Szlifowanie (cięcie ścierne)
Szlifowanie jest rodzajem procesu obróbki ściernej , w którym jako narzędzie tnące wykorzystuje się ściernicę .
Do szlifowania używa się szerokiej gamy maszyn, najlepiej sklasyfikowanych jako przenośne lub stacjonarne:
- Przenośne elektronarzędzia, takie jak szlifierki kątowe , szlifierki proste i przecinarki
- Stacjonarne elektronarzędzia, takie jak szlifierki stołowe i przecinarki
- Stacjonarne kamienie do ostrzenia z napędem wodnym lub ręcznym
Frezowanie to duży i zróżnicowany obszar produkcji i wytwarzania narzędzi . Może wytwarzać bardzo dokładne wykończenia i bardzo dokładne wymiary; jednak w kontekście produkcji masowej może również dość szybko obrabiać duże ilości metalu. Zwykle lepiej nadaje się do obróbki bardzo twardych materiałów niż „zwykła” obróbka skrawaniem (czyli cięcie większych wiórów za pomocą narzędzi skrawających, takich jak wiertła narzędziowe lub frezy ), a do ostatnich dziesięcioleci była to jedyna praktyczna metoda obróbki takich materiałów, takich jak stale hartowane. W porównaniu z „zwykłą” obróbką, zwykle lepiej nadaje się do wykonywania bardzo płytkich cięć, takich jak zmniejszenie średnicy wału o pół tysięczna cala lub 12,7 μm .
Szlifowanie jest podzbiorem cięcia, ponieważ szlifowanie jest prawdziwym procesem cięcia metalu. Każde ziarno ścierniwa działa jak mikroskopijna jednopunktowa krawędź tnąca (chociaż ma duży ujemny kąt natarcia ) i ścina maleńki wiór, który jest analogiczny do tego, co konwencjonalnie nazywa się „ciętym” wiórem (toczenie, frezowanie, wiercenie, gwintowanie, itp.) [ potrzebne źródło ] . Jednak wśród osób pracujących w dziedzinie obróbki skrawaniem termin cięcie jest często rozumiany jako odnoszący się do makroskopowych operacji cięcia, a szlifowanie jest często mentalnie kategoryzowane jako „oddzielny” proces. Dlatego terminy te są zwykle używane oddzielnie w praktyce warsztatowej.
Docieranie i szlifowanie to podzbiory szlifowania.
Procesy
Wybór, która z poniższych operacji szlifowania ma być zastosowana, zależy od rozmiaru, kształtu, cech i pożądanej szybkości produkcji.
Szlifowanie z posuwem pełzającym
Szlifowanie z posuwem pełzającym (CFG) było procesem szlifowania, który został wynaleziony w Niemczech pod koniec lat pięćdziesiątych przez Edmunda i Gerharda Langów. Szlifowanie zwykłe służy przede wszystkim do wykańczania powierzchni. Ale CFG jest używany do szybkiego usuwania materiału, konkurując z frezowaniem i toczeniem jako wyborem procesu produkcyjnego. CFG ma głębokość szlifowania do 6 mm (0,236 cala), a prędkość przedmiotu obrabianego jest niska. Powierzchnie z bardziej miękkim spoiwem żywicznym są stosowane w celu utrzymania niskiej temperatury przedmiotu obrabianego i ulepszonego wykończenia powierzchni do 1,6 μm Rmax.
CFG może zająć 117 s , aby usunąć 1 do 3 (16 cm 3 ) materiału. Precyzyjne szlifowanie zajęłoby ponad 200 s, aby zrobić to samo. CFG ma tę wadę, że ściernica stale się zużywa, wymaga dużej mocy wrzeciona (51 KM lub 38 kW) i ma ograniczoną długość części, którą może obrabiać.
Aby rozwiązać problem ostrości ściernic, w latach 70. Ściernica jest obciągana w sposób ciągły podczas obróbki w procesie CDCF i utrzymuje ściernicę w stanie określonej ostrości. 3 (16 cm 3 ) materiału zajmuje tylko 17 s , co stanowi ogromny wzrost wydajności. Wymagana jest moc wrzeciona 38 KM (28 kW) przy niskich lub konwencjonalnych prędkościach wrzeciona. Limit długości części został usunięty.
