Anatomie der Werkzeugmaschine Anmerkungen des Herausgebers: Der erste Teil dieser Serie, veröffentlicht im Februar 1993, handelt von einem überdachten Bearbeitungszentrum.
Der zweite Teil, Maschinensteuerung, erscheint im Juni 1993.
Der dritte Teil, veröffentlicht im Mai 1994, befasste sich mit der Drehmaschine und der Drehmaschine.
Das Schleifen als Verfahren zur Formgebung harter Materialien dürfte eine der grundlegendsten Technologien aller Technologien sein und dürfte eine Ausbeutung der Metallverarbeitung selbst darstellen.
Es gibt Hinweise darauf, dass eine Reihe von Neoglobalisten, darunter beispielsweise die Ägypter und die Erbauer von Stonehenge, Sand als Schleifmittel zum Glätten der von ihnen verwendeten Steinwerkzeuge und Bausteine verwenden.
Im Grunde machen wir auch heute noch das Gleiche, allerdings auf einer kontrollierbareren und komplexeren Basis, wenn wir Werkstücke aus gehärtetem Stahl auf CNC-Schleifmaschinen fertigbearbeiten.
Schleifen ist ein Chip.
Bei der Herstellung eines Metallschneidevorgangs entspricht jedes Bit der maschinellen Bearbeitung oder dem Fräsen, mit der Ausnahme, dass es auf der „Mikro“-Ebene durchgeführt wird, wo der Span zu klein ist, um leicht bearbeitet werden zu können.
Ein weiterer grundlegender Unterschied zwischen Schleifen und It-
Scale-Cousins besteht in einem Schleif-„Werkzeug“, bei dem es sich um ein Schleifpartikel handelt und das keine einheitliche Form und keinen einheitlichen Führungsträger hat, egal ob es sich um eine Scheibe, einen Stein oder ein anderes Gerät handelt.
Während sich diese Diskussion auf das bewusste Schleifen mit Rädern konzentriert –
eingebaute Metallbearbeitungsmaschinen –, ist es wichtig, darauf zu achten, dass vom Schleifen bis zum Schneiden
das Schleifen auf der Plattform und sogar das Schleifen von Messern grundlegende Schleifvorgänge sind.
Schleifen wird auch außerhalb der Industrie vielerorts für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von Kunststoff-Teleskopspiegeln bis hin zu präzisen Dimensionsmessungen und der Endbearbeitung von Quarzkristallen, die für Oszillatoren von Computer- und Kommunikationsgeräten verwendet werden.
Aus Sicht der Metallzerspanung ist Schleifen das Produkt der Kombination von Drehen und Fräsen.
Genau wie beim Fräsen bewegt sich auch das Schleifwerkzeug, genau wie beim Drehen, und das Werkstück ist fast immer in Bewegung, obwohl keine Drehung erforderlich ist.
Der Unterschied zwischen der Drehung des Werkstücks und der linearen oder oszillierenden Bewegung des Werkstücks unter dem Schleifwerkzeug ist theoretisch fest, was die grundlegendste Unterteilung in der Schleifanwendung definiert.
Ersteres wird üblicherweise als „Rundschleifen“ und Letzteres als „Flächenschleifen“ beschrieben, obwohl beide Arten Präzisionsoberflächen auf dem Werkstück erzeugen können, die nicht unbedingt rund oder flach sind.
Tatsächlich bewegen sich Werkzeuge und Werkstücke normalerweise, was die Analyse und Steuerung von Schleifvorgängen viel komplizierter macht als Drehen oder Fräsen.
Das ist einer der Gründe, warum das Schleifen einer der letzten großen Metallverarbeitungsprozesse ist, die von der „schwarzen Kunst“ zur Wissenschaft übergegangen sind. Übrigens neigen viele Hersteller von Schleifmaschinen immer noch dazu, ihre eigenen CNC-Steuerungen zu entwerfen und herzustellen.
Das Design vieler Rundschleifmaschinen basiert grundsätzlich auf einem Muster, das dem einer Drehmaschine ähnelt.
