18:23
Механическая обработка поверхности, также известная как массовая обработка или вибрационная обработка, является технологией, существующей уже более 6 десятилетий. Ее применение охватывает область от удаления выступов, закругления острых краев, удаление жира, ржавчины и окалины с металлических деталей по всей длине до полировки металлических элементов. Эта технология в целом использует вибрирующие барабаны, центробежные цистерны или центробежные дисковые машины. В ряде случаев такая обработка применяется при восстановлении деталей машин и механизмов и в частности при восстановлении валов в Спб и и других промышленных центрах РФ.
Обычно такие системы отделки состоят из рабочего бункера, заполненного смесью из абразивных или полирующих материалов и деталей, которым требуется заключительная обработка. Посредством вибрации или центробежной силы смесь материалов и деталей приводится в движение. Постоянное "трение" обрабатывающих материалов о детали на протяжении определенного промежутка времени – от нескольких минут до несколько часов, дает желаемую отделку поверхности.
В последние годы “обработка волочением” стала популярной альтернативой в качестве обработки поверхности ценных и сравнительно хрупких металлических элементов. Как проталкивание плуга через почву полирует лезвие, так и в системах обработки «волочением» детали, закрепленные в устройстве наподобие карусели – которая, в свою очередь, оснащена многочисленными рабочими позициями, – "волокутся" по окружности через круглый рабочий резервуар, наполненный абразивными или полирующими материалами.
Давление и скорость обработки
В массовой обработке все зависит от давления и скорости. Чем выше давление, оказываемое материалами на детали, и чем быстрее материал "трется" о детали, тем быстрее могут быть достигнуты желаемые результаты обработки. В этом отношении обработка волочением превосходит другие методы заключительной обработки: из-за высокой скорости, на которой детали проходят через материал, и возникающего высокого давления обработка волочением выполняется в 40 раз быстрее, чем в вибрационных системах, и примерно в 4 - 5 раз быстрее чем в высокоэнергетических системах.
Часто, из-за высокой скорости и высокого давления, обработка волочением – оптимальный широкомасштабный метод для получения удовлетворительной окончательной отделки. Это особенно касается деталей, сделанных из труднообрабатываемых, "жестких" металлов, например, высоколегированная сталь (нержавеющая, легированная титаном, инконель и т.д.), инструментальная сталь, или деталей с очень твердой поверхностью.
Отсутствие контакта между деталями
Отличительная особенность обработки волочением – это то, что детали закреплены по отдельности на рабочих местах карусельного устройства. В зависимости от размера машины карусельное устройство обычно имеет от 4 до 12 рабочих мест. На каждое рабочее место можно установить одну или более детали.
По сравнению с обычными системами массовой обработки, где детали свободно движутся в материале, в системах обработки волочением детали – каждая по отдельности прикрепленная к рабочим участкам – никогда не соприкасаются во время обработки. Это предотвращает контакт деталей друг с другом и, следовательно, позволяет избежать рубцов или царапин при обработке.
Для того чтобы по отдельности установить детали на рабочих местах, требуются специальные крепления для деталей. Часто конструкция этих креплений представляет собой сложную техническую задачу. Но результат стоит затраченных усилий, поскольку это обеспечивает последовательную и точно воспроизводимую обработку поверхности без риска, что детали как-либо соприкоснутся и в результате, возможно, поцарапают друг друга.
От агрессивного удаления заусенцев до полировки с высоким уровнем блеска
Случаи применения обработки волочением варьируются от агрессивного удаления заусенцев и закругления кромок по всей длине до полировки с высоким уровнем блеска широкого перечня деталей. Вот несколько примеров успешного применения обработки волочением:
- Шлифовка и полировка гребных винтов из нержавеющей стали для лодок: Это отливки, которые подвергаются процессу шлифовки методом волочения в одной машине и затем подвергаются этапу полировки во второй машине для обработки волочением.
- Подготовка к покраске деталей забортного привода для морских судов: Это отливки, которым требуется удаление тепловых трещин, закругление острых кромок и обработка поверхности до однородного состояния перед покраской.
