Precisie Machine Shops: Slijpen Onder de Loep voor Superieure Metaalafwerking

Slijpen is een bewerkingsproces dat abrasieve oppervlakken gebruikt om materiaal van metaalwerkstukken te verwijderen. Op het eerste gezicht (met een grapje) lijkt slijpen anders dan andere bewerkingsprocessen, maar het werkt nog steeds door chipvorming en -verwijdering – net als zagen, frezen, brochen en de meeste andere technieken. Slijpen kan oppervlakken produceren die voldoen aan ruime of extreem strakke toleranties. Vanwege zijn veelzijdigheid wordt slijpen gebruikt voor eenvoudige aanloopkanaalverwijdering in gietstukken alsook voor geavanceerde afwerkingsprocessen zoals polijsten en scherpen.

Hoe Slijpen Werkt

Van een fysicaal oogpunt verwijderen de meeste bewerkingsprocessen metaal door compressie en schuiven: een snijpunt comprimeert het werkstukmateriaal tot het afbreekt (schuift) in de vorm van een span. Wanneer een zaag een span schuift, voeren de tanden van het zaagblad het weg van het werkstuk. Op dezelfde manier schuiven scherpe punten op slijpschijven of -banden spannen, die vervolgens in de kaviteiten van de slijpschijf van het werkstuk worden weggevoerd. Het principale verschil van slijpen is dat in plaats van metaalsnijgereedschappen, abrasieve materialen worden gebruikt die de scherpe punten leveren die nodig zijn om metaalspannen te schuiven.

Gereedschappen voor Slijpen

Slijpen kan worden uitgevoerd met een slijpschijf of een slijpband. De samenstelling van een slijpschijf hangt af van de toepassing, maar de meeste worden gevormd door abrasieve materialen te combineren met bindmiddelen en het mengsel in de vorm van een schijf te gieten.

Bindmiddelen kunnen keramisch zijn, in welk geval schijven na het vormen in een oven worden gebakken om te harden. Kunststof- of rubbergebaseerde bindmiddelen worden ook gebruikt als een flexibeler slijpschijf gewenst is. Hoogglansschijven kunnen worden gevormd met fijn abrasieve korrels en gommalak bij hoge temperaturen. Om de zwaarste slijpschijven te vormen, genaamd superabrasieven, coaten fabrikanten metalen wielen met extreem harde korrels zoals diamant of kubisch boornitride (CBN) via een proces genaamd electroplaten.

Structuur is een term die verwijst naar de afstand tussen de abrasieve deeltjes op een oppervlak. Slijpopervlakken met lage-dichtheid structuur, of open structuur, hebben grotere spankaviteiten en kunnen daardoor sneller materiaal verwijderen. Echter, open structuur abrasieven bieden niet dezelfde gladde oppervlakteafwerking als dichtere. Graad verwijst naar de sterkte van de bindingen die de abrasieve deeltjes in een slijpschijf samenhouden.

Bij bandslijpen worden abrasieve materialen op een flexibele rug gehecht en in banden gesneden. Bandslijpen kan voor verschillende toepassingen worden gebruikt, maar werkt onder dezelfde principes als schijfslijpen.

Naast bandslijp- en schijfslijpmachines kunnen slijpmachines een aantal verschillende configuraties aannemen. Alle slijpmachines moeten in staat zijn de slijpschijf op hoge snelheden te laten draaien, of de wielen die de slijpbanden dragen te laten draaien, en moeten ondersteuning bieden om het werkstuk vast te houden. Ruw slijpen wordt vaak uitgevoerd door het werkstuk met de hand vast te houden, maar nauwkeurige operaties vereisen een meer gespecialiseerd apparaat.

