كيف تعمل آلة طحن السكين الدائرية؟

A آلة طحن السكين الدائرية يعمل عن طريق تركيب سكين قطع دائري (دوار) على مغزل دقيق، وتدويره بسرعة منخفضة يمكن التحكم فيها، وجعل عجلة الطحن الكاشطة الدوارة تتلامس مع حافة قطع السكين بزاوية مبرمجة، وعمق التغذية، وسرعة الاجتياز. تقوم عجلة الطحن بإزالة الطبقات الدقيقة من الفولاذ من حافة الشفرة في سلسلة من عمليات التخشين وشبه التشطيب والتشطيب حتى تتم استعادة شطبة القطع إلى الشكل الهندسي المحدد وتشطيب السطح والقطر. تخضع العملية برمتها لثلاثة أنظمة مترابطة - محرك عجلة الطحن، وآلية إمساك السكين وتدويرها، والتحكم في تغذية CNC - تعمل بتسلسل منسق لإنتاج حافة قطع قابلة للتكرار ودقيقة هندسيًا.

تم تصميم آلة طحن السكين الدائرية خصيصًا لإعادة طحن شفرات القطع الدائرية (على شكل قرص) المستخدمة في خطوط الحز وإعادة اللف عبر صناعات الورق، والأفلام، والرقائق، والأقمشة غير المنسوجة، والأشرطة اللاصقة، والمنسوجات، وصناعات تحويل العبوات المرنة. على عكس المطاحن السطحية أو المطاحن الأسطوانية، فهي مصممة خصيصًا لحمل السكاكين الدائرية وتدويرها وطحنها بتركيز شديد - لأن السكين الدائري الذي تم إعادة طحنه حتى مع 0.01 مم من الجريان سوف ينتج جودة شق غير متساوية على خط تحويل عالي السرعة. إن فهم كل مرحلة من مراحل عملية العمل بالتفصيل هو الطريقة الأكثر عملية لتحديد هذه الآلات وتشغيلها وصيانتها بشكل صحيح.

المرحلة 1 - تركيب السكين وإعداد المسند

تبدأ كل دورة طحن بتركيب السكين الدائري على عمود دوران الماكينة وتحديد مرجع الطحن - وهو الموضع المرجعي الذي يتم من خلاله قياس جميع حركات التغذية المبرمجة. يجب تنفيذ هاتين الخطوتين بشكل صحيح قبل بدء أي طحن، لأن الأخطاء هنا تنتشر خلال دورة الطحن بأكملها وتنتج سكينًا لا يلبي مواصفات الأبعاد الخاصة به بغض النظر عن مدى جودة تنفيذ تمريرات الطحن نفسها.

أنظمة المغزل والشجرة

يتم تثبيت السكين الدائري على عمود مغزل دقيق الأرض باستخدام أحد ترتيبات التثبيت المتعددة اعتمادًا على قطر تجويف السكين وتصميم الماكينة:

• تشاك كوليت: يتم إغلاق كوليه من الفولاذ الزنبركي بشكل مركزي على تجويف السكين عند شد قضيب الجر، مما يؤدي إلى توسيط السكين على محور المغزل. تحقق أنظمة الكوليت قيم تشغيل أقل من 0.003 مم TIR (إجمالي قراءة المؤشر) عندما تكون الكوليت والتجويف نظيفين وغير تالفين - وهو أمر ضروري لتركيز سكين الأرض.
• شجرة التمدد الهيدروليكي: تعمل حجرة السوائل الهيدروليكية على توسيع الغلاف الخارجي للإمساك بتجويف السكين. توفر العرش الهيدروليكية إمكانية تكرار مركزية ممتازة، وهي مفضلة لإنتاج طحن العديد من السكاكين المتطابقة حيث يجب تقليل وقت الإعداد إلى الحد الأدنى.
• الشجرة ذات الحواف الدقيقة مع صمولة التثبيت: يتم وضع السكين على وجه الحافة الأرضية ويتم تثبيته محوريًا بواسطة الجوز. هذا النظام أقل حساسية لتغير قطر التجويف ويستخدم للسكاكين ذات أحجام التجويف غير القياسية أو ظروف التجويف غير المنتظمة من التآكل السابق.

قبل التركيب، يجب تنظيف كل من سطح عمود الدوران وتجويف السكين من جميع الرقائق وبقايا سائل التبريد وتلوث السطح. يقوم جسيم من الخراطة بين الشجرة والتجويف بإزاحة السكين بعيدًا عن المركز بسمك الجسيم الكامل - تنتج شريحة مقاس 0.05 مم نفاذًا يبلغ 0.05 مم، وهو أمر غير مقبول بالنسبة لسكاكين تقطيع الأفلام أو الرقائق الدقيقة حيث يكون التسامح عادةً أقل من 0.005 مم TIR .

إعداد المسند وفحص السطح

بمجرد تركيب السكين، تحدد الآلة مرجع الطحن عن طريق فحص وجه السكين إما بمسبار اتصال (قلم متصلب يلامس سطح السكين ويسجل موضع الاتصال) أو مستشعر عدم الاتصال (تيار إيدي أو ليزر). يخبر الموضع الذي تم فحصه وحدة التحكم CNC بالمكان الذي يقع فيه وجه السكين بالضبط في نظام إحداثيات الماكينة، بحيث يتم تطبيق التغذية الإجمالية المبرمجة (كمية الفولاذ المراد إزالتها) من سطح السكين الفعلي بدلاً من الموضع الاسمي المفترض.

