A mașină de șlefuit este o unealtă electrică de precizie sau o mașină industrială care utilizează o roată abrazivă - sau altă unealtă de tăiere abrazivă - pentru a îndepărta materialul dintr-o piesă de prelucrat prin abraziune. Rezultatul este o suprafață fin finisată, o dimensiune precisă sau o margine ascuțită. În producție, mașinile de șlefuit sunt clasificate ca un subtip de mașini-unelte și au un rol critic în operațiunile de finisare în care toleranțe la fel de strânse ca ±0,001 mm (1 micron) sunt necesare.
Spre deosebire de strunjire sau frezare, care folosesc scule de tăiere cu geometrie definită, șlefuirea se bazează pe granule abrazive - particule neregulate de material dur, cum ar fi oxid de aluminiu, carbură de siliciu, nitrură de bor cubic (CBN) sau diamant - legate între ele într-o roată. Fiecare bob acționează ca o margine de tăiere minusculă, nedefinită. Acest lucru face ca șlefuirea să fie ideală pentru materiale dure și lucrări de finisare foarte precise pe care uneltele de tăiere mai moi sau mai mari pur și simplu nu le pot realiza.
Mașinile de șlefuit se găsesc în aproape orice mediu de fabricație și fabricare a metalelor, de la producția de componente auto până la ingineria aerospațială, fabricarea de scule și matrițe, fabricarea rulmenților și fabricarea dispozitivelor medicale. Piața globală a mașinilor de șlefuit a fost evaluată la aproximativ 5,1 miliarde USD în 2023 și continuă să crească, determinată de cererea de piese de precizie în industriile de înaltă tehnologie.
Principiul de funcționare al unei mașini de șlefuit se bazează pe prelucrare abrazivă — îndepărtarea mecanică a materialului prin frecare și micro-tăiere cu particule abrazive. Înțelegerea modului în care funcționează acest proces în detaliu ajută operatorii să optimizeze performanța de șlefuire și să obțină rezultate consistente.
Când roata de șlefuit se rotește la viteză mare - de obicei între 1.500 și 3.000 RPM pentru polizoare de banc, sau pana la Viteza la suprafata 60 m/s pentru șlefuirea producției de mare viteză — fiecare bob abraziv de pe suprafața roții face un contact scurt cu piesa de prelucrat. În timpul acestui contact, boabele fie taie o așchie minusculă, ară materialul (care provoacă deformare plastică), fie alunecă peste suprafață (determinând frecare și căldură).
Raportul de tăiere, arătură și alunecare depinde de mai mulți factori: dimensiunea granulației, duritatea roții, duritatea materialului piesei de prelucrat, adâncimea de tăiere și prezența fluidului de tăiere (lichid de răcire). O configurație de măcinare bine reglată maximizează tăierea și minimizează arătura și alunecarea, ceea ce îmbunătățește finisarea suprafeței și reduce acumularea de căldură.
Discul de șlefuit și piesa de prelucrat se deplasează una față de alta într-o manieră controlată. Roata se rotește la viteză periferică mare, în timp ce piesa de prelucrat este ținută într-un dispozitiv de fixare (o mandră, între centre sau pe o masă magnetică) și introdusă în roată la o viteză controlată. Această viteză de avans, combinată cu adâncimea de tăiere, determină rata de îndepărtare a materialului (MRR) și calitatea suprafeței rezultată.
În șlefuirea suprafeței, de exemplu, piesa de prelucrat (de obicei o piesă metalică plată) este deplasată înainte și înapoi sub roata rotativă pe o masă alternativă, cu roata coborâtă treptat - adesea doar doar 0,005 până la 0,025 mm pe trecere — până la atingerea dimensiunii dorite. În șlefuirea cilindrică, piesa de prelucrat se rotește pe propria sa axă, în timp ce roata se rotește și traversează simultan de-a lungul lungimii piesei de prelucrat.
