Как шлифование догнало фрезерование по производительности
Шлифование сегодня — это не просто точная абразивная обработка. Технология шагнула далеко вперед. Теперь она конкурирует по производительности с фрезерованием, протягиванием и точением.
Доказательство? Рост использования шлифовальной обработки в отдельных отраслях промышленности. Продажи абразивных инструментов и оборудования увеличиваются год от года.
Рис. 1. Современное шлифовальное оборудование обеспечивает высокую производительность и точность
Почему так происходит? Производители поняли: шлифование дает то, чего не добиться другими методами. Особенно когда речь о твердых материалах или сложных поверхностях.
Почему СОТС остаются незаменимыми
Много говорят о сухой обработке или почти сухой. Но шлифование еще долго будет требовать смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС). Факт.
Исследования жидкостей следующего поколения продолжаются. И для эмульсий на водной основе, и для масляных. Создаются новые химические соединения.
Интересный момент: акцент смещается на улучшение смазывающих свойств. Охлаждающим характеристикам уделяется меньше внимания. Почему? Видимо, с охлаждением уже более-менее разобрались. А вот со смазкой есть куда расти.
Автоматизация шлифовальных процессов
Обрабатывающие центры давно проектируются под разные процессы. И под резание (фрезерование, сверление, точение), и под абразивное шлифование. Скорости шлифования продолжают расти.
Современное оборудование для шлифования часто встраивают в гибкие автоматизированные ячейки. Это диктует свои требования:
- Максимальная эффективность в автоматическом режиме
- Минимизация роли оператора
- Упрощение конструкции с точки зрения безопасности
Загрузчики деталей как критический элемент
Многие производители рассматривают загрузку и разгрузку как критический по времени элемент цикла шлифования. Согласитесь, зачем мощный станок, если он простаивает в ожидании детали?
Проблему решают автоматизированные загрузчики в виде специальных устройств. Они работают без устали. И без перекуров.
CBN и алмазные круги: рост популярности
Увеличение доли автоматизации потребовало улучшения абразивных инструментов. Прежде всего — увеличения периода стойкости.
Эти требования удовлетворяют высокоточные CBN и алмазные круги. Их называют суперабразивами. И не зря.
Популярность кругов с суперабразивным покрытием растет с каждым годом. Почему?
| Преимущество | Результат |
|---|---|
| Не требуют системы правки | Экономия времени |
| Нет цикла правки | Сокращение времени обработки |
| Высокая скорость обработки | Рост производительности |
| Длительная стойкость | Меньше замен инструмента |
Разрабатываются новые инструментальные системы шлифования заусенцев прецизионного медицинского инструмента. Материал этих инструментов — в основном прочная сталь и керамика. Не самое простое сочетание для обработки.
Обработка твердых материалов и керамики
Шлифование находит всё большее применение для твердых материалов:
- Вольфрам
- Кобальт
- Керамика
Где обычная обработка затруднительна или невозможна. Тут шлифование вне конкуренции.
HVOF-покрытия в аэрокосмической отрасли
Одно из новых направлений — обработка деталей с высокоскоростными газоплазменными покрытиями HVOF (High Velocity Oxygen Fuel).
Использование HVOF становится популярнее. Особенно в аэрокосмической отрасли, где технология в ряде случаев заменяет хромирование.
Как это работает? Существует тип факельной горелки, который использует локальное сгорание и удлиненную форсунку. Порошок подогревается и наносится на покрываемый материал на гиперскоростях.
Результат?
Плотное, сильно прилипшее покрытие. Но с высокой шероховатостью и неоднородное. Требуется финишная обработка шлифованием. Без этого никуда.
Специализированные станки против обрабатывающих центров
Одно из направлений совершенствования шлифовального оборудования — создание более дешевых машин. Не универсальных обрабатывающих центров, а специализированных станков для специфических деталей или групп деталей.
Сейчас появился спрос на недорогие шлифовальные станки. Например, KelVista, CNC компании Hardinge.
Характеристики таких машин:
| Характеристика | Описание |
|---|---|
| Управление | СЧПУ |
| Возможности | Работа одним или двумя кругами |
| Назначение | Операции для деталей одного типа |
| Стоимость | Ниже обрабатывающих центров |
Разрабатываются системы комбинированной обработки. Например, точение плюс шлифование. Точение подготавливает поверхность, шлифование обеспечивает качественный финиш.
Некоторые клиенты хотят расширить возможности изготовления таких станков. Поэтому комплектуют их дополнительными съемными устройствами. Для обычного плоскошлифовального станка это могут быть:
- Центры
- Шпиндели
- Делительные устройства
Спрос на крупногабаритное шлифование
Другая тенденция — увеличение спроса на станки, способные обрабатывать большие детали.
Продажи станков с длиной шлифования до 60 дюймов (1524 мм) растут. Главные потребители:
- Аэрокосмическая отрасль
- Оборонная промышленность
По требованию «зеленых» многие автопроизводители отказались от гидравлического управления усилителем руля. Перешли на электропривод. Это потребовало создания моделей станков для обработки валов электрической машины.
Энергоэффективность и прецизионные детали
Движение по увеличению эффективности энергосбережения потребовало улучшения характеристик конструкций:
- Повышение КПД
- Снижение вибраций
- Увеличение точности изготовления
Это привело к росту потребности в точных механических деталях:
| Деталь | Назначение | Требования |
|---|---|---|
| Сферические винты и гайки | Передача движения | Высокая точность |
| Червячные колеса и передачи | Изменение скорости | Минимум шума |
| Прецизионные подшипники | Опоры вращения | Плавность работы |
Точность необходима для снижения уровня шума и вибраций, обеспечения плавности работы механизма.
Удивляет растущий интерес к шлифовальной обработке в производстве агрегатов ветряных установок. Этим агрегатам нужны высококачественные компоненты:
- Прецизионные подшипники
- Валы генераторов
- Валы турбин и редукторов
- Зубчатые колеса
Если потребность в энергосбережении сохранится, тенденция получит дальнейшее развитие. А она сохранится — это точно.
Шлифование для нефтегазовой отрасли
На развитие точного шлифования влияет (хотя и косвенно) нефтяная промышленность.
Значительное увеличение объемов в производстве и переработке масла и других ГСМ требует больше магистралей и трубопроводов для транспортировки.
Такие трубы монтируют с применением резьбовых соединений. К качеству изготовления предъявляются высокие требования.
Для их удовлетворения используют специальное шлифовальное оборудование для обработки резьб. Например, Drake Manufacturing Services Co.
Электроника и автомобилестроение
Высокий спрос на компактную электронику (мобильные телефоны, iPod) создал ажиотаж в сфере изготовления метизов малых диаметров (1–0,1 мм).
Drake разработала оборудование специально для изготовления бесстружечных метчиков. Они, в свою очередь, используются для обработки отверстий под винты.
Один из таких станков — GS:TEM, оснащенный линейными приводами.
Шлифование широко используется в автомобилестроении. В связи с ростом цен на газ и дизельное топливо производители вынуждены обращать особое внимание на качество устройств впрыска топлива.
В них используются прошлифованные высокоточные детали. Причем спрос на такие детали распространяется далеко за рамки автоиндустрии — вплоть до медицинской отрасли.
Получается замкнутый круг: чем выше требования к эффективности и экологичности, тем больше нужно прецизионного шлифования. А чем лучше шлифование, тем выше могут быть эти требования.
К.Л. Разумов-Раздолов
ООО «Русэлпром»
email: rrkl@ruselprom.ru
