Anatomie einer Schleifschneidemaschine

Für den Produktionsschnitt von Rohren und Stangen stehen verschiedene Arten von Schneidmaschinen zur Verfügung, wie z. B. Kaltsägen, Bandsägen, Laser, Scheren, Wasserstrahl- und Schleifschneidemaschinen. Während jedes seine Vor- und Nachteile hat, füllt das abrasive Schneiden eine Nische mit seiner Fähigkeit, spezielle Anwendungen zu bewältigen, wie z. B. schwer zu schneidendes Material; Rohre, die sauber und ohne ernsthafte Verformung geschnitten werden müssen, insbesondere sehr dünnwandige Rohre; kurze Schnittlängen; und Anwendungen, die eine Ausschussminimierung erfordern.

Ein typischer Aufbau einer automatischen Schleifschneidemaschine besteht aus einem Vorschub, einem Maschinenschraubstockbereich mit Schneidkopf, einem Auswurfsystem und Sammler sowie Elektronik und Software, die das System steuern (sieheAbbildung 1 ). Das Herzstück dieses Systems ist die Schneidkomponente, die Schleifscheibe.

Unverstärkte Schleifscheiben – die typischerweise in Schleifschneidemaschinen verwendet werden – bestehen aus Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Zirkonoxid, Diamant und kubischem Bornitrid. Davon werden ausschließlich Aluminiumoxid und Siliziumkarbid zum Schneiden von Eisen- und Nichteisenmetallen und -legierungen verwendet.

Die Aluminiumoxid- oder Siliziumkarbidpartikel des Rades werden mit Gummi, Harz oder einer Kombination beider Bindemittel miteinander verbunden. Gummigebundene Räder können mit einer dünneren und gleichmäßigeren Dicke hergestellt werden als kunstharzgebundene Räder. Gummigebundene Trennscheiben müssen mit Kühlmittel verwendet werden und sind für den Produktionsschnitt geeignet, sofern die Verwendung von Kühlmittel kein Problem darstellt.

Diese Scheiben basieren auf der Schneidwirkung der Aluminiumoxid- oder Siliziumkarbidpartikel, die beim Schneiden zerfallen und so kontinuierlich für frische Schnittflächen sorgen. Dadurch wird das Schneidrad während des Schneidvorgangs kontinuierlich abgenutzt. Der Radverschleiß ist daher ein wichtiger Aspekt bei der Konstruktion von Produktionsmaschinen. Seine Auswirkungen sind weitreichend für die Wirtschaftlichkeit des Einsatzes von Trennschleifmitteln in der Produktion.

Die Parameter, die die Leistung eines Schneidrads beeinflussen, sind:

Richtlinien zur Nutzung . Für den Einsatz von gummi- und kunstharzgebundenen Trennscheiben gelten folgende Richtlinien:

Flansche. Europäische und US-amerikanische Vorschriften regeln die Größe der Flansche, die das Schneidrad festklemmen. Versenkte Flansche sorgen für Stabilität des Rades und reduzieren die Biegung und den Verschleiß der Spindel. Die Vorschriften der Federation of European Producers of Abrasives (FEPA) für die Verwendung unverstärkter Schleifscheiben erfordern eine Flanschgröße von mindestens einem Drittel des Schneidscheibendurchmessers. Die US-Vorschriften, insbesondere das American National Standards Institute (ANSI) B7.1, erlauben die Verwendung von Flanschen, die ein Viertel des Schneidraddurchmessers haben.

Die Funktion des Greifvorschubsystems besteht darin, das Rohr oder die Stange einzuspannen und es um einen voreingestellten Betrag oder eine voreingestellte Schnittlänge in die Schraubstöcke der Maschine vorzuschieben (sieheFigur 2 ). Die Grundplatte des Greifvorschubschraubstocks ist auf linearen Stangen oder Führungen montiert und wird entweder durch einen Pneumatikzylinder oder eine schrittmotorgesteuerte Kugelumlaufspindel bewegt.

Die Klemmvorschub-Schraubstöcke und die Maschinen-Schraubstöcke arbeiten zusammen. Der Greifervorschubschraubstock greift das Material und schiebt es in die Schneidposition. Anschließend fixieren die Maschinenschraubstöcke das Werkstück und die Greifervorschub-Schraubstöcke geben das Werkstück frei und kehren in ihre Ausgangsposition zurück.

In einem pneumatischen System bewegt sich der Spannvorschubschraubstock entlang linearer Stangen, die von einem stangenlosen Zylinder angetrieben werden. Die Schnittlänge wird durch die Position eines Präzisionsanschlags definiert. Diese Position kann digital angezeigt werden, um die Einstellung der Stoppposition zu erleichtern (sieheFigur 3).

Wenn alternativ die Position des Spannvorschub-Schraubstocks elektronisch gesteuert wird, dreht ein Schrittmotor oder Servomotor eine Präzisionskugelumlaufspindel, um den Schraubstock zu positionieren. In diesem Fall können Daten wie Länge, Menge und Schnittfugenverlust über eine Tastatur oder einen Touchscreen eingegeben werden (sieheAbbildung 1).

