Ưu điểm của máy mài vô tâm là gì?

Máy mài vô tâm mang lại một loạt lợi thế sản xuất riêng biệt mà máy mài hình trụ thông thường không thể sánh được: công suất cao hơn, tính nhất quán về độ tròn vượt trội, không cần cố định phôi và khả năng nạp liên tục . Đối với các nhà sản xuất sản xuất khối lượng lớn các bộ phận có độ chính xác hình trụ — chẳng hạn như trục, chốt, con lăn và các bộ phận y tế — những ưu điểm này chuyển trực tiếp thành thời gian chu kỳ ngắn hơn, giảm chi phí lao động và kiểm soát kích thước chặt chẽ hơn trong toàn bộ quá trình sản xuất. Máy mài không tâm CNC dành cho các bộ phận chính xác sẽ khuếch đại hơn nữa những lợi ích này bằng cách bổ sung khả năng điều khiển có thể lập trình, phản hồi thích ứng và tự động hóa chu trình nhiều bước vào một quy trình vốn đã hiệu quả.

Máy mài vô tâm hoạt động như thế nào

Hiểu được ưu điểm của máy mài vô tâm bắt đầu từ nguyên lý hoạt động của nó. Không giống như máy mài hình trụ kiểu trung tâm, giữ phôi giữa hai tâm hoặc trong mâm cặp, máy mài không tâm hỗ trợ bộ phận trên ba điểm tiếp xúc: bánh mài, bánh điều chỉnh và lưỡi dao nghỉ giữa chúng. Sự sắp xếp tiếp xúc ba điểm này là yếu tố mang lại hầu hết lợi thế sản xuất của máy.

Bánh mài loại bỏ vật liệu ở tốc độ bề mặt cao, trong khi bánh xe điều chỉnh kiểm soát tốc độ quay và tốc độ tiến trục của phôi. Lưỡi dao còn lại giữ bộ phận ở độ cao chính xác so với đường tâm bánh xe. Bởi vì phôi có khả năng tự định vị dựa vào ba điểm tham chiếu này nên không cần phải lắp mâm cặp, ống kẹp hoặc tâm. Các bộ phận chỉ cần vào khu vực mài và hoàn thiện xong, cho phép sản xuất liên tục mà không cần can thiệp thủ công giữa các chu kỳ.

Có hai chế độ hoạt động chính được sử dụng trong máy mài vô tâm:

Nghiền xuyên qua thức ăn: Phôi đi qua máy theo hướng trục từ đầu vào đến đầu ra trong một lần liên tục. Được sử dụng cho các bộ phận hình trụ đơn giản có đường kính đồng đều, chế độ này đạt được tốc độ thông lượng cao nhất có thể.
Nghiền trong nguồn cấp dữ liệu (nhấn chìm): Bánh xe điều chỉnh đưa phôi vào bánh mài. Được sử dụng cho các bộ phận có vai, côn hoặc biên dạng phức tạp ngăn chặn bước tiến dọc trục.

Không cố định phôi: Nền tảng của thông lượng cao

Ưu điểm quan trọng nhất trong vận hành của máy mài không tâm là loại bỏ việc cố định phôi. Trong quá trình mài thông thường, mỗi bộ phận phải được nạp vào mâm cặp hoặc gắn giữa các tâm, được kẹp, nối đất, không kẹp và không tải. Trình tự này thêm thời gian không cắt vào mỗi chu kỳ chi tiết.

Trong quá trình mài không tâm xuyên suốt, các bộ phận được nạp từ phễu hoặc máy cấp liệu rung và đi ra khỏi mặt đất máy theo thông số kỹ thuật mà không cần bất kỳ sự xử lý nào của người vận hành giữa việc vào và ra. Đối với các chi tiết hình trụ nhỏ như con lăn vòng bi, ống van hoặc chốt thủy lực , điều này cho phép tốc độ thông lượng của 200 đến hơn 1.000 phần mỗi giờ trên một máy duy nhất mà không quy trình dựa trên cố định nào có thể tiếp cận được.

