Dobór technologii szlifowania wałków powinien wynikać przede wszystkim z geometrii detalu, wielkości produkowanej serii oraz oczekiwanej wydajności. Innego sposobu obróbki wymagają proste wałki o stałej średnicy, produkowane w dużych ilościach, a innego długie wały stopniowane z kilkoma czopami, barkami i powierzchniami czołowymi.
Najczęściej rozważane są dwie metody: szlifowanie bezkłowe oraz szlifowanie w kłach. Każda z nich ma inne zastosowanie i nie należy traktować ich jako bezpośrednio zamiennych.
Na czym polega szlifowanie bezkłowe?
W szlifowaniu bezkłowym detal nie jest mocowany pomiędzy kłami. Element opiera się na podtrzymce i znajduje się pomiędzy ściernicą szlifującą a kołem regulacyjnym. Koło regulacyjne wprawia detal w ruch obrotowy i kontroluje sposób jego prowadzenia, natomiast ściernica usuwa naddatek materiału.
Brak konieczności mocowania każdego elementu w kłach pozwala skrócić czas obsługi oraz łatwiej zautomatyzować podawanie i odbieranie części. Z tego względu szlifowanie bezkłowe jest stosowane przede wszystkim w produkcji seryjnej i wielkoseryjnej.
Metoda ta sprawdza się przy obróbce takich elementów jak:
- proste wałki,
- trzpienie,
- sworznie,
- rolki,
- tulejki,
- pręty,
- rury,
- osie,
- elementy łożyskowe.
Dostępne szlifierki bezkłowe CNC mogą być konfigurowane do pracy przelotowej lub wgłębnej, a także integrowane z systemami automatycznego załadunku i odbioru detali.
Szlifowanie przelotowe – do prostych elementów cylindrycznych
Szlifowanie przelotowe stosuje się przy elementach, które mogą przechodzić przez strefę obróbki w sposób ciągły. Rozwiązanie to jest odpowiednie przede wszystkim dla wałków, prętów, rur, sworzni, rolek i trzpieni o prostej geometrii.
Detal jest prowadzony pomiędzy ściernicą, kołem regulacyjnym i podtrzymką, bez konieczności zatrzymywania procesu w celu jego indywidualnego mocowania. Pozwala to uzyskać krótki czas cyklu i wysoką wydajność.
Szlifowanie przelotowe warto rozważyć, gdy:
- detal ma prostą, cylindryczną powierzchnię,
- produkcja obejmuje duże serie,
- ważny jest krótki czas cyklu,
- możliwe jest ciągłe podawanie części,
- planowana jest automatyzacja procesu.
Kiedy stosuje się szlifowanie wgłębne?
Szlifowanie wgłębne, nazywane również wcinającym, stosuje się wtedy, gdy obróbka ma obejmować określoną strefę detalu. Metoda ta jest właściwa przy krótkich powierzchniach szlifowanych, wybranych odcinkach wałka oraz częściach, które nie mogą swobodnie przechodzić przez maszynę.
W porównaniu ze szlifowaniem przelotowym większe znaczenie ma tutaj dokładne pozycjonowanie elementu i powtarzalność cyklu. Istotna jest również możliwość odpowiedniego profilowania ściernicy.
Szlifowanie wgłębne może być stosowane między innymi przy:
- wałkach z krótką strefą roboczą,
- trzpieniach,
- rolkach,
- tulejkach,
- sworzniach,
- elementach stopniowanych,
- detalach wymagających obróbki konkretnego profilu.
Kiedy lepsze jest szlifowanie w kłach?
Szlifowanie w kłach polega na zamocowaniu detalu pomiędzy kłem wrzeciennika i konika. Oś obróbki jest wyznaczana przez nakiełki wykonane w przedmiocie.
Technologia ta jest szczególnie przydatna przy wałach wielośrednicowych i stopniowanych. Pozwala szlifować kilka czopów względem jednej osi, a także obrabiać barki i powierzchnie czołowe.
Szlifierki do wałków pracujące w kłach będą właściwym rozwiązaniem przede wszystkim wtedy, gdy detal:
- ma kilka różnych średnic,
- zawiera barki lub powierzchnie czołowe,
- wymaga zachowania współosiowości czopów,
- jest długi lub ma złożoną geometrię,
- musi być precyzyjnie bazowany,
- występuje w krótszych albo zmiennych seriach.