إن خطوة المسند هذه هي ما يمنع الخطأ الأكثر شيوعًا في الطحن اليدوي - إزالة كمية كبيرة جدًا أو قليلة جدًا من المواد لأن المشغل يخطئ في تقدير المكان الذي تلامس فيه العجلة السكين لأول مرة. في آلات طحن السكين الدائرية CNC، يصل مسبار المسند إلى 0.001 مم أو أفضل مما يضمن أن دورة الطحن تزيل بدقة الكمية المبرمجة من المواد بغض النظر عن الاختلاف في قطر السكين عن عمليات إعادة الطحن السابقة.

المرحلة الثانية - عجلة الطحن: عملية الكشط وإزالة المواد

عجلة الطحن هي عنصر القطع الأساسي في الماكينة. إنها أداة كاشطة مرتبطة - ملايين من الحبوب الكاشطة الموجودة في مصفوفة رابطة مزججة أو راتنجية أو معدنية - والتي تدور بسرعة محيطية عالية. تعمل كل حبة كاشطة مكشوفة على وجه العجلة كأداة قطع ذات نقطة واحدة، حيث تقطع شريحة مجهرية من فولاذ السكين عند نقطة التلامس مع حافة السكين. وهذا يعادل ميكانيكيًا الخراطة أو الطحن التقليدي، ولكن بمقياس ميكرومتر لكل حبة بدلاً من ملليمتر لكل تمريرة للأداة.

سرعة عجلة الطحن والسرعة المحيطية

السرعة المحيطية لعجلة الطحن - سرعة حافة العجلة عند نقطة التلامس مع السكين - هي معلمة التشغيل الأكثر أهمية التي تؤثر على كل من تشطيب السطح وعمر العجلة. تعمل عجلات أكسيد الألومنيوم القياسية لطحن السكين الدائري بسرعات محيطية تبلغ 25 إلى 35 م/ث . تعمل عجلات CBN (نيتريد البورون المكعب) فائقة الكشط 35 إلى 60 م/ث . تعمل السرعة المحيطية الأعلى على زيادة عدد نقاط التلامس الكاشطة من الحبوب إلى الفولاذ في الثانية، مما ينتج عنه تشطيب سطحي أكثر دقة ويقلل حمل الرقاقة لكل حبة - مما يؤدي إلى تحسين اللمسة النهائية وإطالة عمر العجلة.

يتم حساب السرعة المحيطية على النحو التالي: V = pi x D x n / 60، حيث V هي السرعة المحيطية بوحدة m/s، وD هو قطر العجلة بالأمتار، وn هو عدد دورات العجلة في الدقيقة. تحقق العجلة التي يبلغ قطرها 200 مم والتي تعمل عند 2865 دورة في الدقيقة سرعة محيطية تبلغ حوالي 30 م/ث - مركز النطاق الأمثل لعجلات أكسيد الألومنيوم على أداة طحن سكين الفولاذ (المصدر: Norton Abrasives Grinding Application Guide, 2020).

أنواع الحبوب الكاشطة لطحن السكين الدائري

بالنسبة لغالبية تطبيقات طحن السكين الدائرية - شفرات القطع الفولاذية HSS وD2 لتحويل الورق والأفلام والأقمشة غير المنسوجة - عجلات من أكسيد الألومنيوم المزجج بأحجام حبيبات من 46 إلى 80 للتخشين ومن 100 إلى 220 للتشطيب هي المواصفات القياسية. يتم تبرير عجلات CBN للمرافق عالية الإنتاج التي تطحن أعدادًا كبيرة من سكاكين HSS الصلبة حيث يعوض عمر العجلة الأطول وأوقات الدورات الأسرع تكلفة العجلة المرتفعة.

هندسة وجه العجلة والتشكيل المائل

إن شكل وجه عجلة الطحن - سواء كان مسطحًا أو مائلًا أو نصف قطري - يحدد بشكل مباشر الهندسة المائلة المنتجة على حافة السكين. وجه العجلة المسطحة ينتج شطبة مسطحة؛ ينتج وجه العجلة المشع أو المقعر طحنًا مجوفًا - مشطوفًا مقعرًا قليلاً يقلل من الزاوية المضمنة عند طرف حافة القطع مع الحفاظ على دعامة فولاذية خلف الحافة. يُفضل استخدام الطحن المجوف لسكاكين تقطيع الأفلام والرقائق المعدنية لأن زاوية الطرف المنخفضة تعطي عملية قطع أكثر وضوحًا مع سحب أقل على حافة الشق.

يتم ضبط الزاوية المائلة نفسها - الزاوية بين وجه العجلة ووجه السكين عند نقطة الاتصال - عن طريق إمالة رأس الطحن أو مغزل السكين إلى الموضع الزاوي المطلوب قبل بدء دورة الطحن. تتراوح الزوايا المشطوبة الشائعة لسكاكين القطع الدائرية من 30 درجة لتطبيقات الأفلام والرقائق إلى 55 درجة للورق والكرتون ، مع تحديد الزاوية المحددة لكل تطبيق حسب درجة فولاذ السكين، وشق الركيزة، وسرعة الخط.