Typen Slijpen

Hoewel slijpen doorgaans wordt gebruikt als afwerkingsproces om kleine hoeveelheden materiaal met een hoge mate van precisie te verwijderen, zijn bepaalde slijptechnieken ontwikkeld die met frezen kunnen concurreren in hun vermogen om snel materiaal te verwijderen. Sommige typen slijpen die vandaag in gebruik zijn, omvatten:

• Snagging: een ruw proces met open-structuur schijven, vaak gebruikt voor verwijdering van aanloopkanalen, rizers en ruwe plekken van gietstukken. Snagging wordt gebruikt wanneer nauwkeurigheid geen prioriteit is.
• Creep-feed slijpen: een type slijpen dat materiaal snel verwijdert, met een snelheid vergelijkbaar met frezen. Moderne versies vereisen constante dressing van de slijpschijf (hieronder uitgelegd).
• Cilindrisch slijpen: een proces om cilindrische oppervlakken en contouren van een werkstuk te slijpen. Cilindrisch slijpen kan onderdelen afwerken binnen extreem strakke toleranties.

Slijpschijven Onderhouden

Slijpschijven worden als verbruiksgoederen beschouwd omdat ze tijdens normaal gebruik verslijten en uiteindelijk vervangen moeten worden. Gebaseerd op de samenstelling van de slijpschijf en de toepassing, kunnen operators voorspellen hoe snel een slijpschijf zal verslijten. In geautomatiseerde slijpoperaties moeten verslijtempo's in de machinebewegingen worden meegenomen, zodat elk stuk consistent wordt geslepen, zelfs als het slijpopervlak zijn vorm verandert.

Slijpschijfverslijting is eigenlijk een noodzakelijk deel van het proces, omdat het oude, doffe korrels van het wiel laat afstrijken en verse, scherpe korrels onthult. Vaak lukt het doffe korrels niet om het wiel te verlaten en storten spannen in de kaviteiten. Wanneer dit gebeurt, moet het wiel gedressed worden om de doffe korrels te breken en de spannen van het wiel te laten vallen. Dressing omvat het aanleggen van een gespecialiseerd gereedschap tegen de slijpschijf dat oude korrels uit het composiet klopt.

Truing is een ander probleem dat tijdens normale slijpoperaties kan voortplanten. Slijpschijven die niet true zijn, zijn ongebalanceerd, ofwel door onevenredig slijpen of door spannen die de kaviteiten onevenredig verstoppen. In veel gevallen kan dressing beide problemen oplossen.

Aangezien slijpongevallen vaak worden veroorzaakt door ongebalanceerde slijpschijven die machines kunnen breken en soms operators kunnen verwonden, zijn regelmatige truing en dressing van het grootste belang. Om het proces te vergemakkelijken en te automatiseren, bevatten moderne CNC-slijpmachines automatische dressers ingebouwd in het systeem.

Wanneer Slijpen Wordt Gebruikt

Het slijpproces is extreem veelzijdig, en bijna elke grootte en vorm van werkstuk kan op moderne slijpapparatuur worden afgewerkt. Echter, slijpen is meestal niet zo efficiënt in het verwijderen van materiaal als andere bewerkingsprocessen, dus slijpen wordt vaak gereserveerd voor de laatste stappen van de productie. Twee uitzonderingen zijn continuous-dress creep-feed slijpen (CDCF) en afsnij slijpen. Afsnij slijpen imiteert eigenlijk zagen, maar gebruikt een abrasief mes in plaats van een getand.

Zagen en slijpen worden vaak samen gebruikt voor aanloopkanaalverwijdering op gegoten onderdelen. Zodra een gietstuk uithardt, zaagt de operator de aanloopkanalen weg. Vervolgens slijpt hij of zij het residuele materiaal op het gietstuk om een glad oppervlak te creëren. Aanloopkanaalslijpen wordt meestal uitgevoerd met open-structuur slijpschijven om snelle materiaalverwijdering toe te laten, en wordt gevolgd door additioneel slijpen met fijner korrel voor verbeterde oppervlakteafwerking.

Slijpen wordt ook veel gebruikt in machine tool productie. Toolstaal is erg hard en kan vaak niet worden gesneden door andere niet-abrasieve machine tools. Superabrasieven kunnen gebruikt worden om gereedschappen van bijna elk materiaal, inclusief carbide, te vormen, scherpen en te herstellen.

Meer uit onze serie "Wat Precisie Machine Shops Doen"

• Inleiding
• Frezen
• Draaien
• Boren
• Draaien
• Zagen
• Brochen
• Slijpen

Leer meer over CNC-apparatuur en technieken uit onze gratis ebook, de CNC Machining Process Guide