Зачем необходимо шлифовать поверхность?
Практически каждое изделие требует оптимальной шлифовки
Следы механической обработки после фрезерования, дефекты поверхности, линии разъёма пресс-форм или общая шероховатость деталей из различных областей производства — как из традиционного, так и из аддитивного (3D-печать): все эти недостатки предварительной обработки зачастую необходимо устранить перед дальнейшей обработкой поверхности.
Это достигается с помощью шлифования — одного из важнейших методов механической обработки в промышленности. Данный процесс позволяет повысить показатели качества поверхности и влиять на параметры шероховатости.
Шлифование поверхностей необходимо по функциональным и эстетическим причинам для улучшения их эксплуатационных характеристик. Например, при шлифовании роликов подшипников, дверных ручек или алюминиевых колёсных дисков поверхность сначала шлифуется, а затем полируется до зеркального блеска.
Что происходит при шлифовании?
Шлифование — это метод механической обработки, при котором материал удаляется с помощью абразивного инструмента для улучшения формы, размеров и качества поверхности детали. В процессе используются абразивные материалы, выполняющие тончайшие резы.
Шлифованию могут подвергаться в первую очередь металлы, такие как стали, алюминий, латунь или титан, а также древесина, пластмассы, стекло, керамика и камень. При этом технология шлифования варьируется в зависимости от свойств материала и поставленных задач.
Базовая техника шлифования известна с древних времён и с давних пор применяется для отделки поверхностей. Природным прообразом служат галька, отшлифованная в русле ручья.
Традиционное шлифование или виброабразивная обработка?
Тот, кто хочет снять заусенцы, сгладить или облагородить поверхность сложных по форме деталей, часто задаётся вопросом: какой метод шлифования использовать? Выбор зависит от нескольких факторов — например, от желаемого внешнего вида поверхности, а также от материала, геометрии, размеров и объёма партии. Ручное или машинное шлифование особенно подходит для «простых» по форме, преимущественно плоских деталей или когда требуется локальная обработка. Оно обеспечивает высокую точность, однако часто связано с большими трудозатратами, особенно при ручной работе. Виброабразивная обработка, напротив, представляет собой автоматизируемый процесс, который при больших объёмах производства обеспечивает значительные экономические преимущества. Она позволяет равномерно обрабатывать даже сложные геометрии — идеально подходит для тонкой скругления кромок или удаления заусенцев вплоть до получения однородной шлифованной поверхности. Можно использовать точно подобранные абразивные материалы и для алюминия, и для цветных металлов, чтобы достичь различных целей по качеству поверхности на разнообразных деталях.
Погружное шлифование и драг-финиш — виброабразивная обработка для высоких требований
Технология драг-финиша
Чтобы сделать виброабразивную обработку привлекательной и для высокотехнологичных отраслей, таких как авиакосмическая и медицинская техника, были разработаны машинные технологии и процессы обработки, позволяющие целенаправленно обрабатывать закреплённые отдельные детали и защищать их от относительного движения в классических установках виброабразивной обработки. В качестве первого шага в 1980-х годах была разработана технология драг-финиша. При этом методе детали, закреплённые на шпинделе, протягиваются или «протаскиваются» через неподвижную абразивную среду. За счёт обтекания деталей рабочей средой (абразивными/полировальными телами) достигается требуемый съём материала, однако более целенаправленно и без взаимного контакта деталей, что делает этот метод идеальным решением для обработки тонких и высокоточных деталей.
Так называемые установки драг-финиша во многих отраслях заменили трудоёмкую, дорогостоящую и не всегда воспроизводимую ручную работу. По сравнению с классической виброабразивной обработкой драг-финиш эффективнее примерно в 40 раз.
Высокопроизводительная виброабразивная обработка в Surf-Finisher
Ещё более интенсивную обработку отдельных деталей при виброабразивной обработке обеспечивает метод Surf-Finishing. При этом детали также закрепляются на держателях, чтобы целенаправленно погружать их в рабочую среду и вращать под различными углами. При Surf-Finishing абразивный материал вращается вместе с рабочей ёмкостью, которая плавно движется со скоростью до 80 об/мин. В результате возникает интенсивное движение детали с высоким давлением между заготовкой и абразивной средой. Требуемый результат воспроизводим и достигается за сравнительно короткое время цикла. Процесс может начинаться с грубого шлифования, переходить к тонкому шлифованию и заканчиваться полировкой до зеркального блеска. При этом можно обрабатывать даже трудношлифуемые материалы, такие как керамика и специальные металлы. Зеркально гладкие, без царапин поверхности с превосходным внешним видом достигаются за счёт полировальных процессов.
