Het vervaardigen van ingewikkeld gevormde producten met een goede oppervlakteafwerking door gieten is niet altijd haalbaar en economisch. Op de gegoten producten kunnen verschillende secundaire bewerkingen worden uitgevoerd om uiteindelijk het gewenste object te produceren. Dergelijke bewerkingen omvatten samenvoegen (zoals lassen), materiaalverwijdering of machinale bewerking, warmtebehandeling of wijziging van eigendom, kleuren en coating, enz. Bij materiaalverwijderingsprocessen wordt in principe materiaal van het werkstukoppervlak verwijderd om de beoogde afmetingen en tolerantie te verschaffen. Er bestaat een groot aantal van dergelijke processen om tegemoet te komen aan de behoefte om verschillende materialen op verschillende manieren te verwerken en om hun oppervlakken op verschillende niveaus af te werken. Onder hen zijn conventionele bewerkingsprocessen eeuwenoud en tegelijkertijd betrouwbaar; verschillende abrasieve snijprocessen en zogenaamde niet-traditionele bewerkingsprocessen (NTM) kunnen echter ook vergelijkbare faciliteiten bieden.

Per definitie verspanen of verspanen is een van de secundaire productieprocessen waarbij laag voor laag materiaal in de vorm van spanen geleidelijk wordt verwijderd van een voorgevormde plano om de gewenste vorm, maat en afwerking te verkrijgen. Om aan deze vraag te voldoen, bestaan ​​er verschillende bewerkingsprocessen zoals draaien, draadsnijden, taps toelopen, afschuinen, spinnen, tappen, insnoeren, fileren, deklaag, groefsteken, afsteken, kartelen, boren, frezen, vormgeven, plannen, sleuven, kotteren, uithollen, kotteren , enz. Dergelijke processen kunnen zorgen voor een hogere materiaalverwijderingssnelheid (MRR) en zijn dus geschikt, productief en economisch voor bulkverwijdering van werkmateriaal. Een hard en scherp snijgereedschap of snijplotter wordt verplicht gebruikt voor het verwijderen van materiaal door te knippen. Dit snijgereedschap moet ook een gedefinieerde specificatie en compatibel materiaal hebben voor ononderbroken en efficiënte bewerking. De meeste van deze conventionele processen kunnen een grote verscheidenheid aan materialen bewerken; bepaalde werkmaterialen bieden echter geen acceptabele bewerkbaarheid en daarom worden in die gevallen andere materiaalverwijderingsprocessen (zoals schurend snijden of NTM) aanbevolen.

Slijpen , één type abrasief snijproces, kan voldoen aan verschillende beperkingen van conventionele bewerking. Hier wordt een slijpschijf gebruikt in plaats van een zogenaamd snijgereedschap. Het wiel is in principe gemaakt van kleine en hardere schurende deeltjes, zoals aluminiumoxide, silica, diamant, enz., Die zijn gebonden in een geschikt medium. Dergelijke schuurmiddelen hebben een willekeurige vorm en dus missen ze een welomlijnde geometrie; hoewel het wiel zelf een specifieke configuratie heeft. Hoewel het materiaal in de vorm van chips wordt verwijderd, zijn de chips hier van microformaat. Dit proces is niet geschikt voor bulkverwijdering van materialen; in plaats daarvan heeft het de voorkeur om het oppervlak af te werken op micronniveau (0,5 – 2,0 µm). Het kan ook efficiënt harde en taaie materialen malen. Verschillende verschillen tussen conventioneel verspanen en slijpen worden hieronder in tabelvorm weergegeven.

Tabel:Verschillen tussen bewerken en slijpen

Bulkverwijdering versus afwerkingsproces: Materiaalverwijderingssnelheid (MRR) wordt gedefinieerd als de hoeveelheid werkmateriaal dat tijdens een snijproces van het werkoppervlak wordt verwijderd. De meeste conventionele bewerkingsprocessen (behalve enkele zoals kartelen) worden gebruikt voor het verwijderen van grotere hoeveelheden materiaal om een ​​basisvorm en -maat te geven. Het zorgt voor een hogere MRR en dus productiever. Het kan ook het productoppervlak semi-afwerken op het niveau van 1 – 50 µm op basis van de werking en bijbehorende procesparameters. Slijpen daarentegen wordt voornamelijk gebruikt om het oppervlak veel beter egaal af te werken. Een oppervlakteruwheid in de orde van grootte van 0,5 – 2 µm is gemakkelijk haalbaar met slijpen. Het kan dus een hoge maatnauwkeurigheid en nauwe tolerantie bieden.

Snijgereedschap – het materiaal en de geometrie: Elk conventioneel bewerkingsproces maakt verplicht gebruik van een snijgereedschap (ook wel frees genoemd) met een specifieke geometrie en materiaal. Deze snijder bevat een of meer scherpe snijkanten om materiaal efficiënt van het werkoppervlak af te scheren. Het materiaal van deze frees is ook een belangrijke factor om de bewerkingsprestaties te bepalen. Het belangrijkste is dat de hardheid van het snijmateriaal aanzienlijk hoger moet zijn dan die van het werkmateriaal. Uitgaande van snelstaal (HSS), hardmetaal en keramiek, zijn tegenwoordig kubische boornitraat (cBN) en diamantslijpers direct beschikbaar. Slijpen maakt gebruik van het wiel in plaats van de snijplotter en de schuurmiddelen op het wiel verwijderen daadwerkelijk materiaal. In tegenstelling tot frees hebben dergelijke schuurmiddelen geen gedefinieerde geometrie (verschillende hoeken, randradius, neusradius, lengte van snijkant, enz. variëren willekeurig); schurend materiaal kan echter worden gefixeerd, zoals aluminiumoxide, silica of diamant.