Anstelle eines Werkzeughalters verfügen sie über einen Mechanismus zum Vorschub der Schleifscheibe und der dazugehörigen Maschinen, aber alle anderen Elemente, der Hauptstift, der Heckrahmen, die Art und Weise, für diejenigen, die mit dem Drehen der Maschine vertraut sind, das Bett sind normalerweise leicht zu erkennen.
Der Hauptunterschied besteht jedoch darin, dass das gesamte Werkstückhaltesystem normalerweise auf einer Reihe von Straßen installiert ist, sodass es während des Schleifvorgangs durch die Scheibe hindurchgeführt werden kann.
Der Rundschleifer ist auch als „Chuck“ ausgeführt, was bei Innenschleifanwendungen sehr verbreitet ist.
Bei diesen Maschinen sind die Räder und die dazugehörigen Maschinen an der Position installiert, an der sich normalerweise der Reitstock befindet, und die Räder bewegen sich entlang der Rotationsachse des Werkstücks.
Der Innenschleifer verwendet normalerweise Räder mit kleinerem Durchmesser und läuft mit einer höheren Spindelgeschwindigkeit als die Außenschleifmaschine.
Im Allgemeinen wird bei der OD-Rundschleifmaschine der Wellenkopf dem Werkstück in radialer Richtung zugeführt, und das Werkstück kann stationär gehalten werden oder sich durch das Werkstück hin- und herbewegen.
Bei der Hin- und Herbewegung des Werkstücks erfolgt die Vorschubbewegung in der Regel erst am Ende jedes Hubs.
Das Einschnittschleifen ähnelt konzeptionell eher dem traditionellen Einzelschleifen.
Die Spitze dreht sich konzeptionell, da die Scheibe hinein- und herausfahren kann, um bestimmte Merkmale auf dem Werkstück zu erzeugen, wie zum Beispiel die Schulter.
Der dritte Haupttyp von Rundschleifmaschinen ist das „No-Center“-Design ohne direkte Simulation im Drehbereich.
Bei einer spitzenlosen Schleifmaschine wird das Werkstück nicht von einer Spitze oder einem Spannfutter getragen, sondern auf der „Schneide“ zwischen der Schleifscheibe und der „Einstellscheibe“, die seine Drehung steuert.
\'Stellen\' Sie die Scheibe ein, um die Rotationsgeschwindigkeit des Werkstücks als Antriebsmechanismus und als Bremse zu steuern, wenn das Werkstück von der Schleifscheibe aus schneller wird.
Die „Klinge“ hält das Werkstück zwischen den beiden Rädern an Ort und Stelle.
Auch bei Flachschleifmaschinen gibt es mehrere Grundausführungen.
Die häufigste Möglichkeit ist das auf dem Bearbeitungstisch montierte Rad und die dazugehörigen Maschinen oder andere lineare Bewegungsvorrichtungen, die das Werkstück halten.
Wenn sich das Werkstück darunter hin und her bewegt, verläuft das Rad durch die hin- und hergehende Achsenlinie.
Vom Konzept her ähnelt dieser Schleifertyp einer Hobelmaschine, bei der der Werkzeughalter durch eine Schleifscheibe und die dazugehörige Maschine ersetzt wird.
Bei diesem Maschinentyp erfolgt das Schleifen üblicherweise am Umfang der Scheibe.
Das Werkstück kann zum Flachschleifen auch auf der rotierenden Werkbank befestigt werden, die sich am Umfang oder unter der Oberfläche der Scheibe dreht.
Bei Verwendung einer Scheibenfläche wird dieser Prozess oft als Scheibenfräsen bezeichnet und kann je nach Drehrichtung entweder horizontal oder vertikal erfolgen. Doppelt
– Ein Scheibenschleifer, üblicherweise Doppelscheibenschleifer genannt,
ist die effektivste Maschine, um das Werkstück zwischen Rädern auf linearen, rotierenden oder oszillierenden Fixiervorrichtungen zuzuführen, die bei hoher Produktivität flache, parallele Oberflächen erzeugen können.
Der Wandel beim Theme Grinding ist ein Prozess mit einem so breiten Anwendungsspektrum, dass im Laufe der Jahre viele Veränderungen zu diesen grundlegenden Designthemen entwickelt wurden und wir hier nicht versuchen, sie alle im Detail darzustellen.
