Особенности шлифовальных работ по металлу: что такое финишная полировка и в чём её необходимость. Успешные кейсы

Шлифовальные работы по металлу применяются в разных отраслях промышленности, таких как машино-, автомобиле-, авиастроение, производство инструментов и в других индустриальных нишах. Пошаговая технология полировки призвана обеспечить максимальную точность изделий и высокое качество обработанной поверхности. В свою очередь финишная шлифовка позволяет не только добиться требуемых геометрических размеров, но и улучшить эксплуатационные характеристики изделий, среди которых зеркальность, обтекаемость и даже прочность^*.

Выполняют такую обработку шлифовальными инструментами и станками с ЧПУ. Последние предназначены для эксплуатации на крупных заводах и фабриках. Некоторые современные модели представляют собой программируемые автоматизированные центры. Однако, несмотря на курс абсолютной роботизации, на рынке оборудования ещё встречаются механические и полуавтоматические полировальные станки.

^*Установлено, что при финишном шлифовании деталей авиационного двигателя с использованием рекомендуемых технологических режимов обработки наблюдается дополнительное упрочнение поверхностного слоя металла, о чём свидетельствует повышение микротвёрдости (источник: «Технология шлифования деталей авиационных двигателей с учётом увеличения активной поверхности абразивного зерна». Академическая и специальная литература. Машиностроение и металлообработка).

Что такое финишная шлифовка металла?

Шлифовка металла – это вычитающий процесс обработки поверхности изделий, в ходе которого материал частично удаляется или изменяет свою форму под влиянием абразивного воздействия. Финишный этап помогает достичь наиболее высокой степени гладкости и точности размеров. Он выполняется после ряда основных операций механической обработки и включает применение:

• шлифовальных лент;
• шлифовальных кругов и дисков;
• абразивных материалов (включая абразивные пасты и составы).

Также могут использоваться специальные смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) для предотвращения перегрева и повреждения обрабатываемой поверхности.

Финишная шлифовка почти полностью убирает шероховатости. А ещё она упрочняет поверхностный слой металла, о чём свидетельствует доказанное повышение его микротвёрдости. Такие отполированные компоненты способны выдерживать большое механическое напряжение, продлевая срок службы всего узла. Это особенно важно в механизмах, где детали подвергаются трению, ударам или абразивным воздействиям.

В чём необходимость финишной обработки изделий из металла?

Необходимость финишной шлифовальной обработки зависит от таких факторов, как тип металла, желаемые свойства, условия окружающей среды и предполагаемое применение детали. Без этого процесса материал может быть подвержен ускоренному износу и другим формам деградации, которые ставят под угрозу функциональность изделия.

Для производителей, занимающихся обработкой металла на станках с ЧПУ, финишная шлифовка – это не просто дополнительное усовершенствование, а необходимый шаг для соответствия отраслевым стандартам и ожиданиям клиентов.

Финишная шлифовка помогает подогнать металлическое изделие под точные размеры и формы. Идеальный результат с повышенными качествами прочности особенно важен для деталей, применяемых в сложных и ответственных конструкциях, включая двигатели.

Ещё тонкое шлифование позволяет устранить различные дефекты, возникающие в процессе первичной (грубой) абразивной обработки или которые не удалось полностью убрать после отливки заготовки.

Среди таких видов брака:

• заусенцы;
• неровности;
• остатки шлама;
• микротрещины;
• следы температурной обработки.

Пропущенные дефекты поверхности могут повлиять на производительность и внешний вид металлических деталей. Операции финишной обработки, такие как пескоструйная шлифовка и полировка, удаляют недостатки, в результате чего получаются гладкие поверхности, соответствующие точным спецификациям. Для поточного производственного процесса применяют станки с ЧПУ. Программируемые центры способны соблюсти точные размеры и сделать поверхность безупречной.

И ещё про необходимость финишной шлифовки: она способствует улучшению адгезии покрытий и смазок. Чтобы краски, клеи, гальванические, конверсионные, цинковые и другие покрытия хорошо прилипали к металлическим изделиям, их поверхность должна быть соответствующим образом подготовлена. Умеренная финишная шлифовка придаёт шероховатость поверхности, улучшая адгезию и гарантируя эффективное сцепление с покрытием. Это важно, когда отполированные изделия обеспечивают дополнительные функции, такие как изоляция или эстетическая привлекательность.

