Szlifowanie CNC to najnowsza technologia produkcji złożonych części. Przykładowo, naukowcy opracowują nowe materiały na ściernice, takie jak superścierniwa i sześcienny azotek boru, a także metody obróbki powierzchni w celu poprawy wykończenia powierzchni i efektywności szlifowania.
Jak stało się to możliwe? Poniżej przedstawiamy kilka rzeczywistych przykładów szlifowania CNC wraz z referencjami.
- Aerospace: Spirit AeroSystems to duża marka w sektorze lotniczym. Dzięki metodzie szlifowania CNC, firma produkuje lekkie podwozia samolotów
- Motoryzacja: Porsche Samochody są głównym beneficjentem szlifowania CNC. Produkują wały korbowe i silniki, aby spełnić wymagania swoich pojazdów przy użyciu szlifowania CNC.
- Medyczne: Exactech jest znaną firmą medyczną. Wykorzystuje ona szlifowanie CNC do produkcji niestandardowych protez stawów.
- Konsument: Wszyscy wiedzą o firmie Apple. Wielu producentów smartfonów, takich jak Apple, wykorzystuje szlifowanie CNC do produkcji obiektywów aparatów smartfonów.
Kluczowe wnioski
- Czym jest szlifowanie CNC?
- Jak działa szlifowanie CNC?
- Jakie są zalety szlifowania CNC?
- Zastosowania szlifowania CNC?
- Jakie czynniki należy wziąć pod uwagę przy wyborze szlifierki CNC?
Przeczytaj także: Czym jest frezowanie CNC?
Czym jest szlifowanie CNC?
CNC i szlifowanie to dwie odrębne, ale powiązane techniki. Obie są niezbędne do szlifowania CNC.
Oto jak są one powiązane:
Szlifowanie
- Szlifowanie to metoda obróbki skrawaniem. Polega ona na podawaniu przedmiotu obrabianego do obracającej się tarczy ściernej i usuwaniu materiału.
- Szlifowanie jest najbardziej odpowiednie dla części, które powinny osiągnąć pożądany kształt, wykończenie powierzchni i wymaganą tolerancję.
CNC
- CNC oznacza komputerowe sterowanie numeryczne. Jest on bardzo przydatny w przemyśle wytwórczym do regulowania ruchu szlifierek narzędziowych.
- W szlifierce CNC ruch ściernicy, przedmiotu obrabianego i innych części jest kontrolowany przez sygnały z systemu CNC.
Połączenie CNC z procesem szlifowania doprowadziło do zwiększenia dokładności, precyzji, powtarzalności i wydajności produkcji. Dlatego też wiele branż polega dziś na szlifowaniu CNC.
Na przykład, General Motors produkuje wały korbowe do swoich wysokowydajnych maszyn przy użyciu szlifierek CNC.
Definicja szlifowania CNC
Szlifowanie CNC to proces obróbki, w którym procedura cięcia wykorzystuje ściernice, które umożliwiają uzyskanie dokładnego wymiaru przedmiotu obrabianego z ulepszonymi cechami wykończeniowymi. Operacje te są regulowane przez instrukcje programu komputerowego pod kontrolą komputerowych systemów numerycznych.
Szlifowanie CNC różnych materiałów
Jest to najczęstsze zastosowanie szlifowania CNC, a ściernica jest podawana pionowo z góry. Metale zapewniają dobrą obrabialność na ściernicach.
Powszechnie stosowane metale obejmują:
Metale miękkie (aluminium, mosiądz): Mniej trudny do szlifowania, oferujący krótsze okresy i przystępne opłaty. Najbardziej odpowiednie do produkcji skomplikowanych części wymagających jednolitej tekstury i płaskości powierzchni bez konieczności stosowania zadziorów.
Stal: Ściernice wymagają wyższego poziomu ziarnistości/szorstkości ze względu na ich twardość. Czasami koszty mogą wzrosnąć, a czas potrzebny na ukończenie projektu może również różnić się w zależności od rodzaju użytej stali. Na przykład stal nierdzewna może być droższa niż inne rodzaje stali.
Twarde stopy (Inconel, tytan): Niezwykle trudne do szlifowania ze względu na ich wysoką twardość i odporność na ciepło. Przekłada się to na dodatkowe koszty, prawdopodobnie bardziej czasochłonne niż tradycyjne procesy oraz fakt, że wymagane są specjalistyczne ściernice.
Szlifowanie stali CNC:
Jako podkategoria szlifowania metali, szlifowanie stali ma swoje własne uwarunkowania:Jako podkategoria szlifowania metali, szlifowanie stali ma swoje własne uwarunkowania:
Rodzaj stali: Stal miękka jest preferowana do szlifowania, ponieważ nie ma wysokiej zawartości węgla w porównaniu do stali wysokowęglowej lub nierdzewnej.
Pożądane wykończenie: Inną kwestią jest to, że uzyskanie lustrzanego wykończenia stali wiąże się z procesami takimi jak polerowanie, które są dodatkowymi krokami, które zwiększają koszty i wymagają czasu.
Szlifowanie aluminium CNC:
Ta miękkość sprawia, że materiał ten jest preferowany do szlifowania z dużymi prędkościami, a gładkie powierzchnie są łatwo osiągalne.
Jest to przeciwieństwo twardszych metali, co oznacza, że może być bardziej ekonomiczny i mniej czasochłonny w obróbce.
Niektóre z zastosowań obejmują: lotnictwo, motoryzację i elektronikę użytkową.
Szlifowanie tworzyw sztucznych CNC:
Chociaż nie jest tak powszechne jak szlifowanie metali, szlifowanie CNC może być stosowane do określonych rodzajów tworzyw sztucznych.
Rozważania obejmują:
Rodzaj tworzywa sztucznego: Niektóre rodzaje stosowanych chemikaliów są bardziej elastyczne niż inne. Na przykład podczas szlifowania tworzyw akrylowych praca jest znacznie łatwiejsza niż w przypadku twardych tworzyw sztucznych, co w niektórych przypadkach może wymagać użycia specjalnych ściernic lub technik szlifowania.
Wrażliwość na ciepło: Niektóre tworzywa sztuczne są wrażliwe na ciepło, a gdy są wystawione na działanie ciepła wytwarzanego przez system szlifowania, topią się lub wypaczają. Aby zminimalizować te problemy, należy bardzo dokładnie dobrać rodzaj chłodziwa i parametry szlifowania.
Pożądane wykończenie: W celu uzyskania powierzchni o wyższym stopniu połysku konieczne może być przeprowadzenie dalszych etapów polerowania.
Jak działa szlifowanie CNC?
Szlifowanie CNC jest dobrze znaną metodą ze względu na swoje precyzyjne możliwości. Proces ten obejmuje nie tylko sprzęt, ale także operatora. Zapoznaj się z działaniem szlifowania CNC, od najprostszych komponentów po złożone części, które sprawiają, że ta operacja jest wykonalna.
- Wybór ściernicy: Wybór odpowiedniej tarczy ściernej w oparciu o materiał obrabianego przedmiotu, formę szlifowania i pożądane wykończenie ma kluczowe znaczenie.
- Ustawianie urządzenia: Należy ustawić szlifierkę, dostosowując prędkość ściernicy i posuw, aby obliczyć operacje szlifowania.
- Montaż przedmiotu obrabianego: Montaż przedmiotu obrabianego jest kluczowym krokiem. Upewnij się, że przedmiot obrabiany jest ostrożnie zamontowany na maszynie. Należy również upewnić się, że jest on prawidłowo wyrównany z tarczą szlifierską.
- Operacja szlifowania: Teraz do gry wkracza ściernica. Ściernica usuwa materiał z przedmiotu obrabianego w kontrolowany sposób, aby uzyskać pożądany kształt i wykończenie powierzchni.
- Zastosowanie płynu chłodzącego: Ciepło może uszkodzić obrabiany przedmiot i naruszyć jego integralność, dlatego należy uważnie obserwować chłodziwo podczas szlifowania.
- Zakończenie procesu: Po zakończeniu procesu szlifowania należy sprawdzić produkt końcowy pod kątem dokładności i wykończenia. W razie potrzeby wykonaj dodatkowe operacje, aby udoskonalić wynik.
Zalety szlifowania CNC
W porównaniu z innymi tradycyjnymi metodami szlifowania, szlifowanie CNC oferuje wiele korzyści, takich jak
- Dokładność: Szlifowanie CNC oferuje wyższą dokładność niż stare, tradycyjne metody szlifowania. Szlifowanie CNC stało się najlepszym wyborem dla branż wymagających precyzyjnych komponentów.
- Wyjątkowe właściwości powierzchni: Jedną z głównych zalet wyoblania CNC jest niesamowita tekstura powierzchni, którą można uzyskać. Dokładne i kontrolowane szlifowanie CNC pozwala uzyskać bardzo gładkie i jednolite produkty.
- Wszechstronność: Szlifierki CNC są wszechstronne. Są w stanie obsługiwać duże elementy robocze, kształty i materiały.
- Powtarzalność: Po zaprogramowaniu szlifierki CNC do określonego zadania, może ona wykonać to zadanie dokładnie kilka razy. Jest to szczególnie przydatne w przypadku produkcji wielkoseryjnej, gdzie dokładność ma kluczowe znaczenie.
- Wydajność: Szlifowanie CNC może często wykonywać zadania szybciej niż szlifowanie ręczne.
- Redukcja odpadów: Szlifierki CNC mogą zmniejszyć ilość odpadów dzięki swojej dokładności i precyzji.
Zastosowania szlifowania CNC
Szlifowanie CNC zrewolucjonizuje produkcję do 2024 roku. Szlifowanie CNC oferuje wydajność w różnych branżach. Oto kilka solidnych programów o udowodnionej skuteczności.
Lotnictwo i obrona: (łopatki turbin, podwozie)
Szlifowanie CNC jest najbardziej znane z energooszczędnego projektowania małych elementów samolotów, takich jak łopatki turbin i podwozia, co ma zasadnicze znaczenie dla oszczędności paliwa.
Wydanie GrindingHub w 2024 r.Pierwsze targi technologii szlifowania pokazały, w jaki sposób firmy takie jak Airbus wykorzystują szlifowanie CNC do produkcji części lotniczych nowej generacji.
Motoryzacja (wały korbowe, wałki rozrządu)
Urządzenia do pojazdów elektrycznych (EV) wymagają precyzji i unikalnej konstrukcji powierzchni, aby zapewnić wydajność i duży zasięg.
Raport z badania rynku 2024 przygotowany przez Grand View Research przewiduje znaczny wzrost popytu na szlifierki CNC w branży pojazdów elektrycznych ze względu na wzrost liczby pojazdów elektrycznych
Firmy takie jak Tesla mogą wykorzystywać szlifowanie CNC do produkcji wysokowydajnych wałów korbowych i wałków rozrządu.
Urządzenia medyczne (wymiana narządów, urządzenia chirurgiczne)
Szlifowanie CNC ma znaczące zastosowania w dziedzinie medycyny, takie jak wymiana stawów i narzędzia chirurgiczne.
Łącząc szlifowanie CNC z drukowaniem 3D i technologią skanowania, producenci mogą tworzyć spersonalizowane implanty które idealnie pasują do specyficznej anatomii pacjenta. Pozwala to na dopasowanie, komfort i mobilność.
Tabela porównująca szlifowanie CNC i szlifowanie tradycyjne:
| Cecha | Szlifowanie CNC | Tradycyjne szlifowanie |
| Kontrola procesu | Sterowane komputerowo, precyzyjne i powtarzalne | Ręczny, wymaga wykwalifikowanego operatora |
| Dokładność | Wysoka dokładność i wąskie tolerancje | Dokładność zależy od umiejętności operatora |
| Prędkość | Szybciej w przypadku złożonych kształtów i dużych ilości | Wolniej, zwłaszcza w przypadku złożonych kształtów |
| Złożoność | Może obsługiwać złożone kształty i geometrie | Ograniczenie do prostszych kształtów |
| Czas konfiguracji | Szybsza konfiguracja dzięki automatyzacji | Wolniejsza konfiguracja, wymaga ręcznej regulacji |
| Koszt pracy | Niższe koszty pracy dzięki automatyzacji | Wyższe koszty pracy ze względu na wymóg wykwalifikowanego operatora |
| Odpady materiałowe | Mniej odpadów materiałowych dzięki precyzyjnej kontroli | Większa ilość odpadów materiałowych ze względu na możliwość popełnienia błędu przez operatora |
| Zastosowania | Idealny do produkcji wielkoseryjnej, precyzyjnych części o skomplikowanych kształtach | Nadaje się do prostszych części, produkcji małoseryjnej lub o ograniczonym budżecie. |
Koszt i czas realizacji dla szlifowania CNC
Uwaga: Jest to cena przybliżona. Prosimy o kontakt z najbliższą firmą zajmującą się obróbką CNC w celu uzyskania rzeczywistych cen
| Złożoność | Materiał | Szacowany koszt za sztukę (USD) | Szacowany czas realizacji |
| Proste (płaskie powierzchnie) | Metale miękkie (aluminium) | $5 - $20 | 1-3 dni |
| Umiarkowany (cylindryczny z pewnymi cechami) | Stal | $20 - $50 | 3-5 dni |
| Złożoność (wiele elementów, wąskie tolerancje) | Twarde stopy (np. Inconel, tytan) | $100+ | 5-7+ dni |
| Umiarkowany | Tworzywa sztuczne | $15 - $40 | 2-4 dni |
| Prosty | Drewno liściaste | $10 - $25 | 1-2 dni |
Jakie są rodzaje szlifierek CNC?
Szlifierka CNC wykorzystuje cyfry komputerowe do precyzyjnego usuwania materiału ze stanowiska roboczego za pomocą ściernicy. Oto zestawienie niektórych z najczęściej używanych typów oraz ich zalet i wad:
Szlifierki do płaszczyzn CNC
Plusy
- Wszechstronność: Obsługa różnych materiałów i rozmiarów w celu tworzenia płaskich obiektów.
- Wysoka dokładność: Doskonałe tolerancje wymiarowe i wysoka jakość wykończenia.
- Dostępne są różne opcje szlifowania: obwodowe, czołowe i kątowe dla różnych zastosowań.
Wady
- Ograniczone do płaskich powierzchni: nie nadaje się do szlifowania złożonych geometrii.
- Ograniczenia rozmiaru obrabianego przedmiotu: Nie może pomieścić bardzo dużych lub ciężkich elementów.
- Wolniejsze usuwanie niż w przypadku innych metod ziewania.
Szlifierka cylindryczna CNC
Plusy
- Przeznaczona do szlifowania elementów cylindrycznych: Idealny do wałków, prętów i rolek.
- Wysoka dokładność w celu uzyskania dokładnych średnic i okrągłości.
- Wewnętrzna i zewnętrzna wydajność szlifowania: Obsługuje zarówno szlifowanie wewnętrzne, jak i zewnętrzne elementów cylindrycznych.
Wady
- Ograniczony do kształtu cylindrycznego: nie nadaje się do szlifowania płaskich przedmiotów lub złożonych geometrii.
- Może być trudny do skonfigurowania pod kątem konkretnych zastosowań szlifierskich.
- Potrzebnych jest kilka układów do szlifowania zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz.
Wirówka odśrodkowa CNC
Plusy
- Szybkie i wydajne usuwanie materiału: nadaje się do produkcji na dużą skalę.
- Ekonomiczne szlifowanie prostych kształtów, takich jak wałki i kołki.
- Dostępne są opcje automatycznego ładowania do pracy ciągłej.
Wady
- Ograniczony rozmiar i kształt stacji roboczej: Idealny do pracy w trybie sudo, cylindrycznym.
- Niższa precyzja niż w przypadku innych metod szlifowania: prawdopodobnie nieodpowiednia dla krytyczne tolerancje.
- W warsztatach o różnej wielkości potrzebny jest specjalistyczny sprzęt.
Wiodący producenci szlifierek CNC
Wiodący producenci szlifierek CNC są rozproszeni w wielu krajach, a każdy z nich ma mocne strony w określonych obszarach. Oto niektórzy z kluczowych graczy:
Chevalier
Chevalier jest głównym graczem w produkcji szlifierek CNC, ze szczególnym uwzględnieniem szlifowania powierzchni CNC. Oferuje również szlifierki, ale ich specjalnością wydaje się być szlifowanie powierzchni.
- Koncentracja na szlifowaniu powierzchni: Ich zaangażowanie w ścieranie powierzchni oznacza, że mają doświadczenie w osiąganiu wysokiej precyzji i dobrego wykończenia. Oferowane są różne powierzchnie ścierne z materiałów zoptymalizowanych pod kątem płaskości i wysokiej odporności.
- Konkurencyjne ceny: Chevalier oferuje konkurencyjne ceny w porównaniu do innych producentów o podobnych funkcjach. Może to być atrakcyjna opcja dla klientów, którzy nie są zadowoleni z zadłużenia.
- Modele i maszyny: Chevalier oferuje różne szlifierki o różnej wydajności i możliwościach, takie jak:
- Seria FSG-ADIV.
Walter
Walter jest producentem szlifierek CNC specjalizujących się w ostrzeniu narzędzi.
Koncentracja: WALTER koncentruje się głównie na szlifierkach CNC do produkcji narzędzi i cięcia. Maszyny Walter mogą obsługiwać złożoną geometrię narzędzi. Ich maszyny nadają się do różnych materiałów narzędziowych, w tym:
- HSS (stal szybkotnąca)
- Węglik
- PCD (diament polikrystaliczny)
Modele i maszyny: WALTER CNC oferuje różnorodne maszyny do cięcia narzędzi z wieloma opcjami, aby zaspokoić różne potrzeby:
- HELITRONIC POWER 400
- HELITRONIC VISION 400 L
- HELITRONIC MICRO
STUDER
STUDER jest popularnym producentem precyzyjnych szlifierek cylindrycznych. Są one znane z wyjątkowej jakości i zaawansowanej technologii. Firma poświęca swoje usługi spełnianiu wymagań różnych gałęzi przemysłu. Poniżej znajduje się podział oferty STUDER:
Koncentracja: Firma koncentruje się głównie na szlifierkach cylindrycznych CNC. Maszyny te są specjalnie zaprojektowane do precyzyjnego szlifowania zewnętrznych i wewnętrznych krzywizn przedmiotów obrabianych oraz do wykańczania unikalnych powierzchni.
Modele i maszyny: STUDER oferuje szlifierki cylindryczne CNC spełniające różnorodne potrzeby, w tym:
- Uniwersalne przyssawki cylindryczne
- Maszyny do walcowania z dużą prędkością
- Szlifierki do wałów korbowych
- Frezarki nieokrągłe
Kellenberger
Kellenberger jest renomowanym szwajcarskim producentem uniwersalnych szlifierek CNC o wysokiej jakości i produkcji. Maszyny te są bardzo popularne ze względu na ich wszechstronność i elastyczność.
Koncentracja: Kellenberger specjalizuje się w uniwersalnych szlifierkach CNC. Maszyny te są zaprojektowane do obsługi różnych zadań szlifierskich, zapewniając elastyczność warsztatom wymagającym różnych materiałów.
Modele i maszyny: Kellenberger oferuje różnorodne szlifierki do różnych zadań i potrzeb, takich jak:
- BOULEPRO 200
- KELLENBERGER 10
- VOUMARD 30
- HAUSER 2000
Czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze szlifierki CNC
Szlifierki CNC to potężne maszyny do precyzyjnego usuwania materiału. Wybór odpowiedniej szlifierki wymaga starannego rozważenia, ponieważ wiele czynników może znacząco wpłynąć na produktywność, wydajność i ogólny sukces produktu. Oto dlaczego ważne jest, aby rozważyć te czynniki przed wyborem szlifierki CNC:
Wymagany rodzaj szlifowania
Wybierz główne zadanie szlifowania. Zadaniami mogą być szlifowanie powierzchni, szlifowanie cylindryczne, szlifowanie wewnętrzne lub szlifowanie narzędzi.
Rozmiar i materiał przedmiotu obrabianego
Należy dokładnie rozważyć rozmiar i materiał obrabianego przedmiotu. Różne maszyny mają różne możliwości i mogą być bardziej odpowiednie do określonych zastosowań.
Wymagana precyzja i wykończenie powierzchni
Określ poziom dokładności i wykończenia powierzchni wymagany dla Twoich części. Wyższa dokładność wymaga zazwyczaj bardziej zaawansowanych maszyn.
Wielkość produkcji i budżet
Oblicz liczbę regularnych części, które będziesz szlifować. Wydajne środowiska mogą korzystać z szybszej, bardziej responsywnej automatyzacji.
Wnioski
Podsumowując, szlifowanie CNC jest niezbędne do produkcji i kształtowania precyzyjnych części w różnych gałęziach przemysłu. Te zaawansowane maszyny zapewniają doskonałe wykończenie i wąskie tolerancje, które są ważne dla komponentów lotniczych, motoryzacyjnych i urządzeń medycznych. Wraz ze wzrostem automatyzacji i zapotrzebowania na bardziej złożone geometrie, szlifowanie CNC nadal ewoluuje, zapewniając wydajność i dokładność w konkurencyjnym środowisku.