Slipning (slipande skärning)

En man som slipar på metall med hjälp av en vinkelslip och orsakar många gnistor

Slipning är en typ av slipande bearbetningsprocess som använder en slipskiva som skärverktyg .

Ett brett utbud av maskiner används för slipning, bäst klassificerade som bärbara eller stationära:

Bärbara elverktyg som vinkelslipar , formslipar och kapsågar
Stationära elverktyg som bänkslipmaskiner och kapsågar
Stationära vatten- eller handdrivna slipstenar

Fräsning är ett stort och mångsidigt område inom tillverkning och verktygstillverkning . Den kan producera mycket fina ytbehandlingar och mycket exakta dimensioner; men i massproduktionssammanhang kan den också grovbearbeta stora volymer metall ganska snabbt. Det är vanligtvis bättre lämpat för bearbetning av mycket hårda material än "vanlig" bearbetning (det vill säga skära större spån med skärande verktyg som verktygskronor eller fräsar ), och fram till de senaste decennierna var det det enda praktiska sättet att bearbeta sådana. material som härdat stål. Jämfört med "vanlig" bearbetning är den vanligtvis bättre lämpad för att ta mycket grunda skärningar, som att minska en axels diameter med en halv tusendels tum eller 12,7 μm .

Slipning är en delmängd av skärning, eftersom slipning är en sann metallskärningsprocess. Varje korn av slipmedel fungerar som en mikroskopisk enpunktsskäregg (även om den har hög negativ spånvinkel ), och skär ett litet spån som är analogt med vad som konventionellt skulle kallas en "skuren" spån (svarvning, fräsning, borrning, gängning, etc.) ^{[ citat behövs ]} . Men bland människor som arbetar inom bearbetningsfälten förstås termen skärning ofta för att hänvisa till makroskopiska skäroperationer, och slipning kategoriseras ofta mentalt som en "separat" process. Det är därför termerna vanligtvis används separat i praktiken på verkstadsgolvet.

Lappning och slipning är delmängder av slipning.

Processer

Skiss över hur slipande partiklar i en slipskiva tar bort material från ett arbetsstycke.

Att välja vilken av följande slipoperationer som ska användas bestäms av storlek, form, egenskaper och önskad produktionshastighet.

Krypmatningsslipning

Krypmatningsslipning (CFG) var en malningsprocess som uppfanns i Tyskland i slutet av 1950-talet av Edmund och Gerhard Lang. Normal slipning används främst för att ytbearbeta. Men CFG används för höga materialborttagningshastigheter, och konkurrerar med fräsning och svarvning som val av tillverkningsprocess. CFG har ett slipdjup på upp till 6 mm (0,236 tum) och arbetsstyckets hastighet är låg. Ytor med en mjukare hartsbindning används för att hålla arbetsstyckets temperatur låg och en förbättrad ytfinish upp till 1,6 μm Rmax.

CFG kan ta 117 sekunder att ta bort 1 på ³ (16 cm ³ ) material. Precisionsslipning skulle ta mer än 200 s att göra samma sak. CFG har nackdelen med ett hjul som ständigt försämras, kräver hög spindeleffekt (51 hk eller 38 kW) och är begränsad i längden på den del som den kan bearbeta.

För att komma till rätta med problemet med hjulskärpa utvecklades CDCF ( Continuous-dress creep-feed grinding) på 1970-talet. Hjulet kläds konstant under bearbetning i CDCF-process och håller hjulet i ett tillstånd av specificerad skärpa. Det tar bara 17 sekunder att ta bort 1 på ³ (16 cm ³ ) material, en enorm produktivitetsvinst. 38 hk (28 kW) spindeleffekt krävs, med låga till konventionella spindelhastigheter. Begränsningen för dellängd raderades.

Högeffektiv djupslipning (HEDG) är en annan typ av slipning. Denna process använder pläterade supersliphjul. Dessa hjul behöver aldrig omklädning och håller längre än andra hjul. Detta minskar investeringskostnaderna för kapitalutrustning. HEDG kan användas på långa dellängder och tar bort material med en hastighet av 1 på ³ (16 cm ³ ) på 83 s. HEDG kräver hög spindeleffekt och höga spindelhastigheter.

Skalslipning , patenterad under namnet Quickpoint 1985 av Erwin Junker Maschinenfabrik, GmbH i Nordrach, Tyskland, använder en tunn superabrasiv slipskiva orienterad nästan parallellt med ett cylindriskt arbetsstycke och fungerar ungefär som ett svarvverktyg.

Ultrahöghastighetsslipning (UHSG) kan köras i hastigheter högre än 40 000 fpm (200 m/s), vilket tar 41 s att ta bort 1 på ³ (16 cm ³ ) material, men är fortfarande i forskning och utveckling (FoU) skede. Det kräver också hög spindeleffekt och höga spindelhastigheter.

