Wyższa tolerancja.
Lepiej działające systemy w samochodach i innych produktach końcowych napędzają popyt na coraz bardziej rygorystyczne tolerancje elementów i gładsze powierzchnie na obrabianych częściach.
Twardsze materiały
Producenci coraz częściej używają super stopów, ceramiki i innych materiałów zaprojektowanych dla uzyskania wysokiej twardości w wysokich temperaturach. Powoduje to, że części są trwalsze, ale trudniejsze w obróbce.
A do tych trendów w ogólnej obróbce można dodać ważny trend inżynierii materiałowej, który bezpośrednio wpływa na szlifowanie: ulepszone ziarna i wiązania w ściernicach zapewniają bardziej efektywne działanie. Wszystkie te zmiany razem sugerują, że w przyszłości będzie coraz częściej wykorzystywane szlifowanie zamiast obróbki wykańczającej skrawaniem. Wskazuje to również na implikację nawet bardziej szczegółowej obróbki. Podsumowując, te czynniki sugerują, że będziemy coraz częściej korzystać z szlifowania płynnego.
Co to jest szlifowanie płynne?
W porównaniu do bardziej powszechnego szlifowania powierzchni, szlifowanie płynne wykorzystuje większą głębokość szlifowania połączoną z powolnym posuwem, na ogół z profilowaną ściernicą, do generowania danej postaci geometrycznej przy szybkości usuwania materiału (MRR), która jest znacznie wyższa niż przejścia wykończeniowe, dla których ogólnie znane jest szlifowanie.
MRR to powód, dla którego szlifowanie tą metodą oferuje wysoką tolerancję kształtu. Przy obróbce twardego, wysokotemperaturowego stopu, takiego jak Inconel lub jeszcze trudniejszego w obróbce materiału, takiego jak kompozyt ceramiczny, potencjalna MRR dla cięższego procesu obróbki metalu, takiego jak frezowanie, jest ograniczona. Większe wykorzystanie tych twardych materiałów oznacza zatem większe wyzwania dla frezowania. Jednak zmiany, takie jak ulepszenia tarczy szlifierskiej, umożliwiły MRR w trybie płynnym w tych samych materiałach, znaczny wzrost jej wydajności. Według producenta ściernic Saint-Gobain Abrasives, pod marką Norton, osiągnęliśmy już punkt, w którym szlifowanie nie jest już końcowym procesem obróbki części. Zamiast tego, w znaczącej i rosnącej liczbie przypadków, szlifowanie jest procesem.
Inicjatywa, która skupia się na producentach samolotów, którzy przechodzą na trudne do obróbki stopy i kompozyty, również odniosła sukces dla producentów przekładni i obecnie znajduje zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym.
Ważne pojęcia dla zrozumienia procesu szlifowania płynnego.
1. Szlifowanie płynne nie ma formalnej definicji
Główną cechą charakteryzującą szlifowanie płynne jest głębokość skrawania, która jest wysoka dla szlifowania, ale opinie różnią się dokładnie tym, jaka głębokość oznacza dane przejście. W pracach związanych z zastosowaniem szlifowania związanych z elementami silnika lotniczego, można zauważyć, że inżynierowie w tym sektorze często wyznaczają początek posuwu płynnego na 0,38 mm. Opinia wprowadza zmiany, że głębokość obróbki rzędu 0,1 mm można zakwalifikować jako płynne. W obu przypadkach wybór jest arbitralny, bez formalnej definicji.
2. Podawanie płynne jest procesem o małej i dużej sile
Proces płynny, wskazuje na ten pozornie sprzeczny obraz: Siła nacisku jest niska z jednej perspektywy, a wysoka z drugiej. Podczas gdy każda cząstka skrawająca na ściernicy powoduje niewielką siłę w stosunku do innych trybów szlifowania, siła wywierana na maszynę i część ogólnie jest prawdopodobnie wysoka.
Kompensacją dla dużej głębokości szlifowania w posuwie płynnym jest szybkość przesuwu (szybkość podawania), która jest mała, często rzędu 125 do 500 mm / minutę. Niski pobór mocy oznacza, że siła nacisku na każdym pojedynczym ziarnie powierzchni tarczy szlifierskiej jest również niska. Żywotność ściernic i sprawność energetyczna mogą być w tym wypadku korzystną alternatywą..
A jednak zaangażowanych jest tu wiele ziaren ściernych. Większa głębokość skrawania posuwu płynnego oznacza, że dłuższy łuk obwodu ściernicy jest zanurzony w obrabianej części, zwiększając ogólną siłę. W rezultacie, wymagania CNC zastosowano jednopowłokowe ściernice superścierne z metalowym wiązaniem.
