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Apr 04, 2023

Die Massenattraktivität des Gleitschleifens

Die Vibrations- oder Massenbearbeitung wird häufig als „schlechter“ sekundärer Prozess angesehen

Die Vibrations- oder Massenbearbeitung wird häufig als „schlechter“ Nebenvorgang angesehen, sagte Ken Raby, Vizepräsident und Geschäftsführer von Walther Trowal LLC in Byron Center, Michigan.

„Das sind wir“, sagte er. „Wir sind in den Kabinen hinten, in der Ecke, im Dunkeln, wo Teile entgratet werden, aber niemand möchte zurück und dort arbeiten.“

Raby sagte, dass viele Hersteller von bearbeiteten Teilen die Massenbearbeitung auslagern – nicht nur zum Entgraten, sondern auch für die Oberflächenveredelung und das Polieren, Reinigen, Kantenverrunden, Entzundern und Beizen –, weil sich die Unternehmen nicht mit dem Abwasser befassen wollen, das bei dem Prozess entsteht Arbeitsanforderungen. Wenn sich die Anwendungen jedoch für das Entgraten bearbeiteter Teile in einer Vibrationswanne oder -schüssel eignen und die Endbearbeitungsgeräte und Verbrauchsmaterialien gut für die Art der Teile und die produzierten Mengen geeignet sind, bietet die Massenbearbeitung einen erheblichen Mehrwert.

„Wenn (Werkstätten) einen konsistenteren Prozess anstreben und einen Mehrwert für den Endbearbeitungsbetrieb schaffen, sind diese (Werkstätten) die richtigen, um in einen Endbearbeitungsbetrieb zu investieren“, sagte Bernie Kerschbaum, CEO von Rosler Metal Finishing mit Sitz in Battle Creek, Michigan USA LLC. „Wenn sie die Massenveredelung als notwendiges Übel betrachten, weil jemand sie in einen Druck eingebaut hat, überlassen sie das vielleicht einem Lohnfertiger.“

Arbeitsersparnis

Auch wenn eine Rekordzahl an Menschen aufgrund der Pandemie arbeitslos wird, haben die Hersteller weiterhin Schwierigkeiten, Arbeitskräfte anzuziehen.

„Wir versuchen ständig, Wege zur Steigerung der Automatisierung zu finden“, sagte Vertriebs- und Marketingmanager Cole Mathisen bei Mass Finishing Inc. in Howard Lake, Minnesota. „Das ist eine große Sache.“

Die Teile werden in einer Gleitschleifmaschine entgratet. Bild mit freundlicher Genehmigung von Walther Trowal

Teilehersteller versuchen außerdem, die bereits vorhandenen Arbeitskräfte zu halten, indem sie die Arbeitsbedingungen durch Stressreduzierung verbessern.

„Das Hauptaugenmerk vieler Unternehmen liegt auf der Ergonomie“, sagte Mathisen, „um sicherzustellen, dass die Mitarbeiter nicht viel heben und bücken müssen.“

Kerschbaum stimmte zu, dass Rosler Metal Finishing USA eine starke Nachfrage nach Automatisierungsgeräten für die Endbearbeitung verzeichnet. Er bemerkte, dass die Automatisierung für Vibrationsschüsseln und -wannen geeignet sei, aber eine größere Herausforderung darstelle als die Automatisierung von Schleppschleifgeräten, in denen Teile befestigt werden.

Er sagte, eine andere Art von Endbearbeitungsausrüstung, die relativ einfach zu automatisieren sei, seien Hochenergie-Scheibenmaschinen. Wenn sie automatisiert sind, bringt ein Bediener einfach einen Behälter mit unfertigen Teilen zu einer Ladestation und entnimmt einen vollen Behälter mit fertigen, getrockneten Teilen aus der Maschine.

Auch ohne Automatisierung reduzieren Gleitschleifmaschinen den Arbeitsaufwand, der zum Entgraten und anderweitigen manuellen Fertigbearbeiten von Teilen erforderlich ist. Raby sagte, Walther Trowal habe einen Kunden in Mexiko, der 90 Arbeiter mit der manuellen Endbearbeitung von Kunststoffteilen beschäftigte, bevor er mehrere Geräte für die Massenbearbeitung kaufte.