المرحلة 3 - دوران السكين أثناء الطحن

بينما توفر عجلة الطحن عملية القطع، يجب أن تدور السكين الدائري نفسه ببطء أثناء الطحن بحيث تعمل العجلة بشكل تدريجي حول 360 درجة كاملة لمحيط السكين. إن دوران السكين هذا هو ما يجعل آلة طحن السكين الدائرية مختلفة بشكل أساسي عن مبراة السكين المسطحة أو المطحنة السطحية القياسية - تتطلب قطعة العمل الدوارة نظام محرك دوران مخصصًا وتصميم مغزل يحافظ على التركيز وهو أمر أساسي في تصميم الماكينة.

سرعة دوران السكين

تدور السكين بسرعة بطيئة يمكن التحكم فيها أثناء الطحن - عادةً 3 إلى 25 دورة في الدقيقة اعتمادًا على قطر السكين وعمق تغذية عجلة الطحن والتشطيب المطلوب للسطح. يسمح الدوران البطيء بمزيد من وقت تلامس عجلة الطحن لكل وحدة من محيط السكين، مما ينتج عنه لمسة نهائية أدق. يؤدي الدوران الأسرع إلى تحريك المزيد من السكين عبر منطقة تلامس العجلة لكل وحدة زمنية، مما يزيد من معدل إزالة المواد ولكن يقلل من جودة اللمسة النهائية.

بالنسبة لسكين بقطر 200 مم يتم طحنه بسرعة 10 دورة في الدقيقة، يتحرك محيط السكين بسرعة 105 مم/ثانية تقريبًا عبر منطقة تلامس العجلة. بالنسبة لسكين مقاس 450 مم عند نفس عدد الدورات في الدقيقة، تبلغ سرعة المحيط 236 مم/ثانية - مما يعني أن العجلة تتحرك بشكل أسرع بالنسبة لسطح السكين، مما يتطلب إما دوران أبطأ للسكين أو سرعة محيطية أسرع للعجلة للحفاظ على تشطيب السطح المكافئ. تقوم آلات طحن السكين الدائرية CNC بتعويض ذلك تلقائيًا عند إدخال قطر السكين في البرنامج، وضبط سرعة الدوران للحفاظ على سرعة سطح ثابتة عند نقطة تلامس العجلة عبر أحجام السكين المختلفة.

تشغيل المغزل: معلمة التركيز الحرجة

يجب أن يحافظ المغزل الذي يحرك دوران السكين على مسار دائري صحيح تمامًا أثناء الطحن. يؤدي أي انحراف (انحراف) في محمل المغزل إلى تمايل السكين أثناء دورانه، وهو ما يترجم مباشرة إلى اختلاف القطر حول محيط السكين بعد الطحن. في ماكينة التقطيع الجماعية حيث يجب أن يتطابق قطر السكاكين المتعددة مع حدود 0.01 مم، يعد نفاذ المغزل هو العامل المحدد الأساسي في اتساق قطر السكين الذي يمكن تحقيقه.

تحدد آلات طحن السكين الدائرية ذات الجودة العالية تشغيل المغزل أقل من 0.002 مم TIR ، يتم تحقيقه من خلال محامل التلامس الزاوي الدقيقة المحملة مسبقًا للتخلص من الخلوص ومجلات المغزل الأرضية وتصميم مبيت المغزل المستقر حرارياً. يتم التحقق من هذه المواصفات أثناء اختبار قبول الماكينة باستخدام مؤشر قرص عالي الدقة أو مقياس تداخل ليزر، ويجب إعادة التحقق منها بشكل دوري كجزء من الصيانة الوقائية للماكينة لأن تآكل المحمل يزيد تدريجيًا من الجريان مع مرور الوقت.

المرحلة الرابعة - نظام التحكم في التغذية: محاور التغذية والاجتياز

نظام التغذية هو الآلية التي تتحكم في موضع وسرعة وعمق عجلة الطحن بالنسبة لوجه السكين في كل لحظة أثناء دورة الطحن. ويتكون من محورين مستقلين للحركة الخطية يحددان معًا جميع جوانب عملية إزالة المواد.

محور التغذية (المحور السيني)

يقوم محور التغذية بتحريك عجلة الطحن نحو وجه السكين، مما يجعل السطح الكاشط يتلامس ويتقدم به بزيادة مبرمجة بعد كل تمريرة لإزالة الطبقات المتعاقبة من الفولاذ. دقة التغذية لآلة طحن السكين الدائرية CNC عالية الجودة هي 0.001 ملم (1 ميكرومتر) في كل خطوة ، مما يسمح لبرنامج الطحن بتحديد زيادات التغذية الصغيرة التي تصل إلى 0.001 مم للحصول على أفضل تمريرات التشطيب. قيم التغذية النموذجية حسب مرحلة الطحن هي:

• تمريرات خشنة: 0.01 إلى 0.03 مم لكل تمريرة - يزيل الجزء الأكبر من المواد البالية أو التالفة بسرعة؛ تشطيب السطح خشن ولكن الدقة في هذه المرحلة ليست حرجة
• التمريرات نصف النهائية: من 0.005 إلى 0.01 مم لكل تمريرة - يعمل على تحسين الشكل الهندسي المائل الذي تم إنشاؤه في عملية التخشين؛ تبدأ خشونة السطح في الاقتراب من المواصفات النهائية
• تمريرة التشطيب : 0.001 إلى 0.003 مم لكل تمريرة - تنتج الشكل النهائي للسطح وشكله الهندسي؛ يمكن تحقيق خشونة السطح من Ra 0.2 إلى 0.8 ميكرومتر في هذه المرحلة
• تمريرة شرارة: لا توجد تغذية إضافية - تعبر العجلة وجه السكين دون التقدم أكثر، مما يسمح لقوى الطحن المتبقية والانحراف المرن بالاسترخاء وإنتاج لمسة نهائية أنعم من تمريرة التغذية الأخيرة وحدها.