Ultrapräzisions-Mahlmaschine
Die gesamte Serie von Präzisionskugelmühlen und anderen professionellen Mahlmaschinen kann leicht Gegenstand eines längeren Artikels als dieser Serie sein.
Diese Prinzipien sind jedoch grundsätzlich universell und sollten für nahezu jede Schleifanwendung gelten.
Eine erwähnenswerte Profi-Schleifmaschine ist eine Werkzeug- und Werkzeugschleifmaschine, die, wie der Name schon sagt, zum Schärfen und Nachschleifen
scharfer Messer konzipiert ist.
Diese Maschinen sind grundsätzlich gemischt und enthalten die Merkmale der Rund- und Planschleifmaschinen, die für die speziellen Aufgaben erforderlich sind. Eine Unter-
Die Spezialität der Werkzeugschleifmaschine ist eine Reihe von Maschinen, die speziell für die Neukonstruktion
von geschärften Spiralbohrern entwickelt wurden.
Man nennt sie natürlich Bohrerschleifmaschinen.
Die Auswahlkriterien für Werkzeugschleifmaschinen hängen vom begrenzten Anwendungswert des allgemeinen Leitfadens ab, auf den hier nicht eingegangen wird.
Unabhängig von der Art der Mühle ist die Steifigkeit und Stabilität die wichtigste Eigenschaft, die sie aufweisen muss.
Dies gilt insbesondere für den Kriechgang, eine Sonderform des Schleifens, die einkanalig mit sehr hoher Schnitttiefe und geringer Arbeitsgeschwindigkeit durchgeführt wird.
Bei richtiger Anwendung kann das Tiefschleifen die Gesamtbearbeitungszeit um 50 % verkürzen, ohne dass dabei Abmessung, geometrische Genauigkeit oder Oberflächengüte verloren gehen.
Um diese Ergebnisse zu erzielen, muss eine Schleifmaschine jedoch speziell für Schleichganganwendungen ausgelegt sein, da die Technologie besonders empfindlich auf die statische und dynamische Stabilität der Maschine reagiert und die Anforderungen dreimal höher sind als die Spindelleistung des herkömmlichen Schleifverfahrens.
Der Kriechvorschub erfordert außerdem spezielle Beschnittfähigkeiten, sorgfältige Beachtung der „Härte“ der Scheibe, eine gute Kühlmittelkontrolle und umfassende Erfahrung
auf der Grundlage von Prozesskenntnissen.
Wie bei allen anderen Metallverarbeitungstechniken bietet der Kriechvorschub bei richtiger Anwendung einen erheblichen Vorteil für bestimmte Anwendungen.
Es ist keine universelle Medizin und es ist nicht die Antwort auf jede knifflige Frage.
Aufgrund seines eher professionellen Charakters wird Ihnen empfohlen, den Prozess mit einer gesunden und umsichtigen Einstellung anzugehen, bevor Sie in Ihr Geld investieren, um sicherzustellen, dass es die richtige Antwort auf Ihre Bedürfnisse ist.
Genau wie beim Drehen der Maschine gibt es auch bei der Konstruktion der Mühle kein Geheimnis.
Es ist für Sie einfacher, die Stabilität zu erkennen –
zu verbessern/vibrieren – zu dämpfen.
die Eigenschaften von Polymeren oder Beton
Die Füllbasis in der Schleifmaschine ist viel mehr als die Füllbasis in der Drehmaschine oder dem Bearbeitungszentrum, aber im Allgemeinen wird Ihnen die strukturelle Auswahl, die Sie sehen werden, vertraut und relativ leicht zu klären sein.
Tatsächlich haben Sie bei der Härte auf der Schleifseite der Gleichung möglicherweise mehr Optionen als bei der Struktur.
Neben der Auswahl von Körnigkeit, Schlüsseln und Formen, wie Sie es immer getan haben, werden Sie bald grundlegendere Entscheidungen zwischen traditionellen Materialien wie Sic, Aluminiumoxid und Kubikbn (CBN) treffen.
Die Anwendungsmöglichkeiten beim Schleifen von schwarzen Metallmaterialien haben sich schnell ausgeweitet.
Obwohl CBN schon seit einiger Zeit zum Schleifen von gehärtetem Stahl verwendet wird, haben jüngste Entwicklungen bei Bindungs- und anderen Fertigungstechniken die Verwendung dieses sehr verschleißfesten Materials erheblich erweitert.
