Dobór właściwej metody szlifowania wałków ma bezpośredni wpływ na dokładność wymiarową, jakość powierzchni, powtarzalność produkcji oraz koszt wykonania detalu. W praktyce technologicznej najczęściej porównuje się dwa procesy: szlifowanie wałków między kłami oraz szlifowanie bezkłowe.

Obie metody służą do obróbki powierzchni cylindrycznych, ale różnią się sposobem bazowania detalu, zakresem zastosowań, wydajnością oraz wymaganiami dotyczącymi geometrii obrabianego elementu. Wybór nie powinien więc wynikać wyłącznie z dostępności maszyny, ale przede wszystkim z konstrukcji wałka, wymaganej dokładności, wielkości serii i planowanego poziomu automatyzacji.

Jeżeli chcesz poznać podstawy procesu, przeczytaj również nasze Kompendium szlifowania wałków.

Dwa podstawowe sposoby szlifowania wałków

Szlifowanie wałków można realizować na kilka sposobów, jednak w przemyśle najczęściej stosuje się dwie główne metody: szlifowanie między kłami oraz szlifowanie bezkłowe.

W przypadku szlifowania między kłami detal jest podparty w osi obrotu, najczęściej na nakiełkach. Taki sposób bazowania pozwala bardzo precyzyjnie kontrolować współosiowość powierzchni, szczególnie w przypadku wałów stopniowanych, długich elementów oraz detali wymagających obróbki kilku średnic w jednej osi.

W przypadku szlifowania bezkłowego detal nie jest mocowany pomiędzy kłami. Opiera się na listwie podporowej i jest prowadzony pomiędzy ściernicą roboczą oraz ściernicą regulacyjną. Dzięki temu proces może być bardzo wydajny, szczególnie przy produkcji seryjnej prostych elementów cylindrycznych.

Obie technologie mogą zapewniać wysoką jakość obróbki, ale każda z nich najlepiej sprawdza się w innych warunkach produkcyjnych.

Na czym polega szlifowanie wałków między kłami?

Szlifowanie wałków między kłami polega na obróbce detalu zamocowanego lub podpartego w osi obrotu pomiędzy dwoma kłami. Wałek obraca się wokół własnej osi, a ściernica usuwa naddatek materiału z obrabianej powierzchni.

Ten proces jest szczególnie przydatny wtedy, gdy konieczne jest zachowanie wysokiej współosiowości kilku powierzchni. Dotyczy to między innymi wałów stopniowanych, wałów napędowych, trzpieni, osi, elementów wrzecion, tulei oraz części wymagających bardzo precyzyjnej relacji pomiędzy kilkoma średnicami.

Szlifowanie między kłami daje technologowi dużą kontrolę nad procesem. Możliwe jest szlifowanie średnic zewnętrznych, czopów, powierzchni stożkowych, promieni, podcięć oraz wybranych powierzchni czołowych. W nowoczesnych szlifierkach CNC proces ten może być realizowany automatycznie, z pomiarem aktywnym, kompensacją zużycia ściernicy i kontrolą geometrii detalu.

Największą zaletą tej metody jest dokładność geometryczna. Ponieważ detal obraca się wokół własnej osi bazowej, łatwiej uzyskać wysoką współosiowość, okrągłość i powtarzalność wymiarową.

W przypadku bardziej złożonych aplikacji kluczowe znaczenie ma właściwy dobór szlifierki do wałków CNC.

Na czym polega szlifowanie bezkłowe?

Szlifowanie bezkłowe to proces, w którym detal nie jest mocowany pomiędzy kłami ani w uchwycie. Element jest podparty na listwie oporowej i prowadzony pomiędzy dwiema ściernicami: ściernicą roboczą oraz ściernicą regulacyjną.

Ściernica robocza odpowiada za usuwanie materiału, natomiast ściernica regulacyjna kontroluje obrót detalu oraz jego posuw. Dzięki temu możliwe jest bardzo szybkie i powtarzalne szlifowanie elementów cylindrycznych bez konieczności każdorazowego mocowania detalu.

