Без сучка, без задоринки. Прецизионное шлифование

Существует так много методов обработки металла, что невозможно выделить один главный. Однако шлифование твёрдых поверхностей используется уже не одну тысячу лет, а сейчас стало просто необходимо для чистовой обработки металла. Насколько развито прецизионное шлифование в 2022 году, и какие новые решения предлагает в этой сфере рынок?

В производстве оборудования для научных лабораторий, робототехники и в других ответственных направлениях машиностроения точность занимает важное место. Производство в этих отраслях предполагает тщательную обработку металла до микронной степени, ведь даже малая погрешность выведет машину из строя.

Высокоточная обработка включает те же процессы, что и рядовая резка, гибка и шлифовка металла, но при этом обладает более сложной технологией. Прецизионная работа с металлоизделиями делится на два типа, где первый — изготовление формы, а второй — создание ровной, гладкой и чистой поверхности. Последний тип, шлифовка, отвечает за точность и минимальные отклонения от образца в обработке закалённых сталей и других твёрдых материалов.

Точность, не заметная глазу

Производство мельчайших инструментов с точностью до микрона — заслуга прецизионных шлифовальных станков. Такое оборудование предприятия используют для обработки внутренних поверхностей деталей независимо от их формы: с резьбой или зубьями. А также для заточки инструментов и образования канавок на деталях в форме спирали. Высокоточные шлифовальные станки используют многие предприятия, разница только в объёме производства и соотношении с другими видами металлорежущих станков.

Раньше шлифовка была примитивной, но теперь производители с каждым разом пробуют и внедряют новые технологии. Поэтому современный шлифовальный станок с ЧПУ отличается от старых количеством доступных функций и даёт возможность обрабатывать детали любой конфигурации. Это стало доступно и благодаря количеству видов шлифовки, которые зависят от типа поверхности изделия. Так, рынок предлагает станки для круглого, плоского, профильного и резьбового шлифования.

Абразивный инструмент: как выбрать?

За выполнение на станке сложных процессов отвечает отнюдь не сама махина
и даже не программа управления. Эксперты утверждают, что нужного уровня качества не достичь без правильно подобранных мелкозернистых абразивных, алмазных и эльборовых, кругов. По каким критериям выбирать круг? Важным фактором при обработке является связка инструмента с изделием, поэтому в первую очередь внимание следует обращать на зернистость и твёрдость круга.

Специалисты по-разному интерпретируют твёрдость абразивов. Однако основной смысл в том, что от неё зависит сопротивление инструмента металлу. И тут есть свои нюансы. Например, чем крупнее и твёрже зёрна, тем грубее будет шлифовка, а значит, больше поверхности материала будет срезано. Чем мельче и реже кристаллы располагаются на круге, тем мягче проходит обработка — её границы и глубина меньше заметны. Уровни твёрдости закреплены в стандартах, поэтому определить механические свойства того или иного инструмента несложно.

Это не единственный фактор, на который стоит опираться при выборе абразива.

Среди «бюджетных» кругов, которые специалисты применяют больше на ручных средствах шлифования, существует несколько видов абразивов. Каждый из них имеет свои особенности и используется для определённых задач. Так, карбид кремния есть двух видов: чёрный, для обработки материалов с малым сопротивлением (камней, стекла); и зелёный, твёрдый, но хрупкий. А электрокорунд имеет типы частиц широкого диапазона характеристик: от мягких до сверхтвёрдых. Но для прецизионного шлифования они не подходят.

Эльборовые или алмазные

Если говорить о кругах, которые дают высокую точность и качество, то речь об эльборовых и алмазных инструментах. Эльборовые частицы представляют собой кристаллы.

По словам экспертов, они в четыре раза выше по твёрдости, чем традиционные. И алмазным кругам эльбор почти не уступает.

Да, алмазы в шлифовке применяют уже давно: связано это с тем, что они объединяют в себе твёрдость и прочность, в разы превышающую эти качества у других абразивов. Кроме того, этот материал используют также для резки и измерения. Однако у эльбора есть преимущество перед алмазом — химическая инертность к железу и высокая теплостойкость. Разница в отношении к температурам и другим материалам определила для двух мощных абразивов и различные направления применения.

Эльборовые круги используют предприятия машиностроительной, авиационной, подшипниковой промышленности и производители зубчатых колёс, где при разных условиях нужна обработка быстрорежущих сталей, штампов и пресс-форм, калибров, мерительного инструмента.

Алмазы при высокой температуре реагируют с железом, поэтому место этого абразива на производстве твердосплавных деталей: пуансонов, матриц, валиков и калибров.

Особенности

Несмотря на потребность в шлифовальных станках у ряда предприятий, позволить себе их покупку может далеко не каждое предприятие. Заказать и купить — вполне, но с установкой могут возникнуть проблемы. Чтобы обеспечить гарантированно высокую точность обработки, предприятию нужно поставить станок в термоконстантном помещении. А чтобы его оборудовать, придётся купить аппаратуру и нанять сотрудника для контроля температуры воздуха, что требует немалых затрат. Но это лишь основное условие, а дальше цепочкой потянутся и другие требования: длительная подготовка станочников, наличие соответствующего инструмента, должное метрологическое обеспечение производства.

Заместитель генерального директора ЗАО «Липецкий станкозавод «Возрождение»» Анатолий Лукьянов добавил: поскольку практически все современные прецизионные станки оснащены системами программного управления, то на производстве должны быть квалифицированные технологи-программисты, что требует определённого времени и средств.

Рынок

Есть ли в России производители таких сложных станков? По словам г-на Лукьянова, сам факт того, что та или иная страна производит прецизионные станки, говорит о её высоком промышленном уровне и умении вести научные разработки в этой области. Кроме того, она, конечно, имеет достаточное количество технических учебных заведений, высококвалифицированные кадры и является экономически независимой. А так как насущная проблема России — это растраченные за 30 лет ресурсы производителей станков всех видов, создание собственного шлифовального оборудования в стране сейчас под угрозой.

Кроме того, эксперты считают, что со стороны правительства пока не принимается серьёзных мер по воссозданию станкостроения как полноценной отрасли промышленности, хотя шлифовальные станки различных видов критически важны для оборонной сферы страны.

«Эти станки всегда были под угрозой санкций, а возможности отечественной промышленности по их производству крайне ограничены. Для увеличения объёма их изготовления, разработки новых моделей необходимы финансовые ресурсы в виде субсидий. Механизм кредитования здесь неприемлем по причине многолетнего цикла от создания проекта до серийного производства: создание производственной структуры, НИОКР, подготовка кадров всех уровней — это процесс десятилетний», — поделился Анатолий Лукьянов.

Следовательно, и конкуренции на отечественном рынке пока быть не может, и уж тем более среди производителей прецизионных станков. Да и существующий импорт оборудования этих видов техники не обеспечивает потребностей промышленности.

Текст: Анастасия Семёнова