センタレス研削面仕上げ: 生産で 4 ～ 32 Ra を実現する方法

シャフトは昼食の直前に 12 マイクロインチ Ra でセンタレスグラインダーから出ます。午後半ばまでに、同じ設定で 24 マイクロインチの Ra が生成されます。プリントは変わっておらず、ホイールは新しくなったように見え、冷却システムは正常に動作しています。それでも、表面仕上げは 100% ずれています。ほとんどのショップは遅かれ早かれこのパターンに遭遇しますが、単一のダイヤルや新しいホイールで修正されることはほとんどありません。 センタレス研削面の仕上げは、砥石の状態、機械サポートの形状、プロセスパラメータという 3 つの相互作用する変数グループの結果であり、3 つすべてが一緒に制御された場合にのみ予測可能になります。

センタレス研削は、円筒部品の最も生産性の高い仕上げプロセスの 1 つです。ワークは砥石車と調整車の間のワークレストブレードに乗るため、センターホール、チャック、心押し台は必要ありません。そのため、このプロセスは、大量生産で厳しい公差を保持する必要があるバー、ピン、ローラー、バルブ スプール、その他の丸い部品に自然に適合します。また、それが生み出す表面仕上げが、多くの場合、製品の決定要因となる理由でもあります。 センタレス研削が最も広く使用されている業界 .

センタレス研削では実際にどのような表面仕上げが可能ですか?

設定を変更する前に、現実的な数値から始めてください。生産では、センタレス研削により通常 32 ～ 4 マイクロインチ Ra、つまりおよそ 0.8 ～ 0.1 μm Ra の表面仕上げが実現されます。特定のジョブが達成できる値は、プロセス モード、ホイールの仕様、および除去する必要があるストックの量によって異なります。

上記の範囲は、機械が良好な状態にあり、ホイールが新しくドレスアップされ、熱状態が安定していることを前提としています。知りたい場合は センタレス研削がどれだけ正確にできるか 簡単に言うと、表面仕上げが同じパスで生成されている間、0.0002 インチ以上の真円度と真直度が現実的であるということです。このプロセスは速いだけではありません。それは正確です。ただし、フィニッシュ面はジオメトリ面よりもセットアップに敏感であるため、同じマシンでも日によって非常に異なる Ra 値が得られることがあります。

仕上げの上限を設定する機械側の変数

送りと速度に触れる前に、プロセスが物理的にどのような仕上げを実現できるかを決定する 3 つの機械側の要素を確認してください。

砥石仕様とドレッシング

グリットサイズは最も明白な変数です。 46 グリットホイールはストックを素早く除去しますが、粗いスクラッチパターンが残りますが、80 グリットまたは 120 グリットホイールは目に見えてより細かい仕上げを生成します。絆とグレードも同様に重要です。ハードボンドは砥石のプロファイルをより長く保持しますが、ワークピースに光沢が生じて焼けてしまう可能性があります。ボンドが柔らかいと鈍い砥粒が解放され、切削加工がより冷たくなります。そのため、仕上げ砥石は荒砥石よりも 1 グレード柔らかいことがよくあります。

実際、仕上げの問題のほとんどはドレッシングから始まります。ドレッシングの送り速度は、砥石面から砥粒がどれだけ突き出るかを制御します。 0.05 mm/rev 以上の高速ドレスでは、積極的な切削のためにホイールが開きますが、粗い切削面が残ります。上質な仕上げを行うには、約 0.02 ～ 0.03 mm/rev でゆっくりとドレッシングを行い、最初の仕上げサイクルの前に鋭いダイヤモンドで軽くパスを付けます。

ホイールと速度比を調整する

調整ホイールは、ワークの回転と送り速度の両方を制御します。砥石車とワークピースの速度比によって、1 秒間に表面を通過する砥粒の数が決まります。砥石車とワークピースの速度比が高くなると、各砥粒の切りくずが薄くなるため、より微細な仕上げが得られます。多くの場合、調整ホイールを遅くするか、調整ホイールの傾斜角を減らして送り速度を下げることが、既に稼働している機械の Ra を向上させる最も早い方法です。

刃の高さとワークレストのサポート

ワークレストブレードはワークピースを運び、ホイールの中心線に対するその高さによって接触ゾーンの形状が制御されます。ブレードの設定が高すぎると、部品が振動してビビリます。この値が低すぎると、パーツにローブが発生する可能性があります。ほとんどのオペレータは、ワークピースの直径に対して推奨される中心線オフセットを使用してブレードの位置を決め、ビビリがなくなるまで微調整します。刃の磨耗や刃の表面の汚れは、傷や仕上がりの不均一に直接影響します。

