Choisir le bon liquide de refroidissement CNC : types, utilisations et meilleures pratiques

Les machinistes utilisent souvent le liquide de refroidissement de machine CNC pour atténuer les effets de la surchauffe sur l'outil de coupe ou les matériaux pendant le processus d'usinage CNC. Ces liquides de refroidissement sont efficaces comme lubrifiants et mécanismes de refroidissement et aident à l'évacuation des copeaux.

Cet article discute de comment le liquide de refroidissement CNC fonctionne et sa technique de livraison. Vous apprendrez également l'importance des liquides de refroidissement dans une machine CNC, les types, et plus. Allons-y !

Qu'est-ce que le liquide de refroidissement CNC ?

Le liquide de refroidissement CNC ou fluide de coupe est un fluide industriel couramment utilisé dans les opérations de coupe de métal pour une efficacité améliorée. Le mélange de liquide de refroidissement d'usinage CNC comprend des additifs chimiques spéciaux formulés par concentration scientifique de composés. Ses éléments primaires incluent la graisse animale, l'eau, le distillat de pétrole, l'huile végétale et d'autres matières premières.

Ces liquides de refroidissement améliorent la capacité des machines CNC à couper des matériaux tels que les plastiques à haute densité, la fibre de verre et les métaux tout en réduisant l'accumulation de haute température.

Comment fonctionnent les systèmes de liquide de refroidissement ?

Un mélange de liquide de refroidissement de machine CNC coule sur la zone de travail pendant les opérations d'usinage CNC. Le liquide de refroidissement lave les copeaux et particules de la zone de travail comme une inondation. Ensuite, il s'écoule dans le puisard au bas de la machine, où vous devez le pomper et le recirculer vers la zone de travail pour une utilisation continue.

Le liquide de refroidissement refroidit la pièce lors de l'usinage à haute vitesse et lubrifie l'outil de coupe à basse vitesse. Par conséquent, le liquide de refroidissement CNC augmente la durée de vie de l'outil de coupe en le protégeant de la corrosion et en protégeant la pièce de la déformation. Pour assurer une performance optimale, vous devez surveiller, maintenir et ajuster les systèmes de liquide de refroidissement centraux et individuels des machines CNC.

Cependant, un petit système de liquide de refroidissement utilise un composant moins efficace pour sa séparation d'huile et sa filtration, résultant en des changements constants et une plus grande variation dans les niveaux de concentration. Donc, l'utilisation de liquides de refroidissement moins sensibles à la contamination par les copeaux dans les petits systèmes serait la meilleure.

Diverses livraisons de liquide de refroidissement dans les machines CNC

Différentes machines CNC utilisent des liquides de refroidissement avec des propriétés et pressions variables. Par conséquent, choisir le mécanisme de livraison de liquide de refroidissement idéal de votre machine CNC est essentiel. L'échec de choisir le montant approprié peut causer l'épuisement rapide des ressources de l'atelier, tandis que la mauvaise pression peut endommager la pièce ou les outils de coupe CNC. Voici quelques-uns des types courants de livraison de liquide de refroidissement dans les machines CNC :

Mécanisme de refroidissement par brumisation

Cette méthode de livraison de liquide de refroidissement utilise une basse pression adaptée aux opérations où la chaleur et l'évacuation des copeaux ne sont pas une préoccupation principale. En tant que tel, le refroidissement par brumisation ne soumet pas l'outil et la pièce à des contraintes supplémentaires puisque la haute pression n'est pas appliquée.

Mécanisme de refroidissement par air

La technique de refroidissement par air n'est pas idéale pour des fins de lubrification mais aide à réduire la chaleur et à extraire les copeaux. La livraison de refroidissement par air est moins efficace car elle ne contient pas de liquide de refroidissement à base d'huile ou d'eau.

De plus, le mécanisme de refroidissement par air est idéal pour le contact direct avec une pièce lors de la manipulation de matériaux plus sensibles. Cependant, il est approprié pour les matériaux plastiques sensibles au choc thermique ou à l'expansion rapide car le liquide de refroidissement direct entraîne souvent une contraction dans la pièce.

Mécanisme de lubrifiant minimal (MQL)

La priorité de chaque atelier CNC est d'atteindre un avantage concurrentiel en améliorant l'efficacité de l'atelier, en augmentant la production et en réduisant les coûts. En conséquence, les ateliers CNC ont souvent recours au MQL en raison de ses avantages environnementaux.

Le mécanisme MQL réduit les coûts et le gaspillage de matériau en utilisant la quantité requise de liquide de refroidissement. Ils sont généralement sous une forme de brume très fine ou d'aérosol, fournissant un liquide de refroidissement adéquat pour exécuter une opération définie efficacement.

Mécanisme à haute pression

La livraison de liquide de refroidissement de machine CNC à haute pression utilise une pression supérieure à 1 000 psi pour enlever le copeau pendant les opérations d'usinage. Cette méthode est idéale pour extraire et drainer les copeaux car elle souffle le copeau loin du matériau.

La pression utilisée dans cette méthode peut endommager un outil de micro-diamètre même si elle peut refroidir la pièce rapidement et efficacement. Donc, cette méthode est compatible avec le perçage CNC ou les opérations de cavité profonde et facilement transportable en utilisant le liquide de refroidissement ou le réservoir de liquide de refroidissement intégré.

Les liquides de refroidissement d'usinage sont en quatre catégories majeures avec leurs formulations respectives. Cependant, il serait utile de choisir un liquide de refroidissement basé sur son efficacité et sa performance globale, en considérant le matériau et le processus d'usinage impliqués. Voici les types courants de liquide de refroidissement de machine.

Fluides synthétiques

Ces liquides de refroidissement sont les plus propres car ils ne contiennent pas de pétrole ou d'huile minérale. Les fluides synthétiques comprennent des inhibiteurs de rouille et des lubrifiants chimiques qui se décomposent dans l'eau. Ces fluides sont mélangés avec de l'eau pour produire un fluide de travail des métaux. Par conséquent, ces liquides de refroidissement CNC possèdent une haute capacité de refroidissement, une prévention de la corrosion, une maintenance facile et une lubrification.

De plus, les fluides synthétiques sont principalement employés dans les processus d'usinage à haute chaleur, haute vitesse comme le rectification de surface en raison de leur excellente capacité de refroidissement. Les fluides synthétiques lourds sont idéaux pour gérer plusieurs opérations d'usinage.

Les synthétiques sont catégorisés comme simples et complexes ou synthétiques émulsifiables selon leur composition. Les synthétiques simples ou vraies solutions sont couramment utilisés pour le rectification légère. D'autre part, les concentrés synthétiques complexes contiennent des fluides synthétiques adaptés aux procédés d'usinage modérés à lourds. Plus important encore, les lubrifiants synthétiques complexes permettent des vitesses et avances élevées dans les opérations d'usinage.

Avantages

• Les fluides synthétiques présentent un contrôle microbien élevé et une excellente résistance au rancissement.
• Ces lubrifiants fournissent une excellente résistance à la corrosion et une haute capacité de refroidissement.
• Ils offrent une plus grande stabilité après mélange avec l'eau.
• Les synthétiques permettent une maintenance facile car ils sont propres et adaptés à diverses opérations d'usinage.

Inconvénients

• Les fluides de machine, tels que les huiles lubrifiantes, peuvent contaminer facilement les fluides synthétiques. Donc, vous devez gérer et maintenir ces fluides efficacement.
• Les synthétiques génèrent des brumes fines ou de la mousse en raison de conditions d'agitation modérées à élevées, même s'ils sont moins vulnérables aux problèmes liés aux fluides à base d'huile.

Fluides semi-synthétiques

Les semi-synthétiques sont un hybride de synthétiques (polymère) et d'huiles solubles. Ces fluides contiennent environ 2-30 % d'huile minérale ou de pétrole dans une concentration diluable à l'eau. Le pourcentage restant d'un fluide semi-synthétique consiste en eau et émulsifiants. D'autres éléments dans le concentré incluent des additifs biocides, agents mouillants et inhibiteurs de corrosion. Ils sont communément appelés émulsions chimiques réalisées car l'eau est son ingrédient principal et émulsifie avec l'eau pendant la production du concentré.

Ces fluides semi-synthétiques sont généralement translucides. Cependant, leurs propriétés peuvent varier de légèrement translucides à opaques. De plus, beaucoup de ces semi-synthétiques ont une bonne sensibilité à la chaleur. Donc, les molécules d'huile semi-synthétique entourent l'outil de coupe, assurant une meilleure lubrification.

Avantages

• Ils sont d'excellents lubrifiants pour les applications modérées à lourdes.
• Les fluides semi-synthétiques permettent la coupe à des avances plus rapides et des vitesses plus élevées en raison de leurs propriétés remarquables de mouillage et de refroidissement.
• Ces fluides possèdent une faible viscosité, permettant de meilleures propriétés de décantation et de nettoyage.

Inconvénients

• La dureté de l'eau altère la stabilité des fluides semi-synthétiques causant des dépôts de scories d'eau dure.
• Ces fluides moussent facilement car leurs additifs de nettoyage fournissent moins de lubrification que les huiles solubles.

Huile pure

Ces huiles sont obtenues à partir de pétrole, huile minérale, animale, et d'autres éléments comme les composés, légumes et graisses. Ces huiles pures contiennent parfois d'autres ingrédients, tels que des additifs phosphore, soufre et chlore. Les huiles pures sont généralement insolubles dans l'eau et fournissent la meilleure lubrification, prévention de la rouille, meilleure durée de vie du puisard et maintenance facile.

Puisque les bactéries ne prospéreront que dans les fluides avec une teneur en eau, les huiles pures ne s'aigrissent pas. Ces huiles diminuent la force produite alors que l'outil de coupe coupe le matériau, faisant des coupes nettes pour assurer une finition de surface lisse sur la pièce.

Avantages

• L'huile pure offre une bonne lubrification et réduit le frottement dans les opérations d'usinage.
• Elles assurent d'excellentes finitions et minimisent l'usure de l'outil.
• Ces huiles sont souvent abordables et ont une haute compatibilité avec plusieurs matériaux comme le bronze, l'acier et le fer, couramment utilisés dans les machines et équipements.

Inconvénients

• Les huiles pures ont une performance de refroidissement médiocre.
• Elles nécessitent généralement une maintenance plus élevée et des changements d'huile dus à leurs propriétés de dégradation élevées.
• Ces huiles ne sont pas idéales pour des applications de haute performance spécifiques.
• Les huiles pures présentent un impact environnemental défavorable si elles ne sont pas correctement éliminées.

Huiles solubles

Les huiles solubles, aussi connues sous le nom d'émulsions ou d'huiles solubles dans l'eau, sont d'excellents choix de liquide de refroidissement pour des fins d'usinage générales et sont couramment utilisées parmi les fluides de coupe solubles dans l'eau. Les huiles solubles dans l'eau créent souvent des émulsions lorsqu'elles sont mélangées avec de l'eau. Le résultat du mélange comprend l'huile minérale de base et l'émulsion pour créer un fluide de travail des métaux. Il fonctionne bien sous forme diluée et offre une excellente lubrification et performance de transfert de chaleur.

Les huiles solubles sont bon marché et couramment utilisées dans l'industrie du travail des métaux. Elles comprennent 60-90 % de pétrole, émulsifiants ou huile minérale et adhèrent à la pièce pendant l'usinage. C'est idéal pour la lubrification et offre une excellente résistance à la rouille lorsqu'elles sont mélangées avec une quantité spécifique d'inhibiteur de rouille.

Avantages

• Ces huiles facilitent un meilleur refroidissement et lubrification en raison du mélange eau et huile.
• Les huiles solubles sont polyvalentes et idéales pour les opérations légères et moyennes, incluant diverses applications ferreuses et non ferreuses.
• Vous pouvez accompagner des opérations telles que le taraudage et le brochage gérés avec des huiles pures en utilisant des huiles solubles lourdes.

Inconvénients

• Le réservoir de liquide de refroidissement encourage la croissance microbienne de bactéries et champignons lorsqu'il est mal entretenu.
• L'huile dans le mélange résulte en des problèmes de contrôle de rouille, pertes par évaporation et contamination par l'huile étrangère.

Comprendre la concentration du liquide de refroidissement de machine CNC

L'application d'une mauvaise concentration de liquide de refroidissement dans votre machine CNC peut mener à plusieurs complications. Par conséquent, il est essentiel de comprendre comment utiliser le ratio approprié de liquide de refroidissement de machine CNC pour obtenir les meilleurs résultats. Certains risques sont associés à l'application d'une concentration de liquide de refroidissement inférieure aux exigences minimales de la machine CNC. Ceux-ci incluent :

• Croissance microbienne
• Usure plus rapide des outils de coupe
• Corrosion des pièces et machines

D'autre part, les risques causés par une concentration excessive de liquide de refroidissement incluent :

• Moussage
• Toxicité
• Gaspillage concentré
• Conduction thermique réduite
• Mauvaise lubrification
• Décoloration des machines et pièces usinées
• Dégradation des outils due à l'accumulation de résidus

Tableau de concentration de liquide de refroidissement CNC

Ci-dessous est un tableau de concentration de liquide de refroidissement contenant des variations dans les niveaux de concentration de liquide de refroidissement CNC :

