Каковы преимущества бесцентровых шлифовальных станков?

Бесцентрово-шлифовальные станки предлагают ряд производственных преимуществ, с которыми не могут сравниться обычные круглошлифовальные станки: более высокая производительность, превосходная стабильность округлости, отсутствие крепления заготовки и возможность непрерывной подачи . Для производителей, производящих большие объемы прецизионных цилиндрических деталей, таких как валы, штифты, ролики и медицинские компоненты, эти преимущества напрямую выражаются в сокращении времени цикла, снижении затрат на рабочую силу и более строгом контроле размеров на протяжении всего производственного цикла. Бесцентрово-шлифовальный станок с ЧПУ для прецизионных деталей еще больше усиливает эти преимущества, добавляя программируемое управление, адаптивную обратную связь и автоматизацию многоэтапного цикла к и без того эффективному процессу.

Как работает бесцентровый шлифовальный станок

Понимание преимуществ бесцентрово-шлифовального станка начинается с его принципа работы. В отличие от центровых круглошлифовальных станков, удерживающих заготовку между двумя центрами или в патроне, бесцентрово-шлифовальный станок поддерживает деталь в трех точках контакта: шлифовальном круге, регулировочном круге и лезвии подставки между ними. Такое расположение трехточечного контакта обеспечивает большую часть производственных преимуществ машины.

Шлифовальный круг удаляет материал с высокой скоростью резания, а регулирующий круг контролирует скорость вращения и осевую подачу заготовки. Лезвие рабочего упора удерживает деталь на точной высоте относительно осевых линий колеса. Поскольку заготовка самостоятельно позиционируется по этим трем контрольным точкам, установка патрона, цанги или центра не требуется. Детали просто входят в зону шлифования и выходят готовыми, что обеспечивает непрерывное производство без ручного вмешательства между циклами.

В бесцентрово-шлифовальных станках используются два основных режима работы:

• Проходное шлифование: Заготовка проходит через станок в осевом направлении от входа до выхода за один непрерывный проход. Этот режим, используемый для простых цилиндрических деталей одинакового диаметра, обеспечивает максимально возможную производительность.
• Подающее (врезное) шлифование: Регулирующий круг подает заготовку радиально в шлифовальный круг. Используется для деталей с заплечиками, конусами или сложными профилями, которые предотвращают осевую сквозную подачу.

Отсутствие фиксации заготовки: основа высокой производительности

Единственным наиболее значимым с эксплуатационной точки зрения преимуществом бесцентрово-шлифовального станка является отсутствие крепления заготовки. При обычном шлифовании каждая деталь должна быть загружена в патрон или установлена ​​между центрами, зажата, отшлифована, разжата и разгружена. Эта последовательность добавляет время без резки к каждому циклу обработки.

При бесцентровом шлифовании со сквозной подачей детали подаются из бункера или вибрационного питателя и выходят из станка в соответствии со спецификациями без каких-либо действий со стороны оператора между входом и выходом. Для небольших цилиндрических деталей, таких как подшипниковые ролики, золотники клапанов или гидравлические пальцы , это обеспечивает пропускную способность От 200 до более 1000 деталей в час на одной машине, чего не может достичь ни один процесс, основанный на приспособлениях.

Такая архитектура без креплений также исключает искажения при зажиме. Когда тонкостенная или тонкая заготовка удерживается в патроне под действием зажимного усилия, деталь слегка деформируется во время шлифования и пружинит при отпускании, что приводит к ошибке овальной формы. Бесцентровый шлифовальный станок полностью позволяет избежать этого, что делает его предпочтительным процессом для деталей с толщиной стенки менее примерно 3 мм относительно их диаметра.

Превосходная округлость и постоянство размеров

Геометрия трехточечного контакта при бесцентровом шлифовании по своей сути усредняет уже существовавшую овальность поступающей заготовки. Поскольку заготовка вращается против всех трех контактных поверхностей одновременно, выступающие точки на ее окружности предпочтительно удаляются до тех пор, пока поверхность не сойдётся в настоящий цилиндр. Это самокорректирующееся действие округления дает значения округлости, которых трудно достичь другими способами при эквивалентной производительности.

В оптимизированных установках для бесцентрового шлифования погрешность круглости составляет менее 0,001 мм (1 микрон) достижимо на деталях из закаленной стали. Допуск на диаметр плюс-минус 0,002–0,005 мм является стандартным для производственных сред, а значения шероховатости поверхности Ra от 0,2 до 0,4 микрометра стабильно достигаются без дополнительных отделочных операций.

Преимущества бесцентрового шлифовального станка с ЧПУ для прецизионных деталей

Бесцентрово-шлифовальный станок с ЧПУ для прецизионных деталей расширяет базовые преимущества процесса за счет программируемой автоматизации, контроля размеров с обратной связью и многопараметрического управления циклом. Эти возможности делают бесцентровые станки с ЧПУ предпочтительной конфигурацией для прецизионного производства.

Обратная связь по датчику с обратной связью

Современные бесцентрово-шлифовальные станки с ЧПУ включают системы измерения в процессе или после обработки, которые измеряют диаметр готовой детали и подают корректирующие сигналы обратно в контроллер ЧПУ. Когда диаметр детали выходит за пределы заданного диапазона допуска — обычно срабатывает после обнаружения всего лишь дрейф 0,001 мм — контроллер автоматически регулирует положение колес для компенсации. Это устраняет необходимость периодических ручных измерений и корректировок, обеспечивая постоянство размеров в течение смены без вмешательства оператора.