Wysokowydajne szlifowanie głębokie (HEDG) to inny rodzaj szlifowania. Proces ten wykorzystuje platerowane tarcze superścierne. Koła te nigdy nie wymagają smarowania i wytrzymują dłużej niż inne koła. Zmniejsza to koszty inwestycji w sprzęt kapitałowy. HEDG może być stosowany na długich częściach i usuwa materiał z szybkością 1 do 3 (16 cm 3 ) w 83 s. HEDG wymaga dużej mocy wrzeciona i wysokich prędkości obrotowych wrzeciona.
Szlifowanie zgrubne , opatentowane pod nazwą Quickpoint w 1985 roku przez Erwina Junkera Maschinenfabrik, GmbH w Nordrach w Niemczech, wykorzystuje cienką superścierną tarczę szlifierską zorientowaną prawie równolegle do cylindrycznego przedmiotu obrabianego i działa trochę jak narzędzie tokarskie.
Szlifowanie ultraszybkie (UHSG) może przebiegać z prędkością wyższą niż 40 000 stóp na minutę (200 m/s), co zajmuje 41 s, aby usunąć 1 na 3 (16 cm 3 ) materiału, ale nadal znajduje się w fazie badań i rozwoju (R&D) scena. Wymaga również dużej mocy wrzeciona i dużych prędkości wrzeciona.
Szlifowanie cylindryczne
Szlifowanie cylindryczne (zwane również szlifowaniem kłowym) służy do szlifowania cylindrycznych powierzchni i ramion przedmiotu obrabianego. Przedmiot obrabiany jest montowany na kłach i obracany za pomocą urządzenia zwanego psem tokarskim lub kierownicą środkową. Tarcza ścierna i przedmiot obrabiany są obracane przez oddzielne silniki iz różnymi prędkościami. Stół można dostosować do produkcji stożków. Głowicę koła można obracać. Pięć rodzajów szlifowania cylindrycznego to: szlifowanie średnicy zewnętrznej (OD), szlifowanie średnicy wewnętrznej (ID), szlifowanie wgłębne, szlifowanie z posuwem pełzającym i szlifowanie bezkłowe.
Szlifierka cylindryczna ma tarczę szlifierską (ścierną), dwa centra przytrzymujące przedmiot obrabiany oraz uchwyt, ząb szlifierski lub inny mechanizm napędzający pracę. Większość szlifierek do walców jest wyposażona w krętlik, który umożliwia formowanie elementów stożkowych. Koło i przedmiot obrabiany poruszają się równolegle do siebie zarówno w kierunku promieniowym, jak i wzdłużnym. Ściernica może mieć wiele kształtów. Standardowe koła w kształcie tarczy mogą być używane do tworzenia stożkowej lub prostej geometrii przedmiotu obrabianego, podczas gdy koła uformowane służą do tworzenia kształtu przedmiotu obrabianego. Proces wykorzystujący uformowane koło wytwarza mniej wibracji niż użycie zwykłego koła w kształcie dysku.
Tolerancje szlifowania cylindrycznego mieszczą się w granicach ± 0,0005 cala (13 μm) dla średnicy i ± 0,0001 cala (2,5 μm) dla okrągłości. Precyzyjna praca może osiągnąć tolerancje tak wysokie, jak ± 0,00005 cala (1,3 μm) dla średnicy i ± 0,00001 cala (0,25 μm) dla okrągłości. Wykończenia powierzchni mogą mieścić się w zakresie od 2 mikrocali (51 nm) do 125 mikrocali (3,2 μm), z typowymi wykończeniami w zakresie od 8 do 32 mikrocali (0,20 do 0,81 μm).
Szlifowanie powierzchni
Szlifowanie powierzchni wykorzystuje obracające się koło ścierne do usuwania materiału, tworząc płaską powierzchnię. Tolerancje zwykle osiągane podczas szlifowania wynoszą ±2 × 10-4 cali ( 5,1 μm) w przypadku szlifowania płaskiego materiału i ±3 × 10-4 cali (7,6 μm) w przypadku powierzchni równoległej.
Szlifierka do płaszczyzn składa się z tarczy ściernej, uchwytu roboczego zwanego uchwytem , elektromagnetycznego lub próżniowego oraz stołu posuwisto-zwrotnego.
