グラインダーと研磨加工。

工作機械の解剖学エディターのメモ: 1993 年 2 月に発行されたこのシリーズの最初の部分には、屋根付きマシニング センターが含まれています。
第 2 部の機械制御は 1993 年 6 月に出版され、
第 3 部は 1994 年 5 月に出版され、旋盤と旋盤が検討されました。
硬い材料を成形する方法としての研削は、あらゆる技術の中で最も基本的な技術の 1 つである可能性が高く、金属加工自体の略奪となる可能性があります。
例えば、多くの新グローバリストが、エジプト人やストーンヘンジの建設者らと協力して、使用する石器や建築用ブロックを滑らかにするための研磨剤として砂を使用しているという証拠があります。
私たちは今日でも基本的に同じことを行っていますが、CNC 研削盤で焼入れ鋼のワークピースを仕上げる際には、より制御可能かつ複雑なベースを採用しています。
研削はチップです。
金属切断プロセスを製造する場合、各ビットは機械加工やフライス加工と同じですが、チップが小さすぎて容易ではない「マイクロ」レベルで行われる点が異なります。
研削と IT
スケールの類似品のもう 1 つの基本的な違いは、研削粒子である研削「ツール」です。これは砥石、砥石、またはその他の機器であっても、均一な形状ではなく、ガイド キャリアです。
今回は、
組み込み金属加工工作機械であるホイールを使った意図的な研削を中心に説明しますが、研削から切断まで、台上での研削や研削ナイフを使った研削も基本的な研削作業であることに注意してください
。
研削加工は、業界外の多くの場所でも、プラスチック製の望遠鏡のミラーから、コンピューターや通信機器の発振器に使用される水晶の精密な寸法測定や仕上げまで、さまざまな用途に使用されています。
金属切削の観点から見ると、研削は旋削とフライス加工を組み合わせたものです。
フライス加工と同様に、研削工具も旋削と同様に動き、回転は必要ありませんが、ワークピースはほぼ常に動きます。
ワークピースの回転と、研削工具の下で直線または振動で移動するワークピースの違いですが、理論上は固定されており、これが研削用途の最も基本的な区分を定義します。
前者は通常「円筒研削」、後者は「平面研削」と呼ばれますが、どちらのタイプでもワークピース上に必ずしも円形または平坦ではない精密な表面を生成する可能性があります。
実際、工具やワークピースは通常動いているため、研削作業の分析と制御は旋削やフライス加工よりもはるかに複雑になります。
これが、研削が「ブラック アート」から科学に移行する最後の主要な金属加工プロセスの 1 つである理由の 1 つです。ちなみに、多くの研削盤メーカーは依然として独自の CNC 制御を設計および製造する傾向にあります。これが主な理由の 1 つです。
設計は基本的に多くの円筒研削盤が旋盤と同様のパターン上に配置されています。
工具ホルダーの代わりに、砥石車とその関連機械を送り込むための機構が備わっていますが、他のすべての要素、メインピン、テールフレーム、ウェイなど、機械の回転に慣れている人にとっては、ベッドは通常簡単に識別できます。
ただし、主な違いは、通常、ワークピース保持システム全体が一連の道路上に設置されるため、研削作業中にホイールを通過できることです。
円筒研削盤は「チャック」としても設計されており、ID 研削用途では非常に一般的です。
これらの機械では、ホイールとそれに関連する機械が心押し台が通常配置されている位置に取り付けられ、ホイールはワークの回転軸に沿って送ります。
ID グラインダーは通常、より小さな直径のホイールを使用し、OD マシンよりも高いスピンドル速度で動作します。
一般に外径円筒研削盤では、軸頭がワークに対して径方向に送り込まれ、ワークを静止または往復運動させることができます。
ワークピースが前後に移動する場合、送り動作は通常、各ストロークの終わりにのみ行われます。
カットイン研削は従来の単一研削に近いものです。
砥石が出入りして肩などのワークピースに特定の形状を生成できるため、概念的にポイントが回転します。
円筒研削盤の 3 番目の主要なタイプは、旋削現場での直接シミュレーションを行わない「中心なし」設計です。
センタレスグラインダでは、ワークピースはセンターやチャックによって支持されず、砥石車とその回転を制御する「調整ホイール」の間の「ブレード」上で支持されます。
砥石を「調整」して、駆動機構としてワークの回転速度を制御し、砥石からワークが加速した場合にはブレーキとして使用します。
「ブレード」は、ワークを 2 つのホイールの間で所定の位置に保持します。
平面研削盤にもいくつかの基本設計があります。
最も一般的な可能性は、加工テーブルに取り付けられたホイールとその関連機械、またはワークピースを保持する他の直線運動デバイスです。