Kiến trúc không cần cố định này cũng giúp loại bỏ hiện tượng biến dạng kẹp. Khi phôi có thành mỏng hoặc mảnh được giữ trong mâm cặp dưới lực kẹp, chi tiết đó sẽ biến dạng nhẹ trong quá trình mài và đàn hồi trở lại khi thả ra, gây ra lỗi không tròn. Máy mài không tâm hoàn toàn tránh được điều này, khiến nó trở thành quy trình ưu tiên cho các bộ phận có độ dày thành dưới xấp xỉ 3mm so với đường kính của chúng.

Độ tròn vượt trội và tính nhất quán về kích thước

Hình dạng tiếp xúc ba điểm của mài vô tâm vốn đã tính trung bình độ không tròn có sẵn trong phôi đến. Khi phôi quay đồng thời trên cả ba bề mặt tiếp xúc, các điểm cao trên chu vi của nó được ưu tiên loại bỏ cho đến khi bề mặt hội tụ về một hình trụ thực. Hành động làm tròn tự điều chỉnh này tạo ra các giá trị làm tròn khó đạt được bằng các phương tiện khác ở tốc độ sản xuất tương đương.

Trong các thiết lập mài không tâm được tối ưu hóa, sai số độ tròn của dưới 0,001 mm (1 micron) có thể đạt được trên các bộ phận thép cứng. Dung sai đường kính của cộng hoặc trừ 0,002 đến 0,005 mm là tiêu chuẩn trong môi trường sản xuất và giá trị độ nhám bề mặt của Ra 0,2 đến 0,4 micromet luôn đạt được mà không cần các hoạt động hoàn thiện bổ sung.

Dung sai có thể đạt được điển hình khi so sánh mài không tâm với các quy trình hoàn thiện thay thế
Quy trình	Dung sai đường kính	Độ tròn (điển hình)	Độ nhám bề mặt Ra	Tỷ lệ sản xuất
mài vô tâm	/- 0,002 - 0,005 mm	0,001 - 0,003 mm	0,2 - 0,4 um	200 - 1.000 trang/ph
Mài hình trụ (loại trung tâm)	/- 0,003 - 0,010 mm	0,002 - 0,005 mm	0,2 - 0,8 um	30 - 120 trang/giờ
Tiện CNC (Tốt)	/- 0,010 - 0,025mm	0,005 - 0,015mm	0,8 - 3,2 um	60 - 300 trang/giờ
Mài giũa	/- 0,003 - 0,008 mm	0,001 - 0,003 mm	0,1 - 0,4 um	20 - 80 trang/giờ

Máy mài vô tâm CNC Ưu điểm cho các bộ phận chính xác

Máy mài không tâm CNC dành cho các bộ phận chính xác mở rộng các ưu điểm cơ bản của quy trình với tính năng tự động hóa có thể lập trình, điều khiển kích thước vòng kín và quản lý chu trình đa thông số. Những khả năng này làm cho máy CNC không tâm trở thành cấu hình ưu tiên cho môi trường sản xuất chính xác.

Phản hồi đo vòng kín

Máy mài không tâm CNC hiện đại tích hợp hệ thống đo sau quá trình hoặc trong quá trình để đo đường kính bộ phận đã hoàn thiện và đưa tín hiệu hiệu chỉnh trở lại bộ điều khiển CNC. Khi đường kính bộ phận vượt quá dải dung sai đặt trước - thường được kích hoạt sau khi phát hiện ít nhất Độ lệch 0,001 mm - bộ điều khiển tự động điều chỉnh vị trí bánh xe để bù lại. Điều này giúp loại bỏ nhu cầu đo và hiệu chỉnh thủ công định kỳ, duy trì tính nhất quán về kích thước giữa các ca mà không cần sự can thiệp của người vận hành.

