Машини за почистване на мустаци

B последните години производствените технологии са в невиждан подем. Лазерите са по-силни отвсякога, пробивните машини с револверна глава се използват и за формоване, водоструйните машини са нещо обичайно. Всички тези металообработващи машини обаче създават мустаци или остри ръбове, които са потенциално опасни. В този случай почистването на мустаци може да е от полза.

Преди да се избере машина за почистване на мустаци, трябва да се определи необходимата форма на ръбовете на детайлите. Това не звучи сложно, тъй като общото изискване е частите да нямат мустаци. Но никой от производствените стандарти в различните отрасли не определя точното значение на изискването “да нямат мустаци”, както и няма две еднакви мнения по въпроса кога изпълнението е “достатъчно добро”.

Видове мустаци
При обработката на стоманени листове и плоскости се наблюдават два вида мустаци – механични и термични. Механичните мустаци се получават при рязане, пробиване, разкрояване, оформяне на профила чрез фрезоване. Използването на острозаточени инструменти и подходящи режими на рязане значително намаляват вероятността от появата на мустаци, но не я елиминират.

Термичните мустаци обикновено се срещат под името “шлака” или “дроси”. Те се получават при плазмено или лазерно рязане. Подходящата горивна смес и скорост на рязане, своевременната подмяна на работния накрайник и поддържането на постоянна мощност на лазера могат значително да намалят количествата мустаци.

Неравностите при рязане и следите от груба предварителна обработка са сходни с мустаците, но се намират по вертикалните ръбове на детайлите, създадени по време на пробиване с револверна глава от повтарящите се движения на отрезния нож.

Традиционното почистване на мустаци третира само повърхността и не покрива отстраняването на тези неравности по вертикалните ръбове. Трябва да се отбележи, че няма широколентова шлайфмашина за почистване на мустаци, която да може да премахва следи от груба обработка по целия ръб на детайла.

Основни положения при механизацията
Машините за отстраняване на мустаци използват ленти, четки или комбинация от двата компонента. Четките и лентите могат да бъдат конфигурирани спрямо приложението им.

Преди години шлайфмашината с единична глава с абразивна лента бе най-често използваната. С нея се отстраняват вертикалните мустаци и се създава зърнеста или грапава повърхност. Но тя също така оставя хоризонтални мустаци и остри ръбове. С други думи, тя по-скоро заглажда мустаците, а не ги отстранява.

Поради тази причина машините, комбиниращи четка и лента, набират популярност през последните 20 години. В днешно време все повече хора осъзнават ползите от наличието на три или четири глави на една машина и желаят да се възползват от гъвкавостта, която предлага комбинацията от абразивни ленти и четки. По този начин мустаците се отстраняват ефективно, а повърхността и ъглите остават гладки.

Абразивната лента се движи по една контактна, по една статична ролка или барабан. Тези две ролки изпъват абразивната лента и контролират движението й. Обикновено контактните ролки са гумени и могат да имат различни размери, но често са с диаметър между 15 и 28 см.

Твърдостта на гумата на контактната ролка, която се измерва по скалата на Шор, също може да варира, като в повечето случаи е между 25 и 85 единици по Шор. Гумата с твърдост 25 единици по Шор е мека и гъвкава, което й позволява да се придържа към формата на детайла; гумата с твърдост 85 единици по Шор е твърда и е най-подходяща за отстраняване на материал при шлайфане.

Обикновено контактната ролка е рифелована под ъгъл 30 до 60 градуса. Наклонът от 30 градуса е по-подходящ за лека обработка, докато 60-градусовият е по-агресивен и най-често се използва за отнемане на слоеве или на силово отстраняване на дроси от плазмено рязане.

Контактната ролка е “изпълнителният инструмент” на машината, като работната й скорост определя качеството на повърхността. През изминалите години абразивната глава работеше само на една скорост, но днес системите с регулируеми скорости са широко разпространени.

Най-важното е, че регулируемите скорости позволяват машината да използва по най-добрия начин модерните абразивни материали. Скоростта на конвейера, транспортиращ детайла през машината, също е определяща за крайната обработка на повърхността.

Отстраняването на мустаци и оформянето на повърхността се извършват при различни скорости, с различни материали. С комбинация от мека контактна ролка с подходяща абразивна лента на ниска скорост и конвейер, който подава детайлите бавно, обикновено се постига добра ефективност при отстраняване на мустаци.

Тази комбинация постига 3D еластичност на абразивните материали във взаимодействие със силен натиск при шлайфане върху мустаците и ръбовете, и едновременно с това много слаб натиск върху повърхността на детайла.

В комбинация с четка, има възможност и за премахване на вертикални мустаци, и за заобляне на ръбове. При настройване на машината в обратната комбинация – твърда контактна ролка, с абразив на висока скорост и бърз конвейер, се постига зърнеста повърхност на обработвания детайл.