Типы шлифовального оборудования

Многообразие шлифовальных станков для металла обуславливается назначением эксплуатации и выполнением определённых задач. Каждый станок имеет свои особенности конструкции и способ обработки поверхности, зависящий от твёрдости, вязкости и теплопроводности материала. Например, для полировки твёрдых сталей могут использоваться одни типы станков, а для мягких сплавов – другие.

Формы и размеры металлических заготовок бывают самые разнообразные: от мелких до крупных. В зависимости от такого фактора тоже применяются различные станки. Вдобавок, некоторые изделия требуют высокой точности и чистоты поверхности, тогда как другие могут быть менее прихотливыми к обработке.

Если требуется шлифовка большого количества однотипных изделий, то применяют высокопроизводительные автоматизированные станки. Они позволяют сократить время обработки и повысить эффективность производства. В случае единичных изделий или мелкосерийного производства чаще используют универсальные станки, позволяющие выполнять некоторые операции вручную.

Основные методы промышленной шлифовки:

• круглое шлифование;
• плоское шлифование;
• внутреннее шлифование;
• профильное шлифование и др.

Каждый метод требует своего оборудования, поскольку движение полировального инструмента в пространстве будет разниться в зависимости от восприятия заготовки в системе координат.

Станки с ЧПУ оснащаются системами числового программного управления, что позволяет автоматизировать процесс обработки и добиться высокой повторяемости результатов. Это особенно важно в массовом производстве, где требуются максимальная точность и постоянная стабильность параметров готовой продукции.

Учитывая изложенное, разнообразие видов шлифовальных станков обусловлено необходимостью решать широкий спектр задач, связанных с обработкой металлических изделий различной формы, размера и сложности.

Ниже перечислим основные типы шлифовального оборудования, каждый из которых предназначен для выполнения определённых работ.

Плоскошлифовальные станки

Применяются для обработки плоских поверхностей деталей. Плоскошлифовальные станки обеспечивают высокую точность и качество полировки, что делает их практичными в обработке металлических плит, листов, площадок и других ровных изделий.

Круглошлифовальные станки

Используются для шлифования цилиндрических и конусных поверхностей деталей с высокой точностью. Применяются в производстве валов, втулок и других цилиндрических элементов.

Внутришлифовальные станки

Предназначены для обработки внутренних отверстий. Эти станки отличаются высокой точностью результата и гладкостью полированной поверхности, что особенно важно для деталей, работающих в условиях повышенных нагрузок.

Суперфинишные станки

Используются для достижения максимальной точности и качества изделий. Они применяются в производстве высокоточных деталей, таких как подшипники и шестерни.

Устройство станков

Шлифовальные станки для обработки металлов имеют конструкционные различия в зависимости от множества факторов. Например, одни проектируются под обработку крупных валов, поэтому будут значительно больше и мощнее тех, которые предназначен для мелких деталей. Или другой пример: некоторые операции требуют высокой точности, допустим, прецизионная обработка подшипников. В таких моделях применяются системы ЧПУ (числовое программное управление), которые позволяют достичь максимальной точности.

Но, несмотря множество отличительных факторов, все шлифовальные станки имеют схожее устройство, поэтому состоят из однообразных компонентов.

Таблица 1. Ключевые компоненты шлифовальных станок для металла

Особенности шлифовальной обработки различных материалов

Разные металлы имеют различные свойства твёрдости, вязкости и теплопроводности. Поэтому для обработки твёрдых сталей используются одни типы абразива, а для мягких сплавов – другие. Для каждого типа металла может потребоваться свой подход к обработке, чтобы избежать повреждений или перегрева заготовки.

Принципы шлифования различных металлов:

Обычная сталь. Полируется относительно легко, но требует правильного выбора абразивного материала и режимов обработки для достижения необходимого качества поверхности.

Нержавеющая сталь. Требует особого подхода из-за высокой поверхностной прочности и коррозионной стойкости. Операторы используют специальные абразивные материалы, которые предотвращают образование окалины и перегрев.

