¿Cuál es el desarrollo reciente del proceso de estampado en frío?
Rectificado de tolerancia de alta precisión
2006-12-29 16:05:00
La máquina herramienta en sí no es la única herramienta que logra una alta precisión rectificado La receta secreta, la muela y el tamaño de las partículas, el sistema de rectificado de la muela, el sistema de software, la inteligencia del operador y otros factores desempeñan un papel clave en el procesamiento y producción de productos de alta precisión.
La molienda se ha convertido en un método de procesamiento que la gente está cada vez más dispuesta a utilizar. Para cumplir con los estándares actuales de mecanizado de alta precisión, el rectificado se ha convertido en ocasiones en el único método de procesamiento. A medida que el precio de las muelas abrasivas de CBN sigue bajando, las amoladoras se han convertido en un producto más mercantilizado. Mediante el uso completo de nuevos tamaños de grano abrasivo, las máquinas rectificadoras y los procesos de molienda se han mejorado y perfeccionado aún más. Hoy en día, todo el mercado está básicamente monopolizado por máquinas rectificadoras más sofisticadas. Sin embargo, la máquina herramienta en sí no es la única receta secreta para el rectificado de alta precisión. Factores como la muela y el tamaño de las partículas, el sistema de rectificado de la muela, el sistema de software y la inteligencia del operador desempeñan un papel clave en el procesamiento y la producción de alta precisión. -productos de precisión. A continuación presentamos los factores mencionados anteriormente que afectan la calidad del procesamiento de las máquinas rectificadoras, respectivamente.
Muelas abrasivas y tamaño de partículas
El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) se dedica principalmente a la investigación de procesos de molienda de alto rendimiento. Recientemente, los investigadores del NIST estaban siguiendo un proceso de rectificado de alta velocidad utilizando muelas abrasivas de una sola capa (SLA). En un caso de procesamiento, utilizaron una muela abrasiva SLA de 254 mm de diámetro y estudiaron su funcionamiento a una velocidad de rotación de 14.000 r/min y una velocidad lineal superficial de 186 m/s. Los resultados encontraron que a medida que aumenta el tiempo de rectificado, los granos abrasivos expuestos en la muela aumentan, la superficie de desgaste se expande y se produce un embotamiento continuo de las partículas. La temperatura y la intensidad del rectificado también aumentan, pero no se produce fragmentación ni caída del grano abrasivo. . Los ingenieros mecánicos están tratando de comprender cómo el avance y la velocidad afectan el desgaste de las muelas SLA para encontrar patrones en el daño por calor latente causado por el aumento del desgaste en áreas planas y predecir variables que puedan ajustar de manera efectiva el proceso de producción.
Para ello, los investigadores mapearon la microestructura de la superficie de la muela. A medida que aumenta el grado de desgaste causado por el funcionamiento de la muela abrasiva a diferentes velocidades y velocidades, se muestran cambios en el tamaño, forma y distribución de los granos abrasivos. El cuadro muestra que algunas muelas tienen más granos abrasivos de los que realmente se necesitan y que los granos abrasivos deben esparcirse en lugar de formar una costra en la superficie de la muela. La investigación del NIST ha confirmado que cuando se utilizan muelas abrasivas SLA, no se deben amolar todas las piezas con la misma velocidad y avance, porque los parámetros de corte ideales seguirán cambiando con el grado de desgaste de la muela abrasiva. Las diferentes piezas procesadas deben tratarse de manera diferente y las variables deben ajustarse adecuadamente, de modo que el costo de procesamiento de cada pieza pueda reducirse considerablemente y no se desperdicie una gran cantidad de granos abrasivos de muelas abrasivas no utilizadas.
Para obtener suficiente información para predecir los parámetros de corte de la muela, se requiere que la forma y el tamaño de los granos abrasivos de la muela SLA sean regulares. Si el usuario conoce la microestructura de la muela y la superficie de la muela es consistente, se pueden programar variables de corte para compensar los parámetros de desgaste de la muela.
Sistema de rectificado de muelas
Las investigaciones muestran que el uso de dispositivos de rectificado CNC y sensores de sonido reduce el tiempo del ciclo de rectificado. La última tecnología de rectificado se ha aplicado a máquinas herramienta, diseños de muelas abrasivas o aplicaciones de producción relativamente especiales. Por ejemplo, el rectificado ELID es un método de rectificado novedoso que utiliza una muela rectificadora electrolítica y rectificado mecánico convencional en el proceso de mecanizado. Mediante el uso selectivo de agentes adhesivos se puede conseguir un lijado eficiente y un lijado tipo espejo. Asimismo, los nuevos aglutinantes vítreos para muelas de esmeril y los superabrasivos CBN imponen nuevas exigencias a los sistemas de rectificado de muelas utilizados en estas aplicaciones especiales.
