Как выбрать подходящий вальцово-шлифовальный станок с ЧПУ для вашего применения?

Траверса колеса и траверса стола: два принципиально разных подхода к шлифованию валков

валковые шлифовальные станки с ЧПУ обычно попадают в одну из двух конфигураций, и понимание разницы имеет для покупателей большее значение, чем может показаться на первый взгляд, поскольку каждый подход по-разному обрабатывает большие или тяжелые рулоны. В станке с круговой траверсой сам шлифовальный круг перемещается горизонтально по длине неподвижного вращающегося валка, удерживаемого на неподвижном рабочем столе. В станке с траверсой стола валик и рабочий стол движутся горизонтально мимо неподвижного шлифовального круга, при этом глубина подачи регулируется посредством каретки, движущейся к кругу или от него, а не колеса, движущегося вдоль валка.

Конструкции с колесной траверсой обычно предпочтительны для очень больших или тяжелых валков, поскольку сам валок никогда не должен перемещаться во время шлифовального прохода, что снижает риск вибрации или позиционного смещения, которые могут возникнуть, когда тяжелая заготовка неоднократно перемещается по столу. Машины с траверсой стола, напротив, могут предложить более простое обслуживание шлифовальной головки, поскольку узел шлифовального круга остается в фиксированном месте, хотя за это приходится платить более длинной и надежной системой перемещения стола для размещения всей длины валка. Выбор между этими двумя часто зависит от типичного размера и веса рулона, который регулярно обрабатывает цех, а не от того, какая конфигурация является универсально лучшей.

Профили с выпуклостью валков и почему форма, отшлифованная в рулоне, имеет такое же большое значение, как и качество его поверхности

Многие промышленные валки — особенно рабочие валки, используемые на металлопрокатных станах, и валки, используемые в линиях печати или нанесения покрытий — специально не отшлифованы до идеальной цилиндрической формы. Небольшая кривизна, известная как «выпуклость», намеренно придается профилю валка, чтобы компенсировать прогиб валка под нагрузкой, поскольку валок под сильным давлением по его ширине естественным образом слегка прогибается посередине, а валик без выпуклости будет создавать неравномерную толщину или распределение давления по обрабатываемому материалу. Валкошлифовальные станки с ЧПУ, способные выполнять выпуклость с помощью компьютера, могут производить несколько различных типов профилей в зависимости от характеристик отклонения.

Пользовательские комбинации вогнутых и выпуклых коронок также возможны в более совершенных системах ЧПУ, что важно для применений с асимметричной нагрузкой или необычными шаблонами отклонений, которые стандартная симметричная коронка не исправит. Указание точного профиля гребня и компенсационной кривой, необходимых для конкретного прокатного стана или линии нанесения покрытия, а не стандартная параболическая гребень по умолчанию, — это то, что отличает валок, который стабильно работает под нагрузкой, от валка, который требует частой регулировки.

Концентричность и общее индикаторное биение: показатели точности, определяющие качество валков

Общее индикаторное биение, обычно сокращенно TIR, измеряет, насколько поверхность валка отклоняется от идеально истинного вращения вокруг его центральной оси, и это один из наиболее важных показателей качества, который должен постоянно обеспечивать шлифовальный станок с ЧПУ. Валок с чрезмерным TIR слегка раскачивается при вращении, даже если отклонение измеряется в микронах, что приводит к неравномерному распределению давления, вибрации и ускоренному износу как самого валка, так и любых подшипников или сопряженных компонентов, с которыми он взаимодействует во время работы. Для шлифования в соответствии с жесткими требованиями TIR требуется не только точный шлифовальный круг и шпиндель, но также жесткая станина станка и выравнивание передней/задней бабки, которое не смещается на протяжении длительного прохода шлифования.

Факторы, влияющие на достижимую концентричность

• Точность выравнивания шпинделя передней и задней бабки по всей длине валка
• Жесткость станины станка и гашение вибраций во время шлифования
• Стабильность каретки шлифовальной головки, особенно при более низких скоростях подачи, когда неравномерность трения более заметна
• Метод поддержки заготовки — валки с подушками (корпусами подшипников) часто требуют специального люнета, поддерживающего буртик валка во время шлифования.

Покупатели должны подтвердить, какой допуск TIR машина действительно способна выдерживать во всем диапазоне диаметров и длин рулонов, которые они собираются обрабатывать, поскольку наилучшие характеристики точности машины, часто указываемые для меньшей испытательной заготовки, не всегда распространяются на самые большие рулоны в пределах ее номинальной мощности.