Мокра или суха обработка
Шлайфмашините, работещи с течност, подават охлаждаща течност в работната зона. Гравитацията връща течността, смесена с отпадни материали и стружки, към филтър, който отделя стружките, рециклира охлаждащата течност и я подава обратно към главния резервоар. Някои машини имат отделна филтрираща система, а при други филтриращата система е под машината, за да се пести място.

Системите с течност не се нуждаят от прахоуловител, конвейерът издържа по-дълго време и опасностите при работа с други метали са сведени до минимум. Поддръжката на системите с течност обаче е изключително стриктна. Дадени охлаждащи смеси работят най-добре с определени материали и ако не се спазват необходимите съотношения вода/охлаждаща течност, машината може да корозира силно.

Има определен брой фактори, които са важни за химичния състав на водата, която се ползва в машината. Например обикновената вода от водопровода съдържа разтворени натрий, калций, магнезий и сяра. При изпаряване на водата тези вредни елементи остават в резервоара.

Ежедневното почистване и мониторингът на химическия състав на охлаждащата течност са от огромно значение за оптималната работа на машината. В някои машини, работещи с течност, важните части са изпълнени от неръждаема стомана с цел предотвратяване на корозия. Има и машини за използване в най-екстремни условия, които са изцяло изработени от неръждаема стомана.

Животът на лагерите е най-големият проблем на машините, работещи с течност. При някои по-нови системи лагерите работят в среда с високо налягане, за да се избегне проникването в тях на влага. Тази технология е сравнително нова и не е тествана достатъчно. Както обикновено, най-доброто решение е правилната поддръжка.

Машините за суха обработка не изискват толкова честа поддръжка, тъй като те имат по-дълъг технологичен живот и понякога дори са по-евтини както по отношение на закупуване, така и на експлоатация. При работа с тях обаче трябва да има добро познаване на потенциалните проблеми. По тръбите им може да се натрупа алуминиев прах и само една искра може да доведе до пожар. Добрата поддръжка е жизненоважна, а почистването на машината след смяна на материалите е задължително.

При машините за суха обработка обикновено по повърхността на детайла се натрупват прах и стружки. Ако тези плоски елементи не бъдат почистени, те могат да доведат до вторично рязане и преждевременно износване на части от спирачката на пресата, които може да са доста скъпи, особено ако се използва подсилена механизация за отшлифоване на точен размер.

Употребата на машините за суха обработка също така налага необходимостта от инсталирането на сухи или мокри прахоуловители. Те трябва да са подходящи за улавяне на праха, който се отделя при различни процеси, и да се подменят регулярно, като събраният прах и отработените филтри следва да се депонират по екологосъобразен начин. При неправилно боравене с тях има вероятност да възникнат сериозни опасности.

Сухите филтри се изработват от плат, хартия, синтетика и други материали. В тях могат да попаднат различни метали, абразивни стружки, влакна от четки и остатъци от масло, които да се запалят от искра и да възникне пожар. За предотвратяване на такива ситуации е необходимо да се следват нормативните изисквания за пожарна безопасност.

Поради тези причини мокрите прахоуловители са по-разпространени. При тях няма разходи за регулярни смени и депониране на филтри. Нещо повече – филтриращата среда, която най-често е обикновена вода, овлажнява частиците и потушава искрите. Прахът се отвежда във водопречистваща система, в която частиците се утаяват на дъното, откъдето могат лесно да бъдат отстранени на по-късен етап. Повечето мокри филтри са изработени от неръждаема стомана, така че не съществува риск от поява на ръжда.

Повечето шлайфсистеми, предназначени за тежък режим на работа, са сухи. Когато в една и съща машина едновременно се обработват алуминий и стомана, трябва да се използва мокър прахоуловител за предотвратяване на пожар вследствие запалване на праха. Независимо от вида на използвания прахоуловител, тръбопроводът на машината трябва задължително да се проверява и почиства ежедневно, за да се елиминира опасността от пожари.

Избор на четки
Четки от стоманена тел, от неръждаема тел, от найлонови влакна, с шлифовъчен кръг – разнообразието от видове четки е много голямо. Всеки вид има и по няколко разновидности. Четките от стоманена тел са икономичен избор и вършат добра работа при условие, че се работи само със студеновалцувана стомана.

Използването на такива четки при шлайфмашини, работещи с течности, или при работа с неръждаема стомана, следва да се избягва. В противен случай частиците от обработката на студеновалцуваната стомана ще се врежат (шаржират) в повърхността на неръждаемата стомана.

Четките от неръждаема стомана, които са най-универсални и с най-голяма издръжливост, са с различен диаметър и гъстота на неръждаемата тел. Четките с найлонови влакна и с шлифовъчен кръг са подходящи за използване при екструзия и шаблонни заготовки, както и за труднодостъпни места, където е необходимо четката да е гъвкава.

Базови критерии на механизацията
Четката сама по себе си не може да отстрани мустаците от детайлите. Подходящият избор на контактна ролка, абразивна лента, скорост на рязане, скорост на конвейера и четка е много важен за постигането на желаното качество на повърхността и ръбовете.