Los clientes tienen requisitos muy específicos para las muelas abrasivas, como mejores tolerancias dimensionales, conicidad y redondez, especialmente en la industria automotriz y aplicaciones de rodamientos. Por lo tanto, se espera aumentar la tasa de eliminación de material a 16,39 cm3/min mientras se mantiene el valor de Cpk en 1,33 o mejor.
Es muy importante garantizar una mejor redondez y acabado superficial de las piezas del rodamiento, lo que ayudará a reducir la fricción, el ruido y el traqueteo y prolongará la vida útil.
Saint-Gobain se ha centrado en la investigación de muelas abrasivas porosas mejoradas.
Ya sea que se utilicen abrasivos comunes o materiales CBN, en cualquier campo de aplicación de rectificado de precisión para automóviles, la muela abrasiva debe estar hecha de un aglutinante vítreo, lo que puede hacer que el abrasivo tenga una mejor fuerza de adherencia para obtener un mayor rectificado. relación. La porosidad de la muela abrasiva permite que la muela lleve más refrigerante de molienda al área del arco de viruta y también reserva más espacio para las virutas de molienda, lo que puede reducir la fricción mutua entre las piezas y las virutas en el área de molienda. El volumen de abrasivo en una muela abrasiva generalmente se describe por estructura (abrasivos comunes) o concentración (esmeril o materiales CBN). En general, en aplicaciones donde el área de contacto es grande y la estructura metalográfica es altamente sensible al daño, como rectificado por avance lento, discos dobles o aceros de alta aleación, materiales con estructuras sueltas o menores concentraciones (muela con menor volumen abrasivo). La nueva tecnología abrasiva ordinaria de Saint-Gobain puede lograr una estructura de muela más suelta sin necesidad de porosidad artificial.
La empresa estadounidense Truing Systems produce rodillos esmeriles y bloques de rectificado para muelas abrasivas. La tolerancia de sus productos alcanza los 0,5 mm y tiene dimensiones esféricas de muy alta precisión. El estándar de uso también se ha mejorado. del pasado Ra16 al actual Ra4. En la década de 1990, el torneado de materiales duros dominaba el mercado del rectificado, pero ahora la situación es todo lo contrario. Este cambio se debe a la caída del precio de los materiales CBN y al hecho de que el rectificado es más adecuado para procesar materiales más duros.
Truing Systems reduce los tiempos de los ciclos de rectificado y mejora la consistencia de las muelas al reducir los ciclos de rectificado. Además, los materiales ásperos aumentan el desgaste de las ruedas, lo que requiere un sistema de rectificado más basto.
Los rodillos esmeriles de Truing Systems están diseñados para un proyecto específico, incluido el tipo de arena, el tamaño, la concentración, el material aglutinante y la cantidad de piedra de afilar. Puede haber hasta 6 tipos y concentraciones diferentes de esmeril en un rodillo. El posicionamiento de los rodillos y muelas depende de la precisión de la máquina herramienta.
Tru Tech, una empresa de Michigan, tiene un conjunto de estándares muy estrictos para rectificadoras CNC de alta precisión diseñadas para rectificar piezas cilíndricas. Sus características son las siguientes:
□ La velocidad del husillo es ajustable, con un rango de velocidad de 2000 a 5000 r/min, y se puede utilizar para el acabado de diversas superficies;
□ El posicionamiento de la máquina herramienta adopta un motor paso a paso, no un servomotor. La resolución de este codificador de motor es tan alta que la máquina herramienta se puede editar en incrementos de 0,00003 mm.
□ El rectificado en línea de la muela permite remodelar la muela y rectificarla en el husillo. La muela tiene un mejor acabado superficial y una vida útil más larga.
La empresa utiliza una amoladora de 3 ejes con una muela que puede pulir múltiples formas en una sola pieza. Con solo un programa y una configuración, la amoladora puede rectificar múltiples pasos, radios, ángulos, contrabiseles y puntas de perforación con una sola rueda 1A1.
Las características mencionadas anteriormente de la rectificadora de Tru Tech permiten que la precisión de la redondez del rectificado alcance 0,0004 mm. La excentricidad entre los diámetros de todas las piezas estándar se mantiene dentro de una tolerancia de 0,0008 mm, y la tolerancia de excentricidad de las piezas de alta precisión está dentro de 0,00003 mm.
El sistema de rectificado de muelas de 3 ejes de Tru Tech garantiza un rendimiento de rectificado de alta precisión de la amoladora.
Sistema de software
El software puede ayudar a nuevos operadores con casi ninguna experiencia operativa a trabajar en la máquina herramienta, y los programas de procesamiento para la mayoría de las piezas de trabajo se pueden compilar en 5 minutos. El software de Tru Tech presenta capacidades de autoformación y vídeos de "ayuda" integrados que guían a los operadores a través de la programación, depuración, configuración y mantenimiento preventivo sin salir de la máquina.
El software ofrece a las empresas una mayor flexibilidad a la hora de formar a sus empleados y reduce los costes de formación. En la industria de molienda y procesamiento, es difícil encontrar un operador capacitado. Tru Tech fabrica rectificadoras de alta precisión equipadas con un buen software de interfaz de usuario que cualquiera puede aprender a utilizar rápidamente, solucionando el problema de la falta de operadores capacitados.
Rigidez dinámica y estabilidad térmica
La rigidez dinámica y la estabilidad térmica son dos cuestiones clave que afectan a la precisión de la rectificadora Studer de UGT. UGT utiliza granito artificial (un material compuesto principalmente de bloques de granito unidos con resina epoxi) en lugar de hierro fundido, reduciendo así la vibración de la máquina herramienta y mejorando la estabilidad térmica en el interior de la máquina. Las rectificadoras Studer siempre se han utilizado para rectificar rodamientos con mayor precisión. En el pasado, UGT utilizaba rodamientos hidrodinámicos, pero ahora utiliza rodamientos de bolas de contacto angular de alta precisión. Proporciona alta precisión y mayor flexibilidad cuando cambia la velocidad. Sin embargo, los cojinetes hidrodinámicos se utilizan en algunas máquinas herramienta especiales, como las que se utilizan para procesar inyectores de combustible. Al rectificar el mandril, su tolerancia de redondez está entre 0,2 y 0,4 mm. La máquina herramienta Studer está equipada con un motor lineal especialmente diseñado, que puede alcanzar una precisión de mecanizado de 10 nm. La ventaja de utilizar un motor lineal es que el tiempo de corte es más corto y se ahorra el tiempo de posicionamiento. El motor lineal puede moverse a una alta velocidad de 30 m/min y una aceleración de 3 m/s2.
Los fabricantes de automóviles y camiones estadounidenses están más inclinados a utilizar procesos de rectificado en el procesamiento de componentes de engranajes cónicos. El método antiguo es el mecanizado, el tratamiento térmico y luego el rectificado. El nuevo método es el mecanizado, el tratamiento térmico y el rectificado. Al rectificar un conjunto de engranajes utilizando el método antiguo, el ajuste entre el engranaje pequeño y el engranaje grande no se puede separar y ninguno de los engranajes se puede reemplazar a voluntad. Si se utiliza el método de rectificado, tanto el piñón como el engranaje grande son intercambiables y se pueden mezclar y ensamblar fácilmente, porque la geometría del lado del diente de rectificado y los errores de juego son muy pequeños y la intercambiabilidad entre piezas es muy buena.
Bevel Gear Technology descubrió que el método de molienda generaba una alta tasa de desechos. Con el rectificado, las tolerancias positivas en los engranajes se pueden corregir fácilmente y la tasa de desechos puede reducirse a cero. En los componentes de automoción con tracción delantera, el acabado de los engranajes cónicos en espiral y los engranajes rectos también suele realizarse mediante rectificado. Esto se debe al mayor par transmitido a través de estos engranajes y a la necesidad de reducir el ruido, especialmente en rangos de velocidad de transmisión más altos.
Las cuestiones térmicas también son un tema importante que se debe tener en cuenta. La idea de diseño de Gleason Company en el estado de Nueva York es prevenir los efectos térmicos eliminando automáticamente los cambios dimensionales, o evitando que los cambios dimensionales causados por los efectos térmicos lleguen al área de trabajo. Además, también se pueden utilizar métodos ordinarios de control de la temperatura del refrigerante y métodos complejos de compensación de temperatura para las principales piezas mecánicas.