المحور العرضي (المحور Z)

يقوم المحور العرضي بتحريك عجلة الطحن عبر عرض الوجه المشطوف للسكين، مما يضمن إزالة موحدة للمخزون عبر العرض المائل الكامل في كل تمريرة. تعد سرعة الاجتياز معلمة مهمة لأنها تحدد كلاً من معدل إزالة المواد وجودة تشطيب السطح:

• اجتياز سريع (100 إلى 400 ملم / دقيقة): يتم استخدامه أثناء عمليات التخشين للحصول على معدل إزالة عالي للمواد؛ يترك علامات اجتياز مرئية على سطح الأرض
• الاجتياز البطيء (20 إلى 80 ملم/دقيقة): تستخدم أثناء التمريرات النهائية؛ يقلل من علامات الاجتياز ويحسن تجانس السطح عبر العرض المائل
• اجتياز الشرارة: عادةً عند سرعة الاجتياز النهائية مع عدم وجود تغذية؛ تنتج أفضل تشطيب سطحي يمكن تحقيقه لمواصفات حصى العجلة والروابط

يتم تشغيل كلا المحورين مؤازرًا على ماكينات CNC، مع ردود فعل موضعية من أجهزة التشفير الخطية أو أجهزة التشفير الدوارة المثبتة على لولب كروي. تقوم وحدة التحكم CNC بقراءة مواقع المحور في الوقت الفعلي ومقارنتها بالمسار المبرمج، مما يؤدي إلى تصحيح أي انحراف خلال أجزاء من الثانية. إن التحكم في موضع الحلقة المغلقة هذا هو ما يتيح دقة تغذية تبلغ 0.001 مم واتساق سرعة العبور الذي ينتج نتائج طحن قابلة للتكرار عبر مئات دورات السكين.

المرحلة الخامسة - نظام التبريد: إدارة الحرارة أثناء الطحن

يولد الطحن حرارة موضعية مكثفة في منطقة التلامس بين العجلة والسكين من خلال الاحتكاك والتشوه البلاستيكي للرقاقة المعدنية. بدون التبريد النشط، يمكن أن ترتفع درجة حرارة حافة السكين إلى 300 إلى 800 درجة مئوية خلال ثواني ، أعلى بكثير من درجة حرارة التقسية لمعظم أدوات الفولاذ المستخدمة في سكاكين القطع الدائرية (عادةً من 150 إلى 200 درجة مئوية للفولاذ D2 عند 60 إلى 62 HRC). يؤدي تجاوز درجة حرارة التخفيف إلى تقليل صلابة شريط من الفولاذ بالقرب من حافة القطع - يمكن رؤيته كصبغة حرارية زرقاء أو بنية على سطح الأرض - مما يخلق منطقة ناعمة تتلاشى بسرعة أثناء الخدمة.

أربع وظائف لمبرد الطحن

1. إزالة الحرارة: يمتص مبرد الغمر الموجه نحو منطقة تلامس الطحن الطاقة الحرارية من واجهة سكين العجلة ويحملها بعيدًا عن السكين قبل أن يتمكن من التوصيل إلى كتلة الفولاذ ورفع درجة الحرارة تحت السطح فوق عتبة التقسية.
2. شطف الشريحة: يعمل تدفق سائل التبريد على إزالة البقايا المعدنية وشظايا الحبوب الكاشطة من منطقة الطحن. بدون التنظيف، تتراكم الرقائق بين وجه العجلة وسطح السكين، مما يؤدي إلى إعادة قطعها - مما يولد حرارة إضافية ويقلل من تشطيب السطح.
3. تنظيف العجلات (مضادة للتحميل): يمنع التدفق المستمر لسائل التبريد الرقائق المعدنية من الانغماس في مسام وجه عجلة الطحن - وهي حالة تسمى التحميل - مما يقلل من كفاءة القطع ويولد حرارة إضافية من الاحتكاك بين العجلة المسدودة وسطح السكين.
4. منع التآكل: تشتمل المبردات ذات الأساس المائي على عبوات مانعة للصدأ تحمي كلاً من سطح السكين المطحون حديثًا والمكونات الفولاذية للماكينة من تكوين الصدأ بين جلسات التشغيل.

مواصفات المبرد والصيانة

عادةً ما يكون مبرد الطحن لطحن السكين الدائري زيتًا قابلاً للذوبان في الماء أو مبردًا صناعيًا مخففًا تركيز 3 إلى 8% في المياه النظيفة. يجب الحفاظ على التركيز ضمن هذا النطاق: التخفيف الزائد يقلل من التشحيم والحماية من الصدأ؛ يؤدي التركيز الشديد إلى زيادة الرغوة وتقليل كفاءة نقل الحرارة وتسريع النمو البيولوجي في الحوض. يجب الحفاظ على الرقم الهيدروجيني لسائل التبريد بين 8.5 و 9.5 - النطاق القلوي الذي يمنع نمو البكتيريا ويوفر أفضل حماية من الصدأ لأسطح السكاكين الفولاذية (المصدر: إرشادات إدارة سوائل الأشغال المعدنية IMTS، 2021).