Unul dintre cele mai importante și unice aspecte ale comportamentului roții de șlefuit este autoascutire . Pe măsură ce boabele abrazive devin tocite în timpul utilizării, forțele de măcinare care acționează asupra lor cresc. În cele din urmă, fie boabele se rupe (expunând o nouă margine ascuțită), fie legătura care ține boabele se rupe, eliberând boabele terne și expunând una proaspătă ascuțită dedesubt. Acesta este motivul pentru care „gradul” (duritatea) unei roți de șlefuit contează: o roată care este prea dură va reține boabele plictisitoare prea mult timp (care provoacă geamuri și acumulare de căldură), în timp ce o roată prea moale va pierde boabele prematur (caucând uzura rapidă a roții).
Calitatea corectă a roții trebuie să fie potrivită cu materialul piesei de prelucrat. Materialele dure, cum ar fi oțelul de scule întărit, necesită o roată de calitate mai moale (deci boabele se desprind mai ușor), în timp ce materialele moi, cum ar fi aluminiul, pot avea nevoie de o roată de calitate mai dură pentru a preveni uzura prea rapidă a roții.
Măcinarea generează căldură semnificativă datorită frecării. Temperaturile din zona de măcinare pot atinge momentan 800°C până la 1.500°C în cazuri extreme. Fără o răcire adecvată, această căldură provoacă daune termice piesei de prelucrat: ardere, microfisurare, tensiuni reziduale, modificări ale durității suprafeței și inexactități dimensionale. Fluidele de tăiere (lichide de răcire) - de obicei emulsii pe bază de apă sau fluide sintetice - sunt aplicate în zona de măcinare pentru a absorbi căldura, pentru a lubrifia zona de contact și pentru a îndepărta resturile (metal fine și particule abrazive). Aplicarea corectă a lichidului de răcire este la fel de importantă pentru calitatea șlefuirii ca și selectarea roții sau viteza de avans.
Nu există o singură mașină de șlefuit universală. Diferite tipuri sunt proiectate și optimizate pentru geometriile specifice ale piesei de prelucrat, materiale și cerințe de precizie. Iată o detaliere a celor mai comune tipuri:
Mașinile de șlefuit de suprafață produc suprafețe plane pe piesele de prelucrat. Cea mai comună configurație folosește un ax orizontal cu o roată de șlefuit periferică și o masă de lucru alternativă. Piesa de prelucrat este de obicei ținută pe o mandrină magnetică. Polizoarele de suprafață sunt utilizate pe scară largă pentru a finisa plăci de oțel pentru scule, baze de matriță, glisiere de mașină și orice piesă care necesită o suprafață de referință plană și netedă. Toleranțe de planeitate ale 0,002 până la 0,005 mm sunt realizabile în mod obișnuit.
Polizoarele cilindrice sunt folosite pentru a șlefui suprafețele externe sau interne ale pieselor de prelucrat cilindrice, cum ar fi arbori, știfturi, manșoane și alezaje. În șlefuirea cilindrică exterioară, piesa de prelucrat se rotește între centre sau într-o mandrină, iar roata traversează pe lungimea sa. Slefuirea cilindrică internă (slefuire ID) folosește o roată mică introdusă într-un alezaj pentru a șlefui suprafața interioară. Slefuirea cilindrică este esențială pentru producerea scaunelor de rulmenți, a tijelor cilindrilor hidraulici și a fusurilor de precizie - componente care necesită toleranțe de rotunjime de 0,001 mm sau mai puțin .
La șlefuirea fără centre, piesa de prelucrat nu este ținută între centre sau într-o mandră. În schimb, se sprijină pe o lamă de sprijin de lucru și este controlată de o roată de reglare, în timp ce discul de șlefuit îndepărtează materialul. Această configurație permite șlefuirea continuă și automată a pieselor cilindrice precum bare, tuburi și știfturi la rate de producție foarte ridicate. Polizoarele fără centre sunt foarte utilizate în producția de elemente de fixare, componente hidraulice și piese auto. O singură râșniță fără centru poate procesa sute de părți pe oră cu toleranțe de diametru consistente.
Aceste mașini specializate șlefuiesc scule de tăiere, cum ar fi freze, burghie, alezoare, robinete și freze. Acestea au configurații complexe cu mai multe axe și se găsesc în camerele de scule și magazinele de șlefuit. Capacitatea de a reascuți sculele de tăiere le prelungește în mod semnificativ durata de viață – o freză ascuțită corect poate egala performanța uneia noi la o fracțiune din cost.
