سنگ زنی خزشی

سنگ زنی خزشی نسبتا فرایند جدیدی است که در دهه 1960 در ساخت پره های توربین هواپیماها پروسه غالب بود و هم اکنون نیز به عنوان یک فرایند به صرفه از لحاظ اقتصادی در گستره عظیمی از کاربردهای برش فلزات و بار برداری از آنها شناخته شده است. 

 
همانطور که می دانید در سنگ زنی معمولی، فرایند بدین گونه است که چرخ سنگ دواری به طور متناوب بر روی قطعه کار حرکت رفت و برگشتی انجام می دهد که در هر کورس ، چرخ سنگ مقدار بسیار کمی ( در حد μm 25-2)از سطح قطعه کار باربرداری می کند تا در نهایت قطعه کار را به سایز نهایی خود برساند. اما سنگ زنی خزشی یک فرایندی است که در آن یک چرخ سنگ فرم یافته به یکباره در داخل قطعه کار فرو رفته ، با حرکت بر روی قطعه کار، در طی یک مرحله (پاس) قطعه نهایی را تولید می نماید. همانطور که انتظار میرود بدلیل عمق برشی زیاد، سرعت پیشروی در این نوع فرایند نمی تواند سریع باشد که به همین علت نیز آنرا یک عملیات خزشی می نامند. در این فرایند براده ها-همچون فرزکاری معمولی- در قوس تماس چرخ با قطعه کار تشکیل میشود. به علت ماهیت این نوع سنگ زنی در این فرایند نیروهای بسیار بزرگی ایجاد می شوند که متعاقبا ماشین طراحی شده برای این منظور نیز باید از قدرت و صلبیت بالایی نیز برخوردار باشد؛ و این بدین معناست که در این نوع ماشینهای سنگ زنی، پایه و ستون ها سنگین تر خواهد بود و ballscrew های با با قطر بیشتر و موتورهای قویتر و با دوام بیشتر- که در کلاس موتورهای heavy-duty می گنجد- و نیز چرخ سنگهای بزرگتری مورد نیاز است.

تفاوت میان سنگ زنی رفت و برگشتی و سنگ زنی خزشی. (a) سنگ زنی رفت و برگشتی؛ (b) سنگ زنی خزشی

از طرف دیگر مایع خنک کار باید به دقت کنترل شود که بطور موثر در قوس تماس- که درر اینجا عموما عمیق است- حضور داشته باشد تا از سوختگی سطح قطعه کار جلوگیری به عمل آور، لذا بدین منظور به یک سیستم خنک کاری با فشار بالا و دبی بالا نیاز است.
از دیگر ویژگیهای این نوع سنگ زنی می توان به موارد ذیل اشاره نمود:
• زمان سیکل کوتاهتر
• قابلیت تکرار خوب
• تلورانسهای بسته
• مقاوت خستگی بهبود یافته
• توانایی ماشینکاری سوپر آلیاژها و مواد کاملا سخت شده
• سطوح بدون پلیسه
• صافی سطح خیلی بهتر

مزایای سنگ زنی خزشی در مقایسه با دیگر روشهای ماشینکاری معمولی
• افزایش قابلیت تولید و کیفیت قطعاتی که دارای شیارها و/یا پروفیلهایی هستند.
• به کمک این فرایند عملیات پرهزینه اولیه ای چون فرزکاری، خان کشی یا تراشکاری حذف می شوند. توسط این فرایند می توان شیارها یا پروفیلهای قطعه کار را بصورت تمام عمق سنگ زنی نمود. (به عبارت دیگر بدون نیاز به هر گونه فرایند ماشینکاری اولیه، می توان شیارها و پروفیلها را توسط این روش سنگ زنی ایجاد نمود.)
• قطعات کاملا سخت شده می تواند بصورت خزشی سنگ زده شوند، بنابراین در خیلی از موارد نیاز به تابگیری قطعات پس از فرزکاری و عملیات حرارتی و پیش از عملیات سنگ زنی رفت و برگشتی مرتفع می گردد.
• کاهش زمان و هزینه تولید: برای مثال فرایند ماشین کاری معمولی یک قطعه ممکن است به :
1. فرزکاری
2. پلیسه گیری
3. عملیات حرارتی
4. تابگیری
5. سنگ زنی تناوبی (رفت و برگشتی)
احتیاج داشته یاشد.؛ در صورتیکه با وجود فرایند خزشی، عملیات فرزکاری، پلیسه گیری و تابگیری می تواند حذف شود.
• کاهش هزینه ها و زمان set-up
• کاهش هزینه های ابزارسازی (برای مثال ابزارهای فرزکاری فرم تراشی، ابزارهای خان کشی و ... در مقایسه با چرخهای سنگ زنی)
• تعداد قطعات تولیدی بیشتری به ازای عمر یک چرخ سنگ، چرا که از کار افتادگی و خرابی این نوع چرخها در مقایسه با چرخ سنگ های رفت و برگشتی کمتر است.
• کاهش فرسایش ابرارهای تیزکردن سنگ به علت استفاده از چرخ سنگ های نرم تر
• فرم چرخ سنگ برای مدت زمان طولانی تری باقی می ماند، لذا تعداد دفعات تیز کردن سنگ کاهش یافته و نتیجتا قابلیت تولید افزایش می بابد.
• کاهش هزینه های چرخ سنگ زنی به علت کاهش فرسایش و تعداد دفعات مورد نیاز برای تیز کردن سنگ
• بهبود تلورانسها و سلامت سطح در مقایسه با فرزکاری، خان کشی و تراشکاری.
• عدم پیدایش تنشهای زیر سطحی (subsurface stresses)
• افزایش عمر ماشین به علت کاهش تعداد پاسهای سنگ زنی و همچنین کاهش سایش در مکانیزم ساپورت میز.

برخی از کاربردهای سنگ زنی خزشی در فرایندهای تولیدی
• سنگ زنی استوانه های داخلی و خارجی
• سنگ زنی سطوح نیمه استوانه ای همچون طرح ریشه پره توربین
(radial fir-tree root form)
• سنگ زنی سطوح استوانه ای منقطع مانند ابزارهای فرزکاری
• سنگ زنی فرمهای مارپیچ همچون رزوه ها و شیارهای مته ها
• بادامک تراشی
• چرخدنده تراشی


منابع :
1. Andrew, Howes & Pearce, Creep Feed Grinding, Published by Holt, Rinehart and Winston Ltd. 1985
2. Advantages of creep feed grinding (full depth) vs. conventional machining, Published by Abrasive-form Inc.

3. http://www.abrasive-form.com/cf-grind.htm

4. Grinding Technology, Published by SME , 1982, pp. 168-170