Gdy najtwardszy materiał na świecie łączy się z miękkim tworzywem sztucznym, powstają narzędzia o wyjątkowych właściwościach do szlifowania. Mowa o elastycznie związanych tarczach diamentowych. Odgrywają one kluczową rolę w obróbce końcowej, zapewniając doskonałe wykończenie. Innowacyjne procesy, takie jak te, są niezbędne, ponieważ przemysł produkcyjny stoi przed wyzwaniem wytwarzania coraz bardziej skomplikowanych i precyzyjnych komponentów z odpornych materiałów. Tradycyjne metody produkcji często napotykają ograniczenia, zwłaszcza gdy powierzchnie są tak drobne, że muszą być szczególnie delikatnie obrabiane. Na targach GrindingHub, organizowanych przez VDW (Związek Niemieckich Fabryk Maszyn Narzędziowych) w dniach 05-08 maja 2026 w Stuttgarcie, odwiedzający będą mogli dowiedzieć się więcej o innowacyjnych technikach szlifowania dla najwyższej jakości powierzchni.
Dla wymagających procesów wykończeniowych i polerskich
„W przypadku wymagania lustrzanego połysku elastycznie związane narzędzia diamentowe osiągają swoją maksymalną skuteczność” – mówi Jens Meiberg, kierownik rozwoju technologii w specjalistycznej firmie szlifierskiej Artifex Dr. Lohmann GmbH & Co. KG, Kaltenkirchen. Zdjęcie: Artifex
Elastyczne narzędzia szlifierskie i polerskie są wykorzystywane w różnych branżach. W obróbce metali poprawiają powierzchnie najdelikatniejszych instrumentów chirurgicznych oraz wysoce obciążalnych łopat turbin. Dzięki tym narzędziom można przyspieszyć procesy produkcyjne oraz zwiększyć opłacalność i zrównoważony rozwój w produkcji. „Ich mocne strony ujawniają się wszędzie tam, gdzie muszą być precyzyjnie obrabiane twarde materiały, takie jak węglik spiekany”, mówi Jens Meiberg, kierownik rozwoju technologii wystawcy GrindingHub, Artifex Dr. Lohmann GmbH & Co. KG, specjalisty w dziedzinie elastycznych narzędzi szlifierskich i polerskich z siedzibą w Kaltenkirchen koło Hamburga. „Szczególnie w zastosowaniach, w których wymagane są ekstremalnie gładkie powierzchnie, aż do lustra, osiągają one maksymalną skuteczność”, mówi Meiberg. Dzięki temu idealnie nadają się do wymagających procesów wykończeniowych i polerskich. Obecnie, według słów Meiberga, Artifex koncentruje się na obróbce narzędzi wiertarskich i frezarskich z węglika spiekanego w celu doskonalenia krawędzi tnących oraz efektywniejszego prowadzenia wiórów narzędzi skrawających.
Wyższa efektywność i zredukowane całkowite koszty
Technicznie optymalne powierzchnie to jedno, a opłacalność to drugie. W praktyce przemysłowej ostatecznie liczy się rachunek kosztów i korzyści dla użytkownika. Innymi słowy: kiedy poprawiona jakość powierzchni uzasadnia wyższy nakład pracy? „Badania wykazują poprawę trwałości o ponad 50 procent w porównaniu do nieprzygotowanych narzędzi”, mówi menedżer Artifex, Meiberg. W połączeniu z szybszym usuwaniem wiórów i większą objętością wiórów użytkownik osiąga znaczną korzyść kosztową i trwałościową. Dzięki obróbce narzędziami diamentowymi o elastycznym wiązaniu jakość powierzchni obrabianych elementów jest znacznie poprawiana. „Ta optymalizacja prowadzi w praktyce do wyraźnie dłuższych czasów eksploatacji kolejnych narzędzi oraz do stabilniejszego i bardziej niezawodnego zachowania procesu. Użytkownicy korzystają dzięki temu z wyższej efektywności i obniżonych kosztów całkowitych”, mówi Meiberg.
Czuła obróbka dla filigranowych powierzchni
Niektóre powierzchnie są tak delikatne, że muszą być obrabiane w sposób niezwykle precyzyjny. Elastycznie osadzone cząstki diamentowe osiągają, jak wyjaśnia kierownik rozwoju technologii w Artifex, „niezmieniające konturu powierzchnie o wysokim połysku” poprzez przycinanie topologicznych wierzchołków materiału. W tym procesie homogenicznie rozłożony środek ścierny w matrycy wiążącej porusza się w przód i w tył. Uproszczając i mówiąc w sposób przystępny: miękka masa nieco ustępuje, dzięki czemu ziarna podczas pocierania lekko się kołyszą, zamiast mocno rysować. Dlatego powierzchnia jest tylko delikatnie wygładzana i polerowana, zamiast agresywnie usuwać materiał lub zmieniać kształt. Innymi słowy: mądrzejsza tarcza ścierna ustępuje. „Parametry ciśnienia i prędkości procesu stanowią największe wyzwanie, aby wykluczyć wyłamanie ziaren z tej nowo opracowanej miękkiej wiązki” – mówi Meiberg. Jakość powierzchni może być reprodukowalna przez cały cykl życia tarcz.
