Szlifowanie narzędzi do obróbki skrawaniem

Szlifowanie narzędzi jest specjalistyczną dziedziną w ramach szerszego pola szlifowania, które odgrywa kluczową rolę w przemyśle produkcyjnym i obróbce metali. Ten proces obejmuje wykorzystanie materiałów ściernych lub ściernic do precyzyjnego kształtowania, wygładzania lub ostrzenia narzędzi, takich jak wiertła, frezy, noże, czy narzędzia skrawające.

Na czym polega szlifowanie narzędzi?

Podczas produkcji obrotowo symetrycznych narzędzi tnących, takich jak wiertła, frezy czy gwintowniki, stosuje się specyficzny proces, w którym narzędzia te są formowane z jednego pełnego okrągłego pręta. Ten sposób produkcji zapewnia jednorodność i precyzję narzędzi, co jest kluczowe dla ich wydajności i dokładności cięcia.

Narzędzia wykonane z HSS (stali szybkotnącej) są ostrzone za pomocą ściernic wykonanych z materiałów takich jak CBN (kuborot) lub korund. CBN jest szczególnie ceniony za swoją twardość i odporność na zużycie, co czyni go idealnym do ostrzenia twardych stali, takich jak HSS. Z kolei korund, znany również jako tlenek glinu, jest powszechnie stosowany ze względu na swoją uniwersalność i koszt-efektywność.

Dla narzędzi wykonanych z węglika, który jest znacznie twardszy niż HSS, stosuje się diamentowe ściernice. Diament, będący najtwardszym znanym materiałem, jest w stanie skutecznie ostrzyć i kształtować narzędzia węglikowe, zapewniając im ostry i precyzyjny krawędź tnący.

Nowoczesne szlifierki narzędziowe, wykorzystywane w tym procesie, są wyposażone w zaawansowane systemy chłodzenia i smarowania. Używają one wysokowydajnych smarów chłodzących na bazie oleju mineralnego, które są niezbędne do efektywnego usuwania ciepła generowanego podczas szlifowania. Te smary chłodzące, niebędące rozpuszczalne w wodzie, zapobiegają przegrzewaniu się narzędzi, co mogłoby prowadzić do ich uszkodzenia lub utraty precyzji. Ponadto, odpowiednie smarowanie minimalizuje zużycie ściernic i poprawia jakość wykończenia powierzchni narzędzi.

Cały proces wymaga nie tylko specjalistycznego sprzętu, ale także wiedzy i doświadczenia operatorów, aby zapewnić, że narzędzia są produkowane z najwyższą precyzją i spełniają wymagane standardy jakości.

Gdzie są używane narzędzia tnące?

Narzędzia tnące znajdują zastosowanie w różnych dziedzinach przemysłu i rzemiosła, gdzie wymagane jest precyzyjne cięcie różnych materiałów. Są one używane do cięcia gruntu, co jest kluczowe w budownictwie i inżynierii lądowej, a także odpryskiwania podczas obróbki metalu, drewna i plastiku, co ma zastosowanie w szerokim zakresie działań produkcyjnych i rzemieślniczych. Zużyte narzędzia, które straciły swoją pierwotną geometrię cięcia, mogą być przywrócone do pełnej funkcjonalności w procesie zwanym opatrunkiem. Proces ten polega na przetaczaniu narzędzia, co przywraca jakość ostrza, poprawiając tym samym zarówno jakość cięcia, jak i trwałość narzędzia, co przekłada się na oszczędności. Wśród narzędzi, które można wyprodukować i wyostrzyć, znajdują się młynarze, wiertarki, narzędzia stopniowe, narzędzia profilowe, wiertarki gwintowe, rozwiertaki, fasety, brzeszczoty i wiele innych, co pokazuje ich wszechstronność i znaczenie w wielu sektorach przemysłu.

Szlifowanie czyli obróbka ścierna

Szlifowanie powierzchni

Szlifierki powierzchniowe są narzędziami wykorzystywanymi do tworzenia powierzchni płaskich, kątowych oraz nieregularnych. W trakcie szlifowania, koło szlifierskie, obracające się na wrzecionie, wchodzi w kontakt z obrabianym przedmiotem, który jest umieszczony na stole tłokowym lub obrotowym.

W przemyśle stosuje się cztery główne typy szlifierek powierzchniowych: z poziomym wrzecionem i stołem tłokowym, z poziomym wrzecionem i stołem obrotowym, z pionowym wrzecionem i stołem tłokowym oraz z pionowym wrzecionem i stołem obrotowym.

Szlifierka z poziomym wrzecionem i stołem tłokowym jest najczęściej używana w obróbce. Dostępna w różnych rozmiarach, umożliwia obróbkę zarówno dużych, jak i małych przedmiotów. W tym urządzeniu przedmiot obrabiany porusza się wzdłużnie pod ściernicą, która jest zamontowana na poziomym wrzecionie i obraca się, stykając się z obrabianym przedmiotem.

Szlifierka z poziomym wrzecionem i stołem obrotowym posiada również poziomo zamontowaną tarczę szlifierską, która obraca się na obrzeżach. Obrabiany przedmiot jest umieszczony na obrotowym stole i obraca się o 360 stopni pod głowicą koła, która przesuwa się wzdłuż przedmiotu, zapewniając niezbędne ruchy poprzeczne.

