Como os mandris das rodas afetam o desempenho da retificadora

Aug 21, 2023

As operações de retificação de precisão cobrem todas as aplicações que exigem dimensões com tolerâncias rígidas e requisitos de acabamento de superfície de baixo Ra, incluindo retificação externa cilíndrica (OD), retificação interna (ID), retificação de superfície e retificação contínua. Rebolos para essas operações tendem a ser rebolos convencionais de óxido de alumínio ou cerâmicos de diferentes formas e tamanhos, mas rebolos superabrasivos diamantados e cBN também podem ser usados, dependendo da aplicação.

Uma pena de retificação ou mandril de rebolo também pode ser necessário nessas aplicações, como uma extensão do fuso. Mandris de roda permitem maior flexibilidade na configuração da máquina, geralmente aumentando a capacidade das rodas de alcançar diferentes recursos na peça de trabalho. Eles são altamente personalizáveis ​​e apresentam tolerâncias rígidas, de modo que mandris de roda bem projetados devem ser rígidos e bem equilibrados. Os mandris são um dos componentes mais básicos na configuração de retificadoras de precisão e, quando projetados corretamente, podem ser uma solução econômica para melhorar o desempenho da retificação de precisão.

Embora a maioria dos engenheiros entenda sua importância, poucos estão cientes do impacto que um mandril de rebolo pode ter na otimização do processo de retificação. Ao tentar corrigir um processo de retificação errôneo ou apenas procurar melhorar os resultados, a maioria dos engenheiros reavaliará as velocidades, rendimento, rebolos e materiais. Em muitas aplicações mais recentes, o mandril da roda é uma fonte de vibração frequentemente negligenciada que pode contribuir para a baixa qualidade da peça de trabalho. Este artigo ilustra como os mandris de roda podem afetar o desempenho de uma esmerilhadeira de precisão e quais medidas podem ser tomadas para fazer melhorias.

Em aplicações de retificação de precisão, a rigidez da máquina é essencial para desempenho e resultados ideais. Rigidez insuficiente pode resultar em marcas de trepidação na superfície dos materiais que estão sendo retificados. Uma máquina mais rígida permite taxas de avanço mais altas, levando a tempos de ciclo reduzidos e maior estabilidade na zona de moagem. Isso pode levar ao aumento da vida útil do rebolo, precisão e produtividade.

Existem dois tipos de rigidez para um componente de máquina. A rigidez estática é calculada em N/mm e descreve a rigidez do componente sob cargas quase estáticas. A rigidez dinâmica, também calculada em N/mm, relaciona a rigidez aos efeitos de amortecimento e massa, e normalmente é mínima na frequência natural ou no modo de vibração mais fraco. Este resultado é tipicamente ¼-½ da rigidez estática.

Os principais componentes que determinam a rigidez do sistema de retificação são a máquina, a peça, o dispositivo de fixação e o rebolo. Mas o sistema é tão rígido quanto seu componente mais fraco e, como em alguns processos de retificação, o mandril do rebolo deve ser mais longo para atingir as características da peça de trabalho, ele tende a ser o elo mais fraco. Existem três principais fatores de desempenho do mandril da roda: material, diâmetro e comprimento.

Mandris de roda tendem a ser feitos de um dos três materiais, dependendo da aplicação:

Freqüentemente, os mandris de rebolos longos estão associados à retificação ID, mas alguns processos de retificação OD e creepfeed começaram a usar mandris estendidos para resolver problemas de folga. A retificação ID geralmente requer a maior relação comprimento/diâmetro. Dependendo das folgas das peças, o uso de rebolos superabrasivos de diâmetro menor permite o uso de mandris de diâmetro maior. E como as taxas de desgaste e a vida útil dos rebolos superabrasivos tendem a exceder as dos abrasivos convencionais, a vida útil geral do rebolo por peça pode permanecer semelhante. Se a aplicação de refrigerante restringir o comprimento otimizado do mandril e/ou o diâmetro externo, o fornecimento de refrigerante através do fuso ou do dispositivo de fixação pode ajudar.

Operadores experientes e engenheiros de produção sabem que quanto mais curto o mandril, melhor a moagem, mas podem se surpreender ao saber o quão melhor. Embora se possa pensar que um mandril de 50 mm de comprimento é duas vezes mais rígido que um de 100 mm, na verdade, a rigidez do mandril da roda muda exponencialmente com o comprimento ou diâmetro externo. Aumentar o diâmetro externo do mandril em 10% aumentará a rigidez estática em 46% e reduzir o comprimento em 10% aumentará a rigidez estática em 37%. Um mandril de aço com um eixo de 25 mm de diâmetro e 100 mm de comprimento tem uma rigidez estática de 12.000 N/mm, um eixo de 50 mm de comprimento = 96.000 N/mm - o que significa que o mandril mais curto é oito vezes mais rígido.