A lamellás tárcsák tesztelésének módszertana

Minden gyártót, függetlenül attól, hogy mit gyárt, érdekel, hogy termékei mely minőségi osztályba tartoznak. A termék minősége többek között meghatározza, hogy mely piaci szegmensbe és milyen felhasználásra szánják, valamint azt is, hogy a gyártó milyen árat kérhet érte.

A lamellás tárcsák (1. ábra) általánosan ismert betészerszámok, amelyek alkalmasak hegesztések és munkadarabok felületeinek megmunkálására, főként fém- és faanyagok esetében, a festék és a korrózió eltávolítására, valamint széles körű felhasználásra igényes ipari körülmények között.

Különböző átmérőkkel, alakkal, szemcseméretekkel és a felhasznált csiszolóanyag típussal készülnek. Cégünk már 6 éve gyártja őket – számunkra is fontos tudni, hogyan állnak betétszerszámaink a versenytársakéval összehasonlítva.

Először is meg kell határoznunk, mit értünk a „lamellás tárcsa minősége” kifejezés alatt. Ez nem teljesen egyszerű feladat. A lamellás tárcsáknál több tulajdonságukat is értékelhetjük, és különböző felhasználók számára más-más lehet ezek közül a kulcsfontosságú.

1. ábra. Lamellás tárcsák

Ezen kívül a különböző szemcseméretű tárcsáknak eltérő az elsődleges rendeltetésük. Ebben a cikkben a durvább szerkezetű (P40, P60) tárcsák tesztelési módszertanára összpontosítunk, amelyektől elsősorban gyors anyageltávolítás várják el a csiszolás során. A finomabb változatok (P80-tól felfelé) más célokra szolgálnak, és tesztelésük eltérő megközelítést igényel.

A durvább megmunkálásra szánt lamellás tárcsák esetében a következő tulajdonságok/paraméterek érdekesek számunkra:

• mennyi anyagot távolít el egy lamellás tárcsa, ha teljes elkopásáig használjuk, illetve addig a pontig, amikor a tárcsa még nem kopott el teljesen, de további használata már nem hatékony, mivel egy bizonyos használati idő után csiszolási teljesítménye az elfogadható szint alá csökkent
• mennyi idő alatt kopik el teljesen a lamellás tárcsa
• milyen a lamellás tárcsa teljesítményének időbeli alakulása (görbe, grafikon)

A tesztelés fő célja, hogy lehetőséget adjon különböző lamellás tárcsák tulajdonságainak összehasonlítására. Annak érdekében, hogy az összehasonlítás objektív legyen, az egyes tárcsák tesztjeit azonos feltételek mellett kell elvégezni. Mindenekelőtt a következő elveket kell betartani:

• azonos típusú sarokcsiszoló használata a tesztek során
• azonos alakú és azonos anyagú munkadarab
• azonos nyomás a sarokcsiszoló részéről a munkadarabra
• azonos a tárcsa előtolási sebessége a munkadarabhoz képest
• azonos a szerszám dőlésszöge a munkadarabhoz képest^*

^*Teszteléskor előnyben részesítjük azt a dőlésszöget, amikor a tárcsa teljes aktív felületével érintkezik a munkadarab felületével (2. ábra A). A 2. ábra B és C esetében a szerszám dőlésszöge helytelenül van beállítva a munkadarabhoz képest, jóllehet a gyakorlatban előfordulnak olyan helyzetek, amikor éppen ez a dőlésszög kívánatos.

2. ábra. Helyes (A) és helytelen (B, C) dőlésszög a munkadarabhoz képest

Ezen feltételek betartása bonyolultabb, mint amilyennek első pillantásra tűnhet. Például a tesztberendezés kialakításától függ a szerszám munkadarabhoz viszonyított pontos dőlésszögének és a szerszám munkadarabra gyakorolt állandó nyomásának betartása.

Két elv létezik a sarokcsiszoló tesztberendezésben történő rögzítésére: függőleges vezetősínen (3. ábra A) vagy az egyik végén rögzített vízszintes karon (3. ábra B).

Ha a sarokcsiszoló függőleges vezetősínen van felfüggesztve, tökéletesen biztosítható a szerszám állandó dőlésszöge a munkadarabhoz képest, függetlenül a munkadarab magasságától, amely a fokozatos csiszolás során csökken. Az állandó nyomás biztosítása azonban ennél a módszernél nehezebb. A nyomást ugyanis motoros meghajtás hozza létre, amely a sarokcsiszolót függőleges irányban mozgatja, és digitális mérleg jelzése alapján aktiválódik, amely valós időben értékeli a sarokcsiszoló munkadarabra gyakorolt aktuális nyomását.