Szlifierka z pionowym wrzecionem i stołem tłokowym jest idealna do szlifowania długich i wąskich elementów, takich jak koryta tokarek. Usuwa metal za pomocą powierzchni koła młynka, podczas gdy obrabiany przedmiot porusza się wzdłużnie pod kołem. Głowica koła, podobnie jak w innych szlifierkach powierzchniowych, porusza się pionowo, regulując głębokość cięcia, a stół wykonuje ruchy poprzeczne.

Szlifierka z pionowym wrzecionem i stołem obrotowym jest przystosowana do ciężkich cięć i szybkiego usuwania metalu. Wykorzystuje koła kubkowe, cylindrowe lub segmentowe i często jest wyposażona w wiele wrzecion, umożliwiających kolejno szorstkie, półwykończone i wykończone obróbki dużych odlewów, odkuwek i konstrukcji spawanych.

W szlifierkach powierzchniowych stosuje się różne urządzenia do utrzymywania obrabianego przedmiotu. Chociaż można używać wielu urządzeń stosowanych w frezarkach czy wiertarkach, najczęściej wykorzystuje się uchwyt magnetyczny.

Szlifowanie cylindryczne

Szlifowanie cylindryczne jest procesem obróbki zewnętrznych powierzchni cylindra, które mogą mieć kształt prosty, stożkowy lub konturowy. Ten proces jest podobny do operacji tokarskich, ale jest stosowany w sytuacjach, gdzie wymagana jest wyższa precyzja i lepsze wykończenie, na przykład przy obróbce hartowanych materiałów. Podczas szlifowania, obrabiany element obraca się, a szybko rotująca tarcza szlifierska, poruszająca się w przeciwnym kierunku, wchodzi z nim w kontakt. W trakcie tego kontaktu, obrabiany element i stół szlifierski wykonują wzajemne ruchy, co pozwala na precyzyjne usuwanie materiału.

W przypadku środkowych szlifierek cylindrycznych stosuje się urządzenia i akcesoria do mocowania pracy, które są podobne do tych używanych w tokarkach. Do mocowania nietypowo kształtowanych elementów pracy lub takich, które nie posiadają centralnego otworu, używa się uchwytów niezależnych, uniwersalnych lub tulejowych. Te rodzaje uchwytów są również używane przy wewnętrznych operacjach szlifowania.

Szlifowanie bezśrodkowe

Szlifierki bezśrodkowe umożliwiają obróbkę bez konieczności stosowania otworów środkowych lub innych urządzeń do mocowania obrabianego przedmiotu. W procesie szlifowania bezśrodkowego, obrabiany element leży na podstawie zwanej łopatką i jest podtrzymywany przez drugie koło, znanym jako koło regulacyjne. Obracająca się tarcza szlifierska przesuwa obrabiany przedmiot wzdłuż łopatki i w kierunku koła regulacyjnego. Koło regulacyjne, zazwyczaj wykonane z gumy połączonej z materiałem ściernym, obraca się w tym samym kierunku co tarcza szlifierska i kontroluje podłużny posuw obrabianego przedmiotu, gdy jest ustawione pod lekkim kątem. Regulując ten kąt oraz prędkość obrotu koła regulacyjnego, można dostosować szybkość posuwu obrabianego elementu.

Szlifowanie śródmiąższowe

Szlifierki wewnętrzne są przeznaczone do precyzyjnego wykańczania otworów o różnych kształtach, takich jak proste, stożkowe lub specjalnie ukształtowane. Typowa szlifierka wewnętrzna działa na zasadzie podobnej do wytaczania na tokarce: obrabiany przedmiot jest mocowany za pomocą urządzenia trzymającego, takiego jak uchwyt lub tuleja, i jest obracany przez napędzany elektrycznie wrzeciono. Oddzielna głowica silnika, obracająca się w tym samym kierunku co obrabiany przedmiot, porusza się wokół tarczy ściernicy. Głowica ta może być przesuwana w kierunku obrabianego przedmiotu i z powrotem, a także regulowana pod kątem głębokości cięcia.

Specjalne procesy szlifowania

Specjalistyczne typy szlifierek są zaprojektowane do wykonywania konkretnych rodzajów prac i operacji. Przykłady takich maszyn to:

1. Szlifierki narzędziowe i tnące: Te szlifierki są dedykowane do ostrzenia różnych narzędzi tnących, takich jak frezy, rozwiertaki, gwintowniki i inne narzędzia do obrabiarek. Najbardziej popularną i uniwersalną w tej kategorii jest szlifierka do ogólnego zastosowania w narzędziach. Oferuje ona różnorodne elementy mocujące, które pozwalają na ostrzenie większości typów narzędzi tnących.
2. Szlifierki do przyrządów: Te maszyny zostały zaprojektowane do precyzyjnego szlifowania otworów, zarówno prostych, jak i zwężających się. Szlifierki do przyrządów wyposażone są w szybkoobrotowe pionowe wrzeciona, które trzymają i prowadzą tarczę ścierną. Używają one precyzyjnego systemu lokalizacji, podobnego do tego stosowanego w świdrach przyrządowych.
3. Szlifierki do gwintów: Te specjalne szlifierki są podobne do szlifierek cylindrycznych, ale są wyposażone w precyzyjną śrubę prowadzącą, która umożliwia uzyskanie odpowiedniego skoku lub prowadzenia dla gwintowanej części. Szlifierki do gwintów mają również mechanizm do ubierania lub kształtowania obwodu cięcia tarczy ściernej, co pozwala na wytwarzanie precyzyjnych form gwintów na obrabianej części.

Autor: inż. Włodzimierz Tadeusiak