Chu trình nhiều bước có thể lập trình

Điều khiển CNC cho phép chia chu trình mài thành các bước thô, bán tinh và hoàn thiện với tốc độ tiến dao được lập trình độc lập và thời gian dừng tia lửa điện. Phương pháp tiếp cận có cấu trúc này tối đa hóa tốc độ loại bỏ vật liệu ở những bước đầu trong khi vẫn đạt được độ hoàn thiện bề mặt mịn và độ chính xác về kích thước ở bước cuối cùng — kết hợp năng suất và chất lượng trong một thiết lập duy nhất.

Thu hồi thông số nhanh chóng để chuyển đổi công việc

Máy mài không tâm CNC lưu trữ các chương trình công việc hoàn chỉnh bao gồm tốc độ bánh xe, điều chỉnh góc bánh xe, tốc độ tiến dao, chiều cao bộ phận và các thông số gia công. Chuyển đổi giữa các họ bộ phận chỉ yêu cầu thu hồi chương trình, giảm thời gian chuyển đổi từ 90-120 phút điển hình của các máy được cài đặt thủ công dưới 20 phút trong các tế bào được tổ chức tốt.

Khả năng cấp liệu liên tục và hiệu quả sản xuất

Một trong những ưu điểm hấp dẫn nhất về mặt vận hành của máy mài không tâm trong bối cảnh sản xuất hàng loạt là khả năng chạy liên tục mà không bị gián đoạn. Ở chế độ cấp liệu xuyên suốt, các bộ phận đi vào một đầu của máy và thoát ra đầu kia theo một dòng ổn định. Quy trình liên tục này tương thích với các hệ thống tải tự động và kiểm tra chất lượng nội tuyến, cho phép các tế bào sản xuất được tích hợp đầy đủ yêu cầu sự tiếp xúc tối thiểu của con người.

Thông lượng so sánh theo phần mỗi giờ cho chốt thép đường kính 20 mm trên các cấu hình mài

Đối với chốt thép cứng có đường kính 20 mm tiêu chuẩn yêu cầu dung sai mặt đất cộng hoặc trừ 0,005 mm, máy mài không tâm xuyên suốt có thể hoàn thành hoạt động với tốc độ 600 đến 800 phần mỗi giờ . Quá trình mài hình trụ kiểu trung tâm tương đương của cùng một bộ phận đạt trung bình 80 đến 120 phần mỗi giờ - chênh lệch công suất xấp xỉ 6 đến 7 lần thiên về mài vô tâm.

Giảm thời gian thiết lập và giảm sự phụ thuộc vào lao động

Máy mài không tâm giúp giảm sự phụ thuộc vào lao động theo hai cách: loại bỏ việc xử lý từng bộ phận thông qua cấp liệu liên tục và duy trì tính nhất quán về kích thước mà không yêu cầu người vận hành đo lường và điều chỉnh thường xuyên. Sau khi đủ điều kiện thiết lập cấp liệu xuyên suốt, một người vận hành có thể giám sát đồng thời nhiều máy, điều này không khả thi với các máy mài dựa trên cơ chế cố định trong đó mỗi chu trình bộ phận yêu cầu tải thủ công.

Trong các buồng tự động sử dụng bát rung và hệ thống thoát băng tải, vai trò của người vận hành chuyển hoàn toàn sang lấy mẫu chất lượng định kỳ và giám sát tình trạng bánh xe. Cải thiện việc sử dụng lao động của 40 đến 60% so với các hoạt động mài kiểu tâm thường được ghi lại khi chuyển các bộ phận hình trụ có khối lượng lớn sang các quy trình không có tâm.

Ước tính các bộ phận vận hành được giám sát mỗi giờ trên các cấu hình máy mài

Tính linh hoạt của vật liệu và loại bộ phận

Máy mài vô tâm không bị giới hạn ở phạm vi hẹp của vật liệu hoặc kích thước bộ phận. Cấu trúc hỗ trợ tiếp xúc của chúng đáp ứng nhiều đặc điểm phôi.