يجب أن يكون معدل تدفق سائل التبريد في منطقة الطحن كافيًا لإغراق قوس التلامس بالكامل - عادةً من 10 إلى 20 لترًا في الدقيقة لتطبيقات طحن السكين الدائرية. يعد التدفق غير الكافي هو السبب الأكثر شيوعًا للضرر الحراري (الحرق) لحواف السكين أثناء الطحن، حتى عند الحفاظ على تركيز سائل التبريد الصحيح. يجب وضع فوهة سائل التبريد في أقرب مكان ممكن من نقطة تلامس سكين العجلة، بحيث يتم توجيهها لاعتراض الطبقة الحدودية من الهواء التي تحملها عجلة الدوران معها - والتي قد تؤدي بخلاف ذلك إلى انحراف تيار سائل التبريد بعيدًا عن منطقة الاتصال الحرجة.

المرحلة 6 - تلبيس العجلة: الحفاظ على حالة قطع عجلة الطحن

أثناء قطع عجلة الطحن، يحدث أمران بشكل تدريجي: تتآكل الحبيبات الكاشطة وتصبح مستديرة (تفقد حدتها في القطع)، وتصبح الرقائق المعدنية مدمجة في مسام وجه العجلة (التحميل). يؤدي كلا الشرطين إلى تقليل كفاءة القطع، وزيادة قوى الطحن، وزيادة توليد الحرارة، وتدهور تشطيب السطح. تلبيس العجلة هي عملية إعادة شحذ وإعادة ضبط وجه العجلة لاستعادة حالة القطع.

كيف يعمل خلع الملابس

يتم تمرير أداة تلبيس الماس - إما ماس أحادي النقطة، أو أسطوانة مشربة بالماس، أو مجموعة ألماس متعددة النقاط - عبر وجه العجلة بمعدل تغذية وعمق يمكن التحكم فيهما. تعمل الأداة الماسية على كسر الطبقة الخارجية من الحبوب الكاشطة ومصفوفة الروابط، مما يؤدي إلى إزالة المواد البالية والمحملة وكشف الحبوب الكاشطة الحادة الطازجة تحتها. يتحكم معدل اجتياز الماس عبر العجلة (الرصاص) في تضاريس وجه العجلة الناتجة: يؤدي الاجتياز البطيء إلى إنشاء وجه عجلة أكثر سلاسة ينتج تشطيبًا أدق للسطح؛ يؤدي الاجتياز السريع إلى إنشاء وجه عجلة أكثر انفتاحًا وعدوانية يزيل المواد بشكل أسرع ولكنه يترك لمسة نهائية أكثر خشونة.

في آلات طحن السكين الدائرية CNC، تتم برمجة تلبيس العجلات كإجراء روتيني فرعي ضمن دورة الطحن ويتم تنفيذه تلقائيًا على فترات زمنية محددة - إما بعد مرور عدد محدد من السكين، أو بعد كمية محددة من إجمالي وقت الطحن، أو عندما يكتشف مستشعر تحميل المغزل أو الانبعاث الصوتي أن حالة العجلة قد تدهورت إلى ما دون الحد الأدنى. تعمل عملية الضمادات التلقائية على التخلص من خطأ تقدير المشغل الذي يعد السبب الأكثر شيوعًا لعدم تناسق تشطيب السطح في عمليات الطحن اليدوية ، ويضمن أن كل سكين في دفعة الإنتاج يتم طحنها بعجلة في حالة قطع مماثلة.

تعويض تآكل العجلات

تقوم كل دورة تضميد بإزالة كمية صغيرة من قطر عجلة الطحن. مع انخفاض قطر العجلة، تنخفض سرعتها المحيطية لنفس عدد الدورات في الدقيقة (نظرًا لأن V = pi x D x n / 60)، ويتغير موضعها بالنسبة لوجه السكين. بدون تعويض، ستنتج العجلة المتقلصة حواف سكين أصغر حجمًا تدريجيًا وتعمل بسرعة محيطية أقل تدريجيًا.

تقوم آلات طحن السكين الدائرية CNC بتعويض تآكل العجلة تلقائيًا عن طريق تتبع العمق الإجمالي الذي تمت إزالته أثناء دورات التضميد وموازنة موضع محور التغذية للحفاظ على العلاقة الصحيحة بين العجلة والسكين. يعتبر تعويض تآكل العجلة واضحًا للمشغل - تستمر الماكينة في تقديم الشكل الهندسي الصحيح للسكين بغض النظر عن قطر العجلة الحالي، حتى تصل العجلة إلى الحد الأدنى من القطر القابل للاستخدام ويجب استبدالها. على سلسلة MYD آلة طحن السكين الدائرية ، يعمل هذا التعويض في الوقت الفعلي دون الحاجة إلى إدخال المشغل بين تغييرات العجلة.

المرحلة 7 - دورة الطحن الكاملة باستخدام الحاسب الآلي من البداية إلى النهاية

ومن خلال فهم مكونات النظام الفردية، يمكن وصف دورة الطحن الكاملة بأنها تسلسل متكامل. في ماكينة طحن السكين الدائرية CNC، يتم تخزين هذا التسلسل كبرنامج في وحدة التحكم في الماكينة ويتم تنفيذه تلقائيًا بعد أن يقوم المشغل بتحميل السكين ويبدأ الدورة.