Surf-Finishing — это наиболее интенсивная форма виброабразивной обработки. Её эффективность примерно в 80 раз выше, чем у классической установки виброабразивной обработки — круглого вибратора.
Что необходимо знать о шлифовании?
Основные вопросы в обзоре.
Являются ли снятие заусенцев, скругление кромок и подобные операции разновидностями шлифования?
Не совсем. Хотя на практике эти термины часто пересекаются, с технической точки зрения снятие заусенцев, скругление кромок, сглаживание и полирование — это не просто подкатегории, а самостоятельные методы или цели обработки, которые частично используют те же технологии, в нашем случае — виброабразивную обработку. Однако эти цели могут быть достигнуты и альтернативными методами. Например, снятие заусенцев можно выполнять с помощью щёток, термических методов или струйной обработки. Для удаления царапин в бытовых условиях подойдёт полировка мягкой тканью, а для подготовки поверхностей под покраску — грубая или тонкая шлифовальная бумага.
Как работает виброабразивная обработка?
Mass finishing (wet finishing) is a special form of grinding primarily used for the industrial conditioning of metal surfaces. Workpieces are usually processed in batches together with application-specific grinding media, water (99% of all mass finishing jobs are wet processes), and compounds (active cleaning additives) inside a mass finishing system. Contact pressure from the media and the relative movement of the finishing machines work together to create a consistent surface pattern across the complete batch of parts.
Когда виброабразивная обработка является оптимальным выбором?
Вам необходимо шлифовать крупные партии массовых деталей, которые относительно нечувствительны? В этом случае установки виброабразивной обработки — лучший выбор, поскольку благодаря своим специфическим инструментам (абразивным телам, чипам) они обеспечивают наилучшую обработку по минимальной цене, одновременно отличаясь высокой эффективностью и лёгкостью автоматизации. Кроме того, процессы виброабразивной обработки обладают неоспоримым преимуществом: при необходимости в одной установке можно одновременно или последовательно выполнять несколько операций, таких как обезжиривание, шлифование и очистка, снятие заусенцев и скругление кромок, нанесение антикоррозийного покрытия, удаление ржавчины и т. д. Решающее значение имеет выбор подходящих абразивных тел и оптимальных химических добавок (составов), соответствующих цели обработки.
Установки виброабразивной обработки, будь то для шлифования или других процессов, легко интегрируются в сложные производственные линии. Часто детали в высокоавтоматизированной производственной линии необходимо лишь загрузить в начале обработки через подающее устройство в комплекс установок, который они затем проходят полностью без ручного вмешательства.
Почему шлифование является важным предварительным процессом перед покраской?
Для достижения оптимальных результатов при покраске многие поверхности необходимо предварительно шлифовать, так как создание однородной, шероховатой поверхности значительно улучшает адгезию покрытий (красок/лаков). Специально оборудованные установки виброабразивной обработки могут воспроизводимо и экономично обрабатывать различные детали массового производства, включая мелкие и мельчайшие изделия.
Возможные результаты — что можно достичь при шлифовании металла?
В зависимости от метода шлифования, абразивного материала/зернистости и этапа обработки можно добиться различных результатов по качеству поверхности. В принципе, при шлифовании всегда образуется равномерная поверхность, шероховатость которой, однако, может сильно варьироваться — от грубой, видимой невооружённым глазом, до тонко-гладкой.
При грубом шлифовании образуются явно шероховатые поверхности с видимой структурой шлифования и средними значениями шероховатости (Ra) от 6 до 1 мкм. Такие поверхности идеально подходят для различных последующих этапов обработки.
При тонком шлифовании достигаются значительно более гладкие поверхности. Здесь значения шероховатости часто находятся в диапазоне Ra 1–0,2 мкм. Поверхность выглядит равномерно матовой или слегка блестящей, следы шлифования практически не видны.
На самой тонкой стадии — так называемом суперфинишном или полировальном шлифовании с наилучшим результатом — достигаются поверхности с очень низкой шероховатостью менее Ra 0,2 мкм. Такие поверхности выглядят оптически гладкими или даже блестящими и могут идеально служить подготовкой для полировки до зеркального блеска.
