اصل کار ماشین سنگ زنی چاقو به عقب چیست؟

A ماشین سنگ زنی چاقو عقب بر اساس اصل عمل می کند حذف مواد ساینده کنترل شده : یک چرخ سنگ زنی چرخان در تماس دقیق و قابل تکرار با لبه برش یک چاقوی برش دایره ای قرار می گیرد و ریز لایه های فولاد فرسوده یا آسیب دیده را از بین می برد تا یک اریب برش دقیق و تیز از نظر هندسی بازیابی شود. کل فرآیند توسط سه زیرسیستم وابسته به هم اداره می شود - محرک چرخ سنگ زنی، مکانیسم نگه داشتن و چرخش چاقو، و سیستم کنترل تغذیه - که به ترتیب هماهنگ برای تولید یک پروفایل لبه ثابت و قابل تکرار کار می کنند.

از نظر عملی، دستگاه چاقوی دایره‌ای را روی یک دوک دقیق می‌بندد، آن را با سرعت کنترل‌شده می‌چرخاند و چرخ سنگ‌زنی را در سطح صفحه چاقو با سرعت تغذیه برنامه‌ریزی‌شده و عمق برش طی می‌کند. نتیجه بازیابی زاویه اریب دقیق به است در /-0.5 درجه و زبری سطح معمولاً در محدوده Ra 0.2 تا Ra 0.8 میکرومتر بسته به مشخصات پاس پایانی.

چرخ سنگ زنی: عنصر برش اولیه

چرخ سنگ زنی قلب عملکردی دستگاه است. این یک ابزار ساینده متصل است - به این معنی که دانه های ساینده (مواد برش) توسط یک ماتریس پیوند شیشه ای، رزینوئیدی یا فلزی به هم متصل می شوند. همانطور که چرخ با سرعت محیطی بالا می‌چرخد، هر دانه ساینده‌ای که در معرض آن قرار می‌گیرد، به‌عنوان یک ابزار برش تک نقطه‌ای عمل می‌کند و با هر بار عبور، یک تراشه کوچک از فولاد چاقو را جدا می‌کند. این در اصل مشابه ماشینکاری معمولی است، اما در مقیاس میکروسکوپی که شامل میلیون ها نقطه برش به طور همزمان است.

سرعت چرخ و نرخ حذف مواد

سرعت محیطی چرخ سنگ زنی به طور معمول بین حفظ می شود 25 و 35 متر بر ثانیه برای چرخ های معمولی اکسید آلومینیوم و تا 45 متر بر ثانیه برای چرخ های فوق ساینده CBN (مکعب بور نیترید) که بر روی چاقوهای فولادی ابزار سخت شده یا کاربید استفاده می شود. سرعت محیطی بالاتر، تعداد تماس های برش را در هر ثانیه افزایش می دهد و سطح را بهبود می بخشد و در عین حال بار تراشه را به ازای هر دانه کاهش می دهد - که عمر چرخ را افزایش می دهد.

نرخ حذف مواد (MRR) به عنوان میلی متر مکعب فولاد حذف شده در ثانیه بیان می شود. در آسیاب چاقو، عمق برش در هر پاس به طور عمدی کم نگه داشته می شود - معمولا 0.005 تا 0.02 میلی متر در هر پاس -- برای جلوگیری از آسیب حرارتی به لبه چاقو. گرمای بیش از حد در هنگام سنگ زنی می تواند سختی فولاد را در 0.1 تا 0.3 میلی متر از لبه برش کاهش دهد، پدیده ای که به عنوان نرم شدن یا سوختن حرارتی شناخته می شود، که باعث کدر شدن مجدد سریع در سرویس می شود.

انواع ساینده و کاربرد آنها

• اکسید آلومینیوم (Al2O3): ساینده استاندارد برای چاقوهای فولادی با سرعت بالا (HSS) و ابزار فولادی با سختی متوسط که در تبدیل کاغذ و غیر بافته شده استفاده می شود. مقرون به صرفه و در دسترس است.
• کاربید سیلیکون (SiC): برای مواد سخت تر و شکننده تر استفاده می شود. در آسیاب چاقو کمتر رایج است، اما برای تیغه های خاص با پوشش سرامیکی قابل استفاده است.
• CBN (مکعب بور نیترید): سوپر ساینده مناسب برای چاقوهایی با سختی بالای 60 HRC. معمولاً عمر چرخ را به میزان قابل توجهی طولانی تر می کند 50 تا 100 بار طولانی تر از اکسید آلومینیوم - و پایداری حرارتی برتر (منبع: Norton Abrasives Grinding Handbook، 2019).
• الماس: برای سنگ زنی چاقوی کاربید تنگستن استفاده می شود. چرخ های الماسی برای تیغه های کاربید اجباری هستند زیرا ساینده های معمولی نمی توانند کاربید را به طور موثر برش دهند.

نگه داشتن و چرخش چاقو: اطمینان از تمرکز

برای اینکه فرآیند آسیاب یک نتیجه قابل استفاده ایجاد کند، چاقوی مدور باید نگه داشته شود و با دقت بالا بچرخد. بیرون زدگی (غیر مرکزی) چاقو در هنگام آسیاب مستقیماً به تغییر قطر در تیغه تمام شده تبدیل می شود. . در کاربردهای باند شکافی که در آن چاقوهای متعدد باید با قطر 0.01 میلی‌متر مطابقت داشته باشند، هرگونه ریزش دوک غیرقابل قبول است.

بسته به قطر سوراخ چاقو و طراحی دستگاه، چاقو بر روی یک دوک زمینی دقیق با استفاده از یک چاک کلت، یک صفحه مغناطیسی و یا یک چوب انبساط هیدرولیکی نصب می‌شود. خروجی اسپیندل در ماشین‌های آسیاب چاقویی با کیفیت بالا حفظ می‌شود کمتر از 0.003 میلی متر (3 میکرومتر) TIR (خوانش شاخص کل)، مشخصاتی که در طول آزمایش پذیرش ماشین تأیید شده است.

سرعت چرخش چاقو

خود چاقو در طول آسیاب به آرامی می چرخد - معمولاً در 5 تا 30 دور در دقیقه -- به چرخ سنگ زنی اجازه می دهد تا به تدریج در اطراف کامل کار کند. این چرخش آهسته تضمین می کند که قوس تماس چرخ به چاقو به طور مداوم حفظ می شود و یک اریب یکنواخت بدون نقاط صاف یا نقاط بلند در اطراف محیط چاقو ایجاد می کند. برخی از ماشین‌ها چاقو را در مراحل زاویه‌ای ثابت به جای چرخش مداوم نشان می‌دهند، به‌ویژه هنگام آسیاب کردن چاقوهایی با ویژگی‌های شعاعی یا آسیب موضعی در یک بخش.

سیستم تغذیه: کنترل عمق و تراورس

سیستم تغذیه دو محور حرکت مستقل را کنترل می کند که با هم نتیجه آسیاب را مشخص می کنند:

• تغذیه (عمق محور برش): چرخ سنگ زنی را با افزایشی به کوچکی به سمت چاقو حرکت می دهد 0.001 میلی متر در هر مرحله این محور تعیین می کند که چه مقدار ماده در هر چرخه سنگ زنی حذف می شود و قطر نهایی چاقو را کنترل می کند.
• تراورس (محور متقاطع): چرخ سنگ زنی را در عرض صفحه اریب چاقو حرکت می دهد. سرعت عبور -- به طور معمول 50 تا 300 میلی متر در دقیقه - همراه با عمق ورودی، سطح و تولید گرما را تعیین می کند. تراورس آهسته تر در تغذیه کم عمق، پایان ظریف تری ایجاد می کند. پیمایش سریعتر در تغذیه عمیق تر، مواد را سریعتر اما با بافت سطحی درشت تر حذف می کند.

در ماشین های مجهز به CNC مانند سری MCD ماشین سنگ زنی چاقو عقب ، هر دو محور توسط یک کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) یا واحد اختصاصی CNC کنترل می شوند. اپراتور زاویه اریب هدف، حذف کل ذخایر، تعداد پاس های خشن و تکمیل، و سرعت پیمایش را وارد می کند. دستگاه چرخه را به طور خودکار اجرا می کند و آن را به طور یکسان برای هر چاقو در دسته تکرار می کند.

شکل گیری زاویه اریب: هندسه فرآیند سنگ زنی

زاویه اریب - زاویه شامل لبه برش چاقو - با رابطه زاویه ای بین صفحه چرخ سنگ زنی و صفحه چاقو در نقطه تماس تعیین می شود. این رابطه با کج کردن سر آسیاب یا دوک چاقو به زاویه مورد نظر قبل از شروع چرخه سنگ زنی تنظیم می شود.

زوایای اریب متداول برای زیرلایه های مختلف در جدول زیر نشان داده شده است. اینها نقاط شروع تاسیس شده در صنعت هستند. زوایای واقعی بر اساس درجه فولاد چاقو و شرایط شکاف خاص تنظیم می شوند.

پروفیل چرخ سنگ زنی - چه با صورت صاف، زاویه دار یا شعاع - نیز به هندسه لبه نهایی کمک می کند. یک صفحه چرخ مسطح یک اریب صاف ایجاد می کند. یک چرخ شعاعی، یک تراش توخالی خفیف ایجاد می‌کند، که در حین حفظ استحکام ستون فقرات در پشت آن، زاویه موجود در نوک لبه برش را کاهش می‌دهد. آسیاب های توخالی برای کاربردهای فیلم و فویل ترجیح داده می شوند که در آن وضوح بسیار زیاد مورد نیاز است.

سیستم خنک کننده: جلوگیری از آسیب حرارتی

سنگ زنی از طریق اصطکاک و تغییر شکل پلاستیکی تراشه، گرما را در رابط چرخ به قطعه کار ایجاد می کند. بدون خنک کننده فعال، دمای لبه چاقو می تواند افزایش یابد 300 تا 800 درجه سانتیگراد در عرض چند ثانیه -- بسیار بالاتر از دمای اعتدال اکثر فولادهای ابزار (معمولاً 150 تا 250 درجه سانتیگراد برای کاربردهای سختی بحرانی). فراتر از دمای تلطیف سختی را کاهش می دهد و تنش های پسماند کششی ایجاد می کند که باعث ارتقای ریزتراشه در سرویس می شود.

سیستم خنک کننده در یک ماشین سنگ زنی با چاقوی چرخشی چهار عملکرد را انجام می دهد:

1. حذف حرارت: خنک کننده سیل که به ناحیه آسیاب هدایت می شود، گرما را از رابط جذب می کند و آن را از چاقو دور می کند.
2. شستشوی تراشه: جریان خنک کننده، ضایعات فلزی و ساینده را از ناحیه سنگ زنی حذف می کند و از برش مجدد براده ها که باعث تخریب سطح می شود، جلوگیری می کند.
3. تمیز کردن چرخ: جریان مداوم مایع خنک کننده از بارگیری (انسداد) صفحه چرخ با ذرات فلزی جلوگیری می کند و کارایی برش را حفظ می کند.
4. پیشگیری از خوردگی: خنک کننده های مبتنی بر آب شامل بازدارنده های زنگ برای محافظت از سطح چاقوی زمین و ساختار دستگاه هستند.

غلظت مایع خنک کننده به طور معمول در حفظ می شود 3 تا 8 درصد روغن محلول در آب یا خنک کننده مصنوعی ، متعادل شده تا روان کنندگی را بدون افزایش رشد باکتری در مخزن فراهم کند (منبع: دستورالعمل های مدیریت سیالات فلزکاری IMTS، 2021). تعمیر و نگهداری سامپ - از جمله بررسی غلظت، نظارت بر pH (PH هدف 8.5 تا 9.5) و جایگزینی منظم مایعات - بخشی استاندارد از نگهداری ماشین است.

پانسمان چرخ: بازیابی چرخ سنگ زنی

همانطور که چرخ سنگ زنی کار می کند، دانه های ساینده سایش و کدر می شوند و صفحه چرخ با ذرات فلزی بارگیری می شود. این به تدریج راندمان برش را کاهش می دهد و سطح را کاهش می دهد. پانسمان فرآیند تیز کردن و ترمیم مجدد چرخ سنگ زنی است با استفاده از یک ابزار پانسمان الماس -- یا یک الماس تک نقطه ای، یک رول الماس، یا یک کمد الماس چرخشی که روی دستگاه نصب شده است.

در حین پانسمان، ابزار الماسی با سرعت تغذیه کنترل شده از روی صفحه چرخ عبور می کند و بیرونی ترین لایه چرخ را می شکند و از بین می برد تا دانه های ساینده تازه و تیز نمایان شود. پانسمان همچنین هر شرایطی را که با فرسودگی ناهموار چرخ ایجاد می شود، اصلاح می کند. در ماشین‌های CNC، پانسمان به عنوان بخشی از چرخه خودکار برنامه‌ریزی می‌شود و پس از گذشت تعداد معینی از چاقو یا زمانی که از آستانه نیرو یا قدرت فراتر رفت، اجرا می‌شود - تا اطمینان حاصل شود که چرخ همیشه در شرایط بهینه بدون دخالت اپراتور است.

جبران سایش چرخ یک عملکرد مرتبط است: با کاهش قطر چرخ از طریق پانسمان و سایش عادی، کنترل CNC به طور خودکار موقعیت تغذیه را برای حفظ عمق صحیح برش جبران می کند. بدون این جبران، قطر چرخ در حال انقباض، چاقوهایی با اندازه کم‌تر ایجاد می‌کند. در ماشین هایی مانند سری MCD ماشین سنگ زنی چاقو عقب ، این جبران به طور خودکار انجام می شود و نیاز به اصلاح دستی افست قطر بین چرخه ها را از بین می برد.

چرخه کامل سنگ زنی: مرحله به مرحله

درک هر مرحله از چرخه سنگ زنی به اپراتورها کمک می کند تا تنظیمات دستگاه را برای نوع و شرایط خاص خود بهینه کنند:

1. نصب چاقو و تنظیم داده: چاقو روی اسپیندل نصب می شود و دستگاه صورت چاقو را بررسی می کند تا موقعیت شروع را تعیین کند. این داده تضمین می کند که حذف کل انبار برنامه ریزی شده از سطح واقعی چاقو فعلی اعمال می شود، نه از یک موقعیت نظری.
2. پاس های خشن: چرخ سنگ زنی بخش عمده ای از مواد فرسوده یا آسیب دیده را در عمق ورودی بالاتر (معمولا 0.01 تا 0.02 میلی متر در هر پاس ) و پیمایش سریعتر. بسته به میزان آسیب لبه ممکن است چندین پاس در این مرحله اجرا شود.
3. پاس های نیمه تمام: خوراک به کاهش می یابد 0.005 تا 0.01 میلی متر در هر پاس و سرعت تراورس کاهش می یابد. این پاس ها هندسه اریب ایجاد شده در زبری را تصحیح می کنند و زبری سطح را به محدوده قابل قبولی برای مرحله تکمیل می رساند.
4. پاس پایانی: پاس نهایی از حداقل ورودی استفاده می کند (اغلب 0.001 تا 0.003 میلی متر یا عبور جرقه در ورودی صفر) و کندترین تراورس برای تولید پایان سطح نهایی. گذرگاه‌های خروج جرقه - در جایی که چرخ بدون تغذیه اضافی عبور می‌کند - به نیروهای باقی‌مانده سنگ‌زنی اجازه می‌دهد تا شل شوند و سطح ظریف‌تری نسبت به فازهای خشن یا نیمه تکمیل ایجاد کنند.
5. اندازه گیری و تایید قطر: پس از آسیاب، قطر چاقو با استفاده از پروب تماسی یا آفلاین با میکرومتر بر روی دستگاه اندازه گیری می شود. نتیجه با قطر هدف و نوار تحمل مقایسه می شود. اگر در حد تحمل باشد، چاقو آزاد شود. اگر خارج باشد، پاس های اصلاحی اضافی اجرا می شود.

کنترل CNC: خودکارسازی دقت و تکرارپذیری

ماشین‌های آسیاب دستی به یک اپراتور ماهر نیاز دارند تا عمق برش، سرعت عبور و زاویه را برای هر چاقو تنظیم کند - که باعث ایجاد تنوع بین اپراتورها و بین شیفت‌ها می‌شود. ماشین‌های سنگ‌زنی چاقوی چرخشی با کنترل CNC، این ورودی‌های دستی را با برنامه‌های ذخیره‌شده جایگزین می‌کنند و تضمین می‌کنند که هر چاقویی که روی یک برنامه خاص زمین می‌شود، هندسه لبه‌ای یکسان دریافت می‌کند، صرف نظر از اینکه چه کسی دستگاه را کار می‌کند. .

یک کنترلر مدرن CNC سنگ زنی چندین برنامه چاقو (معمولاً 50 تا 200 برنامه در سیستم های میان رده) را ذخیره می کند که هر کدام شامل:

• تنظیم زاویه اریب
• تعداد پاس های خشن، نیمه تمام و پایان
• عمق تغذیه در هر پاس برای هر فاز
• سرعت پیمایش برای هر فاز
• سرعت چرخش چاقو
• فرکانس پانسمان و پارامترهای تغذیه کمد
• قطر و تحمل چاقوی هدف

این قابلیت برنامه ریزی به ویژه در تاسیسات تبدیل چند لایه ای که همان ماشین باید چاقوها را برای خطوط کاغذ، فیلم و فویل آسیاب کند، ارزشمند است. جابجایی بین انواع چاقو فقط به فراخوانی برنامه نیاز دارد، نه پیکربندی مجدد مکانیکی -- کاهش زمان راه اندازی از 15 تا 30 دقیقه (دستی) تا کمتر از 2 دقیقه (یادآوری برنامه CNC) .

چگونه اصل کار به عملکرد دنیای واقعی ترجمه می شود

اصل کار شرح داده شده در بالا - حذف کنترل شده ساینده، چرخش دقیق چاقو، محورهای تغذیه برنامه ریزی شده، خنک کننده فعال، و جبران خودکار چرخ - ترکیب می شود تا نتایج قابل اندازه گیری در عملیات تبدیل ایجاد کند:

داده‌های جدول بالا بر اساس مقایسه‌های معیار صنعت منتشر شده توسط کمیته فنی AIMCAL (انجمن بین‌المللی متالایزرها، روکش‌ها و لمیناتورها)، 2022 است. نتایج واقعی بر اساس درجه فولاد چاقو، بستر و شرایط ماشین متفاوت است.

طول عمر چرخه آسیاب مجدد قابل دستیابی با یک دستگاه CNC که به درستی کار می کند مستقیماً از محیط حرارتی کنترل شده (جلوگیری از نرم شدن لبه) و حذف مداوم مواد (جلوگیری از سنگ زنی بیش از حد که از دست دادن قطر را تسریع می کند) حاصل می شود. بیش از 200 تیغه چاقو، تفاوت بین 6 و 14 چرخه آسیاب مجدد نشان دهنده 8 عمر اضافی برای هر چاقو -- کاهش مستقیم هزینه تهیه تیغه سالانه