Harkhoek en vrijloophoek: De hellingshoek van een snijgereedschap geeft de helling van het harkoppervlak vanaf het referentievlak aan. Het is een belangrijke factor die de afschuifvervorming, de spaanstroomrichting, de spaandikte, de snijkracht, de afschuifspanning, het stroomverbruik, enz. beïnvloedt. Frezen, gebruikt bij conventionele bewerkingen, kunnen een positieve, negatieve of zelfs nul spaanhoek hebben en de waarde varieert meestal tussen +15° en –15°. Schuurmiddelen van de slijpschijf hebben een abrupte spaanhoek en kunnen variëren van +60° tot -60°, soms zelfs buiten deze limiet. Een dergelijke hoge spaanhoek is gewoonlijk ongewenst omdat het onbalans in het snijden veroorzaakt en ofwel het snijvermogensverbruik (hoog positief) of gereedschapsfalen (hoog negatief) verhoogt. In tegenstelling tot de hellingshoek kan de vrijloophoek van een frees niet negatief of nul zijn - deze moet een positieve waarde hebben. De kwaliteit en tolerantie van het afgewerkte oppervlak hangt af van deze hoek. Voor frezen ligt de vrijloophoek meestal tussen +3° en +15°; terwijl het voor schuurmiddelen willekeurig kan zijn (het kan nul zijn of zo hoog als +90°).

Afschuiving en deelname van snijkanten: Een snijplotter kan bestaan ​​uit een of meer snijkanten en dienovereenkomstig kunnen ze ofwel een enkelpunts snijplotter of een meerpunts snijplotter zijn. Ongeacht het aantal neemt elk van de snijkanten in gelijke mate deel aan de materiaalverwijderingsactie. Bovendien wordt bij machinale bewerking materiaal verwijderd door het afschuiven van een dunne laag materiaal wanneer voldoende drukkracht wordt uitgeoefend door de frees. In slijpschijven nemen slechts enkele blootgestelde schuurmiddelen (soms zelfs minder dan 1%) deel aan de materiaalverwijderingsactie. De rest van de schuurmiddelen raken het werkoppervlak niet (merk op dat de invoer erg laag is, zelfs onder de 10 µm) of ze veroorzaken krassen, ploegen of wrijven in plaats van scheren. Materiaal wordt echter alleen verwijderd door te knippen; anderen verhogen gewoon de normaalkracht ongewenst.

Specifiek energieverbruik: De snij-energie die nodig is om een ​​eenheidsvolume materiaal te verwijderen, wordt specifieke energie genoemd, gemeten in J/mm ³ . Wiskundig vermogen gedeeld door MRR geeft specifieke energie. Conventionele bewerking biedt een hoge materiaalverwijderingssnelheid (MRR) en dus is de specifieke energie relatief laag. Aan de andere kant is bij het slijpen de MRR laag en wordt de meeste energie verspild door krabben, ploegen of wrijven in plaats van scheren. Dienovereenkomstig neemt de specifieke energie sterk toe; zelfs het kan 5 – 20 keer hoger zijn.

Oppervlakteschade door warmteontwikkeling: Bij conventionele bewerking wordt het grootste deel van de snijwarmte gegenereerd in de secundaire vervormingszone waar intens wrijven tussen de spaan en het harkoppervlak plaatsvindt. De primaire afschuifzone draagt ​​ook tot op zekere hoogte bij. Het grootste deel van de gegenereerde warmte (70 - 80%) wordt echter afgevoerd door de continu stromende spanen en slechts een klein deel gaat in de frees of het werkstuk. Thermische schade aan werkstuk en frees is dus gewoonlijk onbeduidend, vooral wanneer de juiste snijvloeistof wordt toegepast. Bij het slijpen vindt warmteontwikkeling voornamelijk plaats door krabben, ploegen en wrijven. Dergelijke warmte hoopt zich op in het werkstuk omdat schuurmiddelen thermisch isolerend zijn en een zeer klein volume microchips vormen. Extreme warmteaccumulatie kan leiden tot verschillende thermische schade aan het afgewerkte oppervlak, waaronder verbranding van het oppervlak, veranderingen in mechanische eigenschappen, onnauwkeurige afmetingen als gevolg van thermische uitzetting, enz.

Harde en taaie materialen bewerken: Dergelijke materialen hebben veel uitdagingen wanneer ze worden verwerkt door conventionele bewerkingsprocessen, zoals hoge gereedschapsslijtage, gefragmenteerde spanen, enz., Wat uiteindelijk leidt tot een slechte bewerkbaarheid. Slijpen kan met voordeel worden toegepast, ongeacht de taaiheid en hardheid van het werkmateriaal.

In dit artikel wordt een wetenschappelijke vergelijking tussen conventioneel verspanen en slijpen gepresenteerd. De auteur raadt u ook aan de volgende referenties door te nemen voor een beter begrip van het onderwerp.

• Bewerking en werktuigmachines door A. B. Chattopadhyay (1 ^st editie, Wiley).
• Manufacturing Engineering and Technology:SI Edition door S. Kalpakjian en S.R. Schmid (7 ^de editie, Pearson Ed Asia).
• Verschil tussen machinale bewerking en slijpen door difference.minaprem.com.