„Da war die Amortisation riesig“, sagte er. „Alle unsere Maschinen werden mehr oder weniger gegen Bezahlung verkauft.“

Laut Raby beträgt die Kapitalrendite für Endbearbeitungsmaschinen in der Regel weniger als ein Jahr.

Durch die Massenbearbeitung wird nicht nur die Anzahl der zum Entgraten von Teilen erforderlichen Arbeitskräfte reduziert, sondern auch die Ausschussrate deutlich reduziert.

„Es ist schwer, sozusagen die Lunch-Eimer-Typen zu finden, die bereit sind, um 8 Uhr einzusteigen und bis 17 Uhr zu arbeiten und dafür zu sorgen, dass alle Teile von Teil eins bis Teil 500 identisch aussehen“, sagte Mathisen. „Es ist reizvoll, einen freihändigen Prozess zu haben, bei dem diese Teile von der Ausrüstung erledigt werden.“

Er sagte, ein Hochenergie-Zentrifugal-Trommelfinisher sei eine Ausrüstungsoption, die Vorteile wie einen leisen Betrieb biete.

„Es gibt keine Vibrationen“, sagte Mathisen über Hochenergiegeräte. „Es ist alles Zentrifugalkraft, fast wie ein Riesenrad.“

Er sagte, dass nichtvibrierende Geräte effektiv zum Entgraten von gehärtetem Material seien und manchmal innerhalb einer Stunde Grate entfernten, die eine Vibrationswanne nicht entfernen könne.

„Es ist eine extrem hohe Energie“, sagte Mathisen, „und die beteiligten G-Kräfte betragen mehr als 12 G, verglichen mit 1,5 G, die man bei der Vibrationsausrüstung sieht.“

Er sagte, dass Zentrifugaltrommeln auch in der Lage seien, eine feinere Oberflächengüte zu erzielen als Vibrationstrommeln.

Medienauswahl

Beim Entgraten und anderweitigen Bearbeiten von Teilen in einer Vibrationsmaschine haben Endbenutzer zwei grundlegende Medienmaterialien zur Auswahl: Keramik und Kunststoff. Kerschbaum sagte, Keramik sei wirtschaftlicher pro Betriebsstunde und in einer größeren Auswahl an Formen und Größen erhältlich sowie für die Bearbeitung relativ harter Metalle wie Kohlenstoffstahl und Edelstahl geeignet.

Andererseits haben Kunststoffmedien, die auf eine bestimmte Größe und Form geformt werden, eine geringere Dichte als Keramikmedien und werden im Allgemeinen zur Endbearbeitung von Aluminium- und anderen Nichteisenteilen verwendet. Raby sagte jedoch, dass Teile aus gesintertem Eisenmetall etwas empfindlich sein können und wie Nichteisenteile behandelt werden sollten.

Gezeigt wird eine Scheibenmaschine, die mit Kunststoffmedien arbeitet. Bild mit freundlicher Genehmigung von Rosler Metal Finishing USA

Druckentgraten oder Kugelpolieren kann laut Walther Trowal auch in kleinen Trogvibratoren mit Stahlmedien durchgeführt werden.

Kerschbaum sagte, dass Absplitterungen bei Keramikmedien ein Problem darstellen und daher anfälliger für Stöße sind, insbesondere bei Teilmerkmalen wie Sacklöchern.

„Für 95 % der Teile stellt das kein Problem dar“, sagte er. „Für die Teile, bei denen Bedenken bestehen, wäre ein Kunststoffmedium die Alternative.“

Mathisen sagte, dass Keramik- und Kunststoffmedien abrasives Material enthalten, das zu einem Stück gebacken oder gemischt wird.

„Der Kunststoff verleiht Nichteisenteilen eine etwas bessere Oberflächengüte“, sagte er.

Zusätzlich zum Entgraten mit Medien geringer Dichte erfordern empfindliche Teile ein höheres Medien-zu-Teile-Verhältnis als robuste Werkstücke. Kerschbaum erklärte, dass ein Verhältnis von Medien zu Teilen von 3:1 ein guter Ausgangspunkt für empfindliche Teile sei, während ein Verhältnis von 1:1 für Rohschmiedeteile und andere nicht so empfindliche Teile geeignet sei. Bei sehr empfindlichen Teilen, beispielsweise Messingteilen mit Sitzflächen, muss das Verhältnis möglicherweise auf 10:1 erhöht werden.