При избор на система за почистване на мустаци, на първо място трябва да се разгледа сложността й. Много сложните системи често са доста скъпи за експлоатация и поддръжка. Колкото по-лесно се сменят четките, толкова по-малко време машината ще е в престой.

Някои машини позволяват смяна на вида четка на всяка отделна глава, което може да е полезно за операции, изискващи по-универсален подход. Например по този начин би могла да се осъществи обработка на единични лазерно изрязани елементи с четки от неръждаема стомана, предназначени само за почистване на мустаци.

След това тези четки могат да бъдат сменени с барабанна четка за напълно различна обработка, включваща почистване на мустаци и обработка на повърхността на алуминиев елемент, излизащ от щамповъчната преса, с едно-единствено изчеткване на елемента. Машините с регулируеми скорости могат да ползват голямо разнообразие от налични абразиви.

За качествена обработка с четка, с оптимална ефективност, има спецификации за скорост, които са различни за отделните видове барабанни четки. Работното вибриране също е много важно при използване на различните видове четки. Много машини за почистване на мустаци изискват четките да вибрират с подходяща честота.

Скорост и подаване на суровина
При всеки вид машинна обработка или шлайфане скоростите на преминаване на детайла през машината и на рязане допринасят за получаването на желаната повърхност. Това важи и за шлайфмашини с широка транспортна лента. Конвейер с регулируеми скорости може да спомогне за получаването на необходимата повърхност само с едно преминаване на детайла през машината.

Конвейер с ниска скорост се използва за отстраняване на мустаци и може да бъде настроен в зависимост от вида им. Бързият конвейер се прилага за награпавяване, като се ползва S-образен набраздяващ модел, който се подава от абразивната лента и се разпъва. Посредством тази и други функции на машината S-образният модел е труден, дори невъзможен за забелязване.

Много машини имат мотор с една висока скорост, а други – мотор с регулируеми скорости. Високата скорост е необходима за награпавяване, защото води до получаването на по-къси бразди и придава на детайла по-приятен за окото вид. Високоскоростната абразивна лента може също да изчиства втвърдени дроси, събиращи се по ръбовете на лазерно изрязани части от неръждаема стомана.

Употребата на абразивна лента при по-ниска скорост дава възможност за по-голям контрол при отстраняването на остатъци и позволява оформяне ръбовете на детайла. Управлението на скоростта може да е от голяма полза при шлайфането на галванизирани или предварително заготвени материали, покрити със защитен слой.

Използване на лазер и плазма
Лазерните и висококачествените плазмени машини способстват за намирането на нови конфигурации при шлайфмашините. Дросите от лазерно рязане на неръждаема стомана са закалени и понякога се заваряват върху повърхността на детайла.

Отстраняването на такива дроси изисква шлайфане с голям натиск в точката на контакт. Това може да се постигне само с използване на твърда контактна ролка, с твърдост между 55 и 85 единици по Шор. Ролка с подобна здравина ще направи вторични, хоризонтални мустаци.

Най-добрите резултати могат да се постигнат с използването на втора ролка с твърдост 35 единици по Шор, а след това и четка, или две срещуположно въртящи се четки.

Конфигурацията може да се направи и според количеството материал. Решението да се ползва твърда ролка на водеща позиция трябва да се основава на процента детайли, имащи трионообразно назъбени ръбове или такива, върху чиято повърхност има повторно заварени остатъчни материали.

Шлайфане на шлака
Шлака се нарича стопеният метал, оставен да се втвърди в долната част на детайл, рязан върху плазмена машина. В миналото шлайфовете за шлака са били много по-популярни от днес заради подобрената им технология на рязане. И до днешни дни, за отстраняване на шлака понякога се използват ръчни длета или шлайфове, което е много трудоемко и неефективно начинание.

Машините за шлайфане на шлака могат да отстраняват значителни количества шлака от големи и тежки детайли, които често тежат над 400 кг с дебелина от 1 до 15 см. За подобни обработки често се използват твърди и плътни гумени контактни ролки, с груба абразивна лента и мотори с голяма мощност. За някои обработки е нужна употребата на повече абразивни ленти.

Шлайфовете за шлака обикновено отстраняват само шлаката от повърхността на детайла, но не и окалината. Отстраняването на шлака е една от най-трудоемките задачи за широколентовия шлайф. Така се тества капацитетът на машината и на абразивните ленти. Много машини отстраняват шлака по различен начин, но за целта се изисква системите да са с голяма здравина и мощност.

В заключение, машините за почистване се избират в зависимост от вида на мустаците, които трябва да се отстранят. Изборът между машина за суха или мокра обработка и необходимите опции се прави след анализ на пробите от страна на конструктора на самата машина. Най-разумният начин за сравняване на различните системи е посредством таблици, съдържащи всичките им спецификации и характеристики.

За разлика от използваните преди десетилетия машини с една лента, модерните шлайфмашини заглаждат и повърхността, и ръбовете. Така на практика те спомагат за производството на детайли, които са безопасни, естетически издържани и готови за последваща фина обработка.

Научен консултант на статията: 
доц. д-р инж. Пламен Угринов