Szlifowanie w kłach jest wykorzystywane między innymi przy wałach napędowych, osiach, czopach łożyskowych, wałach przekładniowych oraz innych częściach wielostopniowych.
Szlifierka kłowa czy bezkłowa?
Najważniejszym kryterium wyboru pozostaje geometria części. Przy prostych elementach cylindrycznych produkowanych w dużych ilościach technologia bezkłowa może zapewnić krótszy czas cyklu i łatwiejszą automatyzację.
Przy wałach stopniowanych, detalach wielośrednicowych i elementach z barkami korzystniejsze będzie szlifowanie w kłach. Mocowanie między kłami ułatwia zachowanie wspólnej osi kilku powierzchni oraz wykonanie bardziej złożonego cyklu.
W praktyce można przyjąć następujący podział:
| Rodzaj detalu lub produkcji | Zalecana technologia |
| Proste wałki o stałej średnicy | Szlifowanie bezkłowe przelotowe |
| Pręty, rury, sworznie i rolki | Szlifowanie bezkłowe przelotowe |
| Krótka lub wybrana strefa obróbki | Szlifowanie bezkłowe wgłębne |
| Duże serie i krótki czas cyklu | Szlifierka bezkłowa CNC |
| Wały stopniowane i wielośrednicowe | Szlifowanie w kłach |
| Detale z barkami i czołami | Szlifierka kłowa CNC |
| Krótsze serie i częste zmiany detalu | Szlifierka do wałków CNC |
Wielkość serii a rodzaj maszyny
Do prostszych detali oraz małych i średnich serii mogą być wykorzystywane szlifierki bezkłowe konwencjonalne lub hydrauliczne. Sprawdzają się one w procesach, w których nie jest wymagana pełna automatyzacja ani częste zapisywanie i odtwarzanie parametrów.
Szlifierka bezkłowa CNC jest przeznaczona przede wszystkim do produkcji seryjnej, częstych przezbrojeń i procesów wymagających wysokiej powtarzalności. Maszyny CNC mogą współpracować z podajnikami chwytakowymi, podajnikami misowymi, przenośnikami, robotami lub systemami bramowymi.
Automatyzacja jest szczególnie korzystna wtedy, gdy liczy się ograniczenie ręcznej obsługi, stabilny czas cyklu oraz powtarzalna jakość kolejnych elementów.
Jakie dane są potrzebne do wyboru technologii?
Przed wyborem maszyny należy przeanalizować konkretny detal oraz planowany sposób produkcji. Najważniejsze informacje to:
- rysunek techniczny części,
- minimalna i maksymalna średnica,
- długość szlifowanej powierzchni,
- geometria detalu,
- materiał i jego twardość,
- wymagane tolerancje,
- oczekiwana chropowatość,
- planowana wielkość produkcji,
- sposób podawania i odbioru części,
- wymagania dotyczące automatyzacji.
Przy szlifowaniu przelotowym szczególne znaczenie mają stabilne prowadzenie elementu, podtrzymka, koło regulacyjne i możliwość ciągłego podawania. W procesie wgłębnym ważniejsze są dokładność pozycjonowania, profil ściernicy i powtarzalność kolejnych cykli.
Szersze omówienie zasad działania, ustawiania procesu oraz doboru wyposażenia zawiera kompendium szlifowania bezkłowego.
Technologia powinna wynikać z detalu
Szlifowanie bezkłowe jest szczególnie efektywne przy prostych elementach cylindrycznych produkowanych w dużych seriach. Eliminuje konieczność mocowania części między kłami, skraca czas cyklu i ułatwia automatyzację.
Szlifowanie w kłach lepiej odpowiada potrzebom obróbki wałów stopniowanych, wielośrednicowych oraz części z barkami i powierzchniami czołowymi. Zapewnia możliwość bazowania detalu względem ustalonej osi i wykonania kilku powiązanych operacji.
Ostateczna decyzja powinna uwzględniać nie tylko oczekiwaną wydajność, ale również geometrię części, długość powierzchni roboczej, wielkość serii, tolerancje i sposób organizacji produkcji.