Dzięki możliwościom wymiany narzędzi w maszynie obróbka odbywa się w jednym mocowaniu, a nie poprzez procesy następcze. Według słów Meibergs, Artifex zapewnia ciągły rozwój narzędzi diamentowych dzięki wewnętrznemu działowi badań i rozwoju – szczególnie w kontekście nowych stopów węglika tungstenowego i nowoczesnych narzędzi węglikowych.
Przestrzeń dla badań podstawowych aż do obszaru nanometrów
W obszarze mikro- i nanometrowym wciąż istnieje wiele możliwości dla badań podstawowych na uniwersytetach. Dotyczy to również zastosowania elastycznych narzędzi do precyzyjnej obróbki w końcowej obróbce strukturalnych powierzchni. Dr Monika Kipp, która kieruje działem technologii szlifowania w Instytucie Obróbki Skrawaniem na Uniwersytecie Technicznym w Dortmundzie, intensywnie zajmuje się tym tematem. „Przykładem zastosowania elastycznych narzędzi do precyzyjnej obróbki jest końcowa obróbka strukturalnych powierzchni”, mówi Kipp. Jeśli są one na przykład wytwarzane za pomocą frezowania, mogą powstawać mikroostrzaki. Aby je usunąć, nie wprowadzając istotnych zmian w strukturze i jednocześnie poprawiając jakość powierzchni, konieczna jest wysoka zdolność adaptacyjna narzędzi, a materiał musi być usuwany w minimalnej ilości. „Aby osiągnąć ten cel, w badaniach zajmujemy się podstawowym zachowaniem procesów elastycznych narzędzi diamentowych”, mówi naukowiec, który niedawno otrzymał medal pamiątkowy Otto-Kienzle od WGP (Naukowe Towarzystwo Technologii Produkcji).
Perfekcyjna choreografia
Gdy bardzo wrażliwe powierzchnie są obrabiane za pomocą elastycznych narzędzi, należy dokładnie znać, jak narzędzia i materiał współdziałają. „Aby w obróbce precyzyjnej z elastycznie związanymi tarczami diamentowymi lub innymi giętkimi narzędziami szlifierskimi uniknąć niepożądanych zmian konturu, znajomość podstawowych interakcji procesowych jest niezbędna“, podkreśla Kipp kluczowe wyzwanie.
To obejmuje na przykład dostosowanie parametrów procesu oraz twardości lub elastyczności narzędzi, a tym samym lokalnej sytuacji kontaktowej. Ponadto, jak mówi naukowiec, celowe dostosowanie prowadzenia procesu w zakresie kinematyki działania może być korzystne. Można to sobie wyobrazić jak choreografię. Jak szybko porusza się narzędzie szlifierskie? Jak szybko przesuwa się obrabiany przedmiot? W
Pod jakim kątem lub wzorem ziarna uderzają w powierzchnię? Jak często pojedyncze ziarno wnika w materiał? Aby uzyskać optymalny wynik, kluczowa jest doskonała współpraca.
Trzy K: ciśnienie kontaktu, czas kontaktu, rozmiar ziarna
Jakość powierzchni w obróbce precyzyjnej zależy między innymi od lokalnej sytuacji kontaktowej, mówi Kipp. „W odniesieniu do projektowania procesu należy rozróżnić cel, czy ma być ustawiona jak najniższa chropowatość, czy też powierzchnie funkcjonalne z elementami strukturalnymi lub konturowymi mają być poddane dalszej obróbce”, wyjaśnia badaczka. Do odpowiednich zastosowań można stosować elastyczne narzędzia ścierne. Usuwanie materiału i tym samym jakość powierzchni mogą być kontrolowane między innymi przez dostosowanie ciśnienia kontaktowego, czasu kontaktu i wielkości ziarna.
W szczelinie szlifierskiej jest ciemno
W przypadku zastosowań na granicy technicznie możliwego i ekonomicznie sensownego otwiera się zatem szerokie pole dla badań przemysłowych i akademickich. Bowiem wciąż obowiązuje skrzydlate słowo wśród specjalistów: „W szczelinie szlifierskiej jest ciemno.” To powiedzenie sugeruje, że praktycy i badacze muszą jeszcze oświetlić najgłębsze fizyczne i technologiczne tajemnice szlifowania, aby technicznie optymalizować procesy produkcji przemysłowej oraz uczynić je bardziej efektywnymi i zrównoważonymi.
Kontakt:
