Waarom is voor het slijpen van spiegels gefilterde koelvloeistof nodig?

Je hebt uren besteed aan het slijpen van een mal tot deze perfect spiegelglad is. Dan zie je een enkel krasje onder het licht. Dat verpest de hele klus en verspilt je geld.

Gefilterde koelvloeistof is essentieel voor spiegelslijpen om "komeetstaart" krassen te voorkomen die veroorzaakt worden door micron deeltjes. Het voorkomt secundair snijden waarbij spanen terug in het oppervlak worden geperst, houdt de poreusheid van de slijpschijf in stand en voorkomt thermische uitzetting (staal zet 1,2 µm/100mm/°C uit), waardoor de oppervlakteruwheid onder Ra 0,2 µm blijft.

Hoewel een zeer nauwkeurige machine de basis vormt, bepaalt het ondersteunende systeem vaak het uiteindelijke resultaat. Bij spiegelslijpen zal zelfs de meest geavanceerde apparatuur falen als de koelomgeving niet goed is. Om submicron perfectie te bereiken, moet de koelvloeistof worden behandeld als een kritisch onderdeel van de geometrie van de machine in plaats van een eenvoudig verbruiksartikel. Inzicht in het mechanisme van vloeistofbeheer is de enige manier om uw afwerking en uw resultaat te waarborgen.

Hoe veroorzaken micordeeltjes in vuile koelvloeistof "komeetstaartjes" en oppervlaktekrassen?

Je bekijkt het onderdeel onder een lamp. Je ziet kleine sporen over de glans trekken. Deze sporen vernietigen de visuele kwaliteit van je product.

Micron-grote deeltjes in vuile koelvloeistof komen vast te zitten tussen de slijpschijf en het werkstuk. Als de schijf draait, sleept het deze harde deeltjes over het oppervlak, waardoor diepe groeven ontstaan die eruit zien als kometen met een kop en een vervagende staart. Deze fysieke schade verhindert het bereiken van een echte spiegelafwerking.

We moeten op microscopisch niveau kijken om dit falen te begrijpen. Spiegelslijpen is delicaat. We proberen een oppervlakteruwheid (Ra) van 0,2 μm of beter¹. In vuile koelvloeistof heb je zwevende deeltjes. Dit zijn kleine harde deeltjes. Het kunnen losse schuurkorrels van het wiel zijn, metaalspanen van het onderdeel of gewoon stof van de werkvloer.
Wanneer de koelvloeistof de slijpzone overspoelt, neemt het deze deeltjes met zich mee. De spleet tussen de slijpschijf en het werkstuk is ongelooflijk klein. Een deeltje komt vast te zitten in deze spleet. De schijf draait op hoge snelheid. Het vangt het deeltje en sleept het over het werkstukoppervlak.

Deze actie creëert een "komeetstaart". Het deeltje graaft zich eerst diep in. Dit is de kop van de komeet. Daarna kan het deeltje rollen, stuiteren of breken. De kras wordt ondieper en verdwijnt. Dit is de staart. Deze krassen volgen meestal de draairichting van het wiel of de tafelaanvoer. Onder een vergroting van 200X kun je duidelijk het "plukpunt" zien waar de schade begint.
Soms rollen de deeltjes gewoon willekeurig rond. Dit veroorzaakt onregelmatige, willekeurige krassen over het hele oppervlak.
Er is nog een risico dat "secundair snijden²." Dit gebeurt wanneer spanen (metaalspanen) zich ophopen. De schijf drukt deze spanen terug in het metaal. Het snijdt opnieuw in het oppervlak dat je net hebt afgewerkt. Dit verpest de glans en verhoogt de ruwheid. Je moet deze deeltjes eruit filteren om deze mechanische schade te stoppen.

Waarom is regeling van de koelvloeistoftemperatuur essentieel voor het handhaven van strakke toleranties tijdens lange diensten?

Je eerste deel 's ochtends is perfect. Tegen de lunch zijn de onderdelen te groot. Je jaagt de hele dag op de tolerantie en creëert afval.

Temperatuurregeling voorkomt thermische uitzetting. Staal zet ongeveer 1,2 μm per 100mm uit voor elke 1°C stijging. Zonder koeler wordt het koelmiddel warm, waardoor het werkstuk groeit en de schijf sneller slijt, waardoor het onmogelijk wordt om de submicron toleranties aan te houden die nodig zijn voor spiegelslijpen.

Temperatuurstabiliteit is het geheim van consistentie. Bij spiegelslijpen werken we vaak met toleranties rond de 0,01 mm (10 μm) of zelfs nog krapper, soms tot ±0,001 mm. Metaal is extreem gevoelig voor warmte.
Denk eens na over de wiskunde. Bij staal zet het metaal uit telkens als de temperatuur met slechts 1°C stijgt. Het groeit ongeveer 1,2 μm voor elke 100mm lengte. Dit klinkt klein. Maar als je koelvloeistof 5°C of 10°C opwarmt tijdens een lange shift, verandert je onderdeel aanzienlijk van grootte. Misschien slijp je het onderdeel tot het juiste getal op het scherm, maar als het afkoelt, krimpt het en valt het buiten tolerantie.

Hitte creëert ook een vicieuze cirkel voor de machine. Het slijpproces veroorzaakt wrijving. Deze wrijving veroorzaakt warmte. De koelvloeistof absorbeert de warmte. Als je geen koeler hebt, wordt de koelvloeistof in de tank heter en heter.
Hete koelvloeistof kan het wiel niet effectief koelen. Het wiel begint te lijden. De smeerfilm breekt af. De wrijving neemt toe. Dit veroorzaakt "verglazing" of "slippen" van het wiel. Het wiel schuurt in plaats van snijdt. Dit genereert nog meer warmte. Dit kan brandplekken op je spiegeloppervlak veroorzaken.
Je eindigt met een situatie waarin "hoe meer je maalt, hoe heter het wordt". Hoogwaardige spiegelslijpmachines moeten een onafhankelijke koeleenheid³. Dit houdt de vloeistof op een constante temperatuur. Het stopt de thermische drift voordat het je batch verpest.

Welk filtratiesysteem past bij jouw spiegelslijpsel?

Je hebt een filter, maar de koelvloeistof is nog steeds troebel. Standaardfilters laten het gevaarlijke fijnstof door en beschadigen je onderdelen.

Voor het slijpen van spiegels heb je een meertrapsfiltersysteem nodig dat deeltjes tot 5 micron kan verwijderen. Begin met een magnetische afscheider voor ijzersplinters, gevolgd door een kopergaas- of papieren bandfilter. Tot slot verwijdert een strikte fijne filtratie zwevend slib om de poriën van de schijf te beschermen.

Je kunt niet vertrouwen op een enkele filtermethode voor zeer nauwkeurig werk. Je hebt een verdediging in de diepte nodig. Wij raden een meerfasenaanpak aan om de koelvloeistof te reinigen.
Gebruik eerst magnetische filtratie⁴. Bij het meeste slijpwerk zijn ferrometalen betrokken. Een magneetseparator haalt het zware ijzervijlsel en de grote spaanders eruit. Dit beschermt je pompen en ontlast de fijnere filters.
Gebruik ten tweede een barrièrefilter. Dit is vaak een kopergaas of een papieren bandfilter. De koelvloeistof gaat door deze fysieke barrière. Het vangt de middelgrote deeltjes en niet-magnetisch vuil op.

Voor een spiegelende afwerking is dit echter niet genoeg. Je moet het microscopische slib verwijderen. Zelfs deeltjes zo klein als 10-20 micron kunnen oppervlakken van optische kwaliteit in gevaar brengen. U moet filtratie tot 5 micron⁵. Als je dat niet doet, zullen deze fijne de poriën van je slijpschijf verstoppen. Een verstopte schijf kan niet snijden. Het schuurt en verbrandt.
Je moet een strikt vervangingsschema toepassen. Controleer het vervuilingsniveau regelmatig. Als de koelvloeistof er vuil uitziet, is het al te laat. Je moet het systeem ook afdichten. Winkelstof is een vijand. Houd de tank afgedekt en de leidingen afgedicht.
Schone koelvloeistof beschermt ook de chemie van de machine. Onzuiverheden kunnen de roestwerende additieven in de vloeistof ruïneren. Dit leidt tot corrosie op je dure machinebed.

Filtratiefase	Verontreiniging verwijderd	Doel
Magnetische scheider	IJzervijlsel, zware spaanders	Beschermt pompen, verwijdert bulkafval
Papier/Gaasfilter	Medium deeltjes, wielkorrel	Voorkomt grove verontreiniging
Fijne filtratie	Deeltjes <5 micron	Voorkomt krassen en wielverstoppingen

Hoe zorgt de koelmiddelconcentratie voor de balans tussen smering en koeling in de maalzone?

Je voegt water toe om geld te besparen. Plotseling verstopt het wiel en verbrandt het onderdeel. Het mengsel is net zo belangrijk als de machine zelf.

Een concentratie van 8%-10% zorgt voor de nodige smering om wrijving te verminderen en dof worden van wielen te voorkomen. Terwijl water het beste koelt, voorkomt dit hogere oliegehalte verbranding en zorgt het voor een gladdere afwerking. Je moet dit combineren met hogedrukstralen (3-5MPa) om de luchtbarrière te doorbreken en de snede te bereiken.

De balans vinden is lastig. Water is het beste koelmiddel ter wereld. Olie is het beste smeermiddel. Bij spiegelslijpen heb je beide nodig.
Als de concentratie te laag is (mager), heb je voornamelijk water. Je krijgt geweldige koeling, maar slechte smering. De schuurkorrels op het wiel zullen snel slijten. De poriën van het wiel raken verstopt met metaal. Je kunt brandplekken zien op het onderdeel omdat de wrijving te hoog is.
Als de concentratie te hoog (rijk) is, heb je te veel olie. De warmte wordt niet snel genoeg afgevoerd. Het onderdeel kan thermisch vervormen.

Voor spiegelslijpen raden we een hogere concentratie aan dan voor standaardslijpen. Streef naar 8% tot 10%. We geven de voorkeur aan emulsies onder extreme druk⁶ of vloeistoffen op oliebasis. Dit rijke mengsel creëert een sterke smeerfilm. Het maakt het snijden soepeler. Het helpt bij het bereiken van die Ra ≤ 0,2 μm afwerking.
Maar je kunt het er niet zomaar ingieten. De maalzone is heet tot 1000°C. Het draaiende wiel creëert een luchtbarrière die de vloeistof tegenhoudt. Je hebt kracht nodig. Je moet hogedrukstralen⁷idealiter 3 tot 5 MPa. Deze druk gaat door de luchtbarrière heen. Het levert de rijke koelvloeistof direct af op het contactpunt. De spanen worden onmiddellijk weggespoeld zodat ze het oppervlak niet kunnen beschadigen.
Voor gevoelige materialen zoals keramiek is standaardvloeistof misschien niet genoeg. Je hebt dan misschien samengestelde koeltechnologieën nodig. Maar voor de meeste metalen moet u de concentratie op 8-10% houden en de druk hoog.

Conclusie

Om een spiegelende afwerking te bereiken, moet je vuil kleiner dan 5 micron filteren om krassen tegen te houden, de temperatuur regelen om toleranties vast te houden en de 8-10% koelvloeistofconcentratie handhaven voor smering.

---