これらのマシン側の変数は、それを運ぶマシンと同様にのみ機能します。 静的剛性とスピンドルの精度によって、セットアップをどこまで押し込めるかが決まります。 重い鋳造ベッド、十分に減衰されたガイドウェイ、およびバランスの取れたホイールを備えた機械は、長期にわたる生産期間にわたってその設定を維持します。予測可能な仕上がりで継続的に大量生産を必要とするショップの場合、 弊社が製造するセンタレス研削盤 は、まさにこれらの安定性要件に基づいて構築されており、剛性の高い構造と正確に位置合わせされたスピンドルが切削からの振動を防ぎます。

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能力を再現可能な Ra に変えるプロセスパラメータ

機械側のセットアップが正しく行われると、プロセス パラメーターによって、仕上げがパーツごとに繰り返されるか、シフトごとにシフトされるかが決まります。

スパークアウトタイムとパス戦略

スパークアウトとは、ホイールの前進が停止した後の時間または回転数です。スパークアウト中、ホイ​​ールは厚さが減少する切りくずを除去し続け、これにより機械とワークピースの弾性たわみが緩和されます。 2 ～ 5 秒のスパークアウトにより、インフィード研削における完全仕上げクラスまで Ra 値を向上させることができます。スルーフィード研削では、最終パスの切り込み深さを浅くすることで同様の効果が得られます。

クーラントの濾過と供給

冷却剤は火傷を防ぐだけではありません。接触ゾーンから切り粉を洗い流し、ホイール面を開いた状態に保ちます。クーラントの汚染は、センタレス研削におけるランダムな傷や仕上がりのばらつきの主な原因の 1 つです。クーラントを少なくとも 20 µm まで濾過し、ストリームが粉砕ゾーンに直接当たるようにノズルを向け、流量と温度を安定に保ちます。冷却水温度のドリフトによりマシンの熱状態が変化し、仕上げもそれに追従します。

荒加工および仕上げ加工送り戦略

部品の研磨と仕上げの両方が必要な場合は、1 回のパスで両方を実行しないでください。粗めの砥石と重い送りを使用して材料の大部分を除去し、仕上げパスの送りを約 0.005 ～ 0.01 mm 下げます。 Ra を 8 以下に維持する必要がある部品の場合は、1 回の積極的なパスとそれに続く長時間のスパークアウトよりも、切り込みを減少させながら複数のパスを実行する方が信頼性が高くなります。

仕上げ要件に合わせて機械を調整する

センターレス研削は、センターのない丸い部品、特に長いバーや小径部品に最適です。しかし、そのプロセスには限界があります。ショルダー、キー溝、スプライン、またはその他の中断された表面を持つ部品は、ワークレストブレード上で支持することが難しく、中断部分の仕上げが劣化することがよくあります。中心穴を維持する必要がある部品、または長さと直径の比が異常に高い部品も、ワークピースを中心の間に保持し、1 回のクランプで直径、面、および複数のステップを研削できる円筒研削盤で仕上げる方が優れています。

• 調整ホイールを通過できないショルダー付きのマルチ直径シャフト
• 後の操作のために精度を維持する必要がある中心穴のある部品
• ブレードに振動を発生させるキー溝やスプラインなどの断続面

部品の形状によりセンタレスサポートが妨げられる場合、 高精度CNC円筒研削盤 同じ仕上げ範囲を維持しながら、1 つのプログラムで複数の直径、テーパー、面を研削する柔軟性を提供します。決定は、一方のプロセスが他方のプロセスよりも優れているということではありません。それは部品を正しくサポートすることです。正しくサポートされていない部品は、どんなに注意深くホイールを整えても、一貫した仕上がりを維持することはできません。

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最も一般的な仕上げの欠陥を修正する

仕上げに問題が生じた場合は、一度にホイールを交換するのではなく、計画的に原因を解決してください。以下の表は、センタレス研削で最もよく見られる欠陥とその代表的な原因を示しています。これらの状況の多くは、次のレビューで詳しく説明されています。 センタレス研削でよくある問題 .

まず明らかな原因を確認してください。 センタレス研削における仕上げ欠陥のほとんどは、機械の能力ではなく、メンテナンスやセットアップの詳細に起因します。 セットアップを変更するたびに、簡単なチェックリストを使用してください。

1. 冷却剤の清浄度と接触ゾーンに対するノズルの位置を確認します。
2. ワークレストブレードに摩耗、傷、または堆積した切り粉がないか点検します。
3. ドレッシング送り量とダイヤモンドの状態を確認してください。
4. 調整ホイールのバランスとワークレストブレードの高さが正しいかどうかを確認してください。

このような構造化されたチェックリストは原因を迅速に特定し、センタレス研削が属する 16 ～ 4 マイクロインチの Ra 範囲にプロセスを戻します。