Cylindrisk slipning

Maskinister som slipar arbetsstycken på en bänkslipmaskin .

Cylindrisk slipning (även kallad center-typ slipning) används för att slipa arbetsstyckets cylindriska ytor och skuldror. Arbetsstycket är monterat på mittpunkter och roteras av en anordning som kallas en svarvhund eller mittförare. Slipskivan och arbetsstycket roteras av separata motorer och med olika hastigheter. Bordet kan justeras för att producera avsmalningar. Hjulhuvudet kan vridas. De fem typerna av cylindrisk slipning är: ytslipning med ytterdiameter (OD), slipning med innerdiameter (ID), sänkslipning, krypmatningsslipning och mittlös slipning.

En cylindrisk slipmaskin har en slipskiva (slipskiva), två centra som håller arbetsstycket och en chuck, sliphake eller annan mekanism för att driva arbetet. De flesta cylindriska slipmaskiner inkluderar en svivel för att tillåta formning av avsmalnande bitar. Hjulet och arbetsstycket rör sig parallellt med varandra i både radiell och längsgående riktning. Slipskivan kan ha många former. Standard skivformade hjul kan användas för att skapa en avsmalnande eller rak arbetsstyckesgeometri, medan formade hjul används för att skapa ett format arbetsstycke. Processen med ett format hjul skapar mindre vibrationer än att använda ett vanligt skivformat hjul.

Toleranser för cylindrisk slipning hålls inom ±0,0005 tum (13 μm) för diameter och ±0,0001 tum (2,5 μm) för rundhet. Precisionsarbete kan nå toleranser så höga som ±0,00005 tum (1,3 μm) för diameter och ±0,00001 tum (0,25 μm) för rundhet. Ytfinish kan variera från 2 mikrotum (51 nm) till 125 mikrotum (3,2 μm), med typiska ytfinishar från 8 till 32 mikrotum (0,20 till 0,81 μm).

Ytslipning

Ytslipning använder en roterande slipskiva för att ta bort material, vilket skapar en plan yta. De toleranser som normalt uppnås med slipning är ±2 × 10 ⁻⁴ tum (5,1 μm) för slipning av ett plant material och ±3 × 10 ⁻⁴ tum (7,6 μm) för en parallell yta.

Ytslipmaskinen är sammansatt av en slipskiva, en arbetsanordning känd som en chuck , antingen elektromagnetisk eller vakuum, och ett fram- och återgående bord.

Slipning används ofta på gjutjärn och olika typer av stål . Dessa material lämpar sig för slipning eftersom de kan hållas av den magnetiska chucken som vanligtvis används på slipmaskiner och inte smälter in i skärskivan, täpper till den och hindrar den från att skära sig. Material som är mindre vanligt slipade är aluminium , rostfritt stål , mässing och plast . Dessa tenderar alla att täppa igen skärskivan mer än stål och gjutjärn, men med speciella tekniker är det möjligt att slipa dem.

Andra

Centerlös slipning

Centerless slipning är när arbetsstycket stöds av ett blad istället för av centers eller chuckar. Två hjul används. Det större används för att slipa arbetsstyckets yta och det mindre hjulet används för att reglera arbetsstyckets axiella rörelse. Typer av centrumlös slipning inkluderar genommatningsslipning, inmatning/slipslipning och intern centerlös slipning.

Elektrokemisk slipning är en typ av slipning där ett positivt laddat arbetsstycke i en ledande vätska eroderas av en negativt laddad slipskiva. Delarna från arbetsstycket löses i den ledande vätskan.

Ett schema över ELID-slipning

slipning under process ( ELID ) är en av de mest exakta slipmetoderna. I denna ultraprecisionsslipningsteknik är slipskivan klädd elektrokemiskt och under process för att bibehålla noggrannheten i slipningen. En ELID-cell består av en metallbunden slipskiva, en katodelektrod, en pulsad likströmskälla och elektrolyt. Hjulet är anslutet till den positiva polen på DC-strömförsörjningen genom en kolborste, medan elektroden är ansluten till den negativa polen på strömförsörjningen. Vanligtvis används alkaliska vätskor som både elektrolyter och kylmedel för slipning. Ett munstycke används för att injicera elektrolyten i gapet mellan hjul och elektrod. Spalten hålls vanligtvis till ungefär 0,1 mm till 0,3 mm. Under slipoperationen deltar ena sidan av skivan i slipoperationen medan den andra sidan av skivan bearbetas genom elektrokemisk reaktion. Upplösningen av det metalliska bindningsmaterialet orsakas av förbandet som i sin tur resulterar i att nya vassa gryn skjuter ut kontinuerligt.