В целом шлифование, и особенно шлифование металла, предлагает широкий спектр возможных результатов по качеству поверхности — от функционально шероховатой до декоративно гладкой. Даже тонко отшлифованные поверхности и участки с технической точки зрения остаются слегка шероховатыми, без мешающих частиц абразива, однако во многих применениях они уже могут считаться «гладкими» или «готовыми».
Что происходит при шлифовании и виброабразивной обработке древесины и пластмасс?
При классическом шлифовании древесины поверхность механически сглаживается с помощью шлифовальной бумаги на легкодоступных участках. При этом острые зёрна абразива удаляют тонкие древесные волокна, устраняют неровности и подготавливают материал к дальнейшим этапам обработки, таким как пропитка маслом, морение или покраска. В зависимости от зернистости выполняется грубая предварительная или тонкая окончательная шлифовка.
Виброабразивная обработка древесины — это скорее нетипичный, но гибкий технологический процесс. Она применяется в основном для пилёных и токарных деталей, особенно с сложными контурами, в производстве игрушек или изготовлении музыкальных инструментов. Хорошо подходят более твёрдые породы древесины. Поскольку древесина мягкая и чувствительна к влаге, требуются специальные адаптированные параметры процесса — например, сухие методы с отсосом пыли и специальные абразивные тела для обеспечения короткого времени обработки. Для сложных по форме мелких деталей вплоть до чувствительных пилёных элементов также могут использоваться автоматизированные решения.
Многие пластмассовые поверхности также можно обрабатывать методом виброабразивной обработки. Он особенно подходит для снятия заусенцев с литьевых деталей, удаления линий разъёма пресс-форм и для процессов сглаживания как идеальной подготовки к покраске. При этом решающее значение имеет щадящее ведение процесса: мягкие абразивные тела, адаптированная интенсивность шлифования и короткое время обработки предотвращают повреждение материала. Подходят прежде всего формоустойчивые пластмассы, такие как АБС, ПОМ или ПА, а также армированные стекловолокном материалы или 3D-печатанные пластмассовые детали. Для гибких или тонкостенных деталей требуется особая осторожность.
Сухая виброабразивная обработка как специальный метод
Для виброабразивной обработки не всегда требуется вода. Если свойства материала этого требуют, например, для древесины и частично для пластмасс, или если по соображениям утилизации сухая обработка предпочтительнее, используются абразивные тела и оборудование, предназначенные для сухой виброабразивной обработки. Этот метод, как правило, менее агрессивен и обеспечивает меньший съём материала, чем влажные процессы. Несколько более низкая производительность сухого шлифования часто может быть компенсирована за счёт использования интенсивных установок, таких как установки драг-финиша, Surf-Finisher или центробежные установки. Теоретически сухое шлифование возможно в любой установке. Методы сухой виброабразивной обработки также применяются для высококачественных деталей в авиации и медицинской технике.
Абразивные тела — важнейший элемент процесса виброабразивной обработки
При шлифовании, и особенно при виброабразивной обработке, важны не только оптимальные машины. Обработка различных материалов возможна только с помощью идеально подобранных абразивных тел и всех необходимых элементов процесса. Как лидер рынка и технологий в области виброабразивной обработки, мы предлагаем самый широкий в мире ассортимент абразивных тел собственной разработки и производства. В наших Customer Experience Center мы поддерживаем проекты клиентов благодаря многолетнему опыту практическими советами и обширными знаниями — вплоть до поставки и ввода в эксплуатацию установки.
Абразивные тела на пластиковой связке с мелким зерном часто используются для более щадящей обработки деталей и создают предпосылки для последующей полировки, особенно алюминиевых деталей. Керамические абразивные тела с более высоким давлением обеспечивают очень интенсивную шлифовку. Пасты для влажного шлифования различной зернистости поддерживают процессы обработки от грубого до тонкого шлифования. Вместе с нашими составами, в том числе с компонентами защиты от коррозии, адаптированными под конкретное применение, наш ассортимент технологических средств насчитывает более 15 000 различных продуктов, которые гарантируют идеальную обработку всех производственных задач и геометрий деталей.
Используйте Поиск решения, чтобы найти подходящую систему для вашего метода обработки.