In che modo gli alberi delle ruote influiscono sulle prestazioni della smerigliatrice

Jan 27, 2024

Le operazioni di rettifica di precisione coprono tutte le applicazioni che richiedono dimensioni con tolleranze strette e requisiti di finitura superficiale a basso Ra, tra cui rettifica cilindrica esterna (OD), rettifica interna (ID), rettifica superficiale e rettifica creepfeed. Le mole per queste operazioni tendono ad essere tradizionali mole in ossido di alluminio o ceramiche di diverse forme e dimensioni, ma a seconda dell'applicazione possono essere utilizzate anche mole superabrasive diamantate e cBN.

In queste applicazioni può essere necessario anche un supporto per molatura o un albero per mola, come estensione del mandrino. I perni delle ruote consentono una maggiore flessibilità nella configurazione della macchina, spesso aumentando la capacità delle ruote di raggiungere diverse caratteristiche del pezzo. Sono altamente personalizzabili e presentano tolleranze strette, quindi i perni delle ruote ben progettati dovrebbero essere rigidi e ben bilanciati. Gli alberini sono uno dei componenti più basilari nella configurazione delle rettificatrici di precisione e, se progettati correttamente, possono rivelarsi una soluzione economicamente vantaggiosa per migliorare le prestazioni di rettifica di precisione.

Sebbene la maggior parte degli ingegneri ne comprenda l'importanza, pochi sono consapevoli dell'impatto che un albero portamola può avere nell'ottimizzazione del processo di rettifica. Quando si tenta di correggere un processo di rettifica errato o si cerca semplicemente di migliorare i risultati, la maggior parte degli ingegneri rivaluterà velocità, produttività, ruote e materiali. In molte applicazioni più recenti, l'albero della mola è una fonte di vibrazioni spesso trascurata che potrebbe contribuire a una scarsa qualità del pezzo. Questo articolo illustra come gli alberini delle ruote possono influenzare le prestazioni di una smerigliatrice di precisione e quali misure possono essere adottate per apportare miglioramenti.

Nelle applicazioni di rettifica di precisione, la rigidità della macchina è essenziale per prestazioni e risultati ottimali. Una rigidità insufficiente può provocare segni di vibrazione sulla superficie dei materiali da levigare. Una macchina più rigida consente velocità di avanzamento più elevate, con conseguente riduzione dei tempi ciclo e migliore stabilità nella zona di macinazione. Ciò può portare ad un aumento della durata, della precisione e della produttività della mola.

Esistono due tipi di rigidezza per un componente della macchina. La rigidità statica è calcolata in N/mm e descrive la rigidità del componente sotto carichi quasi statici. La rigidezza dinamica, anch'essa calcolata in N/mm, mette in relazione la rigidezza con gli effetti dello smorzamento e della massa, e tipicamente è minima alla frequenza naturale o alla modalità di vibrazione più debole. Questo risultato è tipicamente ¼-½ della rigidezza statica.

I componenti principali che determinano la rigidità del sistema di rettifica sono la macchina, il pezzo, l'attrezzatura e la mola. Ma il sistema è rigido quanto il suo componente più debole e, poiché in alcuni processi di rettifica, l'albero della mola deve essere più lungo per raggiungere le caratteristiche del pezzo, tende ad essere l'anello più debole. Esistono tre fattori principali di prestazione del perno ruota: materiale, diametro e lunghezza.

I perni delle ruote tendono ad essere realizzati in uno dei tre materiali, a seconda dell'applicazione:

Spesso, gli alberini delle ruote lunghi sono associati alla rettifica del diametro interno, ma alcuni processi di rettifica del diametro esterno e del creepfeed hanno iniziato a utilizzare alberini estesi per risolvere i problemi di gioco. La rettifica del diametro interno solitamente richiede il rapporto lunghezza/diametro più lungo. A seconda delle distanze tra le parti, l'utilizzo di mole superabrasive di diametro inferiore consente l'uso di perni di diametro maggiore. E poiché i tassi di usura e la durata delle mole superabrasive tendono a superare quelli degli abrasivi convenzionali, la durata complessiva della mola per componente può rimanere simile. Se l'applicazione del refrigerante limita la lunghezza ottimizzata dell'albero e/o il diametro esterno, l'erogazione del refrigerante attraverso il mandrino o l'attrezzatura della parte può essere d'aiuto.

Gli operatori esperti e gli ingegneri di produzione sanno che più corto è l'albero, migliore è la macinazione, ma potrebbero essere sorpresi di apprendere quanto meglio è. Anche se si potrebbe pensare che un perno lungo 50 mm sia due volte più rigido di uno da 100 mm, in realtà la rigidità del perno ruota cambia esponenzialmente con la lunghezza o il diametro esterno. Aumentando il diametro esterno dell'albero del 10% si aumenterà la rigidità statica del 46% e riducendo la lunghezza del 10% si aumenterà la rigidità statica del 37%. Un albero in acciaio con un albero di 25 mm di diametro e lungo 100 mm ha una rigidità statica di 12.000 N/mm, un albero lungo 50 mm = 96.000 N/mm, il che significa che l'albero più corto è otto volte più rigido.