ワークがその下を往復すると、砥石は往復軸線を通過します。
概念的には、このタイプのグラインダーは、工具ホルダーが砥石車とその関連機械に置き換えられたカンナ盤に似ています。
このタイプの機械では、通常、砥石の周囲で研削が行われます。
ワークを回転作業台に取り付けて、ホイールの外周または下で回転して平面研削を行うこともできます。
ホイール面を使用する場合、このプロセスはディスク ミルと呼ばれることが多く、回転方向に応じて水平または垂直のいずれかになります。ダブル
ディスクグラインダーは、通常ダブル
ディスクグラインダーと呼ばれ、直線、回転、または振動する固定装置のホイールの間にワークを供給する最も効果的な機械であり、高い生産性で平らで平行な表面を生成できます。
テーマ研削の変更は非常に幅広い応用範囲を持つプロセスであるため、これらの基本的な設計トピックに関して長年にわたって多くの変更が開発されてきたため、ここではそのすべてを詳しく説明するつもりはありません。
超精密研削盤
精密ベアリング ボール ミルやその他の業務用研削盤のシリーズ全体を取り上げると、このシリーズよりも長い記事の対象となる可能性があります。
ただし、これらの原則は基本的に普遍的なものであり、ほぼすべての研削用途に適用できます。言及する価値のあるプロ用研削盤は、名前が示すように、鋭利な
鋭く再研削するために設計された工具および工具研削盤です。
ナイフを
これらの機械は基本的に混合されており、実行する必要がある特別な作業に必要な円筒研削盤と平面研削盤の機能が含まれています。ツールグラインダーの専門分野
は、再設計のために特別に設計された一連の機械です
鋭利なツイストドリル。
当然、ドリル研削盤と呼ばれます。
工具研削盤の選択基準は、一般的なガイドの限定された適用価値に依存しますが、ここでは説明しません。
グラインダーの種類に関係なく、最も重要な特性は剛性と安定性です。
これは特にクリープフィード用途に当てはまります。クリープフィード用途は、1 つのチャネルで非常に深い切込み深さと低い加工速度で実行される特殊な研削形式です。
クリープフィード研削を適切に適用すると、サイズや幾何学的精度、表面仕上げを損なうことなく、全体の加工時間を 50% 短縮できます。
ただし、これらの結果を達成するには、グラインダーはクリープフィード用途向けに特別に設計する必要があります。これは、この技術が機械の静的および動的安定性に特に敏感であり、要件が従来の研削プロセスの主軸出力の 3 倍であるためです。
クリープフィードには、特別なトリミング機能、砥石の「硬度」への細心の注意、良好なクーラント制御、および
プロセス知識に基づく豊富な経験も必要です。
他のすべての金属加工技術と同様、クリープ フィードは正しく適用すると、特定の用途に大きな利点をもたらします。
それは万能薬ではありませんし、すべての難しい質問に対する答えでもありません。
このプロセスはかなり専門的な性質を持っているため、お金を投資する前に、それがあなたのニーズに対する正しい答えであることを確認するために、健全かつ慎重な態度でこのプロセスに対処することをお勧めします。
機械を回すのと同じように、グラインダーの構造設計にも秘密はありません。安定性
を確認する方が簡単です。
- 強化/振動 -
ポリマーやコンクリートなどの減衰特性
グラインダーの充填ベースは、旋盤やマシニング センターの充填ベースよりもはるかに多くのものですが、一般に、表示される構造の選択はよく知られており、比較的簡単に分類できます。
実際、硬度については、構造よりも研磨側のほうが選択肢が多いかもしれません。
これまでのように粒度、キー、形状の選択に加えて、SIC、アルミナ、立方晶 bn (CBN) などの従来の材料の間でより基本的な選択が間もなく行われるようになります。
ブラック メタル材料の研削におけるその用途は急速に拡大しています。
CBN はしばらくの間、硬化鋼の研削に使用されてきましたが、接着やその他の製造技術の最近の発展により、この非常に摩耗に強い材料の用途が大幅に拡大しました。
偶然にも、CBN は旋削工具の材料として、いわゆる
「ハードターン」加工も促進します。
したがって、CBN 旋盤およびフライス工具を研削加工してスペクトルの「ハード」側を取り除き、CBN ホイールはそれらを「ソフト」側に追加します。
たとえば、CBN ホイールは、
自動車のカムやクランクシャフト研削などの高生産用途に急速に普及しており、正しく使用すると優れた性能と寿命を実現します。
CBN ホイールのコストは、ダイヤモンドよりはまだ低いにもかかわらず、同じサイズの従来のホイールよりも数桁高いため、これが必要になります。