Программируемые многошаговые циклы

Система ЧПУ позволяет разделить цикл шлифования на черновой, получистовый и чистовой проходы с независимо программируемыми скоростями подачи и временем выдержки. Такой структурированный подход максимизирует скорость съема материала на первых проходах, обеспечивая при этом высокое качество поверхности и точность размеров на последнем проходе, сочетая производительность и качество в одной установке.

Быстрый вызов параметров для смены задания

Бесцентрово-шлифовальные станки с ЧПУ хранят полные рабочие программы, включая скорость круга, регулируемый угол круга, скорость подачи, высоту детали и параметры правки. Для переключения между семействами деталей требуется только вызов программы, что сокращает время переключения с 90-120 минут типично для машин с ручной настройкой менее 20 минут в хорошо организованных клетках.

Возможность непрерывной подачи и эффективность производства

Одним из наиболее привлекательных с эксплуатационной точки зрения преимуществ бесцентрового шлифовального станка в контексте массового производства является его способность работать непрерывно и без перерывов. В режиме сквозной подачи детали входят в один конец машины и выходят из другого непрерывным потоком. Этот непрерывный поток совместим с автоматизированными системами загрузки и поточным контролем качества, что позволяет полностью интегрировать производственные ячейки, требующие минимального участия человека.

Сравнительная производительность стального штифта диаметром 20 мм в процентах в час при различных конфигурациях измельчения

Для стандартного штифта из закаленной стали диаметром 20 мм, требующего допуска на шлифованную поверхность плюс-минус 0,005 мм, бесцентровый шлифовальный станок со сквозной подачей может выполнить операцию со скоростью 600-800 деталей в час . Эквивалентное центральное круглое шлифование одной и той же детали составляет в среднем от 80 до 120 деталей в час — разница в производительности примерно 6-7 раз в пользу бесцентрового шлифования.

Сокращение времени наладки и снижение трудоемкости

Бесцентровый шлифовальный станок снижает трудозатраты двумя способами: он исключает обработку каждой детали за счет непрерывной подачи и поддерживает постоянство размеров, не требуя частых измерений и регулировки оператором. После того, как установка сквозной подачи проверена, один оператор может контролировать несколько станков одновременно, что невозможно для шлифовальных станков с приспособлениями, где каждый цикл обработки требует ручной загрузки.

В автоматизированных камерах, использующих вибропитатели и системы вывода конвейеров, роль оператора полностью сводится к периодическому отбору проб качества и контролю состояния колес. Улучшение использования рабочей силы от 40 до 60% По сравнению с центровым шлифованием операции обычно документируются при переводе крупнообъемных цилиндрических деталей на бесцентровые процессы.

Приблизительное количество частей оператора, контролируемых в час, для всех конфигураций шлифовальных станков

Универсальность материалов и типов деталей

Бесцентрово-шлифовальные станки не ограничиваются узким диапазоном материалов или размеров деталей. Их архитектура контактной опоры учитывает широкий спектр характеристик заготовки.

Совместимые материалы

• Закаленная сталь (до 65 HRC), в том числе инструментальная и подшипниковая.
• Сплавы нержавеющей стали, включая аустенитные и мартенситные марки.
• Титан и аэрокосмические сплавы (при соответствующем выборе колес)
• Твердый сплав и керамические материалы с использованием CBN или алмазных кругов.
• Алюминиевые и медные сплавы для прецизионных стержней и трубок.

Диапазон размеров детали

Стандартные бесцентрово-шлифовальные станки обрабатывают детали диаметром от 0,5 мм (бесцентровые микроконфигурации) до 300 мм и более на тяжелых промышленных моделях. Длина детали в режиме сквозной подачи ограничена только устройством направляющей подачи, что делает очень длинные тонкие детали, такие как штоки гидроцилиндров и автомобильные толкатели, практически подходящими для этого процесса.

Применение в промышленности, где бесцентровые шлифовальные станки превосходны

Сочетание высокой производительности, точных допусков и универсальности материалов делает бесцентрово-шлифовальный станок предпочтительным процессом в нескольких требовательных производственных секторах.

Ограничения, которые следует понимать, наряду с преимуществами

Сбалансированная оценка бесцентрового шлифовального станка должна включать его эксплуатационные ограничения, которые определяют, подходит ли этот процесс для данного применения.

• Сложность настройки: Первоначальная настройка требует тщательной регулировки высоты рабочей опоры, регулирования угла поворота колес и параметров правки колес. Неправильная настройка приводит к образованию лепестков (ошибка некруглости нечетных лепестков), которую трудно диагностировать без опыта. Время установки новой детали может составлять от 2 до 8 часов.
• Не подходит для призматических деталей: Бесцентровое шлифование по своей сути представляет собой цилиндрический процесс. Детали с гранями, шпоночными канавками или некруглым поперечным сечением требуют других методов шлифования.
• Обоснование размера партии: Этот процесс наиболее экономичен при объемах производства, превышающих примерно 500 деталей на задание. При работе с прототипами или очень небольшими партиями затраты на установку относительно количества деталей снижают преимущество в пропускной способности.
• Прерывистые поверхности: Сквозные отверстия, глубокие канавки или значительные нарушения поверхности по длине детали могут вызвать нестабильность в зоне шлифования, ограничивая процесс сплошными или минимально прерывистыми цилиндрическими формами.

Часто задаваемые вопросы