Bewerking, lapping en slijpen zijn twee van de verschillende bewerkingstechnieken die worden gebruikt bij oppervlakteafwerking. Dit proces wordt meestal toegepast op verschillende materialen, maar het meest op harde materialen zoals metaal en glas. Hoewel er een verschil is tussen de twee processen, worden deze termen vaak door elkaar gebruikt. Beide processen omvatten wrijving, meestal bij lage snelheid, om het oppervlak of de hoge punten van een werkstuk glad te maken, waar de grootste materiaalverwijdering plaatsvindt.
Lappingbewerking is optimaal voor producten die een nauwkeurige vlakheid en paralleliteit vereisen, met meetbare eisen qua consistentie en afwerking. Een van de kenmerkende eigenschappen van dit materiaalverwijderingsproces is het vermogen om nauwkeurige oppervlakteruwheidsniveaus te verkrijgen. Een eeuwenoude methode die door technologie steeds preciezer is geworden.
Wat is Lappingbewerking?
Het lappingproces is een vorm van fijne polijsting en oppervlakteafwerking. Veel industrieën vertrouwen op deze methode en gebruiken het voor verschillende soorten materialen. Het omvat meestal het verwijderen van oppervlaktefouten door wrijving.
Lappingbewerking wordt meestal uitgevoerd met behulp van een vlak lappingmachine. Het oppervlak van het werkstuk wrijft tegen de lap van de machine (meestal een ijzeren oppervlak), met behulp van schuurmiddelen zoals emery, siliciumcarbide of diamant.
De hoge precisie van de machine zorgt voor een zeer fijn en consistent oppervlak, vrij van zelfs microscopische imperfecties. Hoewel lappingbewerking meestal een uniform glad en vlak oppervlak produceert, kan het ook concave en convexe oppervlakken creëren.
Hoe werkt lapping?
Lapping is een los schurend schuurmiddelproces (LAP). Het vertrouwt vooral op het gebruik van een schuurmiddelmengsel, een Slurry, of een vloeibaar snijgereedschap. De Slurry is een mengsel van schuurmiddel en een water- of oliegebaseerde oplossing. In een batchproces worden de verschillende onderdelen op hun plaats gehouden met behulp van de bevestigingsringen, en het schuurmiddelmengsel wordt vervolgens op de vlakke lapplaat geplaatst. De onderdelen worden daarna in een cirkelvormige beweging over het lappingoppervlak gesleept.
Oppervlakte-nauwkeurigheid (of vlakheid) en ruwheid zijn de gebruikelijke doelen van het lappingproces. Deze parameters worden beide nauwlettend gevolgd tijdens het proces. Ruwheid wordt meestal gemeten in microns, of door het kwantificeren van de gemiddelde variaties van pieken en dalen (Ra-waarde). Terwijl nauwkeurigheid, of vlakheid, wordt gemeten in Helium Light Bands (HLB). Lichtinterferentie is tegenwoordig een steeds preciezer meettechniek, waarbij gebruik wordt gemaakt van licht met de kleinste golflengte.
De vereiste niveaus van oppervlakteruwheid bepalen de keuze van het schuurmiddel. Schuurdeeltjes met een kleinere korrelgrootte (minder dan 0,025 micron) zoals aluminiumoxide zijn geschikter voor zeer fijne, bijna ondetecteerbare microscopische krassen, en zorgen voor een fijne afwerking.
Veelvoorkomende toepassingen van Lappingbewerking
Zoals bij veel oppervlakteafwerkingsprocessen, hebben slijpen en polijsten verschillende industriële toepassingen. Deze methode is vooral gebruikelijk voor onderdelen en componenten die specifieke oppervlakteafwerkingen vereisen met strakke toleranties. Bijvoorbeeld, in de auto-industrie ondergaan verschillende componenten dit proces, zoals remcilinders en zuigers, spline- en tandwielassen. Aangezien veel van deze onderdelen tussen verschillende componenten moeten passen, zorgt de oppervlakteafwerking die door polijsten en slijpen wordt geproduceerd, ervoor dat deze lagers de perfecte passing krijgen die ze nodig hebben. Slijpen en polijsten hebben ook gespecialiseerde toepassingen in de medische industrie, vooral voor het produceren van chirurgische boortools en sommige onderdelen van gewrichtsimplantaten.
De meeste onderdelen die in de luchtvaartindustrie worden gebruikt, vereisen hoge sterkte, omdat ze vaak werken in de extreme omgeving van straalmotoren en turbines. Deze componenten zijn moeilijk te verwerken met conventionele fabricagetools en ondergaan vaak het slijpproces. Deze eigenschappen maken het slijpproces perfect geschikt voor de meeste machine- en onderdelenfabrikanten.
Algemene richtlijnen
Er zijn verschillende richtlijnen en specifieke parameters die speciale aandacht vereisen tijdens het proces. De snelheid van de plaat is veruit de belangrijkste factor om te overwegen bij machinaal polijsten. Hogere snelheden leiden tot gladdere oppervlakken, maar kunnen ook veroorzaken dat bepaalde objecten trillen. Een optimale snelheid houdt het werkstuk stevig op zijn plaats.
Het gewenste effect en de oppervlakte textuur bepalen de keuze van het abrasieve deeltje. Naast de kristalgrootte van de abrasieve stoffen, kan ook de verschillende brosheid het uiteindelijke resultaat beïnvloeden. De kristalgrootte neemt af tijdens het proces doordat snijkanten breken. Hardere stoffen zoals siliciumcarbide hebben een lage brosheid en kunnen een grotere oppervlakteruwheid veroorzaken voordat hun snijkanten beginnen te breken.
