Обзор финишных машин ротационно-дискового принципа

Обзор финишных машин ротационно-дискового принципа

бзор финишных машин ротационно-дискового принципа основных европейских производителей

Финишные (отделочные операции), являются заключительными в технологической линии серийного и мелкосерийного производства не только ювелирных изделий и бижутерии, но и при изготовлении элементов мелкой пластики, в зуботехнической промышленности, а так же в некоторых областях производства мелкого медицинского инструмента. 
Ответственность данных видов операций трудно переоценить, так как они являются критерием качества готовых изделий, которые идут далее на реализацию в торговую сеть. 
К этим операциям традиционно относят следующие виды обработки поверхности заготовок изделий: 
1 - грубая обдирка заготовок (литье, штамповка, объемная штамповка); бормашинами, полировальными станками и двигателями; 
2 - шлифование; 
3 - полирование; 
4 -галтование; 
5 - глянцевание. 

Следует отметить, что данная классификация видов обработки характерна только для серийного и мелкосерийного производств. При эксклюзивном (ручном) изготовлении изделий речь, как правило, идет о двух основных видах обработки - шлифовании и полировании, проводимых на шлифовально-полировальных станках с горизонтальной осью вращения шпинделя, на котором монтируется инструмент (щетки, круги, фильцы, «пушки» и т.д.) или вручную, с применением наждачной шкурки, шабера, полировников и др. миниинструмента. 
При машинном, ручном шлифовании множество твердых абразивных зерен шлифовального круга или какой-либо другой абразивный материал воздействуют на обрабатываемую поверхность точно так же, как кромка режущего инструмента, т.е. снимает определенный слой металла, причем грубозернистые абразивные материалы применяются для формоизменения, а мелкозернистые - для получения гладкой поверхности. При последующем полировании этим методом, сглаженная - выровненная, но пока еще матовая поверхность, с шероховатостью соответствующей размеру режущей кромки абразивного зерна, доводится до глянцевого блеска, что достигается за счет применения мелкозернистого полирующего средства. В этом случае между шлифованием и полированием четкой границы провести нельзя. 
К сожалению, на многих отечественных серийных и мелкосерийных ювелирных предприятиях до настоящего времени широко применяются технологии ручной обработки изделий на шлифовально-полировальных станках, в то время, как за рубежом уже давно разработаны и внедрены в производство технологии, машины и линии для автоматизированной финишной обработки партий изделий от нескольких сот граммов до десятков килограммов с пооперацинным разделением стадий процесса. На европейском рынке предлагается широкая гамма финишных машин и линий с различным принципом обработки:

• линейные вибробарабаны (для все видов обработки);
• тороидальные вибробарабаны (для всех видов обработки);
• галтовочные барабаны с горизонтальной осью вращения (для галтовки); 
• магнитные галтовочные машины (для быстрой галтовки в объеме микроигл и шариков);
• магнитные финишные машины (для всех видов обработки);
• ротационные барабаны с горизонтальной осью вращения;
• планетарные ротационные барабаны с горизонтальной осью вращения; 
• ротационно-дисковые (турбо-дисковые) машины с вертикальной осью вращения (для всех видов обработки);
• ротационные с вертикальной осью вращения - суперфинишные машины (для супер глянца на дорогих изделия с крупными драгоценными вставками). 

В настоящее время широкое применение на европейских ювелирных производствах получили ротационно-дисковые (турбо-дисковые) машины, благодаря следующим преимуществам по отношению к традиционному методу ручной обработки на шлифовально- полировальных станках:

• автоматизации процесса;
• одновременной обработке больших партий изделий;
• возможности проведения всех видов финишных операций на одной машине (линии); 
• искпючению ручных операций на монтировке (обработка шкуркой, шабером и т.д.);
• снижению времени обработки в результате подбора оптимальных режимов обработки;
• снижению норм безвозвратных потерь; 
• высокой воспроизводимости результатов обработки (идентичности изделий по форме и шероховатости поверхности) благодаря искпючению человеческого фактора, что невозможно при ручной обработке больших партий изделий на шлифовально- полировальных станках, и как следствие - снижение брака и некондиционных изделий; 
• возможности обработки изделий с закрепленными ювелирными вставками (цирконами, фианитами, бриллиантами и т.д.); 
• улучшение санитарно-гигиенических норм на полировальных участках;
• высвобождению рабочего персонала, занятого на ручной шлифовке. Машину обслуживает один оператор. 