得られる追加のお金は、CBN 砥粒の硬度と耐熱性のおかげで、はるかに高速で長寿命のホイールです
。エンジン工場のような高
バッチ用途では、ホイールの磨耗の軽減、サイズ制御の寿命の延長、および同時の改善により、CBN は非常に魅力的な選択肢になります。
残念ながら、アプリケーションのパラメータが大きく異なるため、通常は従来の CBN ホイールを CBN ホイールに置き換えることはできません。
CBN の処理にグラインダーを使用しない限り、CBN を処理できない可能性があり、ホイールの価格を考えると非常に高価な実験になります。
製造方法の改良や
バルク顧客からのコスト削減が求められていることから、非常に注目される技術です。
CBN の性能上の利点がお客様にとって有益であるかどうかは、もちろん、どのような種類の研削アプリケーションを使用しているかによって異なりますが、ホイールの寿命が長く、サイズ制御が優れているため、ほとんどの人にとって、生産性の向上は非常に魅力的なソリューションです。
実際、これは、この機能を搭載するコストが妥当である限り、今後数年以内に購入する新しいグラインダーに CBN を処理する機能を搭載することが賢明である可能性があることを示唆しています。
少なくとも、次のグラインダーを再交渉するときにテーブルに置くことができます。
もちろん、それが何を意味するかというと、ベアリングとドライブです。
今日の研削業界では、技術革新と大きな論争の 2 つの主要な分野があります。
ベアリングに関する議論は、機械的静力と流体静力、そして最終的には磁気である可能性があるということです。
機械側の議論は、成熟した成熟したテクノロジーであり、
操作上の特徴、シンプルさ、そして（場合によっては）低コストを理解することです。
このため、学校は、無限の寿命 (
「オイルは磨耗しない」)
、良好な動的剛性とメンテナンスの手間がかからない (
「オイルは磨耗しない」)、そして (場合によっては) コストが低いと答えています。誰が正しいですか?
おそらくそうです。
多くの場合、正しい答えは、コンポーネントのパフォーマンスよりも、マシンに何をさせたいかによって決まります。
今後 10 年間、毎年同じ機械で何億もの同じウィジェットを研削したい場合は、静的油圧ベアリングを備えたスピンドルを積極的に検討することをお勧めします
。また、静的油圧方式やボールねじも使用される場合があります。
一方、メカニカルベアリングマシンも、
きちんとメンテナンスをしていれば満足できるかもしれません。
運転に関する議論は議論ではなく、むしろ事後的なものです。
直接の人に移るという保証はありません。
サーボスピンドルを駆動します。
死んだ馬を倒すのは意味がないので、未来は電子化されるということは、サーボにはすべてが十分であることを意味します。
ドレッサーは、ほぼすべての研削作業に必要なもう 1 つの主要コンポーネントです。
ドレッサーには 2 つの目的があります。
まず、車輪をリアルにするために、切断面がシャフトと同心円状に回転します。
次に、釉薬などを除去します。
必要な特殊な形状や形状を復元する場合は、切断面の条件を調整します。
単純な研削盤は研削ロッドや硬化鋼カッターでトリミングされることが多いですが、より高度な研削盤ではある種の機械仕上げシステムが使用されます。
オプションには
、単一のダイヤモンド ツール (場合によっては CNC 制御下)が含まれます
。象嵌スチール ツール、回転ダイヤモンド ホイール、「押出成形」用のスチール ホイール、さらにはダイヤモンド ホイールや CBN ホイールのトリミングに一般的に使用される従来の研削ホイールさえも含まれます。
各ドレッシング方法には、特定範囲の研削用途に適しているという利点があるため、選択は用途に応じて異なります。
経験から、メインのアプリケーションで許容できる生産性を生み出す、最も柔軟なドレス オプションを選択してください。 CNCか手動か？
これは、旋盤やフライス盤を評価する場合の簡単なオプションであり、グラインダーにも同様の考慮事項が多くありますが、通常は非常に異なる理由があります。
たとえば、プロセスの性質を考えてみましょう。
フライス盤や旋盤における CNC の主な利点の 1 つは、工具の複雑な動きを簡単にプログラムして、ワークピース上に同じ表面形状を作成できることです。
グラインダーでは必要な機能を砥石に組み込むだけで自動的にワークに転写されます。
これは、大量のフォーム ドレッサーや単一のフォーム
ポイント ダイヤモンド化粧台、およびテンプレートの量が少ない場合には比較的簡単です。
実際の手順が今思いついたほど単純ではないことを最初に認めておきますが、これはそれを示しています。
では、なぜ CNC グラインダーに高い価格を支払うのでしょうか?
