Szlifowanie przemysłowe i narzędziowe – maszyny, ściernice i wyposażenie procesu
Szlifowanie jest jednym z podstawowych procesów wykończeniowych stosowanych w produkcji elementów wymagających wysokiej dokładności wymiarowej, kontrolowanej geometrii oraz odpowiedniej jakości powierzchni. Stabilny rezultat zależy jednak nie tylko od samej obrabiarki. Równie istotne są sposób mocowania części, dobór ściernicy, przygotowanie jej powierzchni roboczej, chłodzenie, filtracja, pomiar oraz kompensacja zmian zachodzących podczas procesu.
W tej części bloga omawiamy dwa główne obszary: szlifowanie części i powierzchni przemysłowych oraz produkcję, ostrzenie i regenerację narzędzi skrawających. Publikowane poradniki pomagają dobrać odpowiednią technologię, maszynę, ściernicę i wyposażenie do geometrii detalu, materiału, tolerancji, wielkości serii oraz oczekiwanego czasu cyklu.
Szlifowanie wałków, otworów i powierzchni
Szlifowanie wałków obejmuje obróbkę średnic zewnętrznych, czopów, barków, powierzchni czołowych oraz elementów stopniowanych. W zależności od konstrukcji części może być realizowane między kłami, w uchwycie albo z wykorzystaniem specjalnego oprzyrządowania. W poradnikach wyjaśniamy różnice pomiędzy szlifowaniem wzdłużnym, wgłębnym i profilowym oraz omawiamy wpływ mocowania, podtrzymek, kolejności operacji i stabilności cieplnej na końcową geometrię części.
Do obróbki wałów, osi, trzpieni, rolek i innych elementów cylindrycznych stosowane są szlifierki do wałków CNC. Przy wyborze maszyny należy uwzględnić między innymi długość i masę detalu, średnicę szlifowania, wymagane operacje, sposób bazowania oraz potrzebę zastosowania pomiaru automatycznego.
Powierzchnie wewnętrzne obrabia się przy użyciu szlifierek do otworów CNC. Maszyny te służą do szlifowania otworów prostych, stopniowanych i przelotowych, gniazd, tulei, pierścieni, bieżni oraz powierzchni oporowych. Istotne są tu średnica i głębokość otworu, sztywność wrzeciona, prędkość obrotowa, dostęp do strefy obróbki oraz sposób doprowadzenia chłodziwa.
Jeżeli część wymaga wykonania średnic zewnętrznych, otworu, barku i czoła, korzystnym rozwiązaniem mogą być uniwersalne szlifierki CNC do wałków i otworów. Realizacja kilku operacji w jednym zamocowaniu ogranicza błędy wynikające z ponownego bazowania i może poprawić współosiowość obrabianych powierzchni.
W produkcji seryjnej pinów, rolek, sworzni, tulejek, trzpieni i prętów wykorzystuje się szlifierki bezkłowe CNC. Na blogu opisujemy szlifowanie przelotowe i wgłębne, ustawienie ściernicy, koła regulacyjnego oraz podtrzymki, a także przyczyny falistości, owalności, drgań i niestabilności średnicy.
Zakres szlifowania przemysłowego obejmuje również powierzchnie płaskie i profilowe, prowadnice, formy, elementy narzędziowe oraz części wymagające równoległości dwóch płaszczyzn. W osobnych materiałach będziemy omawiać także szlifowanie płaszczyzn, szlifowanie profilowe i procesy dwutarczowe stosowane w wydajnej obróbce pierścieni, podkładek, płytek i innych części płaskich.
Istotnym obszarem jest ponadto szlifowanie kół zębatych, gwintów, ślimaków i profili specjalnych. Procesy te wymagają odpowiedniej konstrukcji maszyny, sposobu profilowania ściernicy, stabilnej synchronizacji osi oraz kontroli geometrii obrabianego elementu.
Produkcja, ostrzenie i regeneracja narzędzi skrawających
Drugim głównym obszarem tej kategorii jest produkcja narzędzi skrawających z węglika spiekanego, HSS i proszkowych stali szybkotnących. Wieloosiowe szlifierki narzędziowe CNC umożliwiają wykonywanie frezów, wierteł, rozwiertaków, mikronarzędzi, narzędzi stopniowanych oraz konstrukcji specjalnych projektowanych pod konkretny proces obróbczy.
Produkcja narzędzia obejmuje między innymi szlifowanie rowków wiórowych, powierzchni przyłożenia, czoła, geometrii końcowej, promieni, faz i łamaczy wióra. Każda z tych operacji wymaga odpowiednio dobranej ściernicy, orientacji pakietu ściernicowego, parametrów pracy i strategii chłodzenia. Znaczenie mają również długość wysunięcia półfabrykatu, sztywność mocowania i kontrola bicia.
Szlifierki narzędziowe CNC mogą być wykorzystywane zarówno do produkcji nowych narzędzi, jak i do ponownego ostrzenia narzędzi zużytych. Regeneracja wymaga właściwego odtworzenia geometrii, zachowania podziału ostrzy oraz kontroli ilości usuwanego materiału. W przypadku narzędzi powlekanych proces często obejmuje również usunięcie starej powłoki, ostrzenie i ponowne pokrycie.