Zufälligerweise fördert CBN als Werkstoff für Drehfräswerkzeuge auch den sogenannten
„Hartdreh“-Betrieb.
Daher wird bei der Schleifanwendung der CBN-Dreh- und Fräswerkzeuge das „harte“ Ende des Spektrums entfernt, während die CBN-Scheiben sie am „weichen“ Ende hinzufügen.
Beispielsweise werden CBN-Scheiben immer häufiger in der
Massenproduktion eingesetzt, beispielsweise beim Nockenwellen- und Kurbelwellenschleifen in der Automobilindustrie, da sie bei korrekter Anwendung eine überragende Leistung und Langlebigkeit bieten.
Dies ist notwendig, da die Kosten der CBN-Scheibe mehrere Größenordnungen höher sind als die der herkömmlichen Scheibe gleicher Größe, obwohl sie immer noch niedriger sind als die der Diamantscheibe.
Das zusätzliche Geld, das Sie erhalten, ist eine Scheibe, die viel schneller ist und dank der Härte und Hitzebeständigkeit
des CBN-Schleifmittels eine lange Lebensdauer hat. In Großserienanwendungen
wie der Motorenfabrik ist CBN aufgrund der Reduzierung des Radverschleißes, der längeren Lebensdauer der Größenkontrolle und der gleichzeitigen Verbesserung eine sehr attraktive Option.
Da die Anwendungsparameter sehr unterschiedlich sind, können Sie die herkömmliche CBN-Scheibe in der Regel nicht durch eine CBN-Scheibe ersetzen.
Sofern Ihre Schleifmaschine nicht für die Bearbeitung von CBN verwendet wird, ist dies möglicherweise nicht der Fall, und der Preis der Scheibe macht es zu einem sehr teuren Experiment.
Dies ist eine sehr bemerkenswerte Technologie, da mit der Verbesserung der Herstellungsmethoden und
Massenkunden Kostensenkungen gefordert werden.
Ob der Leistungsvorteil des CBN für Sie von Nutzen ist, hängt natürlich davon ab, welche Art von Schleifanwendung Sie haben, aber die Scheibe hat eine längere Lebensdauer und eine bessere Größenkontrolle, für die meisten von uns ist eine höhere Produktivität eine sehr attraktive Lösung.
Tatsächlich deutet dies darauf hin, dass es sinnvoll sein könnte, die Fähigkeit zur CBN-Bearbeitung in die in den nächsten Jahren gekaufte neue Schleifmaschine einzubauen, sofern die Kosten für die Integration dieser Fähigkeit angemessen sind.
Zumindest kann es auf den Tisch gelegt werden, wenn Sie die nächste Mühle neu verhandeln.
Was damit gemeint ist, ist natürlich das Lager und der Antrieb.
Es gibt heute zwei große Bereiche des technologischen Wandels und große Kontroversen in der Schleifindustrie.
Das Argument für das Lager ist, dass die mechanischen und flüssigen Kräfte statisch und letztendlich magnetisch sein können.
Das Argument auf der mechanischen Seite ist ausgereifte, ausgereifte Technologie und
verständliche Betriebsmerkmale, Einfachheit und (manchmal) geringere Kosten.
Aus diesem Grund antwortet die Schule mit unendlicher Lebensdauer (
„Öl verschleißt nicht“),
guter dynamischer Steifigkeit und geringem Wartungsaufwand (
„Öl verschleißt nicht“) und (manchmal) geringeren Kosten. Wer hat recht?
Höchstwahrscheinlich sind sie es.
Die richtige Antwort hängt oft mehr davon ab, was eine Maschine leisten soll, als von der Leistung der Komponenten.
Wenn Sie in den nächsten zehn Jahren jedes Jahr eine Unmenge desselben Werkstücks auf derselben Maschine schleifen möchten, ist es möglicherweise ratsam, sich aktiv mit der Spindel mit einem statischen hydraulischen Lager zu befassen.
Möglicherweise gibt es auch statische hydraulische Methoden und Kugelumlaufspindeln.
