Inżynieria mechaniczna

Dyscyplina naukowa: Inżynieria mechaniczna

Temat: Badania i analiza cech eksploatacyjnych płynów obróbkowych – MWF stosowanych w procesach skrawania na obrabiarkach CNC

Topic: Research and analysis of the metalworking fluids operational features – MWF using in cutting proceses on CNC machine tools

Promotor: dr hab. inż. Jerzy Józwik, prof. uczelni

Email: j.jozwik@pollub.pl

Opis

Przedmiotem pracy będą badania i analiza płynów obróbkowych stosowanych w procesie obróbki skrawaniem na obrabiarkach sterowanych numerycznie CNC o zróżnicowanej intensywność eksploatacyjnej oraz opracowanie strategii racjonalnej gospodarki eksploatacyjnej w przedsiębiorstwach wspomaganej modelami inteligentnymi. Praca obejmuje zatem identyfikację grzybów i bakterii rozwijających się w emulsjach, kodowanie informacji biologicznej i zbudowanie modeli wspomagających procesy regeneracji emulsji obróbkowych (celem utrzymania ich odporności na: rozwarstwianie, tworzenie osadów, zmiany zabarwienia, a także obniżanie pH, pogarszanie własności smarnych, korozję, nieprzyjemny zapach i inne).  Przedmiotem badań mikrobiologicznych będą wodorozcieńczalne ciecze obróbkowe w postaci półsyntetycznych emulsji stosowanych do uniwersalnej obróbki skrawaniem stali węglowych i stopowych, żeliw oraz stopów aluminium. W badaniach zostanie użytych pięć najbardziej charakterystycznych i popularnych pożywek: agar odżywczy - zwykły, pożywka TSA (tryptone-soja-agar), pożywka z dichloranem, różem bengalskim i chloramfeniko-lem, agar Sabourauda z chloramfenikolem, agar Czapka. Posiewy będą wykonywane przy użyciu pipet automatycznych, ez i głaszczek, w komorze laminarnej z pionowym przepływem powietrza firmy Alpina, model BIO 130. Szalki z posiewem będą inkubowane w cieplarkach UF260 w odpowiednim czasie, w zależności od rodzaju drobnoustrojów. Płytki z posiewem na podłożu będą poddane obserwacjom wizualnym oraz pod mikroskopem. Autorzy literatury dotyczącej przedmiotu zagadnienia wskazują  listę 105 gatunków bakterii i 26 gatunków grzybów stwierdzonych dotąd w cieczach chłodząco-smarujących. Ze względu na wykazywane właściwości chorobotwórcze, 29 gatunków bakterii i 3 gatunki grzybów z tej liczby zaliczanych jest do 2 i 3 grupy ryzyka według Rozporządzenia Ministra Zdrowia. Poznanie, a następnie opracowanie skutecznego narzędzia numerycznego wspomaganego modelami inteligentnymi pozwoli na optymalny sposób doboru proporcji i składu mieszanych roztworów emulsyjnych oraz częstotliwości ich wymiany lub „regeneracji”. Praca ma duże znaczenie utylitarne oraz prozdrowotne zarówno w aspekcie poznawczym jak i naukowym,  ponieważ drobnoustroje, które rozwijają się w olejach i innych cieczach stosowanych do smarowania, chłodzenia oraz czyszczenia maszyn i urządzeń do obróbki metali wraz z rozwojem ich nowych odmian i rodzajów a także stosowanych dodatków- mutują i stanowią niepoznane do końca skutki oddziaływania. Pomimo podejmowanych działań zarówno przez producentów cieczy obróbkowych jak i użytkowników z branży maszynowej, zdolność mikroorganizmów do wzrostu i namnażania się w specyficznym środowisku cieczy obróbkowych stanowi nadal bardzo poważny problem. 

Słowa kluczowe: płyny obróbkowe, analiza mikrobiologiczna, obróbka skrawaniem, obrabiarki CNC

Description:

The subject of the paper will be the research and analysis of cutting fluids used in the machining process on CNC machine tools with different operating intensity and the development of a rational exploitation management strategy in enterprises supported by intelligent models. Therefore, the research involves the identification of fungi and bacteria developing in emulsions, coding biological information and building models supporting the regeneration processes of cutting emulsions (in order to maintain their resistance to: delamination, sediment formation, discoloration, as well as lowering the pH, deterioration of lubricating properties, corrosion, unpleasant smell and others). The subject of microbiological research will be water-soluble cutting fluids in the form of semi-synthetic emulsions used for universal machining of carbon and alloy steels, cast irons and aluminum alloys. Five of the most characteristic and popular fodders will be used in the research: plain agar, TSA (tryptone-soy-agar) fodder, fodder with dichlorane, rose Bengal and chloramphenicol, Sabouraud's agar with chloramphenicol, Cap agar. The cultures will be performed using automatic pipettes, loops and stingers in the laminar chamber with vertical air flow of Alpina, model BIO 130. The culture dishes will be incubated in UF260 incubators at appropriate times, depending on the type of microorganisms and they will be observed visually and under a microscope. The authors of the literature relating to this issue indicate a list of 105 species of bacteria and 26 species of fungi that have been found so far in cooling lubricants. Due to the demonstrated pathogenic properties, 29 species of bacteria and 3 species of fungi are classified as risk groups 2 and 3 according to the Regulation of the Minister of Health. Understanding and then developing an effective numerical tool supported by intelligent models will allow for the optimal selection of the proportion and composition of mixed emulsion solutions and the frequency of their replacement or "regeneration". The papier has a significant importance and it is very major for health-promotion, both in the cognitive and scientific aspect, because microorganisms that develop in oils and other liquids used for lubrication, cooling and cleaning of metalworking machine tools and devices along with the development of their new varieties and types, additives- mutate and constitute the unknown effects of the interaction. Despite the actions taken by both producers of cutting fluids and users from the machine industry, the ability of microorganisms to grow and multiply in the specific environment of cutting fluids is still a very serious problem.

Keywords: metalworking fluids; microbiological analysis, cutting process, CNC machine tools