattori da considerare nella scelta di un refrigerante CNC

Quando si sceglie il giusto refrigerante CNC, è necessario considerare il materiale, la velocità di lavorazione e l'impatto del fluido sull'ambiente. Per saperne di più su questi fattori, continuate a leggere!

Compatibilità dei materiali

Per funzionare correttamente, materiali diversi hanno bisogno di refrigeranti diversi. I metalli duri, come l'acciaio ad alta resistenza, generano molto calore, per cui sono necessari refrigeranti a base di olio per mantenerli freschi e lubrificati. A volte, potrebbero essere necessari degli additivi per prevenire il surriscaldamento o il rischio di incendio.

I metalli più teneri come l'alluminio, il rame e l'ottone funzionano meglio con i refrigeranti a base d'acqua. Ma attenzione: alcuni liquidi contengono cloro o zolfo, che possono macchiare questi metalli. Inoltre, materiali diversi producono schegge di metallo di dimensioni diverse. L'acciaio crea schegge più grandi rispetto alle leghe di rame, quindi è più facile da pulire.

Tipo di lavorazione

Le operazioni ad alta velocità, come la fresatura e la rettifica, generano molto calore. I refrigeranti sintetici sono necessari perché raffreddano meglio il pezzo in lavorazione.

Le operazioni più lente, come il taglio degli ingranaggi e la filettatura, richiedono più lubrificazione che raffreddamento. I refrigeranti a base di olio funzionano meglio per questi processi. In base al materiale e al tipo di lavorazione, si deve sempre valutare se è più importante il raffreddamento o la lubrificazione.

Considerazioni ambientali e sanitarie

I refrigeranti possono avere effetti sia sui lavoratori che sull'ambiente. Alcuni refrigeranti creano fumo o provocano reazioni allergiche, per cui è scomodo o addirittura pericoloso lavorare in loro prossimità. Altri lasciano un residuo appiccicoso difficile da pulire e possono inquinare lo spazio di lavoro.

Per mantenere il vostro spazio di lavoro sicuro e pulito, scegliete refrigeranti efficaci e rispettosi dell'ambiente. Il refrigerante giusto aiuta a lavorare in modo efficiente, protegge i lavoratori e mantiene l'ambiente libero da sostanze nocive.

Fluidi da taglio a base d'acqua vs. refrigeranti CNC ad alta pressione

Entrambi a base d'acqua fluidi da taglio I refrigeranti CNC ad alta pressione e i refrigeranti CNC ad alta pressione sono comunemente utilizzati nella lavorazione CNC, ma funzionano in modo diverso.

I fluidi da taglio a base d'acqua sono ottimi per eliminare il calore e ridurre l'attrito. Sono anche più ecologici ed economici rispetto ai refrigeranti ad alta pressione.

Tuttavia, gli utensili da taglio a base d'acqua possono portare alla crescita di batteri nel tempo e possono causare la corrosione di alcuni metalli se non vengono sottoposti a una manutenzione adeguata.

I refrigeranti CNC ad alta pressione, invece, sono progettati per migliorare la velocità di taglio, prolungare la durata dell'utensile e fornire un migliore controllo del truciolo. Questi sistemi utilizzano pressioni superiori a 1000 psi, per questo sono ideali per le operazioni di foratura e maschiatura in profondità.

Se da un lato i refrigeranti CNC ad alta pressione aumentano notevolmente la produttività, dall'altro comportano costi più elevati e richiedono una manutenzione regolare. La gestione di un sistema di refrigerazione ad alta pressione richiede inoltre una certa competenza per garantire un utilizzo sicuro ed efficiente.

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Conclusione

La scelta del giusto refrigerante CNC aiuta a mantenere la macchina fredda, protegge gli utensili e facilita il taglio. È possibile utilizzare refrigeranti a base d'acqua, sintetici o ad alta pressione; tuttavia, è necessario considerare il materiale, la velocità di lavorazione e l'impatto sull'ambiente e sulla sicurezza.

Una pulizia regolare e un buon filtraggio fanno sì che il refrigerante duri più a lungo e che la macchina funzioni bene.

Domande frequenti

Posso utilizzare lo stesso refrigerante per materiali diversi?

Non sempre. Materiali diversi hanno bisogno di refrigeranti diversi per funzionare al meglio. Se si usa il refrigerante sbagliato, gli utensili potrebbero usurarsi più rapidamente o i pezzi potrebbero non venire bene. Verificate sempre cosa funziona meglio per il materiale che state lavorando.

Con quale frequenza è necessario sostituire o sottoporre a manutenzione i refrigeranti CNC?

È necessario controllare regolarmente il liquido di raffreddamento per garantirne il buon funzionamento. Osservate i cambiamenti di colore, i cattivi odori o la presenza di sporcizia nel liquido di raffreddamento. La maggior parte dei refrigeranti a base d'acqua ha una durata di 6-12 mesi, ma ciò dipende dalla frequenza di utilizzo. L'analisi del pH e della concentrazione del refrigerante può aiutare a capire quando sostituirlo.

Esistono alternative ecologiche ai tradizionali refrigeranti per CNC?

Sì! Alcuni refrigeranti sono migliori per l'ambiente, come l'anidride carbonica supercritica (scCO₂) e i refrigeranti a base di alcol. Riducono gli sprechi e non lasciano residui. Assicuratevi che funzionino con la vostra macchina.