Andererseits kann es sein, dass Sie bei richtiger Wartung auch mit der mechanischen Lagermaschine zufrieden sind –
schließlich gibt es sie schon lange.
Die Debatte über das Autofahren ist keine Debatte, sondern eher ein Beitrag. Eine
Garantie für den Übergang zur direkten Person gibt es nicht.
Antrieb der Servospindel.
Es macht keinen Sinn, ein totes Pferd zu besiegen. Wenn man also sagt, dass die Zukunft elektronisch ist, bedeutet das, dass alles für den Servo ausreicht.
Der Abrichter ist eine weitere wichtige Komponente, die für fast jeden Schleifvorgang benötigt wird.
Die Kommode hat zwei Zwecke.
Um die Räder real werden zu lassen, dreht sich zunächst die Schneidfläche konzentrisch zur Welle.
Zweitens: Entfernen Sie Glasur und andere.
Nehmen Sie bei der Wiederherstellung einer erforderlichen speziellen Form oder Geometrie bedingte Anpassungen an der Schnittfläche vor.
Während einfache Schleifmaschinen häufig mit Schleifstäben oder Fräsern aus gehärtetem Stahl ausgestattet sind, verwenden anspruchsvollere Maschinen eine Art mechanisches Endbearbeitungssystem.
Zu den Optionen gehören einzelne
Diamantwerkzeuge, manchmal unter CNC-Steuerung,
eingelegte Stahlwerkzeuge, rotierende Diamantscheiben, Stahlscheiben für „Extrusionsformen“ und sogar herkömmliche Schleifscheiben, die üblicherweise zum Beschneiden von Diamant- und CBN-Scheiben verwendet werden.
Jede Abrichtmethode hat den Vorteil, dass sie für einen bestimmten Bereich von Schleifanwendungen geeignet ist, sodass die Auswahl von der Anwendung abhängt.
Wählen Sie erfahrungsgemäß die flexibelste Ummantelungsoption, die in Ihrer Hauptanwendung eine akzeptable Produktivität erzielt. CNC oder manuell?
Dies ist eine einfache Option, wenn Sie eine Dreh- oder Fräsmaschine evaluieren und auch bei der Schleifmaschine viele der gleichen Überlegungen zu berücksichtigen sind, jedoch in der Regel aus sehr unterschiedlichen Gründen.
Betrachten Sie beispielsweise die Art des Prozesses.
Einer der Hauptvorteile von CNC in einer Fräsmaschine oder Drehmaschine ist die Möglichkeit, die komplexe Bewegung des Werkzeugs einfach zu programmieren, um die gleichen Oberflächenmerkmale auf dem Werkstück zu erzeugen.
Bei der Schleifmaschine müssen lediglich die benötigten Funktionen in die Scheibe eingebaut und automatisch auf das Werkstück übertragen werden.
Dies ist relativ einfach für eine Kommode mit größerem Volumen oder einen Single-Form-
Point-Diamant-Waschtisch und ein geringes Template-Volumen.
Obwohl ich der Erste sein werde, der anerkennt, dass das eigentliche Verfahren nicht so einfach ist, wie es gerade dargestellt wurde, verdeutlicht es dies doch.
Warum zahlen Sie also einen höheren Preis für CNCgrinder?
Die Antwort liegt in der Kontrolle, aber nicht unbedingt in der direkten Kontrolle der Eigenschaften des Werkstücks beim Fräsen oder Drehen.
Der Vorteil von CNC beim Schleifen besteht darin, dass Sie den Bearbeitungsprozess steuern können, was sich direkt auf die Größe, Geometrie und Oberfläche des Werkstücks auswirkt.
Vielleicht wäre es besser, dies anhand eines recht komplexen Beispiels zu veranschaulichen.
Traditionell wird der Nockenwinkel des Wagens während des Einlegevorgangs geschliffen.
Der Vorgang des Radvorschubs wird durch eine Nocke gesteuert, die mit der Drehung des Werkstücks synchronisiert ist.
Während diese Anordnung in der Lage ist, historisch akzeptable Standards in Bezug auf Größe, Ausführung und Klappengeometrie zu erfüllen und gleichzeitig eine ausreichende Produktivität zu bieten, ist sie zunehmend nicht mehr in der Lage, die strengeren Qualitätsanforderungen der heutigen
Motoren mit höherer Leistungsdichte und akzeptabler Produktivität zu erfüllen.