答えは制御に関するものですが、必ずしもフライス加工や旋削加工の際のワークの特徴を直接制御できるわけではありません。
研削における CNC の利点は、ワークピースのサイズ、形状、仕上げに直接影響を与える機械加工プロセスを制御できることです。
おそらく、これをかなり複雑な例で説明した方がよいでしょう。
従来、車両のカム角度は挿入工程中に研削されていました。
ホイール送りのタイプの動作は、ワークの回転と同期したカムによって制御されます。
この配置は、十分な生産性を提供しながら、歴史的に許容されているサイズ、仕上げ、フラップ形状の標準を満たすことができますが、許容できる生産性で今日の高出力
密度エンジンのより厳しい品質要件を満たすことがますます困難になってきています。
答えの 1 つは、プロセスを CNC 制御に変換することです。
機械では、スピンドル、ホイール、
送りとワークヘッドの両方がサーボです。
CNC制御ドライブ。
これは実際には、砥石車やワークピースの速度を変更することで、この正確な点を研削するための最も効果的な条件を達成するために研削条件を調整できることを意味します。カムの場所 -
CNC 機械には活字研削盤がほとんど必要なく、その操作には一連の妥協が含まれるはずです。
その結果、微細な管理操作を通じて、より効果的、正確かつ効果的なプロセスが実現します
。
これは、旋盤やフライス盤のメーカーよりも研削盤のメーカーが独自の CNC を設計および製造する可能性が高い理由を示す良い例です。
これらの制御は非常に高速かつ強力である必要があり、非
グラインダー ベッドには通常存在しない処理に対処する必要があります。
CNC 研削盤は CNC トリマーも処理できるため、統合制御システムに統合すると、サイズ制御と砥石の寿命を延ばすことができます。
CNC ドレッサー、本質的に小さなダイヤモンド
円筒研削または平面研削のホイールを簡単に実装し、形状研削用の単純または複雑なプロファイルを生成する工具旋盤。
もちろん、CNC を使用すると、サイズなどの比較的単純なワークピースの特性の制御も容易になります。その場合、最新世代の
プロセス メーターが制御と連携して、数年前の実験室でしか達成できなかった公差で寸法と形状を維持します。
最後に、CNC グラインダーのセットアップ -
短期使用 -
アプリケーションの実行の方が簡単かもしれません。
ただし、すべてを考慮すると、その主な利点は、プロセス自体を正確に制御できることです。次は何ですか?
研削技術の傾向は明らかに、サイズと幾何学的精度の向上、生産性の向上、およびより複雑な制御機能に向かっています。
今日の CBN ホイールやベアリングとモーターの継続的な改善など、最初の 2 つのテクノロジーの開発を推進します。
この成長を促進しているのは、同様に複雑なデジタルエレクトロニクス製品の広範な成長であり、世界中の製造業の様相を変えています。例としては、ナノメートル（
単位で測定される公差を維持できる機械があります。ガラスや特定の結晶など、エレクトロニクス産業で使用される
億万長者）
硬質金属ワークピース、非硬質金属ワークピースの場合のタフモード研削です
。また、
不規則な非円形プロファイルを研削することもできます。
公差と同様の
このマシンは先進的なCBNホイールを使用しています。
トリミングとホイール洗浄の化学プロセス。
今日、このような機械の実際の用途を知りたいと思う人もいるかもしれませんが、研削技術のデモンストレーターは百万分のインチ単位の寸法公差を維持できると言われたときのことを覚えています。
現在、5,000 万というのは世界中のエンジン メーカーにとって一般的であり、それほど厳密な公差ではありません。
次世紀には50nmは不可能なのでしょうか？
賭けないでください。