3. ábra. Sarokcsiszoló rögzítése függőleges vezetősínen (A), vízszintes karon (B)

Ezzel szemben, ha a sarokcsiszoló vízszintes karra van rögzítve, a nyomás mindig állandó, mivel azt kizárólag maga a sarokcsiszoló saját tömege és a hozzáadott súly hozza létre. Ennél a rögzítési módnál viszont problémát jelent a sarokcsiszoló munkadarabhoz viszonyított dőlésszöge, amely a munkadarab magasságának csökkenésével kissé nő – ezt figyelni kell és rendszeresen be kell állítani.

Ezen kívül számos egyéb tényező is szerepet játszik. Említsünk meg legalább egyet: minél magasabb hőmérsékletre melegszik a munkadarab, annál kisebb a tárcsa csiszolási hatékonysága. Ez természetesen minden tárcsára igaz, így mondhatnánk, hogy ez a tényező nem számít. Ha azonban az egyik tárcsa tesztelésekor a munkadarab például 100mm magas, a másik tárcsa esetében pedig már csak 50mm, az azt jelenti, hogy kisebb a térfogata és a felülete, amely a keletkező hőt leadja, tehát gyorsabban felmelegszik magasabb hőmérsékletre.

Egy másik változó, amely jelentősen befolyásolja a teszt eredményét, a csiszolt munkadarab alakja. Általánosságban elmondható, hogy élek vagy hegesztési varratok csiszolásakor az anyagveszteség sokkal nagyobb, mint nagy felületek csiszolásakor. A munkadarab anyaga szintén fontos szerepet játszik. Egyes anyagokat jól csiszol a korund csiszolóanyag, másokhoz inkább a cirkónium-korund vagy a kerámia csiszolóanyag alkalmas.

A lamellás tárcsa működési elve

Az egyes tesztelt paraméterek jelentésének jobb megértése érdekében először nézzük meg a lamellás tárcsa működési elvét. A hordozó alapanyagon elhelyezett abrazív szemcsékből készült lamellák úgy vannak elrendezve és a hordozótányérra ragasztva kör alakban, hogy egymást átfedjék (4. ábra).

4. ábra. Látható – felületi (A) és fedett (B) lamellarész új lamellás tárcsán

5. ábra. A csiszolóanyag kopása a lamellás tárcsa aktív felületén

Minél több lamella van és minél hosszabbak a lamellák, annál nagyobb a fedett felületük. Új, hagyományos lamellás tárcsáknál a lamella látható felülete a teljes felületének körülbelül 20–30%-át teszi ki. Ez a lamella munkafelülete. Csiszolás közben a lamella látható részén lévő csiszolószemcsék fokozatosan kopnak. Az 5. ábrán látható, hogy új tárcsa esetében gyakorlatilag a teljes aktív/munkafelület csiszolóanyaggal van borítva – ezért van az, hogy az új lamellás tárcsa anyageltávolítása a leggyorsabb. Egy idő után azonban a csiszolóanyag elkopik, leválik, és az aktív felület egy része csiszolóanyag nélkül marad – csak a „csupasz” hordozó anyag van jelen, amely fokozatosan letörik, és így feltárja az alatta lévő lamellán található új csiszolóanyagot.

A lamellás tárcsa fokozatos kopását leginkább befolyásoló legfontosabb paraméterek:

• a felhasznált csiszolóanyag minősége
• a megfelelő hordozó anyag megválasztása

Ha a hordozó anyag túl merev és ellenálló lenne, akkor a csiszolószemcsék elkopása után a hordozó anyag teljes felülete megmaradna, és lefedné az alatta lévő lamella új csiszolószemcsés rétegét (6. ábra).

Ez nagyon nem kívánatos állapot, mivel ha a lamellás tárcsa aktív felületén nincs csiszolóanyag, akkor a tárcsa csak csúszik a megmunkált anyagon, és már nem képes eltávolítani a csupasz hordozó anyagot, hogy feltárja az alatta lévő csiszolóanyagot.

Ilyenkor gyakorlatilag használhatatlanná válik. Bizonyos mértékig lehet rajta segíteni, például úgy, hogy a tárcsával erősen abrazív anyagba (pl. tégla) csiszolunk, és ezáltal a hordozó anyag felülete megsérül/letörik, ami legalább részben helyreállítja a csiszolóképességét.