- Сглаживание поверхностей и полировка лопастей турбин после станочной и дробеструйной обработки: В этом случае применения уменьшается неровность поверхности с Ра = 70 до Ра 10 (от 1.8 микрометра до 0.25 микрометра).
- Шлифовка и полировка медицинских протезов, таких, как искусственные коленные суставы, бедренные ножки, лодыжки и так далее: После отливки эти детали обрабатываются на станке и затем подвергаются многоступенчатому процессу обработки волочением для агрессивной шлифовки поверхности, сглаживания поверхности и полировки с высоким уровнем блеска.
Есть много других примеров успешного применения обработки волочением, но предмет этой статьи не позволяет описать их все.
Последовательная, точно воспроизводимая, экономичная обработка поверхности
Обработка поверхности волочением не является дешевой технологией, но техническая и экономическая выгода намного перевешивает затраты. Эти системы часто заменяют ручные операции по удалению заусенцев/шлифовке. Удаление заусенцев/шлифовка вручную является очень трудоемкой работой, и трудно найти операторов, согласных выполнять эту тяжелую физическую работу, чрезвычайно шумную и грязную. Прежде всего, качество шлифовки вручную целиком зависит от людей, выполняющих работу, и их физического и душевного состояния. Поэтому удаление заусенцев/шлифовка вручную обычно сопровождаются значительным количеством переделок или даже брака.
С другой стороны, как только внедряется процесс обработки волочением, он неизменно обеспечивает обработку одинаково высокого качества изо дня в день. С помощью автоматизации процесса обработки удается полностью исключить человеческий фактор. Многие установки для обработки волочением позволяют свести процент переделок/брака практически к нулю, в то время как при ручной обработке иногда они достигают 10 процентов и более.
В системах массовой обработки, независимо от формы детали, шлифующие или полирующие материалы, полностью окружают (обволакивают) обрабатываемые детали, достигая всех участков поверхности. Естественно, это также относится и к обработке волочением. В особенности в индустрии медицинских протезов системы обработки волочением вытеснили роботизированные системы шлифовки и полировки. Хотя они так же универсальны, как роботизированные системы обработки, их возможности ограничены, когда требуется достать до определенных участков поверхности деталей со сложной геометрией.
Конечно, даже самый сложный станок для заключительной обработки не может удовлетворительно обработать поверхность, если отсутствуют нужные обрабатывающие материалы. Недавние разработки в области обрабатывающих материалов, связанные с их составом и содержанием абразивов, способствовали успеху обработки волочением. Например, теперь имеются материалы, которые обрабатывают деталь сразу же после отливки, подготавливая ее к полировке.
Изготовление по заказу клиента
Системы обработки волочением обычно разрабатываются так, чтобы удовлетворить требованиям клиентов. Поэтому существует широкий перечень различных типов и размеров оборудования для обработки волочением. Первостепенную важность имеет то, какой размер и какое количество деталей требуется обработать. В большинстве случаев необходимо применять эмпирическое правило "чем больше деталь, тем больше машина”. Конечно, количество деталей также играет важную роль. Однако если потребуется одновременно обрабатывать крупные партии, то вместо одной большой машины клиент может пожелать установить несколько небольших машин.
С одной стороны, на рынке имеются так называемые системы “мини-дрэг” с четырьмя рабочими позициями и диаметром бункера 40 - 50 дюймов. С другой стороны, существуют так называемые системы “макси-дрэг” с количеством рабочих позиций от 10 до 12 и диаметром бункера более чем 180 дюймов.
Первостепенную важность имеет крепление деталей на рабочих местах. Эти крепления всегда разрабатываются с учетом деталей заказчиков. Поскольку должны учитываться многие аспекты, например, степень автоматизации, защита от изнашивания, маскировка определенных участков деталей и т.д., то процесс проектирования креплений требует тесного общения между клиентом и поставщиком системы обработки.
Всякий раз, когда изготовитель производит ценные детали со сложной геометрией, и эти детали требуют первоклассной отделки поверхности (независимо от того, является ли она строго функциональной или декоративной), то обработка поверхности волочением – это технология, определенно заслуживающая внимания.