Druk kan ook invloed hebben op abrasieve stoffen. Hogere drukken (3 PSI en hoger) kunnen de dikte van het abrasieve mengsel beïnvloeden. De meeste toepassingen vereisen een druk van niet meer dan 2-3 PSI. Hoewel machinaal polijsten een kosteneffectieve techniek is, heeft het beperkingen. Dit proces kan slechts een beperkte hoeveelheid materiaal van het werkstuk verwijderen.
Veelvoorkomende abrasieve stoffen
Aangezien de vereiste oppervlakteafwerking de keuze van het abrasieve materiaal bepaalt, zijn slijpen en polijsten compatibel met een breed scala aan abrasieve stoffen. Elk levert specifieke niveaus van ruwheid. Over het algemeen zijn er twee categorieën abrasieven; natuurlijk en synthetisch. Bijvoorbeeld, industrieel diamant, robijn en emery worden beschouwd als natuurlijke abrasieven, met een hogere korrelgrootte. Ze worden vaak gebruikt voor het snijden van glas of het slijpen van metalen.
Vuursteen, kwarts en puimsteen zijn ook natuurlijke abrasieven, maar zijn brozer dan emery en worden vooral gebruikt voor het gladmaken van oppervlakken en fijnere afwerkingen. Synthetische abrasieven bestaan bijna volledig uit stoffen met een hoge korrelgrootte. Voorbeelden zijn siliciumcarbide en boornitride.
Verschil tussen polijsten en slijpen
Hoewel deze processen vrij vergelijkbaar zijn en hetzelfde doel hebben, verschillen ze op enkele belangrijke punten. Machinaal polijsten omvat het gebruik van een abrasieve mix om wrijving te creëren tussen de polijstplaat en het werkstuk.
Slijpen daarentegen is een machinaal proces dat een abrasieve schijf gebruikt om een oppervlak glad te maken. De abrasieve schijven (of slijpschijven) die in het slijpproces worden gebruikt, bestaan meestal uit hetzelfde abrasieve materiaal dat wordt gebruikt om de slurry-mix te maken, en voldoen aan dezelfde parameters voor abrasieve korrelgrootte en brosheid.
De twee processen kunnen ook verschillen in materiaal. Slijpen is vooral geschikt voor hardere materialen zoals metaal en glas. Machinaal polijsten is echter meer geschikt voor brosser materialen zoals teer, keramiek en steen.
Verschillende soorten slijpen
Er zijn verschillende variaties van het slijpproces, afhankelijk van de vereisten van het eindproduct. Deze variaties omvatten meestal de oriëntatie van de spil. Perifeer slijpen is een van de meest voorkomende methoden. Deze techniek kan vlakke oppervlakken gladmaken, evenals randen, hoeken of ingesneden oppervlakken. De buitenrand van de slijpschijf (de periferie) is meestal in contact met het werkstuk.
Vertical-Spindle slijpen, ook wel sneeuwslijpen genoemd, bestaat uit een verticale spil die de slijpschijf draait, in een geïndexeerde rotatie. Een reciprocating tafel houdt het werkstuk op zijn plaats en faciliteert de geïndexeerde rotatie. Deze beweging maakt het mogelijk om door te gaan in één station terwijl het andere wordt gelost. Oppervlakte slijpen omvat een groter contactoppervlak tussen het werkstuk en de slijpschijf.
Andere variaties kunnen verschillen in termen van de grootte van het contactoppervlak en de oriëntatie van de schijf, evenals het aantal schijven. Een dubbel-schijf slijper kan bijvoorbeeld aan twee zijden van het werkstuk tegelijk werken (dubbelzijdig polijsten).
Voor- en nadelen
Het slijpproces is optimaal voor veel industriële toepassingen. Dit is grotendeels te danken aan het vermogen om harde materialen zoals ijzer, staal en enkele soorten keramiek en teer te verwerken. Dit proces is zeer afhankelijk van details, wat het perfect maakt voor toepassingen die een hoge kwaliteit en nauwkeurige afwerking vereisen. Het kan nauwkeurige afmetingen verkrijgen en specifieke niveaus van ruwheid. Niettemin zijn slijpen en polijsten in sommige opzichten beperkt.
Dit proces vertrouwt meestal op gespecialiseerde apparatuur (slijpschijven, specifieke abrasieve stoffen van verschillende korrelgroottes en vlakke polijstmachines), wat het proces vaak kostbaar kan maken. Daarnaast vereisen slijpen en polijsten meestal vakbekwame werknemers, omdat het proces afhankelijk is van details. Elke kleine fout of onvolkomen contact kan het werkstuk beschadigen. Dit proces kan ook geen grote hoeveelheden materiaal van het werkstuk verwijderen.
Conclusie
Als het gaat om afwerkingen van oppervlakken, zijn er veel technieken, afhankelijk van het gewenste effect. Voor een nauwkeurig bewerkingsproces met strakke toleranties, zijn slijpen en polijsten industrienormen op het gebied van dimensionale nauwkeurigheid en precisie. De kosteneffectiviteit en nauwkeurigheid van deze methode maken het de optimale keuze voor massaproductie en kwaliteit.
Op dit moment kunnen de meeste materialen worden gepolijst, elk met specifieke eisen qua druk, abrasieven en snijprecisie. Naarmate de fabricagetechnologie zich ontwikkelt, zullen deze technieken verder verbeteren.
