В эпоху жесткой конкуренции в промышленной сфере возникает необходимость поиска эффективных методов отделки поверхностей. Финишная обработка — хлопотный элемент технологического процесса. Во многих случаях требуется значительный ручной труд, что увеличивает стоимость этих операций.
Эта ситуация особенно важна в случае сложных деталей в массовом производстве. Стремление снизить производственные затраты и стабилизировать производство с точки зрения качества требует поиска эффективных методов отделки.
Одна из возможностей предложить методы отделки в автоматизированных производственных системах — это виброабразивное шлифование или галтовка (галтование). Галтовочная машина или галтовочный барабан используется для полировки, удаления заусенцев, чистки, полировки и удаления частиц залипшей пыли с деталей.
В этом процессе некоторое количество заготовок и абразивов засыпается в галтовочный барабан, купить который в различном исполнении и форм-факторе не составляет труда. Машина включается, и барабан начинает вращаться.
Происходят постоянные столкновения и взаимодействия между абразивным материалом барабана и заготовками, а также обрабатываемых заготовок друг с другом, в результате поверхности становятся более гладкими и полируются дополнительно.
Используемые абразивы также часто называются рабочими средами. Для достижения желаемого конечного продукта доступен широкий спектр абразивов и материалов обработки, среди которых:
Во влажных процессах добавляется компаунд, смазка или специальное мыло для облегчения процесса отделки, предотвращения появления ржавчины и более качественной очистки деталей.
Как уже отмечалось выше, очень важен правильный подбор абразивной рабочей среды для качественной обработки заготовок. Помимо указанных песка, гранита и металлического абразива могут применяться керамические и синтетические компоненты.
Каждая операция галтования требует использования определенного типа абразива. При этом часто в одной и той же бочке используются разные формы и размеры рабочей среды для достижения необходимого уровня обработки детали.
Галтовка — это экономичный процесс чистовой обработки заготовок, поскольку даже большие партии деталей могут обрабатываться при минимальном контроле со стороны оператора или даже без него. Полный цикл может занять от 6 до 24 часов со скоростью вращения ствола барабана от 20 до 38 об/мин.
Галтовочный барабан для металла или любого другого материала наиболее эффективен в том случае, когда ствол заполнен примерно наполовину. В некоторых моделях также используется система фильтров, позволяющая отделить детали или другой материал в цилиндре барабана.
Как и любой другой механический процесс, галтование имеет как свои плюсы, так и определенные минусы. К недостаткам стоит отнести:
Основными целями разработчиков и инженеров является снижение общей стоимости галтовочной машины, уменьшение уровня шума при работе, а также достижение качественной обработки заготовок за меньший период времени.
Перспективы довольно неплохие, как и имеющиеся наработки в этих областях. В настоящее время имеются большие возможности в конструкции машины с оптимальной стоимостью, которая также занимает меньше места в цеху и производит минимум шума во время работы.
В зависимости от материала обрабатываемой детали существует огромный простор для изобретений новых абразивов с минимальной стоимостью и доступностью. Для изготовления деталей из пластика, например, могут использоваться древесные опилки, которые легко доступны с меньшими затратами.
Кроме того, можно использовать цеолит, крошку из оксида алюминия и крошку из карбида кремния в качестве стандартных абразивных сред. Для обработки ювелирных изделий используют крошку из оксида белого алюминия, например.
Используя серводвигатель и некоторые недавно внедренные технологии, вращательное движение может изменяться по некоторой определенной схеме, которая следует через указанный интервал времени. Это может быть очень полезно и эффективно для достижения хороших конечных результатов.
Изменение геометрии вращающегося барабана, например, путем изменения его площади поперечного сечения от круглой формы до пятиугольной или шестиугольной с внутренними шлицами под определенным углом также эффективно.
Это приводит к правильному смешиванию обрабатываемых деталей и абразивных сред таким образом, чтобы на выходе получалось изделие с требуемыми геометрическими параметрами, размерами и степенью обработки.
Из-за интереса к гранильной галтовке некоторые заметки о механике процесса могут быть полезны для гранильщика. Этот метод уже много лет используется в промышленности для очистки, удаления заусенцев и полировки металлов, пластмасс, керамики и других материалов.
Скорость вращения барабана «все еще важна» для быстрой обработки материала в барабане. Как ни удивительно, есть только одна скорость, на которой барабан и его наполнение будут работать наиболее эффективно. При увеличении или уменьшении этой скорости увеличивается время, необходимое для завершения процесса.
Причину этого легко понять, если мы знаем, как работают процессы шлифования или полирования в барабане. Вся или, по крайней мере, 90% работы выполняется за счет скользящего движения содержимого бочки. Для максимального эффекта необходимо вызвать максимальный «эффект скольжения».
Допустим, мы используем шестигранный барабан. На диаграмме показано влияние разных скоростей вращения.
A - Практически неподвижный материал. B - Скользящий слой, на котором происходит шлифовка и полировка. C - Точка начала скольжения при 15 об/мин. D - Начало скольжения при 25 об/мин. E - Начало скольжения при 35 об/мин.
Материал в точке «А» почти никак не обрабатывается, он только постепенно поднимается по стенке ствола. В точке «C» он начинает скользить по возвращении в нижнюю часть ствола, и 90% шлифовки и полировки происходит в точке «B».
При увеличении скорости с 15 об/мин до 25 об/мин начало скользящей точки перемещается в положение «D», но общее количество материала, содержащегося в скользящей массе, меньше. При дальнейшем увеличении скорости до 35 об/мин скользящая масса практически исчезает, и материал скатывается или падает на дно цилиндра. Когда это происходит, шлифовка и полировка прекращаются практически. Все эти эффекты легко подтверждаются экспериментально, и любой, кто наблюдал за работой открытого галтовочного барабана, может убедиться в этом лично.
Установите лучшую скоростьУказанные скорости приведены только для иллюстрации и будут варьироваться в зависимости от конкретного случая. Поэкспериментируйте с барабаном, пока не найдете правильную скорость, обеспечивающую максимальную толщину скользящих слоев и, следовательно, максимальный эффект обработки.
Исходя из вышеизложенного и из рисунка ясно видно, что максимальная скорость операции будет достигнута с барабаном, который заполнен примерно наполовину. Большее или меньшее количество материала, или «заряда», уменьшит не только количество готовых деталей, но также снизит скорость обработки за счет уменьшения толщины скользящего слоя.
Время обработки деталей можно существенно сократить, используя для шлифовки и полировки помимо воды и абразива, прочих дополнительных материалов. Это может быть древесная зола, опилки, бумажный упаковочный материал, конфетти, ДВП, мука из скорлупы грецкого ореха и так далее. Стоит отметить, что этот вариант больше подходит для обработки определенного вида деталей, требующих финишной тонкой полировки.
Галтовочная обработка положительно сказывается на шероховатости поверхности. В случае более высоких требований, предъявляемых к чистовой обработке поверхностей, может использоваться более длительное время обработки с полировкой и шлифовкой.
На основании проведенных исследований можно сделать вывод, что различные абразивные среды обладают различными галтовочными свойствами. Метод галтовочной обработки является эффективным методом и может полностью заменить финишную обработку мелких деталей, осуществляемую традиционными методами.