Mathisen sagte, wenn man Teil-zu-Teil-Schäden vollständig eliminieren wolle, könnten beispielsweise Kammern auf Hochenergie-Zentrifugal-Zylindertrommeln für einzelne Teile geschaffen werden.

„Sie haben ihren eigenen kleinen Abschnitt und beschädigen andere Teile nicht“, sagte er. „Man kann Wannen unterteilen, aber nicht so weit oder einfach, wie es mit unseren Fassbechern möglich wäre.“

Auf der anderen Seite sagte Mathisen, dass einige minderwertige Teile, wie zum Beispiel Befestigungselemente und Stifte, grundsätzlich Teil für Teil gefertigt würden.

„Die Ausrüstung lässt die Teile einfach gegeneinander vibrieren“, sagte er, „und sie entgraten sich selbst.“

Maschine reinigen

Bei der Massenbearbeitung von Teilen wird auch eine Verbindung oder Seife benötigt. Die Vorschriften variieren je nach Standort einer Anlage, aber Abwässer dürfen in der Regel nicht in den Abfluss geleitet oder in einer Klärgrube deponiert werden.

„Abwasserentsorgung ist etwas, das ich immer anspreche, weil ich nicht in einen Rechtsstreit verwickelt werden möchte, wenn ein Kunde sich nicht richtig darum kümmert“, sagte Raby. „Bevor ich bei Walther Trowal anfing, hatte ich beim Versuch, Abwasser aus einer Massenbearbeitungsanwendung in den Kreislauf zu bringen, Schwierigkeiten, aber das hat nicht funktioniert.“

Sein Unternehmen bietet ein Abwasserrückführungssystem für Gleitschleifanwendungen an, das das Wasser etwa vier Monate lang umwälzt, bevor es ordnungsgemäß entsorgt werden muss. Das System kann an Neugeräten installiert oder an vorhandenen Finishern von Walther Trowal oder anderen Herstellern nachgerüstet werden.

„Ein Kunde verbrauchte monatlich 330 Gallonen (1.249 Liter) Seife“, sagte Raby. „Wir installierten eine Abwasserzentrifuge, und sie begannen, monatlich 30 Gallonen (114 Liter) Seife zu verbrauchen, weil sie diese wieder auffangen und wiederverwenden konnten.“

Zur Erhöhung der Endbearbeitungsgeschwindigkeit steht eine beschleunigte Chemie zur Verfügung, bei der es sich im Wesentlichen um eine Art Säure handelt. Mathisen sagte, beschleunigte Chemie erweiche die Oberflächen von Teilen, während das Medium an ihnen reibe. Er wies darauf hin, dass Mass Finishing die Chemie für Trommeltrommeln nicht empfiehlt, da der Prozess so aggressiv sein kann, dass die Verarbeitungsgeschwindigkeit kein Problem darstellt und es gefährlich ist, die Chemie in einer geschlossenen Kammer zu haben.

Tommy Mathisen, Mitbegründer und Technologieleiter bei Mass Finishing, betreibt eine kundenspezifische 600-L-Zentrifugaltrommel-Taumelmaschine mit vier Trommeln mit Kammern von 1.575 mm Länge x 305 mm Breite (62 Zoll x 12 Zoll). "). Bild mit freundlicher Genehmigung von Mass Finishing

„Es ist ein Prozess, in den man sich einwählen muss und der viele Tests erfordert“, sagte er. „Wenn Sie großvolumige, minderwertige Teile haben, die Sie nur schnell fertigen möchten, kann das verlockend sein.“

Kerschbaum stimmte zu, dass eine beschleunigte Chemie gerechtfertigt sei, etwa wenn ein hoher Poliergrad gefordert wird oder wenn schwer zugängliche Zahnradzähne bearbeitet werden sollen, diese Anwendungen jedoch eher die Ausnahme als die Regel seien.

„Wenn Sie die Chemie beschleunigt haben“, sagte er, „haben Sie viel mehr Bedenken hinsichtlich der Abfallentsorgung als bei dem, was wir einen neutralen Massenveredelungsprozess nennen, insbesondere wenn Sie das in einem Recyclingsystem durchführen können. Wenn wir einen neutralen Prozess durchführen können.“ , wir werden."