Vật liệu tương thích

Thép cứng (lên đến 65 HRC) bao gồm thép công cụ và thép chịu lực
Hợp kim thép không gỉ bao gồm các loại austenit và martensitic
Hợp kim titan và hàng không vũ trụ (với lựa chọn bánh xe phù hợp)
Vật liệu gốm và cacbua xi măng sử dụng cấu hình bánh xe CBN hoặc kim cương
Hợp kim nhôm và đồng cho các ứng dụng thanh và ống chính xác

Phạm vi kích thước phần

Máy mài không tâm tiêu chuẩn xử lý đường kính phôi từ 0,5 mm (cấu hình vi tâm) lên đến 300 mm trở lên trên các mô hình công nghiệp nặng. Chiều dài bộ phận ở chế độ cấp liệu xuyên suốt chỉ bị giới hạn bởi cách bố trí dẫn hướng tiến dao, khiến các bộ phận rất mảnh mai như thanh xi lanh thủy lực và thanh đẩy ô tô trở thành ứng cử viên thực tế cho quy trình.

Ứng dụng trong ngành Máy mài vô tâm vượt trội

Sự kết hợp giữa công suất cao, dung sai tốt và tính linh hoạt của vật liệu đã định vị máy mài không tâm là quy trình được lựa chọn trong một số lĩnh vực sản xuất đòi hỏi khắt khe.

Ứng dụng tiêu biểu của máy mài vô tâm theo ngành công nghiệp
Công nghiệp	Bộ phận điển hình Mặt đất	Yêu cầu dung sai chính	Chế độ ưa thích
ô tô	Trục cam, thân van, chân truyền	/- đường kính 0,003 mm	Thông qua nguồn cấp dữ liệu / Trong nguồn cấp dữ liệu
Sản xuất vòng bi	Con lăn vòng bi, con lăn kim, vòng trong	Độ tròn < 0,001 mm	Nguồn cấp dữ liệu qua
Thiết bị y tế	Vít xương, ống thông, que cấy ghép	Ra < 0,2 um bề mặt hoàn thiện	Thông qua nguồn cấp dữ liệu / Trong nguồn cấp dữ liệu
Thủy lực và khí nén	Thanh xi lanh, ống van, pít tông	/- 0,005 mm, Ra 0,4 um	Nguồn cấp dữ liệu qua
Hàng không vũ trụ	Ốc vít tuabin, trục truyền động, ống lót	/- 0,002 mm, truy xuất nguồn gốc đầy đủ	Nguồn cấp dữ liệu CNC

Những hạn chế cần hiểu bên cạnh những ưu điểm

Đánh giá cân bằng về máy mài vô tâm phải bao gồm các hạn chế vận hành của nó, xác định liệu đó có phải là quy trình phù hợp cho một ứng dụng nhất định hay không.

Độ phức tạp của thiết lập: Thiết lập ban đầu yêu cầu phải căn chỉnh cẩn thận chiều cao tựa bàn làm việc, điều chỉnh góc bánh xe và các thông số mài mòn bánh xe. Thiết lập không chính xác tạo ra thùy (lỗi độ tròn thùy lẻ) rất khó chẩn đoán nếu không có kinh nghiệm. Thời gian thiết lập cho một bộ phận mới có thể dao động từ 2 đến 8 giờ.
Không thích hợp cho các bộ phận lăng trụ: Mài vô tâm về cơ bản là một quá trình hình trụ. Các bộ phận có mặt phẳng, rãnh then hoặc mặt cắt không tròn yêu cầu các phương pháp mài khác.
Căn cứ kích thước lô: Quá trình này là kinh tế nhất đối với khối lượng sản xuất trên khoảng 500 bộ phận cho mỗi công việc. Đối với nguyên mẫu hoặc công việc hàng loạt rất nhỏ, khoản đầu tư thiết lập liên quan đến số lượng bộ phận sẽ làm giảm lợi thế về thông lượng.
Bề mặt gián đoạn: Các lỗ xuyên qua, rãnh sâu hoặc sự gián đoạn bề mặt đáng kể dọc theo chiều dài bộ phận có thể gây ra sự mất ổn định trong vùng mài, hạn chế quá trình ở dạng hình trụ rắn hoặc bị gián đoạn tối thiểu.