1. استدعاء البرنامج وإدخال المعلمة: يتذكر المشغل برنامج الطحن المخزن لنوع السكين (أو ينشئ برنامجًا جديدًا عن طريق إدخال قطر السكين، والزاوية المائلة، وإجمالي إزالة المخزون، وجدول النجاح، ومواصفات العجلة). تقوم الآلة بضبط إمالة المغزل على الزاوية المائلة المبرمجة وتحرك العجلة إلى وضع البداية.
2. تركيب السكين والتحقيق: يقوم المشغل بتثبيت السكين على الشجرة، وتنظيف أسطح التزاوج، والتأكد من التثبيت الآمن. تقوم الآلة بفحص وجه السكين لتحديد موضع المرجع وإدخاله في نظام الإحداثيات CNC.
3. تفعيل نظام التبريد: تبدأ مضخة التبريد ويتم التحقق من التدفق عند فوهة الطحن قبل أن تتقدم العجلة إلى سطح السكين. لا تسمح أبدًا للعجلة بالاتصال بالسكين دون تدفق سائل التبريد.
4. اقتراب العجلة وقطع الهواء: تتقدم عجلة الطحن نحو وجه السكين بسرعة اجتياز سريعة حتى تصل إلى موضع الاقتراب، ثم تتباطأ إلى معدل تغذية الطحن عند الاتصال الأول. تكتشف الماكينة أول اتصال من خلال مراقبة حمل عمود الدوران أو استشعار الانبعاثات الصوتية، مما يؤكد موضع المرجع ويبدأ أول زيادة في تغذية الممر الخشن.
5. تمريرات خشنة: ينفذ CNC العدد المبرمج من التمريرات الخشنة عند عمق التغذية المحدد لكل تمريرة وسرعة اجتياز. السكين يدور بشكل مستمر طوال الوقت. تراقب الماكينة حمل المغزل أثناء التخشين ويمكنها تقليل عمق التغذية تلقائيًا إذا تجاوز الحمل الحد الأقصى المبرمج، مما يحمي كلاً من السكين والعجلة من الحمل الزائد.
6. الضمادات التلقائية (إذا كانت مجدولة): بعد العدد المبرمج من تمريرات التخشين، تتراجع العجلة إلى وضع التضميد وتجتاز الخزانة الماسية وجه العجلة. تسجل الماكينة عمق التجهيز وتطبق تعويض تآكل العجلة المقابل قبل العودة إلى وضع الطحن.
7. التمريرات نصف النهائية: يتم تقليل التغذية إلى مواصفات نصف التشطيب وتنخفض سرعة الاجتياز. يستمر السكين في الدوران. تعمل هذه التمريرات على تحسين الشكل الهندسي المائل والبدء في إنتاج التشطيب السطحي المطلوب للمرحلة النهائية.
8. التمريرات النهائية والشرارة: يتم تقليل التغذية إلى الحد الأدنى للزيادة النهائية أو الصفر (انطلاق الشرارة). سرعة العبور في الحد الأدنى. يتم تحرير الانحراف المرن المتبقي في نظام الطحن أثناء الشرر، ويحقق سطح السكين مواصفات Ra المبرمجة.
9. تراجع العجلة وقياس القطر: تتراجع عجلة الطحن إلى موضع الخلوص. تقوم الآلة بقياس قطر السكين باستخدام مسبار اتصال متكامل أو يقوم المشغل بقياسه باستخدام ميكرومتر خارجي. تتم مقارنة القطر المقاس بالهدف ونطاق التسامح. إذا كان ضمن التسامح، الدورة كاملة. في حالة وجوده بالخارج، يتم تنفيذ التمريرات التصحيحية الإضافية تلقائيًا (على الأنظمة الآلية بالكامل) أو يبدأ المشغل بتمرير التصحيح (على الأنظمة شبه الآلية).
10. توقف سائل التبريد وإزالة السكين: بعد أن يؤكد القياس النهائي أن السكين في حدود التسامح، يتوقف تدفق سائل التبريد، ويتباطأ عمود دوران السكين حتى يتوقف، ويقوم المشغل بإزالة السكين، وتنظيفه، ونقله إلى رف الأجزاء النهائية.

تستغرق دورة كاملة لسكين التقطيع الدائري القياسي من 3 إلى 10 دقائق على آلة CNC، اعتمادًا على كمية إزالة المخزون المطلوبة، وقطر السكين، ومواصفات النهاية. ويقارن هذا بـ 10 إلى 25 دقيقة لعملية طحن يدوية مكافئة، مع ميزة إضافية تتمثل في الجودة المتسقة بغض النظر عن مستوى مهارة المشغل أو التعب المتراكم.

التحكم باستخدام الحاسب الآلي: كيف توفر البرمجة نتائج متكررة

يعد الانتقال من الطحن اليدوي إلى الطحن الدائري باستخدام الحاسب الآلي (CNC) هو التغيير الوحيد الأكثر تأثيرًا في الدقة والإنتاجية المتاحة لغرفة أدوات منشأة التحويل. يتطلب الطحن اليدوي من مشغل ماهر ضبط عمق القطع وسرعة الاجتياز والزاوية المائلة لكل سكين، وتختلف النتيجة بين المشغلين وبين الورديات. يستبدل التحكم CNC كل هذه التعديلات اليدوية بالبرامج المخزنة التي تنتج نتائج متطابقة لكل سكين يتم تشغيله في كل نوبة عمل.