8. Przeciąganie ma teraz przeciwnika o wyższej tolerancji
Frezowanie nie jest jedynym konkurentem szlifowania płynnego. Inna to przeciąganie, w szczególności takie, które jest stosowane do realizacji form jodełkowych w wirnikach silnika lotniczego, wykonanych z superstopów. Taką formę można wytworzyć przez szlifowanie w trybie płynnym. Rezultatem może być znaczna oszczędność powierzchni warsztatowej. Ze względu na to, że proces wymaga długiego linearnego przesuwu, przeciągacz do tej operacji może mieć długość do 12 m . Szlifowanie płynne oferuje możliwość wykonania tej samej obróbki w obrabiarkach o standardowych rozmiarach.
9. W przemyśle lotniczym MRR może się równać z frezowaniem wykańczającym
Pogląd, że szlifowanie jest procesem wykończeniowym i ostatnim w procesie wytwarzania, zastosowanym do części obrabianej w celu uzyskania tolerancji wymiarów i powierzchni – czyli historycznej roli szlifowania – jest poglądem, który będzie coraz rzadziej brany pod uwagę, ponieważ zaawansowane materiały narzędzi ściernych dla obrabianego przedmiotu są stosowane coraz szerzej. W przeszłości 1 cm sześcienny na minutę na cm szerokości koła był typowym MRR specyficznym dla szlifowania. W dzisiejszych aplikacjach szlifowania superstopów na obrabiarkach CNC wykorzystujących zaawansowane w budowie ściernice, szlifowanie płynne może realizować określony MRR równy 18 cm sześciennych na minutę na cm szerokości ściernicy – co daje ogólny MRR równy lub lepszy niż to, co może zrobić frez w tym samym czasie i materiale obrabianym.
Innym ważnym obszarem postępu, z punktu widzenia maszyny, podawanie płynne jest procesem o wysokiej sile, ale ostrzejsze ziarno w nowoczesnych ściernicach zmniejsza tę siłę. Poprawiona porowatość koła ściernicy w celu przenoszenia pyłów ściernych i chłodziwa oraz ulepszone właściwości chłodziwa również pomagają poprawić efektywność energetyczną. W rezultacie energia właściwa szlifowania płynnego – energia wymagana do usunięcia każdego cm sześciennego materiału – stała się porównywalna z frezowaniem.
10. Szlifowanie płynne oferuje redukcję procesu technologicznego części
Porównywanie frezowania do szlifowania w kategoriach samych cykli obróbki może jednak nie uwzględniać jednej z największych zalet szlifowania płynnego: zasadniczej zmiany w sekwencji procesu. W tradycyjnej roli szlifowania jako operacji wykończeniowej, część często poddawana jest obróbce cieplnej tuż przed tym krokiem. Szlifowanie jest skutecznym procesem obróbki, po obróbce cieplnej, ponieważ obróbka frezowaniem części w tym stanie utwardzenia byłoby problematyczne. W związku z tym większość obróbki części odbywa się poprzez frezowanie, gdy przedmiot obrabiany jest nadal miękki, następnie przechodzi obróbkę cieplną, następnie część może otrzymać końcowy etap frezowania przed szlifowaniem lub może przejść bezpośrednio do szlifowania. Ta sekwencja – frezowanie, odesłanie części do obróbki cieplnej, odesłanie części z powrotem do warsztatu w celu przeprowadzenia operacji, w tym szlifowanie, jest drugą naturą dla producentów i standardowym sposobem wykonania wielu części.
Jednak szlifowanie płynne może cofnąć tę sekwencję. Obrabiany przedmiot można najpierw poddać obróbce cieplnej, co oznacza, że obrabiany przedmiot może najpierw zostać doprowadzony do ostatecznej twardości, zanim zostanie wykonana obróbka. Szlifowanie płynne wyeliminuje przerwanie procesu, opóźnienie i koordynację niezbędną do wysłania częściowo ukończonej części do kolejnego kroku procesu technologicznego. Dopasowanie MRR do frezowania może być punktem odniesienia umożliwiającym szlifowanie, aby przejąć większą rolę w produkcji, a zmiana kolejności etapów produkcyjnych może w niektórych przypadkach polegać na tym, że szlifowanie płynne osiągnie największe oszczędności.
W kolejnych artykułach opisujemy:
Szlifowanie metalu – jak i czym szlifować metal?