Die Konstruktion von Maschinenschraubstöcken ist entscheidend für die Leistung der Schneidemaschine (sieheFigur 2 ). Sie erfüllen folgende Funktionen:

Die rechten und linken Schraubstöcke verfügen über pneumatisch betätigte Vorderbacken. An den Innenseiten der Backe sind Hartmetalleinsätze angebracht, die das Schneidrad zum Kontaktpunkt mit dem Werkstück führen. Das Kühlmittel wird durch den Scheibenschlitz gespritzt und Entlastungsnuten in den Hartmetalleinsätzen sorgen dafür, dass das Kühlmittel den Schnittbereich erreicht.

Am Backenträger sind im Bogen des Schneidrades zwei Lichtleiterblöcke angebracht. Die Faseroptik ist mit Sender-/Detektormodulen verbunden, die die Schneidradkante erkennen. Dies ist die Ruheposition des Schneidkopfes zwischen den Schnitten.

Jedes Mal, wenn der Greifvorschub-Schraubstock das Material in den rechten Schraubstock vorschiebt, wird die vorherige Schnittlänge aus dem Schraubstock geschoben und über eine Rutsche ausgeworfen. Bei sehr dünnwandigen oder weichen Rohren können Modifikationen an der Maschine den Fall der geschnittenen Stücke abfedern.

Elektronik und Software, die integrale Bestandteile moderner Schleifsägen sind, ermöglichen dem Bediener die Einstellung verschiedener Schnittparameter, um die Schnittqualität und Produktivität zu verbessern. Zusätzlich zur Steuerung der oben genannten Maschinenfunktionen können sie die Radgeschwindigkeit anpassen, um den Radverschleiß auszugleichen.

Die Bedeutung des Radverschleißes bei der Konstruktion von Produktionsmaschinen kann nicht genug betont werden. Ein Elektronikpaket überwacht den Durchmesser des Rades während des Verschleißes und meldet, wenn das Rad seinen minimalen Durchmesser erreicht hat, d. h. wenn sich die Radflansche nahe an der Oberkante des Schraubstocks befinden.

Ein typisches System zur Überwachung des Radverschleißes umfasst:

Dieses Elektronikpaket ermöglicht die Einstellung des minimalen Raddurchmessers, der durch das Material schneidet, bevor der Schneidkopf blockiert wird. Außerdem kann der Bediener die Schnitttiefe entsprechend der Größe des zu schneidenden Rohrs oder der Stange variieren.

Hand in Hand mit der Scheibenverschleißkompensation besteht die Notwendigkeit einer konstanten Geschwindigkeit am Umfang (Umfang) der Schneidscheibe, wenn diese abgenutzt ist. Dies sorgt unabhängig vom Scheibendurchmesser für reproduzierbare Schnittbedingungen und führt zu einer längeren Scheibenlebensdauer. Um eine konstante Radumfangsgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, programmiert ein Bediener den Radgeschwindigkeitsumrichter so, dass er die Geschwindigkeit erhöht, wenn das Rad verschleißt und sein Umfang abnimmt.

Die Faktoren, die zu genauen Schnittlängen beitragen, sind:

Ein pneumatisches Greifervorschubsystem ist normalerweise so konzipiert, dass es sich zwischen festen Endanschlägen hin und her bewegt (siehe).Figur 3 ). Sofern darauf geachtet wird, ein Abprallen zu verhindern, wenn der Spannvorschub-Schraubstock die Endanschläge berührt, hat das Vorschubsystem keinen großen Einfluss auf die Schnittlängengenauigkeit. Durch die Integration von schrittgesteuerten Aktuatoren mit Encodern kann die Systemgenauigkeit erheblich verbessert werden.

Schließlich ist die Ausrichtung des Schneidkopfes (und des Schneidrads) auf den Radschlitz zwischen dem rechten und linken Schraubstock entscheidend, um einen senkrechten oder rechtwinkligen Schnitt zu erzielen.

Wenn diese Faktoren berücksichtigt werden und die Schleifschneidemaschine entsprechend ausgelegt ist, sind bei kurzen Schnittlängen (3 bis 4 Zoll) Toleranzen von ±0,002 Zoll möglich.

INCONEL und MONEL sind eingetragene Marken von Special Metals Corp. HASTELLOY ist eine eingetragene Marke von Haynes Intl. Kovar ist eine eingetragene Marke von CRS Holdings Inc.

Federation of European Producers of Abrasives, 20 Avenue Reille, 75014 Paris, Frankreich, Telefon +33-1-45 81 25 90, Fax +33-1-45 81 62 94, E-Mail [email protected], Website www .fepa-abrasives.org.

American National Standards Institute, 1819 L St., NW, Washington, DC 20036, Telefon 202-293-8020, Fax 202-293-9287, Website www.ansi.org.