Szlifowanie bezkłowe jest szczególnie wydajne w produkcji seryjnej i wielkoseryjnej. Sprawdza się przy obróbce prostych wałków, trzpieni, sworzni, rolek, tulejek, igieł, elementów łożyskowych oraz innych detali o stosunkowo prostej geometrii zewnętrznej.

Proces może być realizowany jako szlifowanie przelotowe lub wgłębne. Szlifowanie przelotowe stosuje się najczęściej do elementów o stałej średnicy na całej długości. Szlifowanie wgłębne pozwala obrabiać detale z określonym profilem, uskokiem lub ograniczoną długością powierzchni szlifowanej.

Największą zaletą szlifowania bezkłowego jest bardzo wysoka wydajność. Brak konieczności mocowania detalu pomiędzy kłami skraca czas cyklu i ułatwia automatyczne podawanie elementów.

Szczegółowo opisaliśmy ten proces w artykule o szlifowaniu bezkłowym.

Najważniejsze różnice pomiędzy szlifowaniem między kłami i bezkłowym

Obie metody są wykorzystywane do precyzyjnej obróbki wałków, ale różnią się pod względem bazowania, wydajności, dokładności oraz typowych zastosowań.

W praktyce wybór procesu zależy głównie od odpowiedzi na jedno pytanie: czy najważniejsza jest elastyczność i kontrola geometrii, czy maksymalna wydajność produkcji seryjnej?

Kiedy wybrać szlifowanie między kłami?

Szlifowanie między kłami warto wybrać wtedy, gdy detal ma bardziej złożoną geometrię lub gdy kluczowa jest dokładna relacja pomiędzy kilkoma powierzchniami.

Ta metoda sprawdza się szczególnie przy obróbce wałów stopniowanych, elementów z wieloma średnicami, powierzchniami czołowymi, stożkami, promieniami lub podcięciami. Jest również dobrym wyborem przy detalach, w których istotna jest wysoka współosiowość względem osi bazowej.

Szlifowanie między kłami jest często stosowane w produkcji jednostkowej, małoseryjnej i średnioseryjnej, gdzie geometria detalu może się zmieniać, a elastyczność maszyny jest równie ważna jak czas cyklu.

W nowoczesnych szlifierkach CNC metoda ta może być bardzo wydajna. Automatyczny pomiar, sterowanie osią B, profilowanie ściernicy, systemy kompensacji i automatyczne ładowanie detali pozwalają skrócić czas obróbki i ograniczyć udział operatora.

Szlifowanie między kłami najczęściej wybierane jest dla wałów stopniowanych, elementów wymagających wysokiej współosiowości oraz produkcji małoseryjnej i średnioseryjnej.

Kiedy wybrać szlifowanie bezkłowe?

Szlifowanie bezkłowe jest najlepszym wyborem wtedy, gdy produkcja obejmuje dużą liczbę podobnych lub identycznych elementów cylindrycznych. Proces ten jest szczególnie opłacalny przy wysokich wolumenach, gdzie najważniejszy jest krótki czas cyklu i powtarzalność.

Metoda bezkłowa sprawdza się przy prostych wałkach, sworzniach, rolkach, tulejkach, elementach łożyskowych, trzpieniach i częściach o stałej lub stosunkowo prostej średnicy zewnętrznej.

W przypadku szlifowania przelotowego detal może przechodzić przez strefę obróbki w sposób ciągły, co pozwala uzyskać bardzo wysoką wydajność. To jedna z głównych przyczyn, dla których szlifowanie bezkłowe jest często wykorzystywane w branży motoryzacyjnej, łożyskowej, narzędziowej, elektrotechnicznej oraz w produkcji elementów precyzyjnych.

Warto jednak pamiętać, że szlifowanie bezkłowe wymaga odpowiedniej geometrii detalu i właściwego przygotowania procesu. Nie każdy wałek nadaje się do tej technologii. Problematyczne mogą być elementy z dużymi uskokami, nieregularnym kształtem, wymagającymi powierzchniami referencyjnymi lub koniecznością ścisłej kontroli współosiowości względem nakiełków.

