المجلة الدولية للعلوم والتقنية

International Science and Technology Journal

ISSN: 2519-9854 (Online)

ISSN: 2519-9846 (Print)

DOI: www.doi.org/10.62341/ISTJ

مجلة علمية محكّمة تهتم بنشر البحوث والدراسات في مجال العلوم التطبيقية، تصدر دورياً تحت إشراف نخبة من الأساتذة

Applications of cooling and lubrication nozzles in grinding, milling, and turning: A review emphasising nozzle design, location and orientation

الباحث(ون):
  • Salah Gariani
  • Abdulhakim Sultan
  • Khaled Jegandi
  • Taher Dao
المؤسسة:Libyan Authority for Scientific Research: Higher Technical Centre for Training and Production
المجال:التقنيات الميكانيكية و المواد الهندسية
منشور في:عدد خاص - سبتمبر 2022: LICASE-2022
الملخص
تلعب أنظمة التبريد في مختلف عمليات التصنيع بواسطة التشغيل الميكانيكي (الخراطة، التفريز، التجليخ وغيرها) دوراً أساسياً في جودة أداء هذه العمليات. لا يمكن إجراء عمليات التشغيل الميكانيكي على بعض المواد خصوصاً المواد الهندسية المقاومة للحرارة مثل سبائك النيكل والكوبالت والتيتانيوم بكفاءة دون استخدام أنظمة وسوائل التبريد. يعتبر نوع وشكل فوهة خرطوم التبريد(Cooling Nozzle) أثناء عمليات التشغيل الميكانيكي عنصرًا مهمًا في أنظمة التبريد، حيث يتحكم في معدلات تدفق سوائل التبريد وكذلك اتجاهاتها. قد يؤثر تصميم فوهة خرطوم التبريد على كفاءة أنظمة التبريد سلبًا أو إيجابيًا. وفي الواقع، يعتبر الاستهلاك المرتفع لسوائل التبريد أحد العوائق البيئية والاقتصادية الرئيسية اثناء عمليات التصنيع في حين أن التصميم السيئ لفوهة خرطوم التبريد سيؤدي بالتأكيد إلى تبديد الكثير من سوائل التبريد بطريقة غير فعالة ومكلفة. تستعرض هذه المقالة العلمية أحدث أنظمة التبريد المستخدمة في مختلف عمليات التشغيل الميكانيكي. كما تلقي الورقة الضوء بشكل خاص على مختلف التصميمات وتطبيقات فوهات خراطيم أنظمة التبريد المستخدمة في أهم عمليات التشغيل الميكانيكي والتي من ضمنها فوهات خراطيم أنظمة التبريد ذات التدفق المتناسق(Coherent Nozzle) ، تنقسم الورقة إلى ثلاثة أجزاء رئيسية: الجزء الأول يستعرض أحدث الدراسات المتعلقة بالأنواع الشائعة لأنظمة التبريد بالإضافة إلى تصميمات وتطبيقات فوهات الخراطيم المتعلقة بها. كما تستعرض الورقة سلبيات وإيجابيات ووجهات النظر العلمية المتعلقة بكل نظام. بينما خصص الجزء الثاني من الورقة لتقديم عرض موجز للعديد من أحدث الدراسات البحثية التي تهتم بتصميمات فوهات خراطيم أنظمة التبريد وأماكن توجيهها نحو منطقة القطع. أخيراً، تختتم الورقة بملخص للأهم الاستنتاجات من الدارسات البحثية المنجزة في هذا المجال. إن الهدف الرئيسي والقيمة المضافة لهذه الورقة هو سد الفجوة البحثية الحالية فيما يتعلق بتطوير فوهات خراطيم أنظمة التبريد وتطبيقاتها أثناء مختلف عمليات التشغيل الميكانيكي المذكورة آنفاً. الكلمات الدالة: سوائل وأنظمة التبريد، عمليات التشغيل الميكانيكي، فوهات خراطيم أنظمة التبريد ومواضعها، فوهات خراطيم أنظمة التبريد ذات التدفق المتناسق.
Abstract
Cooling systems in standard machining operations play an essential role in achieving the quality and performance required in operational outcomes. Most machining operations, and especially those dealing with refractory materials such as nickel, cobalt, and titanium-based alloys, cannot be conducted efficiently without the application of cooling. Cooling nozzles are important elements of cooling systems and control the flow rates of coolants as well as their direction. The design of the nozzle may significantly influence the efficiency of cooling systems, where high coolant consumption is one of their main ecological and economic drawbacks and poor nozzle design may result in the dissipation of coolant in an inefficient manner. This paper reviews state-of-the-art cooling systems used for machining, with an emphasis on the designs and applications of cooling nozzles used for grinding, milling, and turning operations. The first part of the paper considers recent publications concerning common types of cooling systems as well as the nozzle designs and applications used, and also summarises the advantages and disadvantages of each system. The second part briefly discusses important research studies of the design, location and orientation of cooling nozzles. Finally, conclusions are drawn that represent the most significant results and findings of this review, the main objective of which is to fill the research gap identified with regard to the development of cooling and lubrication nozzles and their applications during grinding, milling, and turning processes.