ما يتحكم فيه برنامج الطحن باستخدام الحاسب الآلي

يحدد برنامج الطحن CNC الكامل للسكين الدائري ما يلي:

• زاوية مائلة (درجات من وجه السكين، عادةً من 15 إلى 28 درجة لكل جانب لزاوية مضمنة من 30 إلى 55 درجة)
• إجمالي إزالة المخزون (مم) - إجمالي التغذية من المسند إلى البعد النهائي
• عدد التمريرات الخشنة وعمق التغذية لكل تمريرة (مم)
• عدد التمريرات شبه النهائية وعمق التغذية لكل تمريرة (مم)
• عدد التمريرات النهائية وعمق التغذية لكل تمريرة (مم)
• عدد تمريرات الشرارة
• سرعة العرض لكل مرحلة طحن (مم/دقيقة)
• سرعة دوران السكين (RPM) لكل مرحلة طحن
• السرعة الطرفية للعجلة (م/ث) لكل مرحلة طحن
• تكرار التضميد (بعد كل مرور N، أو بعد كل N سكاكين)
• عمق الملابس ومعدل الاجتياز
• قطر السكين المستهدف والتسامح (مم)
• تسلسل تشغيل/إيقاف سائل التبريد

مخازن آلة طحن السكين الدائرية CNC متوسطة المدى 50 إلى 200 برنامج سكين كامل ، مما يسمح لغرفة الأدوات التي تخدم خطوط تحويل متعددة بأنواع مختلفة من السكاكين بالتبديل بين البرامج في أقل من دقيقتين - وهو تخفيض كبير من 15 إلى 30 دقيقة المطلوبة لإعداد طاحونة يدوية يدويًا لنوع سكين مختلف. تعتبر قدرة تخزين البرنامج هذه ذات قيمة خاصة في المنشآت التي تقوم بطحن السكاكين لخطوط الورق والأفلام والرقائق، حيث يتطلب كل منها زوايا مشطوفة مختلفة ومواصفات نهائية مختلفة.

واجهة المشغل وتسجيل بيانات الجودة

توفر آلات طحن السكين الدائرية CNC الحديثة واجهة مشغل تعمل باللمس والتي توجه المشغل خلال تحميل السكين واختيار البرنامج وبدء الدورة مع الحد الأدنى من التدريب المطلوب. يتم تسجيل بيانات الجودة - قياس قطر السكين، ووقت دورة الطحن، وعدد التمريرات المنفذة، وأي إنذارات أو انحرافات - تلقائيًا لكل سكين ويمكن تصديرها إلى نظام إدارة الجودة للتتبع وتحليل العملية. يدعم سجل البيانات هذا تحليل التحكم الإحصائي في العملية (SPC) لاتساق طحن السكين، مما يسمح لمشرفي غرفة الأدوات بتحديد الاتجاهات مثل أنماط تآكل العجلات، أو انحراف الزاوية المائلة المنهجية، أو زيادة أوقات الدورات التي تشير إلى الحاجة إلى معايرة الماكينة أو استبدال العجلة.

إعداد الزاوية المائلة: هندسة عملية الطحن

تحدد الزاوية المائلة للسكين المعاد تشكيله أداء القطع على خط الحز. تنتج الزاوية الحادة جدًا حافة حادة للغاية تتضاءل بسرعة وتتشقق تحت أحمال القطع للركائز الصلبة أو السميكة. تنتج الزاوية المنفرجة جدًا حافة متينة ولكن حادة تسحب على المادة المشقوقة وتنتج حواف خشنة. الزاوية المائلة الصحيحة هي حل وسط يتم تحديده بواسطة درجة فولاذ السكين ونوع الركيزة وسمكها وسرعة الخط.

يتم ضبط الزاوية المائلة على الماكينة عن طريق ضبط العلاقة الزاوية بين وجه عجلة الطحن ووجه السكين. في الآلات ذات رأس المغزل المائل، يميل المغزل إلى الزاوية المبرمجة بالنسبة لوجه العجلة. في الآلات ذات رأس العجلة المائل، يميل رأس العجلة بالنسبة إلى عمود دوران السكين الأفقي. يحقق أي من التكوينين نفس النتيجة الهندسية - تلامس العجلة وجه السكين عند الزاوية المائلة المبرمجة - ولكن يُفضل تصميم المغزل المائل بشكل عام للوصول بشكل أفضل إلى السكين للقياس والفحص أثناء الدورة.

قياس النتائج: كيف يتم التحقق من جودة السكين بعد الطحن

إن طحن السكين إلى الشكل الهندسي الصحيح هو نصف المهمة فقط - فالتحقق من أن النتيجة تلبي المواصفات أمر مهم بنفس القدر، خاصة بالنسبة لتطبيقات التقطيع الجماعي حيث يحدد اتساق القطر عبر مجموعة من السكاكين جودة الشق بشكل مباشر على خط التحويل.

قياس القطر

يتم قياس قطر السكين عند حافة الشفرة باستخدام ميكرومتر أو فرجار رقمي أو مسبار آلي متكامل. بالنسبة لمجموعات سكاكين التقطيع الجماعية، يجب أن تكون جميع السكاكين الموجودة في المجموعة مطحونة بنفس القطر ضمن التسامح المحدد - عادةً /- 0.005 إلى 0.01 مم لتطبيقات الأفلام الدقيقة والرقائق و/- 0.02 إلى 0.05 ملم لتحويل الورق القياسي. تنتج السكاكين الموجودة خارج نطاق التسامح هذا عرضًا غير متساوٍ للشقوق وتآكلًا تفاضليًا بين السكاكين المتجاورة على شجرة التقطيع.