Резюмируя все вышеперечисленные преимущества, и не углубляясь в математические выкладки, можно констатировать, что эксплуатация данного вида машин значительно повышает производительность труда и заметно снижает себестоимость изделий, что делает применение данного виды оборудования экономически выгодным для мелкосерийных и серийных производств. 
Целью настоящей обзорной статьи, является ознакомление с машинами ротационно- дискового принципа обработки основных европейских производителей. 
Кратко рассмотрим теорию процесса. Основным конструктивным узлом данного типа машин, являются рабочие ёмкости (далее рабочие барабаны), имеющие цилиндрическую форму или форму усеченного конуса с малым значением конусности, в которых и проводятся технологические операции обработки поверхности изделий. В зависимости от вида операции в барабаны загружаются рабочие тела, (далее - наполнители) различной формы и шероховатости поверхности и обрабатываемые изделия.

В каждом отдельно стоящем рабочем барабане дно приводится во вращательное движение. При этом сами барабаны остаются неподвижными. Благодаря особой форме дна рабочего барабана, выполненного конструктивно в виде диска (тарелки), вращающегося независимо, и особой форме стенок барабана, достигается сложная траектория движение частиц наполнителя - спиралевидное движение по тороидальной образующей. Обрабатываемые изделия, увлекаемые массой наполнителя, двигаются по аналогичной траектории и находятся под постоянным воздействием частиц наполнителя. Благодаря интенсивному воздействию на поверхность изделия наполнителем и большой скорости вращения, достигается быстрый эффект шлифования / полирования / галтования / глянцевания изделий. 
Все виды финишных операций, проводимых в ротационно-дисковых машинах, кроме того, подразделяются на два основных процесса обработки - мокрой (влажной) и сухой обработки. В зависимости от металла (сплава), вида заготовки (штамповка, литье, прокат и т.д.), размеров изделия, качества поверхности изделия, подаваемого на обработку, сложности формы изделия, выбирается тот или иной вид и процесс обработки. 

К влажным процессам, проводимым в дисковых машинах можно отнести следующие виды финишных операций:

• влажное шлифование (вкпючая грубую обдирку);
• влажное полирование / глянцевание (галтование). 
• К сухим процессам - следующие виды: 
• сухое шлифование;
• сухое полирование; 
• сухое глянцевание. 

Соответственно рабочие барабаны конструктивно и функционально исполняются для влажного и/или сухого процесса, учитывая так же вид финишной операции - влажного шлифования, влажного полирования, и/или сухого шлифования, сухого полирования и т.д. 
В качестве обрабатывающего материала для каждого вида и процесса обработки применяются следующие наполнители:

для влажного шлифования - натуральная керамика (пирамиды, призмы, конусы, штифты), пластиковые наполнители (пирамиды, конусы) с подачей в барабан шлифовального компаунда - водного раствора спец. шампуней; 

для влажного полирования - порцелан (стеклянные шарики), стальные шарики (галтование) с подачей в барабан полировального компаунда - водного раствора спец. шампуней; 

для сухого шлифования - синтетические камни, грубый растительный гранулят (маис, орех) с добавлением шлифовальных паст; 

для сухого полирования / глянцевания - ореховый гранулят различных фракций с добавлением геометрически обработанного деревянного наполнителя, с полировальной пастой и полировальным маслом. 

По аналогии с ручным машинным шлифованием, обрабатывающим инструментом, снимающим металл, в процессе влажного шлифования являются поверхности керамических или синтетических наполнителей.

Чем выше зернистость поверхности, тем больше съем металла. Плоскости, грани, образующие и вершины конусов, пирамид, призм и штифтов обрабатывают аналогичные поверхности изделия.

Для получения необходимого качества поверхности в некоторых случаях необходимо проводить операцию неоднократно с использованием наполнителей разной шероховатости, начиная с более грубого зерна и заканчивая более мелким. Для уменьшения нагрева массы наполнителя и для удаления из рабочего барабана абразивных продуктов обработки, в него подается шлифовальный конпаунд в автоматическом режиме. 
При сухом шлифовании и полировании абразивным инструментом являются шлифовальные и полировальные пасты и пудры, подаваемые на изделия наполнителями для сухих процессов. Чем меньше зерно абразивной составляющей паст и чем мельче фракция наполнителя, тем больше эффект полирования/глянцевания. Для усиления глянца в наполнитель добавляют полировальное масло. 
В процессе влажного полирования (галтования) съема металла не происходит.

В этом случае происходит «выглаживание» поверхности изделия. Под давлением массы наполнителя (полированные стальные или стеклянные шарики) происходит пластическая деформация поверхностного слоя изделия. После превышения предела текучести обрабатываемого металла наблюдается явление наклепа - механического упрочнения поверхностного слоя. Чем выше степень полировки поверхности шариков, тем выше качество поверхности изделия. Для усиления полирующего эффекта и снижения коэффициента трения в рабочую ёмкость в автоматическом режиме подается полировальный компаунд. 
В зависимости от степени подготовки поверхности изделий, подающихся на операции финишной обработки, полный цикп обработки до глянца составляет от 2,5-3-х до 6-7 часов. 
Скорость вращения дисков рабочих барабанов в зависимости от вида и процесса обработки варьируется от 100 до 450 об/мин в диапазоне от О до 500 об/мин. 

