Коли найтвердіший матеріал у світі об'єднується з м'яким пластиком, виникають інструменти з особливими властивостями для шліфування. Йдеться про еластично зв'язані алмазні шліфувальні диски. Вони проявляють свої переваги при фінішній обробці та забезпечують ідеальне шліфування. Такі інноваційні процеси необхідні, оскільки виробнича промисловість стикається з викликом виготовлення все більш складних і точних деталей з міцних матеріалів. Звичайні виробничі методи часто стикаються з обмеженнями, особливо коли поверхні настільки тонкі, що їх потрібно обробляти особливо делікатно. На спеціалізованій виставці GrindingHub, яку проводить VDW (Асоціація німецьких виробників верстатів) з 5 по 8 травня 2026 року в Штутгарті, відвідувачі дізнаються більше про інноваційні шліфувальні технології для досягнення найвищої якості поверхні.
Для вимогливих процесів фінішної обробки та полірування
"Для досягнення дзеркального блиску еластично зв'язані алмазні інструменти демонструють свою максимальну ефективність", - говорить Єнс Мейберг, керівник технологічного розвитку шліфувальної компанії Artifex Dr. Lohmann GmbH & Co. KG, Кальтенкірхен. Зображення: Artifex
Еластичні шліфувальні та полірувальні інструменти використовуються в різних галузях. У металообробці вони обробляють поверхні найтонших хірургічних інструментів до високонавантажених турбінних лопатей. З цими інструментами можна прискорити виробничі процеси, а також підвищити економічність і стійкість у виробництві. "Наші еластично зв'язані діамантові інструменти демонструють свої сильні сторони там, де потрібно точно обробляти надміцні матеріали, такі як твердий сплав", - говорить Єнс Мейберг, керівник технологічного розвитку виставкової компанії GrindingHub Artifex Dr. Lohmann GmbH & Co. KG, спеціаліста з еластичних шліфувальних та полірувальних інструментів, що знаходиться в Кальтенкірхені поблизу Гамбурга. "Особливо в застосуваннях, де вимагаються екстремально тонкі поверхні до дзеркального блиску, вони досягають максимальної ефективності", - говорить Мейберг. Це робить їх ідеальними для вимогливих процесів фінішної обробки та полірування. Наразі, за словами Мейберга, Artifex зосереджується на обробці свердл та фрез з твердого сплаву для вдосконалення ріжучих країв та більш ефективного ведення стружки знарядь обробки.
Вища ефективність та знижені загальні витрати
Технічно оптимальні поверхні – це одне, економічність – це інше. У промисловій практиці врешті-решт важлива калькуляція витрат і вигод для користувача. Іншими словами: коли покращена якість поверхні виправдовує вищі витрати? "Дослідження підтверджують поліпшення тривалості служби на понад 50 відсотків у порівнянні з непідготовленими інструментами", – говорить менеджер Artifex Мейберг. У поєднанні з швидшим потоком стружки та більшим обсягом стружки користувач отримує суттєву економію витрат і перевагу в тривалості служби. Завдяки обробці еластично зв'язаними алмазними інструментами якість поверхні оброблюваних деталей значно покращується. "Ця оптимізація призводить на практиці до відчутного збільшення тривалості служби наступних інструментів, а також до більш стабільної та надійної роботи процесу. Користувачі отримують від цього вищу ефективність і знижені загальні витрати", – зазначає Мейберг.
Делікатна обробка для тонких поверхонь
Деякі поверхні настільки делікатні, що їх потрібно обробляти надзвичайно чутливо. Еластично закріплені діамантові частинки, як пояснює керівник технологічного розвитку Artifex, «не змінюють контурні блискучі поверхні» шляхом зрізання топологічних матеріальних вершин. При цьому гомогенно розподілений абразивний матеріал у зв'язуючій матриці рухається вперед і назад. Спрощено і для непрофесіоналів: м'яка маса трохи прогинається, так що частинки під час тертя легенько коливаються, замість того щоб сильно дряпати. Тому поверхня лише дуже м'яко згладжується і полірується, замість того щоб агресивно знімати матеріал або змінювати форму. Іншими словами: розумніший абразивний диск поступається. «Параметри тиску та швидкості процесу становлять найбільшу проблему для виключення відколів частинок з цієї новорозробленої м'якої зв'язки», - говорить Мейберг. Якість поверхні може бути відтворювана протягом усього життєвого циклу дисків.