التحقق من زاوية شطبة

يتم التحقق من الزاوية المائلة باستخدام جهاز عرض بصري، أو نظام قياس زاوية بالليزر، أو منقلة مائلة دقيقة مطبقة على الوجه الأرضي. التسامح الزاوية لمعظم التطبيقات هو /- 0.5 درجة من الزاوية المدرجة المحددة . مطلوب تفاوتات أكثر صرامة تبلغ /- 0.25 درجة لقطع رقائق أقطاب البطارية وتطبيقات أفلام التعبئة والتغليف الصيدلانية حيث يكون اتساق هندسة الحافة بمثابة معلمة عملية تم التحقق من صحتها.

قياس الانتهاء من السطح

يتم قياس التشطيب السطحي للشطبة الأرضية باستخدام مقياس تعريف الاتصال (أداة القلم) الذي يجتاز سطح الأرض ويبلغ قيمة Ra (المتوسط الحسابي للخشونة). تؤكد قيمة Ra النهائية أنه تم تطبيق حبيبات العجلة الصحيحة وسرعة الاجتياز ودورة الشرارة. تشير قيمة Ra الأعلى من المحدد إلى تمريرات تشطيب غير كافية، أو سائل تبريد ملوث، أو تحميل وجه العجلة، أو سرعة اجتياز مفرطة في مرحلة التشطيب.

سلامة الحافة - الفحص البصري واللمسي

بالإضافة إلى قياسات الأبعاد، يجب فحص حافة السكين الأرضية بحثًا عن:

• الضرر الحراري (علامات الحروق): يشير تغير اللون الأزرق أو البني على الشطبة الأرضية إلى أن الفولاذ تجاوز درجة حرارة التقسية أثناء الطحن - بسبب عدم كفاية سائل التبريد، أو عمق التغذية المفرط، أو الطحن دون تلبيس عجلة محملة. تكون الحواف المحروقة ناعمة ويجب إعادة طحنها حتى تتم إزالة كل تغير اللون.
• التقطيع أو الكسر الجزئي: رقائق مرئية على طرف القطع، ناتجة عن تلف الصدمات قبل الطحن، أو عن طريق طحن سكاكين كربيد هشة مع تغذية زائدة، أو عن طريق الصدمة الحرارية من إمداد سائل التبريد المتقطع. تتطلب الحواف المتكسرة إزالة مخزون إضافي حتى يتم إزالة منطقة الضرر بالكامل.
• لدغ على طرف الحافة: زعنفة معدنية رفيعة تُركت على الحافة نتيجة لعملية الطحن، خاصة عند الانتقال بين الشطبة والوجه المسطح للسكين. تتم إزالة النتوءات عن طريق تمريرة شحذ قصيرة بحجر ناعم أو مبرد إزالة الأزيز يتم تطبيقه على الوجه المسطح أثناء تثبيت السكين بشكل مسطح على سطح مرجعي.

كيف تعمل سلسلة MYD عمليًا: ميزات التصميم الرئيسية

ال آلة طحن السكين الدائرية في سلسلة MYD تنفذ جميع مبادئ العمل الموضحة أعلاه في تصميم مصمم خصيصًا لتلبية متطلبات إعادة طحن سكين التقطيع الدائري لمنشآت التحويل الحديثة. ترتبط العديد من ميزات التصميم في هذه السلسلة ارتباطًا مباشرًا بفهم كيفية تقديم الماكينة لمواصفات أدائها:

تجميع المغزل الدقة

ال MYD Series uses preloaded angular contact bearings in a thermally compensated spindle housing, achieving spindle runout specification of less than 0.002 mm TIR. The spindle is driven by a variable-speed servo motor with closed-loop speed control, maintaining the programmed knife rotation speed within /- 1 RPM regardless of grinding load variations during the cycle.

محاور التغذية التي تعمل بمحرك مؤازر باستخدام الحاسب الآلي

يستخدم كل من محوري التغذية والاجتياز براغي كروية دقيقة يتم تشغيلها بواسطة محركات مؤازرة مع ردود فعل تشفير خطية، مما يوفر دقة موضعية تبلغ 0.001 مم وإمكانية تكرار الموضع أقل من 0.002 مم، وهي مطلوبة للحصول على نتائج قطر السكين المتسقة عبر دفعات الإنتاج. تتم حماية المحاور بواسطة إرشادات خطية محكمة الغلق تحافظ على دقتها على الرغم من التعرض لسائل التبريد والخراطة المتأصلة في عمليات الطحن.

تلبيس العجلات أوتوماتيكياً مع التعويض

ال integrated diamond wheel dresser is servo-controlled and programmed as part of the grinding cycle, executing at the intervals specified in each knife program and automatically applying the wear compensation offset after each dressing cycle. This ensures that the first knife and the hundredth knife in a production batch receive identical grinding treatment, with consistent wheel cutting condition throughout.

مكتبة البرنامج وتسجيل البيانات

ال machine controller stores up to 100 knife programs, accessible through a touchscreen interface with program parameter verification prompts that reduce operator errors during program selection. Grinding cycle data -- diameter measurement, cycle time, pass count, and any fault codes -- is automatically recorded to an internal log that can be exported via USB or network connection for quality management system integration. يدعم سجل البيانات هذا متطلبات توثيق عملية ISO 9001 التي يطلبها الآن معظم مشغلي مرافق التحويل الرئيسيين من عمليات غرفة الأدوات الخاصة بهم.

مشاكل الطحن الشائعة والأسباب الجذرية والإجراءات التصحيحية

إن فهم كيفية عمل الآلة يعني أيضًا فهم الخطأ الذي يحدث عندما لا يفي المخرج بالمواصفات، وكيفية تحديد السبب الجذري وتصحيحه: