Minimaalmengsmering met 2 kanalen? Controleer uw MQL ratio!

Minimaalmengsmering (MMS) is een techniek waarbij een minimale hoeveelheid smeermiddel, als een aerosol (nevel) van olie en lucht, direct naar de snijkant van een CNC gereedschap wordt gebracht. Dit fenomeen (Engels: Minimum Quantity Lubrication) wordt ook wel met de afkorting MQL aangeduid. In tegenstelling tot conventionele koelsmering, met grote hoeveelheden koelmiddel, draait het bij MMS om precisie: exact genoeg smering op de juiste plek. U verbruikt veel minder smeermiddel en bespaart zo kosten. Daarnaast geeft MMS ook minder vervuiling en mogelijk een stabieler proces.

Voor het succesvol toepassen van MMS binnen uw verspaningsproces, moeten een aantal aspecten goed worden afgestemd. Niet alleen moet de koelmiddelinstallatie in of bij uw CNC machine voor MMS geschikt zijn; ook uw gereedschaphouders (in combinatie met uw gereedschappen) moeten hiermee kunnen omgaan. Daarom heeft men specifiek voor MMS geschikte gereedschaphouders ontwikkeld. Deze hebben een gedefinieerd (vaak nauwer) en extra afgedicht koelkanaal, zodat de MMS nevel gecontroleerd -zonder verlies van druk en menging- wordt getransporteerd. Hiervoor zijn twee systemen in de markt ontstaan: het 1-kanaals en het 2-kanaals systeem. Het verschil tussen de systemen ligt in het punt waar het lucht-olie mengsel (aerosol) wordt gevormd. Bij het 1-kanaals systeem wordt het aerosol al buiten de spindel voorgemengd, terwijl bij de 2-kanaals variant de menging pas bij intrede van het gereedschap plaatsvindt. Voor een goede verneveling in een 2-kanaals systeem, moeten de (koelkanalen van) gereedschaphouder en gereedschap op elkaar afgestemd zijn: instroomdiameter en uitstroomdiameter verhouden zich in een MQL ratio die tussen 1 en 4 moet liggen. Erg belangrijk!

Instroomdiameter (A_IN)

De instroomdiameter wordt bepaald door de boring van de koelmiddeltoevoer (het koelkanaal) in een gereedschapopname. Bij MMS houders vaak gedefinieerd door een boring in de stelschroef:

Bijvoorbeeld: MAPAL hanteert een A_IN van 1,54/4,52/9,90/17,35 bij haar MHC en MTC houders. Zelf berekenen? U past de oppervlakte formule π*r² (pi maal radius kwadraat) toe op de boring.

Uitstroomdiameter (A_OUT)

De uitstroomdiameter wordt gedefinieerd door de som der oppervlakken van de koelkanalen in het gereedschap. Hieronder zien we 2 koelkanalen, dus is A_OUT de som van die twee oppervlakken:

Voorbeeld: uw gereedschap heeft drie koelkanalen van 0,9 mm in diameter. Het oppervlak π*r² van 1 koelkanaal bedraagt 3,14*0,45² = 0,636 dus in totaal (3*0,385) bedraagt A_OUT=1,91 mm.

Voorbeeld: Voor het eerder getoonde gereedschap geldt A_OUT=1,91 milimeter. Hiervoor is binnen het standaard assortiment van MAPAL alleen een MMS houder met A_IN=4,52 geschikt. Waarom is dat? Onze opties qua instroomdiameter bij MAPAL zijn 1,54/4,52/9,90/17,35 milimeter. Met een A_IN=1,54 bedraagt de MQL ratio 1,54/1,91=0,81 dat beneden de ondergrens van 1 valt. Nemen we een grotere instroomdiameter A_IN=9,90 dan bedraagt de MQL ratio 9,90/1,91=5,18 dat over de bovengrens van 4 valt. Alleen de optie A_IN=4,52 geeft een MQL ratio 4,52/1,91=2,37 dat tussen de vereiste 1-4 valt.

Uitstroomdiameter tabellen

Hieronder ziet u tabellen met uitstroomdiameters (A_OUT) op basis van het aantal en diameter van de koelkanalen in het gereedschap. LET OP: De weergegeven MQL ratios gelden uitsluitend voor MAPAL, de fabrikant in kwestie. Maar deze ratios geven wel -in combinatie met de kleur: groen is standaard assortiment- een beeld van gangbare oplossingen. Door uitstroomdiameter A_OUT te vermenigvuldigen met de MQL ratio, komt u te weten welke instroomdiameter A_IN door MAPAL wordt gehanteerd. En nogmaals: groen is standaard; blauw en oranje kan ook, met een afwijkende (semi-standaard) houder.

Rekenvoorbeeld: Een gereedschap met 3 koelkanalen van 0,9 mm heeft A_OUT = 1,91 mm en in de tabel zien we MQL ratio = 2,37 in het groen gekleurd daarbij staan. Dat wil zeggen dat MAPAL in dit geval standaard een instroomdiameter van 1,91*2,37 ofwel A_IN = 4,52 mm hanteert. Voor de volledigheid: na delen door pi en worteltrekken weten we dat de stelschroef boring R1,2 dus Ø2,4mm heeft. Met deze kennis op zak zijn MMS gereedschaphouders van andere fabrikanten ook te vergelijken; bijvoorbeeld om alternatieven te vinden, of eventuele problemen met uw MMS toepassingen op te lossen.

Bron: MMS-EN-AC-01-0723 V2.0.0 catalogus MAPAL