Алюминий. Склонен к образованию оксидной плёнки, которая может затруднять процесс полировки. Из-за мягкости требует менее агрессивные абразивы и низкие скорости вращения инструмента, чтобы избежать повреждений поверхности.

Медь. Обладает хорошей пластичностью и теплопроводностью, что делает её удобной для шлифовки. Обрабатывается среднеабразивными материалами для выравнивания поверхности и устранения мелких дефектов. Для финишной полировки применяют мягкую пасту или войлок для придания изделию яркого блеска.

Латунь. Металл хорошо поддаётся полировке благодаря своей твёрдости и устойчивости к износу. Финальная шлифовка выполняется с пастами, придающим изделиям блестящий вид.

Бронза. Сплав на основе меди, который может содержать ключевые элементы в разных пропорциях (олово, алюминий, кремний, бериллий и др.), что влияет на полировочные свойства. Приходится учитывать состав сплава, чтобы выбрать технологию полировки.

Титан. Является сложным для обработки материалом из-за своей высокой прочности и низкой теплопроводности. Шлифование титана потребует применения специальных технологий и инструментов, чтобы избежать перегрева и деформации.

При работе с мягкими металлами важно избегать перегрева, так как он может привести к деформации или повреждению поверхности. По мере износа абразивных материалов их следует вовремя менять на новые, чтобы не испортить шлифованную поверхность.

Основные критерии выбора шлифовального станка

Выбор шлифовального оборудования является важным этапом в процессе организации обрабатывающего цеха. Обдуманный подход напрямую влияет на качество и эффективность готовых изделий. Существует множество факторов, которые необходимо учитывать при принятии решения о покупке шлифовального станка. Ниже рассмотрим основные критерии выбора.

1. Тип обрабатываемого материала

Первый и самый важный критерий – это тип металла, который будет подвергаться шлифовке. Разные металлы обладают различными физическими и механическими свойствами, что требует применения специфических методик и инструментов. Например, для обработки нержавеющей стали используют шлифовальные круги, которые способны справляться с высокой твёрдостью и коррозионными образованиями на поверхности. В то же время для более мягких металлов, таких как алюминий или медь, можно использовать менее агрессивные инструменты.

2. Требуемая точность и качество обработки

Второй важный аспект – требования к точности и качеству обработки деталей. В различных отраслях, таких как автомобиле-, авиастроение или производство медицинского оборудования, предъявляются разные стандарты к непогрешимости и характеру поверхности. Для высокоточных деталей, требующих минимальных допусков, необходимо выбирать шлифовальное оборудование, способное обеспечить постоянную стабильность геометрических параметров и чёткость обработки за счёт встроенных систем измерения с профилометрами или профилографами. С ними отслеживаются свойства шероховатости, что позволит выбирать шлифовальные инструменты и технологии полировки.

3. Производительность

Производительность шлифовального станка – это ещё один ключевой критерий, который придётся учитывать. Важно оценить объём планируемых работ и скорость обработки, чтобы выбрать оптимальное оборудование для конкретных условий. Например, для массового производства может потребоваться высокоскоростное шлифовальное оборудование, способное обрабатывать большое количество деталей за короткий промежуток времени. В то же время для мелкосерийного выпуска будет достаточно менее производительного, но более универсального станка. Оценка производительности поможет избежать простоев и повысить общую эффективность работы цеха.

4. Энергоэффективность

Современные требования к обрабатывающим и перерабатывающим предприятиям подразумевают использование оборудования, минимизирующего потребление энергии. Инновационные энергоэффективные шлифовальные станки не только снижают затраты на электричество, но и способствуют уменьшению углеродного следа производства. При выборе модели стоит обратить внимание на её энергетические характеристики, а также наличие технологий, позволяющих оптимизировать расход энергии, такие как системы автоматической настройки и управления. Сегодня энергоэффективность становится особенно актуальной в условиях растущих цен на энергоресурсы и жёсткой конкуренции на рынке.