Polizorul de banc este o mașină simplă, compactă, montată pe un banc de lucru, cu una sau două roți de șlefuit montate pe un ax orizontal. Este folosit pentru șlefuirea grosieră, debavurarea, ascuțirea uneltelor de mână și îndepărtarea materialului ușor. Deși nu este o mașină de precizie, este una dintre cele mai comune mașini de șlefuit găsite în ateliere, garaje și unități de întreținere din întreaga lume. Polizoarele de banc standard funcționează de obicei la 3.450 RPM și utilizați diametre ale roților de 6 până la 8 inci.
Polizorul unghiular este o unealtă electrică portabilă folosită pentru tăierea, șlefuirea și lustruirea metalului, a pietrei și a altor materiale. Este una dintre cele mai versatile și utilizate scule electrice în construcții, fabricare și prelucrarea metalelor. Polizoarele unghiulare folosesc roți abrazive de tip disc, discuri de tăiere, discuri cu clapete sau perii de sârmă și funcționează de obicei la viteze între 6.000 și 12.000 RPM . Diametrele comune ale discurilor sunt 4,5 inchi (115 mm), 5 inchi (125 mm) și 9 inchi (230 mm).
| Tip | Utilizare primară | Toleranță tipică | Industria cheie |
|---|---|---|---|
| Polizor de suprafață | Suprafețe plane | ±0,002–0,005 mm | Scule, confectionare matrite |
| Polizor cilindric | Arborii, gaurile | ±0,001 mm | Auto, Aerospațial |
| Polizor fara centru | Cilindri de mare volum | ±0,002 mm | Elemente de fixare, Hidraulice |
| Slefuitor de scule și tăietori | Unelte de reascutire | ±0,005 mm | Camere de scule |
| Polizor de bancă | Debavurare, ascuțire | Nu precizie | Întreținere, Atelier |
| Polizor unghiular | Tăiere, șlefuire, lustruire | Nu precizie | Constructii, Constructii |
Înțelegerea principalelor componente ale unei mașini de șlefuit ajută la demistificarea modului în care mașina atinge precizie și control. În timp ce configurațiile variază în funcție de tipul de mașină, majoritatea mașinilor de șlefuit au următoarele componente principale:
Roata de șlefuit este inima oricărei mașini de șlefuit. Alegerea roții greșite este una dintre cele mai frecvente cauze ale rezultatelor slabe - arsuri, zgomot, uzură rapidă a roții sau finisare slabă a suprafeței. Roțile de șlefuit sunt specificate de un sistem standardizat care codifică cinci caracteristici cheie:
Ca exemplu practic, o roată marcată A46-L5-V este o roată de oxid de aluminiu, granulație 46 (medie), grad L (mediu-dur), structură 5 (densitate medie), liant vitrificat - o roată tipică de uz general pentru șlefuirea suprafeței oțelului.
Înțelegerea secvenței unei operații de șlefuire – nu doar mașina în sine – este esențială pentru obținerea unor rezultate consistente, de înaltă calitate. Iată o secvență tipică pentru șlefuirea de precizie a suprafeței:
Unul dintre motivele principale pentru a alege șlefuirea față de alte procese de prelucrare este finisarea excepțională a suprafeței pe care o poate produce. Finisajul suprafeței este măsurat prin parametri precum Ra (rugozitatea medie aritmetică), Rz (adâncimea rugozității medii) și Rmax (înălțimea rugozității maxime). Iată ce poate realiza în mod realist șlefuirea:
Pentru referință, o suprafață standard a arborelui rotit are Ra 1,6–3,2 µm. Un teren de cursă rulment spre Ra 0,2 um este mult mai neted - acest nivel de finisare este esențial pentru rulmenții cu elemente de rulare, axurile de precizie și suprafețele de etanșare hidraulice. Cu cât granulația este mai fină și cu cât trecerea de finisare este mai ușoară, cu atât valoarea Ra care poate fi atinsă este mai mică.
Trecerea de la mașinile de șlefuit manuale la mașinile de șlefuit CNC (Computer Numerical Control) a transformat producția de precizie în ultimele trei decenii. Un polizor cilindric CNC modern, de exemplu, poate funcționa cu 5 până la 7 axe CNC simultane , îmbracă automat roata, efectuează calibrarea în timpul procesului (măsurând dimensiunea piesei de prelucrat în timpul șlefuirii) și compensează uzura roții în timp real - totul fără intervenția operatorului.
Avantajele cheie ale mașinilor de șlefuit CNC față de mașinile manuale includ:
Principalii producători de mașini de șlefuit CNC includ STUDER (Elveția), JUNKER (Germania), Okuma (Japonia), ANCA (Australia) și United Măcinarea Group. Polizoarele cilindrice CNC de vârf de la acești producători pot costa oriunde 150.000 USD până la peste 1.000.000 USD în funcție de dimensiune, capacitate și nivelul de automatizare.
Mașinile de șlefuit sunt puternice și implică roți abrazive care se rotesc rapid, care, dacă sunt utilizate greșit, pot provoca răni grave. Standardul U.S. Occupational Safety and Health Administration (OSHA) 29 CFR 1910.215 reglementează în mod specific siguranța mașinilor cu roți abrazive. Practicile cheie de siguranță includ:
Măcinarea nu este întotdeauna alegerea potrivită. A ști când să măcinați și când să utilizați alte procese face parte dintr-o bună planificare a procesului de fabricație.
| Proces | Cel mai bun pentru | Toleranță tipică | Ra tipic | Rata de îndepărtare a materialului |
|---|---|---|---|---|
| Întorcându-se | Cilindrică, grosieră până la semifinisat | ±0,02–0,05 mm | 0,8–3,2 µm | Înalt |
| Frezarea | Plat/contur, grosier până la semifinisat | ±0,01–0,05 mm | 0,8–3,2 µm | Înalt |
| Grinding | Materiale dure, finisaj de precizie | ±0,001–0,005 mm | 0,1–0,8 µm | Scăzut-Mediu |
| Slefuire | Corecția geometriei alezajului | ±0,001 mm | 0,1–0,4 µm | Foarte Scăzut |
| Lepând | Finisaj ultrafin, planeitate | ±0,0005 mm | 0,01–0,1 µm | Extrem de scăzut |
Alegeți șlefuirea când piesa de prelucrat este călită (HRC 50 ), când cerințele de finisare a suprafeței sunt Ra 0,8 µm sau mai bune, când toleranțele dimensionale sunt mai strânse de ± 0,01 mm sau când materialul (carbură, ceramică) nu poate fi prelucrat cu scule convenționale de tăiere. Pentru materiale moi cu toleranțe relaxate, strunjirea sau frezarea este mai rentabilă.
Mașinile de șlefuit sunt profund încorporate în producția de componente de precizie în aproape fiecare industrie de înaltă tehnologie. Iată o privire la unde măcinarea contează cel mai mult:
TK-13200, TK-7230 TK-13200、 TK-7230 MAȘINĂ CNC DE BOBINARĂ A ARCOLOR 12 AXE ...
See Details
TK-13200, TK-7230 TK-13200、 TK-7230 MAȘINĂ CNC DE BOBINARĂ A ARCOLOR 12 AXE ...
See Details
TK12120 TK-12120 MAȘINĂ CNC DE BOBINARĂ A ARCOLOR 12 AXES ...
See Details
TK-6160 TK-6160 MAȘINĂ CNC DE LAMINARE A ARCOLOR ...
See Details
TK-6120 TK-6120 MAȘINĂ CNC DE LAMINARE A ARCOLOR ...
See Details
TK-5200 TK-5200 MAȘINĂ CNC DE BOBINARĂ A ARCOLOR 5 AXE ...
See Details
TK-5160 TK-5160 MAȘINĂ CNC DE BOBINARĂ A ARCOLOR 5 AXES ...
See Details
TK-5120 TK-5120 MAȘINĂ CNC DE BOBINAR A ARCOLOR 5 AXE ...
See Details