Szlifowanie bezkłowe znajduje zastosowanie przede wszystkim w produkcji seryjnej i wielkoseryjnej prostych elementów cylindrycznych.

Który proces zapewnia większą wydajność?

Pod względem wydajności przewagę zwykle ma szlifowanie bezkłowe. Wynika to z faktu, że detal nie musi być mocowany pomiędzy kłami, a sam proces może być łatwo zintegrowany z automatycznym podawaniem i odbiorem elementów.

W produkcji wielkoseryjnej szlifowanie bezkłowe pozwala znacząco skrócić czas jednostkowy. Szczególnie dotyczy to szlifowania przelotowego, gdzie detale są podawane przez strefę obróbki w sposób ciągły.

Szlifowanie między kłami jest z reguły wolniejsze, ponieważ wymaga bazowania detalu, a często także bardziej złożonego cyklu obróbkowego. Nie oznacza to jednak, że jest procesem niewydajnym. W przypadku nowoczesnych szlifierek CNC z automatyzacją, pomiarem aktywnym i odpowiednio dobranym osprzętem można osiągnąć bardzo dobrą produktywność, szczególnie przy detalach bardziej złożonych.

Jeżeli produkcja obejmuje miliony prostych elementów, szlifowanie bezkłowe najczęściej będzie bardziej opłacalne. Jeżeli natomiast produkcja obejmuje wały o złożonej geometrii, ważniejsza może być elastyczność i precyzja szlifowania między kłami.

Który proces zapewnia wyższą dokładność?

Nie ma jednej uniwersalnej odpowiedzi, ponieważ dokładność zależy od geometrii detalu, maszyny, ściernicy, sposobu pomiaru, stabilności procesu i doświadczenia technologa.

Szlifowanie między kłami daje bardzo dobrą kontrolę nad osią obrotu detalu. Dlatego jest często wybierane tam, gdzie wymagana jest wysoka współosiowość kilku średnic, dokładna okrągłość oraz kontrola położenia powierzchni względem osi bazowej.

Szlifowanie bezkłowe również może zapewniać bardzo wysoką dokładność wymiarową i jakość powierzchni. Jest to proces wyjątkowo stabilny przy dobrze ustawionej produkcji seryjnej. Szczególnie dobrze sprawdza się przy detalach prostych, gdzie najważniejsza jest powtarzalność średnicy i powierzchni zewnętrznej.

Różnica polega więc nie na tym, że jedna metoda jest zawsze dokładniejsza, ale na tym, jaki rodzaj dokładności jest najważniejszy. Jeżeli kluczowa jest współosiowość wału stopniowanego, lepszym wyborem będzie najczęściej szlifowanie między kłami. Jeżeli kluczowa jest powtarzalna średnica dużej serii prostych detali, bardzo dobrym wyborem będzie szlifowanie bezkłowe.

Jak dobrać odpowiednią szlifierkę do wałków?

Dobór szlifierki powinien wynikać z analizy detalu i procesu produkcyjnego. Przed wyborem maszyny warto określić przede wszystkim geometrię obrabianych elementów, wymagane tolerancje, oczekiwaną chropowatość powierzchni, wielkość serii oraz planowany stopień automatyzacji.

W przypadku wałów stopniowanych, elementów precyzyjnych i detali o zmiennej geometrii najczęściej rozważa się szlifierki do wałków CNC pracujące między kłami. Tego typu maszyny zapewniają dużą elastyczność i pozwalają realizować złożone cykle obróbkowe.

W przypadku prostych elementów cylindrycznych produkowanych w dużych seriach warto rozważyć szlifierkę bezkłową. Kluczowe znaczenie mają wtedy stabilność procesu, szybkie podawanie detali, łatwość automatyzacji i niski koszt jednostkowy obróbki.