5. Удобство эксплуатации

Эргономика и простота управления шлифовальным станком также играют важную роль в повышении производительности. Удобное расположение органов управления, а также возможность быстрой замены шлифовальных кругов, наличие систем автоматической настройки могут значительно упростить работу оператора и сократить время на обучение. Кроме того, удобное оборудование снижает риск возникновения операционных ошибок, что повышает качество обработки и безопасность на производстве. Важно, чтобы оператор мог легко и быстро настраивать станок под конкретные задачи – это влияет на общую эффективность производственного процесса.

Парочка примеров – как шлифовка металла улучшает бизнес

Примеры успеха мотивируют, особенно тех, кто сам занимается бизнесом или планирует начать своё дело. Успешные кейсы показывают, что достижение высоких результатов возможно, поэтому могут вдохновить многих на новые идеи и подходы.

1. RIL-METAL – производитель аксессуаров для одежды: пуговиц, крючков, пряжек и брошей

Известная итальянская компания RIL-METAL, более 30 лет работающая в сфере моды класса люкс и являющаяся ведущим игроком в своей отрасли на мировом рынке, как-то задумалась повысить качество своих ремней. В частности, производитель хотел улучшить эффективность обработки поверхности пряжек из нержавеющей стали наиболее быстрым и экономичным способом полировки.

Компания искала решение для автоматизации процессов. Благодаря инновационным станкам азиатского производства она смогла заменить предыдущую четырёхступенчатую систему с участием ручного труда на современное решение.

Теперь шлифовка состоит всего из двух этапов: предварительной обработки абразивом и автоматизированного процесса финишной полировки. Таким образом RIL-METAL удалось достичь отличных технических характеристик поверхности при минимизации времени и стоимости процесса. С шлифовальным оборудованием достигается невероятный полированный блеск пряжек при сохранении их первоначальной геометрии.

2. LUMINARC – ведущий мировой бренд посуды

LUMINARC – французский производитель высококачественной посуды и приборов профессионального уровня для кухонь всего мира, почти с двухвековым опытом работы, – полирует ножи.

Традиционная шлифовка была сопряжена с рядом трудностей:

• Во-первых, это очень трудоёмкий процесс. Добиться постоянной и однородной текстуры и качества на разных участках ножей довольно сложно, а ручная полировка становится проблематичной в труднодоступных местах, что приводит к неравномерным результатам.
• Во-вторых, конечное качество полировки тесно связано с мастерством отдельного полировщика, что приводит к вариациям готового вида ножа.
• В-третьих, традиционные методы полировки дороги и требуют значительных ресурсов, что делает их экономически неэффективными.
• В-четвёртых, эти процедуры подвергают работников воздействию шума, пыли и токсичных условий труда, что ещё больше усложняет традиционный подход.

Производитель решил повысить качество своих ножей – сделать результат постоянным от партии к партии при одновременном снижении производственных затрат. Целью было достижение идеальной зеркальной поверхности и сохранение оригинального дизайна, поскольку все ножи дополнительно гравируются лазером.

Компания LUMINARC успешно добилась желаемых результатов, минимизировав при этом время и стоимость процессов. Для этого она закупила несколько программируемых шлифовальных центров, способных выполнять высокоглянцевую полировку поверхностей с сохранением оригинальной геометрии ножей для лазерной гравировки букв и знаков, штампованных логотипов или насечек.

Общее время процесса шлифовки теперь составляет 44 минуты на партию из 48 изделий. При работе в одну смену (8 часов) ежедневный объём производства достиг 523 ножа. А если учесть, что в году 250 рабочих дней, то годовой объём производства вырос до 130 750 единиц.

Заключение

Шлифовальные работы по металлу являются распространёнными и востребованными в различных областях промышленности. Благодаря им обеспечивается высокая точность и прекрасное качество изделий. Знание особенностей различных типов шлифовального оборудования, а также характеристик обрабатываемых материалов позволяет эффективно организовать производственный процесс и достичь необходимых результатов. Правильный выбор оборудования и технологий обработки способствует не только улучшению качества продукции, но и повышению конкурентоспособности предприятия на рынке.

Покупайте станки для финишной шлифовки металла в компании EURASIA GROUP. Узнать условия приобретения и доставки в регионы РФ можно по номеру бесплатного телефона 8-800-700-45-24 или через форму обратной связи.

Звоните! Пишите! Покупайте!