Bei der Feinabstimmung eines Gleitschleifprozesses gibt es laut Kerschbaum bis zu 15 verschiedene Parameter. Er empfiehlt, sich an Finishing-Experten zu wenden, um zusätzliche Erkenntnisse für die Entwicklung des effizientesten und kostengünstigsten Prozesses zu gewinnen.

Eine Möglichkeit zur Kostensenkung besteht darin, die Arbeit von einem hochwertigen CNC-Bearbeitungsvorgang auf einen kostengünstigeren Massenbearbeitungsvorgang zu verlagern.

„Können sie auf ihrer CNC-Maschine einen schnelleren Vorschub ausführen, weil sich der Grat in der Massenbearbeitungsanlage immer noch in einer halben Stunde löst?“ sagte Kerschbaum.

Die Kosten für eine anständige CNC-Maschine könnten bei 200.000 US-Dollar beginnen, ohne dass eine Grenze in Sicht ist.

„Wenn man bei der Massenbearbeitung nicht auf Automatisierung setzt, kann man von Preisen zwischen 20.000 und 200.000 US-Dollar sprechen“, sagte Kerschbaum. „Wenn Sie so gut entwerfen, verfügen Sie über einen äußerst wertschöpfenden Prozess, mit dem Sie Geld verdienen können.“

Obwohl sich die Investition in eine Gleitschleifmaschine relativ schnell amortisieren kann, handelt es sich bei der Gleitschleifmaschine um eine langfristige Investition. Mit ein paar einfachen Modifikationen, wie z. B. dem Wechsel der Medien und der Mischung, könne ein Endbenutzer die Ausrüstung weiter verwenden, wenn Teile ausgetauscht würden, sagte er.

Darüber hinaus kann eine regelmäßige Wartung, wie z. B. der Austausch von Lagern, Wellen und Motoren, dazu beitragen, dass die Ausrüstung lange betriebsbereit bleibt. Neben dem Verkauf von Maschinen und Verbrauchsmaterialien übernimmt Rosler Metal Finishing USA auch die Neuausrichtung und Überholung von Geräten.

„Wir haben kürzlich eine Maschine gebaut, die etwa 50 Jahre alt war“, sagte Kerschbaum. „Die Maschinen halten.“

Weitere Informationen zum Gleitschleifen finden Sie in einer Videopräsentation von Walther Trowal unter www.ctemag.com, indem Sie den QR-Code mit Ihrem Smartphone scannen oder diese URL in Ihren Webbrowser eingeben:cteplus.delivr.com/2wt6z

Ähnlich wie andere Teilehersteller streben Hersteller von Schneidwerkzeugen danach, die Produktivität zu steigern und gleichzeitig die Qualität der Teile zu verbessern. Manchmal wird dieses existentielle Prinzip der Rentabilität jedoch durch technologische Prozessbeschränkungen blockiert.

Ein europäischer Werkzeughersteller musste diese Grenzen bei der Herstellung von Hartmetalleinsätzen überwinden. Werkzeughersteller lehnen in der Regel etwa 20 bis 30 % jeder Wendeschneidplattencharge ab, weil sie beim Kantenrunden mittels Gleitschleifen abplatzen – eine wirtschaftlich inakzeptable Situation.

Traditionell werden zwei unterschiedliche Vibrations-Gleitschleifmaschinen verwendet: eine, die mit einer geringeren Amplitude und höheren Drehzahlen läuft, und eine, die mit einer höheren Amplitude und niedrigeren Drehzahlen läuft, sagte Ken Raby, Vizepräsident und Geschäftsführer von Walther Trowal LLC. Eine Alternative besteht darin, nur eine Maschine zu verwenden und die Gewichte und Einstellungen zu ändern, um die Amplitude und Drehzahl zu ändern. Dies ist jedoch ein zeitaufwändiger und anspruchsvoller Prozess.

„Schon allein durch das Übertragen von einer Schüssel in eine andere könnten die Hartmetalleinsätze möglicherweise beschädigt werden“, sagte er.

Der Einsatzhersteller arbeitete mit der in Haan ansässigen Walther Trowal GmbH & Co. KG zusammen, um eine Lösung zu entwickeln. Walther Trowal berichtete, dass das von ihm entwickelte Verfahren auf der Umkehrung der Maschinendrehung in Verbindung mit einem Frequenzumrichter, einer speicherprogrammierbaren Miniatursteuerung und einem einstellbaren Unwuchtgenerator basiert.