Formslipning är en specialiserad typ av cylindrisk slipning där slipskivan har den exakta formen av slutprodukten. Slipskivan går inte igenom arbetsstycket.

Invändig slipning används för att slipa arbetsstyckets inre diameter. Avsmalnande hål kan slipas med hjälp av invändiga slipmaskiner som kan vridas på horisontalplanet.

Förslipning - När ett nytt verktyg har byggts och har värmebehandlats, förslipas det innan svetsning eller hårdslipning påbörjas. Detta innebär vanligtvis att ytterdiametern (OD) slipas något högre än ytslipningens OD för att säkerställa rätt ytstorlek.

Slipskiva

En slipskiva är en förbrukningsskiva som används för olika slip- och slipande bearbetningsoperationer. Den är vanligen gjord av en matris av grova slipande partiklar som pressats och sammanfogats för att bilda en solid, cirkulär form, olika profiler och tvärsnitt finns tillgängliga beroende på avsedd användning för hjulet. Slipskivor kan också tillverkas av en massiv stål- eller aluminiumskiva med partiklar bundna till ytan.

Smörjning

En maskinist som doppar arbetsstycket i en smörjlösning.

Användningen av vätskor i en slipprocess är ofta nödvändig för att kyla och smörja skivan och arbetsstycket samt ta bort spån som produceras i slipprocessen. De vanligaste slipvätskorna är vattenlösliga kemiska vätskor, vattenlösliga oljor, syntetiska oljor och petroleumbaserade oljor. Det är absolut nödvändigt att vätskan appliceras direkt på skärområdet för att förhindra att vätskan blåses bort från stycket på grund av snabb rotation av hjulet.

Arbetsmaterial	Skärvätska	Ansökan
Aluminium	Lätt olja eller vax	Översvämning
Mässing	Lätt olja	Översvämning
Gjutjärn	Kraftig emulgerbar olja, lätt kemisk olja, syntetisk olja	Översvämning
Milt stål	Kraftig vattenlöslig olja	Översvämning
Rostfritt stål	Kraftig emulgerbar olja, kraftig kemisk olja, syntetisk olja	Översvämning
Plast	Vattenlöslig olja, tung emulgerbar olja, torr, lätt kemisk olja, syntetisk olja	Översvämning

Arbetsstycket

Arbetshållningsmetoder

Arbetsstycket är manuellt fastklämt till en svarv med hjälp av frontplattan, som håller stycket mellan två centra och roterar stycket. Biten och slipskivan roterar i motsatta riktningar och små bitar av biten tas bort när den passerar längs slipskivan. I vissa fall kan speciella drivcentra användas för att tillåta att kanterna slipas. Arbetshållningsmetoden påverkar produktionstiden då den ändrar uppställningstider.

Arbetsstyckets material

Typiska arbetsstyckematerial inkluderar aluminium, mässing, plast, gjutjärn, mjukt stål och rostfritt stål. Aluminium, mässing och plast kan ha dåliga till rimliga bearbetningsegenskaper för cylindrisk slipning. Gjutjärn och mjukt stål har mycket goda egenskaper för cylindrisk slipning. Rostfritt stål är mycket svårt att slipa på grund av sin seghet och förmåga att arbeta härdning, men kan bearbetas med rätt kvalitet av slipskivor.

Arbetsstyckets geometri

Den slutliga formen på ett arbetsstycke är spegelbilden av slipskivan, med cylindriska hjul som skapar cylindriska bitar och formade hjul som skapar formade bitar. Typiska storlekar på arbetsstycken sträcker sig från 0,75 till 20 tum (18 mm till 1 m) och 0,80 tum till 75 tum (2 cm till 4 m) i längd, även om bitar från 0,25 tum till 60 tum (6 mm till 1,5 m) tum diameter och 0,30 till 100 tum (8 mm till 2,5 m) i längd kan slipas. Resulterande former kan vara raka cylindrar, raka koniska former eller till och med vevaxlar för motorer som upplever relativt lågt vridmoment.

Effekter på arbetsstyckets material

Förändringar av kemiska egenskaper inkluderar en ökad känslighet för korrosion på grund av hög ytspänning.

Mekaniska egenskaper kommer att förändras på grund av påfrestningar på detaljen under efterbehandling. Höga sliptemperaturer kan orsaka att ett tunt martensitiskt lager bildas på detaljen, vilket leder till minskad materialhållfasthet från mikrosprickor.

Fysiska egenskapsförändringar inkluderar möjlig förlust av magnetiska egenskaper på ferromagnetiska material.

Se även

Bibliografi

Adithan, M.; Gupta, AB (2002), Manufacturing Technology , New Age International Publishers, ISBN 978-81-224-0817-1 .