Основные технические характеристики машин представлены в сводной таблице и классифицируются по следующим характеристикам: 

• объем рабочего барабана; 
• конфигурация машины (линии); 
• виды обработки; 
• автоматизация машины; 
• мощность, габариты, вес;
• функции и опционы. 

  Критерием классификации данного вида оборудования по фирмам-производителям является количество моделей, выпускаемых ими. В настоящем обозрении представлены машины следующих ведущих европейских фирм, известных на отечественном рынке оборудования: 
Даннеманн ГмбХ, Германия. 
Компания была основана в 1986 году одним из ведущих специалистов в области разработки ротационно-дисковой технологии и машин, основанных на этом принципе. За относительно короткий временной период компания не только разработала и выпустила на рынок большое количество модификаций ротационно-дисковых машин, но и вышла на глобальный международный рынок, имея представительства во всех промышленно развитых странах мира. 
Отек ГмбХ, Германия. 
Компания основана в 1996 году дипломированным инженером. С начала основания начала выпускать ротационно-дисковые машины. Благодаря высокому качеству продукции и интенсивной рекламной политике, активно внедряется на мировой рынок. Имеет представительства во всех промышленно развитых странах. 
Дреер ГмбХ, Германия. 
Компания основана более 40 лет назад и имеет большой опыт производства машин для финишных операций. Разработкой и производством ротационно-дисковых машин занимается на протяжении 15 лет. Имеет представительства в европейских странах, Америке, Азии. 
Ландо Марио с.р.л., Италия. 
Компания основана более 30 лет назад и имеет большой опыт производства машин для финишных операций, ультразвуковых моек и гальванических установок. Разработкой и производством ротационно-дисковых машин занимается на протяжении 15 лет. 
Металфинишинг с.р.л., Италия. 
Компания основана более 30 лет назад и имеет большой опыт производства машин для финишных операций, ультразвуковых моек, сепараторов, парогенераторов и др.оборудования. Разработкой и производством ротационно-дисковых машин занимается на протяжении 15 лет. 

Для более полного понимания кратко ознакомимся с техническими терминами и назначением данных конструктивных элементов и их функций: 

• помпа-дозатор - насос импульсного действия для подачи компаунда в автоматическом режиме в рабочие барабаны для проведения мокрых процессов;
• воздушное охлаждение - система подачи сжатого воздуха (наддува) от встроенного компрессора в рабочие барабаны для охлаждения наполнителя при проведении сухих процессов; 
• автореверс - система автоматического изменения направления вращения диска через заданный промежуток времени; 
• частотный регулятор - регулятор числа оборотов вращения диска по частоте; -микрофильтратор мокрой полировки - замкнутая система подачи и фильтрации компаунда на операции мокрого полирования (галтования); 
• материал спец. колец - конструктивных элементов обеспечивающих зазор между вращающимся диском и корпусом рабочего барабана. Чем выше износостойкость и прочность материала колец, тем больше ресурс работы машины и выше точность балансировки зазора, и как следствие выше технический класс машины. Все машины представленные в обзоре, за исключением продукции фирмы Даннеманн, оснащены кольцами из стали, с высокими износостойкими свойствами. Машины фирмы Даннеман оснащены кольцами из металлокерамических композитных материалов, имеющих особо высокую износостойкость. 
• каскад-ванна - система сепарации и отстаивания металлической фракции отработанного компаунда; 
• система аэрогринд - система подачи компаунда в барабаны для проведения процесса мокрого шлифования с одновременным наддувом сжатым воздухом. До минимума снижает потребление компаунда и повышает качество операции мокрого шлифования. Этой системой оснащены только машины фирмы «Даннеманн», начиная с моделей с объемом рабочего барабана 8 л. 

Рабочие барабаны, как правило, по классической схеме компонуются и монтируются на единой станине в линию, в соответствии с технологией и дополнительными функциями по требованию заказчика. В этом плане следует особо отметить машины компании Металфинишинг, с объемом барабана 8 и 15 л., которые выпускаются в одномодульном, автономном варианте с возможность проведения сухих и влажных процессов в одном барабане, и могут легко монтироваться в линию самим клиентом. 
В сравнительной таблице невозможно отобразить все варианты конфигурации машин, поэтому данные ограничиваются конфигурацией от 1-го до 3-х рабочих барабана с максимальным объемом до 100 л.