Przy wyborze maszyny należy uwzględnić między innymi:

• średnicę i długość obrabianych detali,
• masę wałka,
• wymaganą dokładność wymiarową,
• wymaganą współosiowość,
• chropowatość powierzchni,
• rodzaj materiału,
• naddatek do usunięcia,
• rodzaj ściernicy,
• wielkość serii,
• czas przezbrojenia,
• możliwość automatycznego załadunku,
• sposób kontroli jakości.

Potrzebujesz pomocy w doborze szlifierki?

Dobór odpowiedniej szlifierki zależy od geometrii detalu, wielkości produkcji, wymaganej dokładności oraz stopnia automatyzacji procesu.

Skontaktuj się z ekspertami Tradensa — pomożemy dobrać technologię i maszynę do konkretnego detalu, procesu oraz wymagań produkcyjnych.

Najczęstsze błędy podczas wyboru procesu szlifowania

Jednym z najczęstszych błędów jest wybór procesu wyłącznie na podstawie oczekiwanej wydajności. Szlifowanie bezkłowe może być bardzo szybkie, ale nie zawsze będzie właściwe dla detalu o złożonej geometrii lub wysokich wymaganiach dotyczących współosiowości.

Drugim błędem jest pomijanie sposobu bazowania detalu. W szlifowaniu wałków baza technologiczna ma ogromne znaczenie. Jeżeli detal w późniejszym montażu pracuje względem określonej osi, proces obróbki powinien zapewniać kontrolę tej osi.

Kolejnym problemem jest niedoszacowanie czasu przezbrojenia. Przy małych seriach bardzo wydajny proces może okazać się mniej opłacalny, jeżeli przygotowanie maszyny zajmuje zbyt dużo czasu. Z kolei przy dużych seriach warto zainwestować w proces bardziej zautomatyzowany, nawet jeżeli samo uruchomienie wymaga większego nakładu pracy.

Częstym błędem jest również nieuwzględnienie automatyzacji już na etapie doboru maszyny. Jeżeli produkcja ma rosnąć, warto od razu przewidzieć możliwość integracji podajników, robotów, pomiaru aktywnego lub systemów kontroli jakości.

Nie należy też analizować maszyny w oderwaniu od ściernicy, chłodzenia, filtracji i pomiaru. Szlifowanie jest procesem wrażliwym na wiele czynników, dlatego o końcowym wyniku decyduje cały system technologiczny, a nie tylko sama szlifierka.

Najczęściej zadawane pytania technologów

Czy szlifowanie bezkłowe jest dokładniejsze?

Nie zawsze. Szlifowanie bezkłowe może zapewniać bardzo wysoką dokładność wymiarową i powtarzalność, szczególnie przy prostych detalach produkowanych seryjnie. Jeżeli jednak kluczowa jest współosiowość kilku średnic względem osi bazowej, lepszym wyborem może być szlifowanie między kłami.

Czy każdy wał można szlifować bezkłowo?

Nie. Szlifowanie bezkłowe najlepiej sprawdza się przy elementach cylindrycznych o odpowiedniej geometrii. Detale z dużymi uskokami, nieregularnym kształtem, problematycznym bazowaniem lub wymaganiami dotyczącymi osiowości mogą wymagać szlifowania między kłami.

Kiedy stosuje się szlifowanie przelotowe?

Szlifowanie przelotowe stosuje się najczęściej przy prostych elementach cylindrycznych o stałej średnicy. Detal przechodzi przez strefę szlifowania, co pozwala uzyskać bardzo wysoką wydajność procesu. Jest to rozwiązanie szczególnie popularne w produkcji seryjnej i wielkoseryjnej.

Kiedy stosuje się szlifowanie wgłębne?

Szlifowanie wgłębne stosuje się wtedy, gdy detal nie może przejść swobodnie przez strefę obróbki lub gdy konieczne jest szlifowanie określonego profilu, uskoku albo wybranej powierzchni. Metoda ta może być stosowana zarówno w szlifowaniu między kłami, jak i w szlifowaniu bezkłowym.