Szlifowanie jest powszechnie stosowane w przypadku żeliwa i różnych rodzajów stali . Materiały te nadają się do szlifowania, ponieważ mogą być trzymane przez uchwyt magnetyczny powszechnie stosowany w szlifierkach i nie wtapiają się w tarczę tnącą, zatykając ją i uniemożliwiając cięcie. Materiały, które są rzadziej szlifowane, to aluminium , stal nierdzewna , mosiądz i tworzywa sztuczne . Wszystkie one mają tendencję do zatykania tarczy tnącej bardziej niż stal i żeliwo, ale dzięki specjalnym technikom możliwe jest ich szlifowanie.
Inni
Szlifowanie bezkłowe ma miejsce, gdy przedmiot obrabiany jest podparty ostrzem zamiast kłów lub uchwytów. Używane są dwa koła. Większa służy do szlifowania powierzchni przedmiotu obrabianego, a mniejsza służy do regulacji ruchu osiowego przedmiotu obrabianego. Rodzaje szlifowania bezkłowego obejmują szlifowanie przelotowe, szlifowanie wsuwowe/wgłębne i wewnętrzne szlifowanie bezkłowe.
Szlifowanie elektrochemiczne to rodzaj szlifowania, w którym dodatnio naładowany przedmiot obrabiany w płynie przewodzącym jest erodowany przez ujemnie naładowaną ściernicę. Kawałki przedmiotu obrabianego są rozpuszczane w płynie przewodzącym.
Szlifowanie obciągacza elektrolitycznego ( ELID ) . jest jedną z najdokładniejszych metod szlifowania. W tej ultraprecyzyjnej technologii szlifowania ściernica jest obciągana elektrochemicznie iw trakcie procesu, aby zachować dokładność szlifowania. Ogniwo ELID składa się z metalowej ściernicy, elektrody katodowej, impulsowego zasilacza prądu stałego i elektrolitu. Koło jest podłączone do dodatniego bieguna zasilacza prądu stałego za pomocą szczotki węglowej, natomiast elektroda jest podłączona do ujemnego bieguna zasilacza. Zwykle płyny alkaliczne są używane zarówno jako elektrolity, jak i chłodziwo do szlifowania. Dysza służy do wtryskiwania elektrolitu w szczelinę między kołem a elektrodą. Szczelina jest zwykle utrzymywana na poziomie około 0,1 mm do 0,3 mm. Podczas operacji szlifowania jedna strona ściernicy bierze udział w operacji szlifowania, natomiast druga strona ściernicy jest oczyszczana w wyniku reakcji elektrochemicznej. Rozpuszczanie metalicznego materiału wiążącego jest powodowane przez obciąganie, co z kolei powoduje ciągłe pojawianie się nowych ostrych ziaren.
Szlifowanie kształtowe to wyspecjalizowany rodzaj szlifowania walcowego, w którym ściernica ma dokładny kształt produktu końcowego. Ściernica nie przechodzi przez przedmiot obrabiany.
Szlifowanie wewnętrzne służy do szlifowania wewnętrznej średnicy przedmiotu obrabianego. Otwory stożkowe można szlifować za pomocą szlifierek wewnętrznych obracających się w poziomie.
Szlifowanie wstępne — gdy nowe narzędzie zostało zbudowane i poddane obróbce cieplnej, jest ono wstępnie szlifowane przed rozpoczęciem spawania lub napawania. Zwykle obejmuje to szlifowanie średnicy zewnętrznej (OD) nieco wyższej niż średnica zewnętrzna szlifu wykańczającego, aby zapewnić prawidłowy rozmiar wykończenia.
Ściernica
Ściernica to zużywalna ściernica używana do różnych operacji szlifowania i obróbki ściernej. Zwykle jest wykonany z matrycy gruboziarnistych cząstek ściernych sprasowanych i połączonych ze sobą w celu utworzenia stałego, okrągłego kształtu, dostępne są różne profile i przekroje poprzeczne w zależności od zamierzonego zastosowania ściernicy. Ściernice mogą być również wykonane z litej stalowej lub aluminiowej tarczy z cząstkami związanymi z powierzchnią.
