Hard draaien gebruiken om de slijptijd te verkorten

Voor bepaalde toepassingen kan harddraaien toleranties en oppervlakteafwerkingen opleveren die slijpen overbodig maken. Voor extreem krap getolereerde klussen kan hard draaien ook dienen als een effectieve voorbewerking. Het machinaal bewerken van een gehard onderdeel tot op enkele duizenden centimeters van de netto vorm versnelt het slijpen door de hoeveelheid materiaal die moet worden verwijderd te minimaliseren.

Dat is precies de reden waarom de productiefaciliteit van Haas Automation in Oxnard, Californië, de spindelassen van de draaibank nu hard draait voordat het slijpen wordt voltooid. Het bedrijf draait een verscheidenheid aan andere machinecomponenten hard naar de uiteindelijke afmetingen en oppervlakteafwerkingsspecificaties, maar dit is de eerste keer dat het harddraaien als voorbewerkingsbewerking heeft gebruikt. Dit heeft niet alleen ID- en OD-slijpen sneller gemaakt, maar het heeft ook een onderbroken slijpsituatie geëlimineerd die het gevolg was van vervorming van het asoppervlak na warmtebehandeling.

Vervormingsdilemma

De stap van het bedrijf om hard draaien te integreren in het fabricageproces van de spilas werd gestimuleerd door het probleem van oppervlaktevervorming. De onvoorspelbare vervorming maakte het moeilijk om de binnen- en buitenasdiameters nauwkeurig te lokaliseren, wat betekende dat de slijpbewerkingen moesten worden ingesteld voor het worstcasescenario (grootste buitendiameter, kleinste binnendiameter) om eerst materiële hoge punten te verwijderen. Dit verhoogde niet alleen het aantal benodigde passages, maar creëerde ook een toestand van onderbroken slijpen, wat de levensduur van de wielen nadelig beïnvloedde.

Haas heeft een van zijn SL-40L CNC-draaibanken op voorraad met kubische boornitride (CBN) wisselplaten om de Rc-spilassen uit het midden van de jaren 50 te draaien voorafgaand aan het slijpen. De machine neemt elk één doorgang voor binnen- en buitendiameters met een snedediepte tot 0,015 inch. "Ons harddraaiproces kan diametertoleranties van ± 0,0003 inch opleveren, maar de vereisten voor de voorbewerking van de spindelassen zijn niet zo strak", zegt Don Teller, toolingmanager bij Haas. De snede brengt de asdiameters tussen 0,003 en 0,005 inch van de afwerkingsmaat, wat de slijptijd met 50 procent verkort en de levensduur van de schijf verlengt.

Het bedrijf gebruikt geen koelvloeistof bij het bewerken van de spindelassen. Dat komt omdat de relatief diepe snedediepte (DOC) een chip creëert die groot genoeg is om het grootste deel van de warmte die door de snede wordt gegenereerd, weg te nemen, wat het doel is bij hard draaien. Bij harddraaiende onderdelen met kritische toleranties bij zeer kleine DOC's echter, overspoelt het bedrijf de snijzone met koelvloeistof. "In gevallen waar de snijdieptes erg klein zijn, mist de spaan de massa om de warmte af te voeren die een grotere spaan zou doen", zegt de heer Teller. "Omdat er extra warmte naar het onderdeel wordt geleid, gebruiken we een grote hoeveelheid koelvloeistof om de thermische stabiliteit te behouden en toleranties te behouden."

Dergelijke fijne spanen hebben ook de neiging om "staalwol" rond de gereedschapspunt te vormen, dus als de snijzone overstroomt, kan er voldoende koelmiddel door de spanen gaan en de gereedschapspunt bereiken. "Als de buitendiameter hard draait, is het ook handig om het koelmiddel indien mogelijk vanuit tegengestelde richtingen toe te voeren, voor het geval er spanen worden omwikkeld", zegt de heer Teller. "Hogedrukkoelvloeistof is een ander alternatief, maar je moet de koelvloeistof nauwkeurig naar de gereedschapspunt leiden."