Eine Antwort besteht darin, den Prozess auf CNC-Steuerung umzustellen.
In der Maschine sind die Spindel, das Rad,
der Vorschub und der Arbeitskopf servogesteuert.
CNC-Steuerungsantrieb.
In der Praxis bedeutet dies, dass durch Änderung der Scheibe und/oder der Geschwindigkeit des Werkstücks die Schleifbedingungen angepasst werden können, um die effektivsten Bedingungen zum Schleifen dieses genauen Punktes zu erreichen. Wo die Nocken-
Die CNC-Maschine benötigt fast keine Schleifmaschine und muss zwangsläufig eine Reihe von Kompromissen bei der Bedienung eingehen.
Das Ergebnis ist ein effektiverer, genauerer und effektiverer Prozess durch Mikromanagement-
Operationen.
Dies ist ein gutes Beispiel dafür, warum ein Hersteller von Schleifmaschinen eher dazu neigt, seine eigene CNC zu entwickeln und herzustellen als ein Hersteller von Dreh- oder Fräsmaschinen.
Diese Steuerungen müssen sehr schnell und leistungsstark sein und müssen bewältigt werden, was im Nicht-
Grinder-Bett normalerweise nicht der Fall ist.
Die CNC-Schleifmaschine kann auch den CNC-Trimmer bedienen, was bei Integration in ein integriertes Steuerungssystem die Größenkontrolle und die Lebensdauer der Scheiben erhöhen kann.
CNC-Abrichter, im Wesentlichen ein kleiner Diamant.
Eine Werkzeugdrehmaschine, mit der die Scheiben zum Rund- oder Flachschleifen einfach zu implementieren sind und einfache oder komplexe Profile für das Formschleifen hergestellt werden.
Natürlich erleichtert die CNC auch die Kontrolle relativ einfacher Werkstückeigenschaften wie der Größe. In diesem Fall
sorgt die neueste Generation von Prozessmessgeräten in Verbindung mit der Steuerung dafür, dass die Abmessungen und die Geometrie auf Toleranzen bleiben, die vor einigen Jahren nur im Labor erreicht werden konnten.
Schließlich kann es einfacher sein, eine CNC-Schleifmaschine einzurichten –
Kurzfristige Nutzung –
Führen Sie die Anwendung aus.
Der Hauptvorteil liegt jedoch in der präzisen Kontrolle des Prozesses selbst. Was kommt als nächstes?
Der Trend in der Schleiftechnik geht eindeutig zu größerer Größen- und Geometriegenauigkeit, höherer Produktivität und komplexeren Steuerungsmöglichkeiten.
Treiben Sie die Entwicklung der ersten beiden Technologien voran, wie z. B. der heutigen CBN-Räder, und die kontinuierliche Verbesserung von Lagern und Motoren.
Treiber dieses Wachstums ist die weit verbreitete Verbreitung ebenso komplexer digitaler Elektronikprodukte, die das Gesicht der Fertigung auf der ganzen Welt verändert haben. Ein Beispiel ist eine Maschine, die in der Lage ist, in Nanometern gemessene Toleranzen (ein bis
einzuhalten.
1 m Milliardär)
Hartschleifen bei harten und nichtharten
Metallwerkstücken, die in der Elektronikindustrie verwendet werden, wie z. B. Glas und bestimmte Kristalle.
Es ist auch in der Lage, unregelmäßige, nicht
kreisförmige Profile ähnlich den Toleranzen zu schleifen.
Diese Maschine verwendet fortschrittliche CBN-Räder.
Der chemische Prozess des Trimmens und Reinigens der Räder.
Während man heute vielleicht wissen möchte, wie eine solche Maschine in der Praxis einsetzbar ist, erinnere ich mich an eine Zeit, als es hieß, Schleiftechnik-Demonstratoren seien in der Lage, Maßtoleranzen in Zoll pro Million einzuhalten.
Heute sind 50 Millionen bei Motorenherstellern auf der ganzen Welt üblich, keine allzu strengen Toleranzen.
Sind 50 nm im nächsten Jahrhundert unmöglich?
Darauf kannst du nicht wetten.