Измерение в процессе производства и цифровое управление: как измерения в реальном времени повышают согласованность

Одним из самых больших преимуществ валковых шлифовальных станков с ЧПУ по сравнению с более старыми установками ручного или полуручного шлифования является измерение в процессе процесса — измерительные системы, которые непрерывно отслеживают диаметр и положение валков во время цикла шлифования, а не требуют от оператора останавливаться, измерять и корректировать вручную. Линейные энкодеры и решетки, встроенные в оси станка, обеспечивают обратную связь по положению с обратной связью, часто с точностью до долей микрона, что позволяет системе ЧПУ автоматически выполнять микрорегулировки скорости и глубины подачи по ходу шлифования, а не полагаться исключительно на заранее запрограммированную траекторию резки, предполагающую идеально постоянную скорость удаления материала.

Эта обратная связь в режиме реального времени имеет наибольшее значение при длительных проходах шлифования или при работе с валками, поверхность которых имеет непостоянную твердость — распространенный сценарий для валков, которые ранее использовались, а теперь имеют локальный износ или затвердевание в результате предыдущего обслуживания. Без измерения в процессе процесса оператору пришлось бы принимать решения о корректировке подачи на основе периодических ручных измерений, что вносило бы в окончательный результат как временную задержку, так и человеческую изменчивость. Цифровые системы управления, которые регистрируют эти данные на протяжении всего цикла шлифования, также создают полезные записи для проверки качества, позволяя цеху точно продемонстрировать, как были достигнуты размеры готового валка, вместо того, чтобы полагаться на одно окончательное измерение, выполненное постфактум.

Особенности шлифования в зависимости от материала: стальные, резиновые, керамические и композитные валки

Материал, из которого изготовлен валик, существенно меняет выбор шлифовального круга, скорость подачи и подход к охлаждению, который необходимо использовать вальцешлифовальному станку с ЧПУ, а применение параметров шлифования стали к резиновому или композитному валку — или наоборот — обычно приводит к плохому качеству поверхности или преждевременному износу круга. Для валков из закаленной стали, обычно используемых на прокатных станах в качестве рабочих или опорных валков, обычно требуются абразивные круги с более твердой связкой, способные сохранять свою форму при длительном контакте с очень твердой заготовкой, а также достаточный поток охлаждающей жидкости для управления теплом, выделяемым в точке контакта. Рулоны с резиновым покрытием, часто используемые в линиях печати, нанесения покрытий или обработки бумаги, требуют более мягкого колеса с более открытой структурой, которое не будет покрываться глазурью или выделять чрезмерное тепло, которое может повредить целостность поверхности резины.

• Закаленная сталь: круги с более твердой связкой, больший поток охлаждающей жидкости, более низкие скорости подачи для жестких допусков TIR.
• Валики с резиновым покрытием: более мягкие колеса с открытой структурой для предотвращения перегрева и образования остекления поверхности.
• Керамические и композитные валки: выбор кругов настроен так, чтобы избежать сколов или расслоения поверхностного слоя.

Для цехов, которые регулярно обрабатывают смесь этих материалов, подтверждение того, что управляющее программное обеспечение валково-шлифовального станка с ЧПУ позволяет быстро вызывать сохраненные наборы параметров шлифования для каждого типа материала, экономит значительное время на настройку по сравнению с повторным вводом скорости подачи, скорости круга и настроек выдержки вручную каждый раз при изменении материала.

Ремонт или новое производство: что меняется при шлифовке бывшего в употреблении валка

Шлифование нового валка до окончательной спецификации — это принципиально другая задача, чем повторная полировка уже бывшего в эксплуатации валка, поскольку использованный валик обычно поставляется с неравномерным износом, точечной коррозией на поверхности или слоем хромирования, который необходимо учитывать перед установкой параметров шлифования. Валики из закаленной инструментальной стали, подготовленные к повторной полировке, иногда нуждаются в первоначальной очистке, специально для того, чтобы получить настоящую, однородную поверхность, прежде чем можно будет приступить к окончательной точной шлифовке, поскольку шлифовка непосредственно до окончательного допуска по неровной изношенной поверхности может оставить под новой отделкой остаточные неровности, которые невозможно обнаружить одними измерениями поверхности.

Хромированные валки добавляют еще один фактор внимания, поскольку твердость и толщина хромового слоя отличаются от материала базового валка, а шлифование неровного слоя хрома без учета этой разницы может привести к нестабильной твердости поверхности готового валка. Цеха, выполняющие как новые производственные, так и ремонтные работы, получают выгоду от вальцешлифовального станка с ЧПУ с гибким программированием, который может выполнять начальный черновой проход, отличный от окончательного прецизионного прохода, а не от станка, построенного на одной фиксированной последовательности шлифования, оптимизированной только для нового, неизношенного материала.