Matériau	Fraisage	Tournage	Perçage	Taraudage
Cuivre	Huile soluble	Huile soluble	Huile soluble	Huile soluble
Aluminium	Huile minérale ou huile soluble (avec 96% d'eau)	Huile minérale avec huile soluble (ou) 10% graisse	Huile soluble (avec 70-90% d'eau)	Huile minérale mélangée avec 25% huile de base
Bronze	Huile soluble	Huile soluble	Huile soluble	Huile minérale avec 30% saindoux
Acier bas carbone et acier à outils	Huile soluble	75% huile minérale avec 25% huile saindoux	Huile soluble	Huile minérale avec 25%-40% huile saindoux
Fonte malléable	Huile soluble	Huile soluble	Huile soluble	Huile soluble
Aciers alliés	90% huile minérale avec 10% huile saindoux	75% huile minérale avec 25% huile base soufre	Huile soluble	70% huile minérale avec 30% huile saindoux
Laiton	Huile soluble (avec 96% teneur en eau)	Huile minérale avec 10% graisse	Huile soluble	Huile minérale avec 10%-20% saindoux
Fonte	Sec	Sec	Sec	25% saindoux avec 80% huile minérale ou sec

Fluides de coupe à base d'eau vs liquides de refroidissement CNC à haute pression

Les fluides de coupe à base d'eau et les liquides de refroidissement de machine CNC à haute pression sont courants dans les processus de travail des métaux. Ces fluides sont efficaces pour lubrifier les outils de coupe et les matériaux.

Les fluides à base d'eau ont d'excellentes propriétés de dissipation de chaleur et de lubrification. Ils sont généralement respectueux de l'environnement et des alternatives rentables aux liquides de refroidissement de machine à haute pression. Cependant, les liquides de refroidissement à base d'eau sont vulnérables à la croissance bactérienne et peuvent encourager la corrosion dans certains métaux.

Pendant ce temps, il serait utile d'investir dans un système qui peut augmenter les vitesses et avances, améliorer la durée de vie de l'outil et prévenir les problèmes de contrôle des copeaux si votre machine fonctionne avec des liquides de refroidissement CNC à haute pression. En conséquence, le liquide de refroidissement CNC à haute pression augmente significativement la productivité. Vous pourriez expérimenter des pressions supérieures à 1 000 psi vitales pour les opérations de taraudage et de perçage profond.

Cependant, les liquides de refroidissement CNC à haute pression sont coûteux et nécessitent une maintenance élevée pour assurer une fonctionnalité optimale. De plus, ces systèmes nécessitent des compétences pour assurer un fonctionnement sûr et efficace.

Conclusion

Les liquides de refroidissement pour machines CNC aident à atteindre une efficacité optimale dans un atelier CNC. Ces liquides de refroidissement aident à réduire l'accumulation de chaleur, lubrifier l'outil de coupe et prévenir la décoloration et l'échec dans les processus d'usinage tels que le fraisage CNC, le tournage ou le perçage.

N'hésitez pas à nous contacter chez WayKen chaque fois que vous avez besoin de l'aide de professionnels pour déterminer le type de lubrifiant idéal et la pression pour vos machines CNC. Nous sommes un atelier CNC à guichet unique pour tous vos besoins de fabrication, nous vous offrons des services d'usinage CNC fiables et professionnels.

FAQ

Quand est le bon moment pour changer un liquide de refroidissement de machine CNC ?

Divers facteurs influencent souvent l'intervalle où vous devez changer votre liquide de refroidissement de machine. Vous devez considérer le matériau usiné, le type de liquide de refroidissement et la condition de fonctionnement de la machine CNC. Cependant, la plupart des fabricants de machines CNC recommandent tous les 6-12 mois comme règle générale.

Comment tuer les bactéries dans le liquide de refroidissement d'usinage CNC ?

Vous pouvez prévenir ou arrêter la croissance bactérienne dans le liquide de refroidissement pour machines CNC en injectant de l'ozone directement dans le liquide de refroidissement. Cela tue les virus, levures, bactéries ou moisissures et élimine les odeurs du puisard de liquide de refroidissement.

Qu'est-ce qui cause la mousse dans un liquide de refroidissement CNC ?

Le manque de minéraux dans l'approvisionnement en eau est une cause principale de moussage dans les liquides de refroidissement. Cependant, vérifier la dureté de l'eau en utilisant des bâtonnets de test de dureté est conseillé.