6. ábra. Hordozó alapanyag abrazív részecskék nélkül

Ezzel szemben, ha a hordozóanyag túl finom lenne, az idő előtt elkopna, és olyan csiszolószemcsék is leválnának, amelyek még rendelkeznek csiszolóképességgel. Ebben az esetben a lamellás tárcsával való munka kényelmes – szinte végig a teljes aktív felület csiszolószemcsével van borítva, az anyageltávolítás gyors, és a munka jól halad. A tárcsa azonban túl gyorsan elkopik.

Mi tehát a lamellás tárcsák tesztelésének tárgya?

Értékelésre kerül az anyageltávolítás sebessége, annak időbeli lefolyása, valamint a lamellás tárcsák teljes élettartama. Mindez azonos feltételek mellett történik, különösen akkor, ha két különböző tárcsa tulajdonságait szeretnénk objektíven összehasonlítani.

Egy tipikus teszt hat, egyenként 10 perces csiszolási ciklusból áll. Minden ciklus után mérlegeléssel meghatározzuk, mennyi anyagot távolítottunk el. Az adatokat táblázatban (1. táblázat) rögzítjük, és grafikonon (1. grafikon) is kiértékelhetők.

A két összehasonlított tárcsa azonos típusú: kónuszos T29 típusú alátéttányéros lamellás tárcsa, 72 azonos méretű és elrendezésű lamellával, azonban a csiszolószalagok különböző gyártóktól származnak. Az adatokból kiderül, hogy egy óra tesztelés után az 1. TÁRCSA valamivel több anyagot távolított el (1515g), mint a 2. TÁRCSA (1499g). Azonban az 1. TÁRCSA csiszolási teljesítménye gyorsabban csökkent az idő múlásával, és mivel a teszt végén egyik tárcsa sem volt teljesen elkopva, így tovább lehetett volna velük dolgozni, feltételezhető, hogy további csiszolás során már a 2. TÁRCSA került volna előnybe.

1. grafikon. A hat csiszolási ciklus utáni anyageltávolítás rögzített értékei

Természetesen lehetséges a tárcsákat teljes kopásukig tesztelni (ez adja a legteljesebb képet a betétszerszám tulajdonságairól), de ez időigényesebb – egy jó minőségű lamellás tárcsa kibír két óra csiszolást, néha még többet is.

Egy ilyen teszt eredménye például lehetne a következő megállapítás: “A lamellás tárcsa teljes kopásáig 2300g közönséges szerkezeti acélt távolít el. Teljes kopása 82 perc csiszolás után következik be, 4500g nyomás mellett a megmunkált anyagon. A 70. perc csiszolás után azonban teljesítménye annyira lecsökken, hogy a vele végzett munka már nem hatékony – a csiszolás utolsó 12 percében (a teljes csiszolási idő 15%-ában) mindössze 70g anyagot távolított el (az összes eltávolított anyagmennyiség 3%-át)”.

Fontos hangsúlyozni, hogy ebben a cikkben kizárólag a lamellás tárcsák csiszolási teljesítményének tesztelési módszertanával foglalkoztunk. A megfelelő betétszerszám kiválasztásakor a felhasználók még egy paramétert figyelembe vesznek: a tárcsa árát, és így „egy gram anyag eltávolításának az árát”. Ez azonban már egy külön cikk témája...

Zárszó

A lamellás tárcsa teljesítményének objektív tesztelése a minősítés fontos szempontját jelenti. A tesztberendezések konstrukciós elvei miatt azonban ez meglehetősen összetett folyamat. Bizonyos mértékű eltérés (mérési hiba) elfogadásával azonban a kapott adatok releváns és kellően megbízható információt nyújtanak. A tesztberendezések helyes beállítása és a tesztek korrekt végrehajtása mellett két azonos lamellás tárcsa eredményeinek eltérése nem haladja meg az 5%-ot.

Kulcsszavak: lamellás tárcsák, tárcsák tesztelése, anyageltávolítás, tárcsa élettartama, tárcsa szemcsemérete, csiszolás, csiszolószerszámok, csiszolóanyag, sarokcsiszoló

Források:
A HERMAN cég belső műszaki és oktató dokumentációi

Ing. Anton Tokár

Szoftverfejlesztő mérnökként fejeztem be egyetemi tanulmányimat, a programozással több mint 25 éve foglalkozom. Jelenleg a fő munkaköröm a Herman cégnél az, hogy koordináljam azt a csapatot, amelyik a cég weboldalát és az e-kereskedelmi megoldásainkat fejleszti. Ezen túlmenően több éves technológusi tapasztalattal rendelkezem a csiszolóanyagok gyártása területén. Szabadidőmet a hobbijaim között osztom meg, amelyek a következők: művészet, motorozás, szaxofonozás, úszás és utazás.