Przed właściwym szlifowaniem półfabrykat może wymagać cięcia na długość, fazowania, obróbki powierzchni czołowej, wykonania promienia, stopnia albo powierzchni Weldon. Odpowiednio przygotowany blank ogranicza czas zajęcia szlifierki narzędziowej i pozwala przeznaczyć ją na operacje wymagające dokładnego sterowania wieloosiowego.
Kluczowym elementem procesu jest mocowanie. Systemy mocowania GDS do szlifierek narzędziowych służą do stabilnego mocowania prętów, blanków oraz narzędzi przeznaczonych do regeneracji. Oferta obejmuje rozwiązania mechaniczne, hydrauliczne, szczękowe, tulejowe i rozprężne, dobierane do średnicy, długości oraz sposobu obsługi maszyny.
Ściernice są montowane na precyzyjnych adapterach i obsadach do ściernic. Prawidłowy dobór adaptera wpływa na położenie ściernicy względem wrzeciona, dostęp do obrabianej geometrii, sztywność pakietu oraz możliwość jego wyważenia. W przypadku złożonych narzędzi jeden adapter może przenosić kilka ściernic rozdzielonych elementami dystansowymi.
Niewyważony pakiet może powodować drgania, pogorszenie jakości powierzchni, niestabilność geometrii oraz zwiększone obciążenie wrzeciona. Dlatego pakiety ściernicowe powinny być kontrolowane i korygowane przed zamontowaniem w maszynie. Osobne poradniki poświęcamy wyważaniu adapterów i pakietów oraz zastosowaniu urządzenia GDS Equi’Z.
Proces produkcji narzędzia może kończyć się przygotowaniem krawędzi skrawającej. Kontrolowane zaokrąglenie lub wygładzenie krawędzi przed nałożeniem powłoki wpływa na jej stabilność, odporność na wykruszenia i późniejszą trwałość narzędzia. W większych seriach operacja ta może być realizowana w zrobotyzowanych stanowiskach.
Ściernice diamentowe, CBN, korundowe oraz ceramiczne
Dobór ściernicy powinien wynikać z materiału obrabianego, geometrii kontaktu, rodzaju operacji, prędkości pracy, chłodzenia oraz wymaganej wydajności. Do szlifowania węglika spiekanego wykorzystuje się przede wszystkim ściernice diamentowe, natomiast ściernice CBN stosuje się głównie do HSS, PM-HSS i stali hartowanych.
Ściernice CBN znajdują zastosowanie między innymi w szlifowaniu HSS, PM-HSS i stali hartowanych. W produkcji narzędzi skrawających stosuje się różne typy spoiw, w tym żywiczne, hybrydowe, ceramiczne i metalowe. Wybór spoiwa wpływa na zdolność skrawną, utrzymanie profilu, trwałość oraz możliwość regeneracji ściernicy.
W szlifowaniu wałków, otworów, płaszczyzn, procesach bezkłowych i dwutarczowych wykorzystywane są również ściernice korundowe i ceramiczne. Ich dobór obejmuje rodzaj i wielkość ziarna, twardość, strukturę, porowatość oraz rodzaj spoiwa.
Obciąganie, profilowanie i stabilność procesu
Ściernica musi zachowywać właściwą geometrię i zdolność skrawną przez cały proces. Do jej przygotowania stosuje się obciągacze i rolki diamentowe. Mogą one służyć do prostowania powierzchni ściernicy, odtwarzania określonego profilu oraz odsłaniania nowych ziaren ściernych.
Przy częstym wykonywaniu profili specjalnych lub regeneracji pakietów korzystne może być zastosowanie własnej profilarki do ściernic. Osobne maszyny są przeznaczone do ściernic konwencjonalnych oraz do ściernic diamentowych i CBN. Umożliwiają przygotowanie profilu poza szlifierką produkcyjną i ograniczenie czasu jej przestoju.
Na stabilność procesu wpływają również czystość i temperatura chłodziwa. Odpowiednia filtracja ogranicza ponowne wprowadzanie drobin materiału i ścierniwa do strefy szlifowania. Stabilizacja temperatury pomaga zmniejszyć zmiany wymiarowe maszyny, mocowania i obrabianej części.
Tradensa dostarcza kompletne rozwiązania dla szlifowania przemysłowego i produkcji narzędzi skrawających: szlifierki CNC, ściernice, systemy mocowania, adaptery, urządzenia do wyważania, obciągacze, profilarki oraz systemy filtracji chłodziwa. Dobór rozwiązania rozpoczynamy od analizy detalu lub narzędzia, materiału, tolerancji, wielkości serii i oczekiwanej wydajności procesu.
Dobór szlifierki, ściernicy i wyposażenia procesu
Prześlij rysunek części lub narzędzia, materiał, tolerancje, wymaganą chropowatość i wielkość serii. Pomożemy dobrać szlifierkę CNC, ściernicę, mocowanie oraz pozostałe wyposażenie procesu.