Jakie tolerancje można osiągnąć podczas szlifowania wałków?

Możliwe do osiągnięcia tolerancje zależą od maszyny, geometrii detalu, materiału, ściernicy, chłodzenia, pomiaru i stabilności procesu. W praktyce szlifowanie wałków pozwala uzyskiwać bardzo wysoką dokładność wymiarową, ale konkretne wartości powinny być zawsze analizowane dla danej aplikacji.

Więcej na ten temat opisujemy w artykule: Jakie tolerancje można osiągnąć podczas szlifowania wałków.

Jak dobrać ściernicę do szlifowania wałków?

Dobór ściernicy zależy od materiału obrabianego, wymaganej chropowatości, naddatku, typu szlifowania, parametrów maszyny oraz oczekiwanej trwałości narzędzia. W wielu aplikacjach stosuje się ściernice konwencjonalne, CBN lub diamentowe.

Zobacz również artykuł: Borazon CBN czy diament? Jak dobrać ściernicę?

Czy szlifowanie między kłami można zautomatyzować?

Tak. Nowoczesne szlifierki do wałków CNC mogą współpracować z automatycznymi podajnikami, robotami, systemami pomiaru aktywnego i układami kompensacji. Dzięki temu szlifowanie między kłami może być wykorzystywane nie tylko w produkcji jednostkowej, ale również w powtarzalnej produkcji seryjnej.

Jakie branże najczęściej wykorzystują szlifowanie bezkłowe?

Szlifowanie bezkłowe jest szeroko stosowane w branży motoryzacyjnej, łożyskowej, narzędziowej, elektrotechnicznej, medycznej oraz w produkcji elementów precyzyjnych. Proces jest szczególnie ceniony tam, gdzie liczy się duża wydajność, powtarzalność i niski koszt jednostkowy obróbki.

Powiązane artykuły

• Kompendium szlifowania wałków
• Szlifowanie bezkłowe – kompendium
• CBN czy diament? Jak dobrać ściernicę?
• Jak dobrać szlifierkę do wałków CNC?
• Jakie tolerancje można osiągnąć podczas szlifowania wałków?

Podsumowanie

Szlifowanie wałków między kłami i szlifowanie bezkłowe to dwa różne procesy, które odpowiadają na inne potrzeby produkcyjne.

Szlifowanie między kłami najlepiej sprawdza się przy wałach stopniowanych, detalach o złożonej geometrii oraz elementach wymagających wysokiej współosiowości. To metoda elastyczna i precyzyjna, szczególnie przy produkcji jednostkowej, małoseryjnej i średnioseryjnej.

Szlifowanie bezkłowe jest najlepszym wyborem dla produkcji seryjnej i wielkoseryjnej prostych elementów cylindrycznych. Zapewnia bardzo wysoką wydajność, dobrą powtarzalność i łatwą automatyzację procesu.

Właściwy wybór zależy od geometrii detalu, wymaganej dokładności, wielkości produkcji i planowanego sposobu automatyzacji. Dlatego przed zakupem szlifierki warto przeanalizować cały proces technologiczny, a nie tylko pojedynczy parametr maszyny.

Jeżeli chcesz dobrać odpowiednią szlifierkę do wałków lub porównać proces szlifowania między kłami i bezkłowego dla konkretnego detalu, skontaktuj się z zespołem Tradensa.

Jak dobrać odpowiednią szlifierkę kłową lub szlifierkę bezkłową?

Dobór odpowiedniej szlifierki zależy od geometrii detalu, wielkości produkcji, wymaganej dokładności oraz stopnia automatyzacji procesu.

Skontaktuj się z zespołem Tradensa — pomożemy dobrać technologię i maszynę do konkretnego detalu, procesu oraz wymagań produkcyjnych.

Opracowanie i konsultacja technologiczna:

Artur Łukaszewicz, Tradensa Sp. z o.o.

E-mail: artur.lukaszewicz@tradensa.pl
Telefon: +48 733 003 535