Câu hỏi thường gặp

Q1 Ưu điểm chính của máy mài không tâm so với máy mài hình trụ là gì? ▶

Ưu điểm chính là thông lượng. Mài không tâm giúp loại bỏ việc cố định phôi và cho phép nạp liên tục, tạo ra số chi tiết mỗi giờ nhiều hơn từ 6 đến 10 lần so với mài hình trụ kiểu tâm cho các chi tiết có hình dạng tương đương. Nó cũng đạt được độ tròn vượt trội thông qua hành động làm tròn tự lấy trung bình của hỗ trợ tiếp xúc ba điểm.

Q2 Máy mài không tâm CNC có thể xử lý các cấu hình bộ phận phức tạp không? ▶

Có, thông qua chế độ mài trong nguồn cấp dữ liệu (nhấn chìm). Máy mài không tâm CNC dành cho các bộ phận chính xác có thể mài các dạng đường kính, côn và bán kính bậc bằng cách lập trình đường tiến dao và sử dụng bánh mài định hình. Chế độ nạp suốt được giới hạn ở các bộ phận có đường kính đồng đều, nhưng chế độ nạp liệu mở rộng quy trình sang các hình dạng phức tạp hơn.

Q3 Nguyên nhân gây ra hiện tượng cắt thùy trong mài vô tâm và cách ngăn chặn nó như thế nào? ▶

Loãng xảy ra khi chiều cao của bệ làm việc được đặt không chính xác so với đường tâm bánh xe, tạo ra tình trạng hình học trong đó hành động làm tròn sẽ củng cố hơn là điều chỉnh độ không tròn. Ngăn ngừa hiện tượng này bằng cách đặt chiều cao tựa phôi lên khoảng 30% đường kính phôi phía trên đường tâm bánh xe, kết hợp với việc điều chỉnh cẩn thận việc mài bánh xe để duy trì tốc độ quay bộ phận ổn định.

Q4 Mài không tâm có phù hợp với các chi tiết có đường kính rất nhỏ không? ▶

Vâng. Cấu hình mài không tâm vi mô xử lý các bộ phận có đường kính nhỏ tới 0,5 mm, chẳng hạn như thanh dẫn dây y tế, trục xoay đồng hồ và con lăn vòng bi cỡ nhỏ. Các ứng dụng này sử dụng bánh xe hẹp chuyên dụng và lưỡi dao nghỉ chính xác, đồng thời nằm trong số ít quy trình có khả năng đạt được độ tròn dưới 0,0005 mm trên đường kính rất nhỏ ở tốc độ sản xuất.

Q5 Bao lâu thì bánh mài cần được mài giũa trong quá trình sử dụng sản xuất? ▶

Tần suất mài phụ thuộc vào độ cứng của vật liệu, tốc độ loại bỏ vật liệu và độ bóng bề mặt cần thiết. Trong quá trình sản xuất liên tục các bộ phận bằng thép cứng, chu kỳ mài từ 20 đến 60 phút là điển hình khi sử dụng bánh mài thông thường. Bánh xe siêu mài mòn CBN hoặc kim cương kéo dài đáng kể khoảng thời gian thay đá, đôi khi lên đến vài giờ hoạt động liên tục, giảm thời gian ngừng hoạt động và cải thiện tính nhất quán về kích thước trong suốt quá trình sản xuất dài hơn.