Smarowanie
Stosowanie płynów w procesie szlifowania jest często niezbędne do chłodzenia i smarowania ściernicy i przedmiotu obrabianego oraz usuwania wiórów powstających w procesie szlifowania. Najczęstszymi płynami szlifierskimi są rozpuszczalne w wodzie płyny chemiczne, oleje rozpuszczalne w wodzie, oleje syntetyczne i oleje na bazie ropy naftowej. Konieczne jest, aby płyn był nakładany bezpośrednio na obszar cięcia, aby zapobiec zdmuchnięciu płynu z elementu w wyniku szybkiego obracania się tarczy.
| Materiał roboczy | Płyn do cięcia | Aplikacja |
|---|---|---|
| Aluminium | Lekki olej lub wosk | Powódź |
| Mosiądz | Lekki olej | Powódź |
| Żeliwo | Olej emulgujący do ciężkich zastosowań, olej chemiczny do lekkich obciążeń, olej syntetyczny | Powódź |
| stal miękka | Rozpuszczalny w wodzie olej o dużej wytrzymałości | Powódź |
| Stal nierdzewna | Olej emulgujący do dużych obciążeń, olej chemiczny do ciężkich zastosowań, olej syntetyczny | Powódź |
| Tworzywa sztuczne | Rozpuszczalny w wodzie olej, ciężki olej emulgujący, suchy, lekki olej chemiczny, olej syntetyczny | Powódź |
Przedmiot obrabiany
Metody mocowania
Przedmiot obrabiany jest ręcznie mocowany do klocka tokarskiego, napędzanego przez płytę czołową, która utrzymuje przedmiot pomiędzy dwoma środkami i obraca przedmiot. Element i ściernica obracają się w przeciwnych kierunkach, a małe kawałki elementu są usuwane, gdy przechodzą one wzdłuż ściernicy. W niektórych przypadkach można zastosować specjalne kły napędowe umożliwiające szlifowanie krawędzi. Metoda mocowania wpływa na czas produkcji, ponieważ zmienia czasy ustawiania.
Materiały obrabiane
Typowe materiały obrabiane obejmują aluminium, mosiądz, tworzywa sztuczne, żeliwo, stal miękką i stal nierdzewną. Aluminium, mosiądz i tworzywa sztuczne mogą mieć słabą lub dobrą skrawalność podczas szlifowania cylindrycznego. Żeliwo i stal miękka mają bardzo dobre właściwości do szlifowania cylindrycznego. Stal nierdzewna jest bardzo trudna do szlifowania ze względu na swoją wytrzymałość i zdolność do hartowania, ale można ją obrabiać za pomocą ściernic odpowiedniego gatunku.
Geometria przedmiotu obrabianego
Ostateczny kształt przedmiotu obrabianego jest lustrzanym odbiciem ściernicy, przy czym cylindryczne tarcze tworzą cylindryczne elementy, a uformowane koła tworzą uformowane elementy. Typowe rozmiary przedmiotów obrabianych wahają się od 0,75 cala do 20 cali (18 mm do 1 m) i od 0,80 cala do 75 cali (2 cm do 4 m) długości, chociaż elementy o długości od 0,25 cala do 60 cali (6 mm do 1,5 m) w średnicy i od 0,30 cala do 100 cali (8 mm do 2,5 m) długości mogą być szlifowane. Powstałe kształty mogą być prostymi cylindrami, stożkowymi kształtami o prostych krawędziach, a nawet wałami korbowymi do silników, które doświadczają stosunkowo niskiego momentu obrotowego.
Wpływ na materiały przedmiotu obrabianego
Zmiany właściwości chemicznych obejmują zwiększoną podatność na korozję z powodu dużego naprężenia powierzchniowego.
Właściwości mechaniczne ulegną zmianie z powodu naprężeń wywieranych na część podczas wykańczania. Wysokie temperatury szlifowania mogą powodować tworzenie się cienkiej martenzytycznej na części, co prowadzi do zmniejszenia wytrzymałości materiału z powodu mikropęknięć.
Zmiany właściwości fizycznych obejmują możliwą utratę właściwości magnetycznych materiałów ferromagnetycznych .
Zobacz też
Bibliografia
- Adithan, M.; Gupta, AB (2002), Technologia produkcji , New Age International Publishers, ISBN 978-81-224-0817-1 .
| Kontrola władz : Biblioteki narodowe |
|---|