Zunächst änderte Walther Trowal die Drehzahl mit dem Frequenzumrichter und der SPS, passte die Gewichte jedoch manuell an, um sicherzustellen, dass der Prozess effektiv funktionierte, sagte Raby. Nachdem sich der Prozess bewährt hatte, wurde ein einstellbarer Unwuchtgenerator hinzugefügt, um die Amplitude automatisch zu ändern, sodass eine Maschine zwei definierte Amplituden von 1 bis 10 mm (0,039 Zoll bis 0,394 Zoll) erzeugen konnte. Die Drehzahl liegt zwischen 950 und 3.600 U/min, aber das Fahren mit der höchsten Drehzahl würde die Maschine beschädigen oder zerstören, selbst wenn die Amplitude 1 mm beträgt.

Er sagte, der Werkzeugbauer habe ursprünglich eine CM 305-S modulare Rund-Gleitschleifmaschine gekauft und schnell weitere Maschinen hinzugefügt, nachdem die Kosten durch Prozessoptimierung und Minimierung von Nebenzeiten gesenkt worden seien. Walther Trowal bietet sechs CM-Modelle an. Darüber hinaus erhöhte das Unternehmen die Menge an Beilagen, die gleichzeitig verarbeitet werden konnten, da jede neue Maschine eine Gesamtarbeitskapazität von 0,19 Kubikmetern hat. m (6,7 cu. ft.) im Vergleich zur vorherigen Vibrationswanne mit einem Fassungsvermögen von 0,014 cu. m (0,5 Kubikfuß).

– Alan Richter

Substanz zum Schleifen, Honen, Läppen, Superfinishen und Polieren. Beispiele hierfür sind Granat, Schmirgel, Korund, Siliziumkarbid, kubisches Bornitrid und Diamant in verschiedenen Körnungen.

Endbearbeitungsverfahren durch Komprimieren oder Kaltbearbeiten der Werkstückoberfläche mit Hartmetallwalzen, sogenannten Polierwalzen oder Polierern.

Bei der Bearbeitung bilden sich fadenförmige Materialanteile an den Werkstückkanten. Oft scharf. Kann mit Handfeilen, Schleifscheiben oder -bändern, Speichenscheiben, Schleiffaserbürsten, Wasserstrahlgeräten oder anderen Methoden entfernt werden.

Filtergerät, das eine rotierende Schüssel und die unterschiedlichen spezifischen Gewichte der Materialien nutzt, um diese voneinander zu trennen. Mit einer Zentrifuge können lose emulgierte und freie Öle aus wasserverdünnten Metallbearbeitungsflüssigkeitsmischungen abgetrennt und Metallbearbeitungsflüssigkeiten von Spänen entfernt werden.

Mikroprozessorbasierte Steuerung für eine Werkzeugmaschine, die die Erstellung oder Änderung von Teilen ermöglicht. Eine programmierte numerische Steuerung aktiviert die Servos und Spindelantriebe der Maschine und steuert die verschiedenen Bearbeitungsvorgänge. Siehe DNC, direkte numerische Steuerung; NC, numerische Steuerung.

Geschwindigkeit der Positionsänderung des Werkzeugs als Ganzes relativ zum Werkstück während des Schneidens.

Schleifverfahren, das die Oberflächengüte verbessert und Konturen verwischt. Auf einem flexiblen Träger befestigte Schleifpartikel schleifen das Werkstück ab.

Bei einem rotierenden Werkzeug der Teil des Werkzeugkörpers, der die Stege verbindet. Der Steg ist am Schaftende im Vergleich zum Spitzenende dicker und bietet maximale Torsionsfestigkeit.

Alan hat einen Bachelor-Abschluss in Journalismus von der Southern Illinois University Carbondale. Einschließlich seiner 20 Jahre bei CTE verfügt Alan über mehr als 30 Jahre Erfahrung im Fachjournalismus.

Mass Finishing Inc.888-260-6277www.massfin.com

Rosler Metal Finishing USA LLC269-441-3000https://us.rosler.com

Walther Trowal LLC616-455-8940www.walthertrowal.com