Завдяки можливостям зміни інструментів у машині обробка відбувається в одній установці, а не через подальші процеси. За словами Мейберга, компанія Artifex забезпечує безперервний розвиток діамантових інструментів завдяки власному відділу досліджень і розробок, зокрема з урахуванням нових сплавів твердих металів і сучасних інструментів з твердих металів.
Простір для фундаментальних досліджень до нанометрового діапазону
У мікро- та нанометровій області ще є багато простору для фундаментальних досліджень в університетах. Це також стосується використання гнучких інструментів для тонкої обробки в остаточній обробці структурованих поверхонь. Доктор Моніка Кіпп, яка очолює відділ шліфувальної технології в Інституті різальної обробки Технічного університету Дортмунда, активно займається цією темою. «Прикладом застосування гнучких інструментів для тонкої обробки є остаточна обробка структурованих поверхонь», говорить Кіпп. Якщо вони, наприклад, виготовляються фрезеруванням, можуть виникати мікрозаусенці. Щоб їх видалити, не викликаючи суттєвих змін у структурі, і одночасно покращити якість поверхні, необхідна висока адаптивність інструментів, і слід досягти лише дуже незначного зносу матеріалу. «Щоб досягти цієї мети, ми займаємося в дослідженнях основним процесом поведінки гнучких алмазних інструментів», говорить науковець, яка нещодавно була нагороджена медаллю пам'яті Отто Кінцле від WGP (Наукового товариства з виробничої техніки).
Ідеальна хореографія
Коли дуже чутливі поверхні обробляються гнучкими інструментами, необхідно точно знати, як інструменти та матеріал взаємодіють. «Щоб уникнути небажаних змін контурів при фінішній обробці з еластично зв'язаними алмазними шліфувальними кругами або іншими еластичними шліфувальними інструментами, знання основних процесуальних взаємодій є необхідним», підкреслює Кіпп центральну проблему.
Це, зокрема, охоплює узгодження параметрів процесу та жорсткості або пружності інструментів, а отже, й локальної контактної ситуації. Крім того, за словами вченого, також може бути доцільним цілеспрямоване налаштування процесу з точки зору кінематики втручання. Уявити це можна як хореографію. Як швидко рухається шліфувальний інструмент? Як швидко проходить деталь?
під яким кутом або в якому малюнку зерна зустрічаються з поверхнею? Як часто одне зерно впливає на матеріал? Для досягнення оптимального результату важливо ідеальне взаємодія.
Три К: тиск контакту, час контакту, розмір зерна
Якість поверхні в тонкій обробці, зокрема, залежить від локальної контактної ситуації, говорить Кіпп. «Щодо проектування процесу, необхідно розрізняти цілі, чи потрібно встановити якомога меншу шорсткість, чи потрібно доопрацювати функціональні поверхні зі структурними або контурними елементами», пояснює дослідниця. Для відповідних застосувань можуть бути використані гнучкі абразивні інструменти. Відсоток матеріалу, що видаляється, а отже, і якість поверхні може регулюватися, зокрема, шляхом налаштування контактного тиску, часу контакту та розміру зерна.
У шліфувальному зазорі темно
Отже, у межах технічно можливого та економічно доцільного відкривається ще велике поле для промислових та академічних досліджень. Адже досі залишається в силі крилатий вислів серед фахівців: «У шліфувальному зазорі темно». Ця жартівлива фраза натякає на те, що практики та дослідники ще мають висвітлити найглибші фізичні та технологічні таємниці шліфування, щоб технічно оптимізувати промислові виробничі процеси, а також зробити їх більш ефективними та сталими.
Контакт:
