pobieranie: instrukcja obróbka ścierna
Pobierz dokument docPrzeglądaj wersję html pliku:
OBRÓBKA ŚCIERNA
W procesach obróbki ściernej naddatki obróbkowe są usuwane przez
dużą liczbę ziaren ściernych (ostrzy), mających nieregularne
kształty oraz dużą liczbę krawędzi. Wióry, które tworzą się na
skutek skrawania poszczególnymi ziarnami ściernymi, są bardzo drobne
i niedostrzegalne okiem nieuzbrojonym.
Obróbka ścierna może być wykonywana luźnym ścierniwem lub
narzędziami ściernymi, w których poszczególne ziarna są powiązane
za pomocą spoiwa (narzędzia ścierne spojone) lub kleju (narzędzia
ścierne nasypowe: płótna oraz papiery ścierne). Obróbkę ścierną
można podzielić na szlifowanie oraz ścierną obróbką
wykańczającą (gładzenie, dogładzanie oscylacyjne, docieranie,
polerowanie ścierne), nazywaną także ścierną obróbką
gładkościową.
Materiałami ściernymi są substancje o dużej twardości, stosowane do
wytwarzania narzędzi ściernych oraz past ściernych. Rozdrobniony
materiał ścierny, posegregowany według wielkości ziaren, nosi nazwę
ścierniwo. Materiały ścierne dzielą się na naturalne i sztuczne
(syntetyczne).
Spośród naturalnych materiałów ściernych należy wymienić:
• diament naturalny (symbol umowny D), który jest krystaliczną
odmianą węgla i najtwardszym ciałem występującym w przyrodzie. Ze
ścierniwa diamentowego są wytwarzane narzędzia ścierne spojone oraz
pasty ścierne. Z kryształów diamentu wyrabia się narzędzia
monokrystaliczne, np. obciągacze do ostrzenia i profilowania ściernic,
noże, ciągadła;
• korund (AN), którego głównym składnikiem jest
krystaliczny Al2O3. Materiał ten ma twardość nieco mniejszą od
diamentu. Ze ścierniwa korundowego są wytwarzane płótna, papiery
oraz pasty ścierne. Luźne ścierniwo korundowe służy do
obróbki szkła optycznego;
• szmergiel (N), który jest skałą składającą się z korundu,
hematytu i magnetytu (rudy żelaza), skaleni i kwarcu. Twardość
szmergla jest nieco mniejsza niż korundu. Ścierniwo szmerglowe
znajduje zastosowanie głównie w produkcji płócien i papierów
ściernych oraz do docierania i polerowania;
• krzemień (KM), który jest skałą osadową składającą się z
drobnoziarnistej i bezpostaciowej krzemionki. Ścierniwo krzemieniowe
jest wykorzystywane w produkcji płócien i papierów ściernych.
Do najczęściej stosowanych sztucznych materiałów ściernych
należą:
• elektrokorund (A), który w porównaniu z korundem charakteryzuje
się większą jednorodnością i twardością oraz mniejszą
zawartością domieszek. Stosuje się wiele gatunków elektrokorundu:
szlachetny (99A), półszlachetny (97A), zwykły (95A) oraz stopowe
(chromowy - CrA, tytanowy - TiA, cyrkonowy - ZrA). Ze ścierniwa
elektrokorundowego są wytwarzane narzędzia ścierne spojone i
nasypowe, a luźne ścierniwo elektrokorundowe stosuje się do
docierania i polerowania;
• węglik krzemu (C) — nazywany także karborundem —
charakteryzujący się dużą twardością i kruchością, większą
niż elektrokorund. Materiał ten jest produkowany w dwóch gatunkach:
jako zielony (99C) oraz czarny (98C). Ze ścierniwa z węglika krzemu
wytwarza się narzędzia ścierne spojone oraz nasypowe; luźne
ścierniwo z węglika krzemu jest stosowane do docierania i polerowania;
• diament syntetyczny (DS). W porównaniu z diamentem naturalnym
ziarna diamentu syntetycznego są bardziej kruche i szorstkie -mają
zatem korzystniejsze właściwości skrawne. Ścierniwo diamentowe
syntetyczne jest stosowane głównie do wytwarzania ściernic
supertwardych oraz past ściernych;
• borazon (BN), którego twardość jest zbliżona do diamentu, a
odporność na wysoką temperaturę - większa. Ścierniwo borazonowe
służy do wytwarzania ściernic supertwardych oraz past ściernych;
• węglik boru (BC), którego twardość jest większa niż węglika
krzemu, lecz mniejsza niż borazonu. Ścierniwo z węglika boru ma
j bardzo korzystne własności skrawne, jednakże - już w temperaturze
700-750°C - utlenia się. Używa się go głównie w postaci past do
docierania i polerowania materiałów bardzo twardych, np. tlenku glinu
czy węglików spiekanych.
Narzędzia ścierne spojone
Podczas maszynowej obróbki ściernej najczęściej stosowane są
klasyczne narzędzia ścierne spojone - ściernice, segmenty ścierne,
osełki do gładzenia i dogładzania - wytwarzane od dawna ze stosunkowo
tanich materiałów ściernych, głównie elektrokorundu oraz
korborundu. Ściernice służą do szlifowania. Zamocowane w specjalnych
korpusach segmenty ścierne tworzą ściernice segmentowe, stosowane do
bardzo wydajnego szlifowania płaszczyzn czołem ściernicy.
Narzędzia ścierne spojone są bryłami geometrycznymi o różnych
kształtach, składającymi się (rys. 7.1) ze ścierniwa, spoiwa oraz
przestrzeni wolnych, nazywanych porami.
Rys. 7.1. Budowa narzędzia ściernego spojonego
Klasyczne narzędzia ścierne spojone określają- zapisane w podanej
niżej kolejności - następujące symbole:
• czterocyfrowy rodzaju i kształtu narzędzia (rys. 7.2),
• jednoliterowy zarysu (rys. 7.3), stosowany tylko w odniesieniu do
ściernic płaskich,
• charakterystyczne dla danego narzędzia wymiary (rys. 7.2),
• liczbowo-literowy gatunku i rodzaju ścierniwa (np. 99A, 97A,
95A, 99C, 98C),
• liczbowy wielkości ziarna ścierniwa (tab. 7.1),
• jednoliterowy twardości narzędzia (tab. 7.2),
• liczbowy struktury narzędzia (tab. 7.3), obliczany ze wzoru:
gdzie:
k - symbol liczbowy struktury narzędzia,
Vz - objętość zajmowana w narzędziu przez ścierniwo,
Vs - objętość zajmowana w narzędziu przez spoiwo,
Vp - objętość zajmowana w narzędziu przez pory.
• literowy rodzaju spoiwa (tab. 7.4),
• liczba określająca w m/s dopuszczalną prędkość obwodową
narzędzia (w odniesieniu do ściernic).
Rys. 7.2. Przykłady kształtów i charakterystycznych wymiarów
narzędzi ściernych spojonych: a) segmentu ściernego o symbolu 3101,
b) segmentu ściernego o symbolu 3109, c) osełki o symbolu 5420, d)
osełki o symbolu 5440, e) ściernicy płaskiej - symboli, f) ściernicy
pierścieniowej z podcięciem - 201, g) ściernicy garnkowej walcowej z
dwustronnym wybraniem - 9, h) ściernicy garnkowej stożkowej -11, i)
ściernicy trzpieniowej walcowej - 5210, j) ściernicy trzpieniowej
talerzowej - 5290
Rys. 7.3. Przykłady nazw i symboli zarysu ściernic płaskich: a)
prosty - A (nie podaje się w oznaczeniu ściernicy), b) zaokrąglony z
jednostronnym ścięciem 60° - D, c) promieniowy wypukły - L,
d) z dwustronnym ścięciem symetrycznym 45° - P
Należy dodać, iż twardość ściernego narzędzia spojonego jest
związana z oporem, jaki stawia spoiwo przeciwko wyrywaniu ziaren
ścierniwa. Twardość narzędzi ściernych zależy od wytrzymałości
spoiwa, przyczepności spoiwa do ziaren ścierniwa oraz wymiarów
warstewek spoiwa wiążących poszczególne ziarna.
W miarę upływu czasu skrawania ziarna ścierniwa ulegają coraz
większemu stępieniu, czemu towarzyszy wzrost siły skrawania oraz
intensywne wydzielanie ciepła. W narzędziach o właściwie dobranej
twardości zachodzi zjawisko samoostrzenia się, które polega na tym,
że ziarna stępione samoczynnie wykruszają się z narzędzia,
odsłaniając leżące pod nimi ziarna ostre.
Do materiałów supertwardych, których twardość przekracza 4500
HV/0,02, zaliczane są diament i borazon.
Narzędzia ścierne supertwarde — ściernice i piły tarczowe —
składają się z metalowego korpusu (tarcza lub trzpień) oraz
osadzonej na nim warstwy roboczej, zawierającej ziarna ścierniwa
związane spoiwem (rys. 7.4). Narzędzia te są wielokrotnie droższe od
klasycznych.
Ziarna ścierniwa borazonowego i diamentowego są bardzo twarde i mają
bardzo ostre krawędzie, dzięki czemu podczas szlifowania ściernicami
supertwardymi wydziela się stosunkowo mało ciepła. Ściernice
supertwarde są stosowane do szlifowania materiałów kruchych i
twardych, np. węglików spiekanych.
Szlifowanie
Szlifowanie jest najczęściej stosowanym sposobem obróbki ściernej -
umożliwia uzyskiwanie wysokiej jakości (tab. 5.1) powierzchni:
obrotowych wewnętrznych i zewnętrznych, płaskich oraz kształtowych
(w tym gwintów i uzębień). W procesach technologicznych szlifowanie
jest poprzedzone operacjami obróbki wiórowej.
Podczas szlifowania ruch główny (vc w m/s) wykonuje obracająca się
ściernica, zamocowana na wrzecionie wrzeciennika narzędziowego
obrabiarki. Ruchy posuwowe - wykonywane przez obrabiany przedmiot
(najczęściej) lub ściernicę - mogą być obrotowe (posuw obwodowy
obrabianego przedmiotu – vw w mm/s) i prostoliniowe. Ruchy posuwowe
prostoliniowe podczas szlifowania są - w odróżnieniu od innych
sposobów obróbki - orientowane nie w stosunku do obrabiarki (np.
posuwy wzdłużny i poprzeczny), ale względem ściernicy. Podczas
szlifowania mamy więc do czynienia z ruchami posuwowymi:
• osiowym (vfa w mm/s lub (μm/s), skierowanym równolegle do osi
ściernicy,
• promieniowym (vfr w mm/s), odbywającym się w
kierunku prostopadłym do osi ściernicy,
• stycznym (vft w mm/s), przebiegającym w kierunku stycznym do
czynnej (skrawającej) powierzchni ściernicy.
Bardzo ważną rolę odgrywają także następujące ruchy:
• dosuw ściernicy (g w mm/skok lub μm /skok), nazywany także
posuwem okresowym wgłębnym, polegający na nieciągłym (skokowym)
przemieszczaniu się ściernicy prostopadle do powierzchni obrobionej,
• kompensacyjny (ciągły lub nieciągły), wykonywany przez
ściernicę lub obrabiany przedmiot w celu wyeliminowania wpływu
zużycia ściernicy i odkształceń cieplnych na jakość powierzchni
obrobionej.
Klasyfikację odmian szlifowania przedstawiono na rys. 7.5.
Do obróbki wałków (zewnętrznych powierzchni obrotowych)
najczęściej stosowane jest szlifowanie kłowe z posuwem osiowym (rys.
7.6). Przedmiot obrabiany jest zamocowany w kłach wrzeciennika
przedmiotowego oraz konika. Zarówno wrzeciennik przedmiotowy -nadający
przedmiotowi obrabianemu ruch obrotowy za pomocą tarczy zabierakowej i
zabieraka - jak i konik są zamocowane na stole szlifierki, który
przesuwa się w lewo i w prawo. Ruch główny wykonuje obracająca się
wokół własnej osi ściernica. Ruchami posuwowymi są:
• ruch obrotowy obrabianego wałka (posuw obwodowy),
• prostoliniowy ruch (w lewo i prawo) obrabianego wałka, skierowany
równolegle do osi ściernicy (posuw osiowy).
Rys. 7.6. Szlifowanie wałka kłowe z posuwem osiowym; ns- ruch obrotowy
ścierny, nw
- ruch obrotowy obrabianego przedmiotu, fa - posuw osiowy ( w mm/obr.),
g - dosuw
ściernicy równy głębokości skrawania, vfa - prędkość ruchu
posuwowego osiowego
Podczas każdego (lub co drugiego) zwrotu wektora prędkości ruchu
posuwowego osiowego ściernica przemieszcza się skokowo w kierunku
prostopadłym do własnej osi (równoległej do osi obrabianego wałka),
wykonując w ten sposób ruch dosuwowy.
Do obróbki krótkich powierzchni walcowych jest stosowane szlifowanie
kłowe z posuwem promieniowym. Obrabiany wałek nie wykonuje wówczas
posuwu osiowego, a ściernica - zamiast skokowego dosuwu - wykonuje
ciągły ruch posuwowy promieniowy.
Szlifowanie otworów (wewnętrznych powierzchni obrotowych) przeprowadza
się najczęściej jako uchwytowe zwykłe z posuwem osiowym (rys. 7.7).
Przedmiot obrabiany jest zamocowany w uchwycie osadzonym na wrzecionie
wrzeciennika przedmiotowego, które nadaje mu ruch obrotowy. Ruch
główny (obrotowy) wykonuje ściernica osadzona na wrzecionie
wrzeciennika narzędziowego. Ruchami posuwowymi są:
• ruch obrotowy obrabianego przedmiotu (posuw obwodowy),
• ruch prostoliniowy (w lewo i w prawo) ściernicy (posuw osiowy).
Rys. 7.7. Szlifowanie otworu uchwytowe z posuwem osiowym; q - naddatek
na
szlifowanie, g - dosuw ściernicy równy głębokości skrawania, nw -
ruch obrotowy
obrabianego przedmiotu, ns - ruch obrotowy ściernicy
W każdym ze swoich skrajnych prawych położeń ściernica wykonuje
ruch dosuwowy. Wrzeciennik narzędziowy jest zamocowany na suporcie
wyposażonym w sanie wzdłużne (umożliwiające realizację posuwu
osiowego) oraz poprzeczne (umożliwiające realizację dosuwu
ściernicy).
Krótkie otwory obrabiane są za pomocą szlifowania uchwytowego
zwykłego z posuwem promieniowym. Ściernica nie wykonuje
wtedy ruchu posuwowego osiowego, natomiast skokowy ruch dosuwowy jest
zastąpiony przez ciągły ruch posuwowy promieniowy.
Szlifowanie płaszczyzn obwodem ściernicy (rys. 7.8a) jest stosowane w
przypadku mało sztywnych przedmiotów obrabianych oraz dużych wymagań
stawianych jakości powierzchni obrobionej. Ruch główny wykonuje
obracająca się ściernica osadzona na wrzecionie wrzeciennika. Po
usunięciu warstewki o określonej grubości (części naddatku na
obróbkę) z całej powierzchni obrabianej ściernica wykonuje okresowy
posuw promieniowy wgłębny (dosuw). Przedmiot obrabiany - zamocowany na
stole z saniami wzdłużnymi i poprzecznymi - wykonuje następujące
ruchy:
• posuw styczny (vft), umożliwiający szlifowanie wzdłuż
obrabianej płaszczyzny,
• posuw osiowy okresowy (vfa ) — skokowy po każdej zmianie
kierunku wektora vft - umożliwiający przeszlifowanie obrabianej
płaszczyzny na całej szerokości.
Szlifowanie czołem ściernicy (rys. 7.8b) - stosowane w odniesieniu do
sztywnych przedmiotów obrabianych i obrabiarek - umożliwia znaczne
zwiększenie wydajności obróbki. Kinematyka jest taka sama jak w
wypadku szlifowania obwodem ściernicy.
Rys. 7.8. Szlifowanie płaszczyzny: a) obwodem ściernicy, b) czołem
ściernicy; ns - ruch obrotowy ściernicy, vft - prędkość ruchu
posuwowego stycznego
Podczas szlifowania w miejscach chwilowego styku przedmiotu obrabianego
z ziarnami ścierniwa wydziela się dużo ciepła. Znacznie wzrasta
temperatura warstwy wierzchniej obrabianego przedmiotu, co często
powoduje jej uszkodzenie w postaci mikropęknięć oraz przy-paleń.
Dlatego podczas szlifowania strefa skrawania jest intensywnie chłodzona
płynnymi środkami chłodząco-smarującymi (płynami obróbkowymi).
Stosowanie płynów obróbkowych jest związane ze znacznymi i
kosztami oraz zagrożeniami dla zdrowia i środowiska naturalnego.
Dlatego już od pewnego czasu wykonuje się badania nad szlifowaniem na
sucho - bez płynów obróbkowych.
Szlifierki |
Podobnie jak inne obrabiarki, szlifierki można podzielić na:
• ogólnego przeznaczenia: do wałków (kłowe i bezkłowe), do
otworów (bezuchwytowe oraz uchwytowe: zwykłe i planetarne), do
płaszczyzn (obwodowe i czołowe),
• specjalizowane, np. do wałków wielowpustowych,
taśmowe, do gwintów,
• specjalne, np. ostrzarki (uniwersalne, do noży, do wierteł
itp.).
Schemat szlifierki kłowej uniwersalnej przedstawiono na rys. 7.9.
Konstrukcja szlifierki umożliwia obrót wokół osi pionowych: stołu
2, wrzeciennika przedmiotowego 3 oraz wrzeciennika narzędziowego 8.
Dzięki temu można szlifować powierzchnie czołowe oraz zewnętrzne
powierzchnie walcowe i stożkowe. Niektóre szlifierki są wyposażone w
dodatkowy - mocowany z tyłu łoża - wrzeciennik do szlifowania
otworów. Przedmioty obrabiane są wówczas mocowane w uchwycie,
osadzanym na wrzecionie wrzeciennika przedmiotowego. W takich sytuacjach
możliwe jest również szlifowanie wewnętrznych powierzchni walcowych
i stożkowych. Przywracanie zużytej ściernicy jej kształtu oraz
usuwanie z niej stępionych ziaren ścierniwa (ostrzenie) jest
wykonywane na szlifierce za pomocą diamentowego obciągacza 5.
Rys.7,9
Szlifierka kłowa uniwersalna; 1 - łoże, 2 - stół, 3 - wrzeciennik
przedmiotowy, 4 - konik, 5 - obciągacz diamentowy, 6 - kły, 7 -
ściernica, 8 - wrzeciennik narzędziowy
Schemat szlifierki do otworów uchwytowej zwykłej przedstawiono na rys.
7.10. Wrzeciennik przedmiotowy 2 może być obracany wokół osi
pionowej, co umożliwia szlifowanie otworów stożkowych.
Rys. 7.10. Szlifierka do otworów uchwytowa zwykła; 1 -łoże, 2 -
wrzeciennik przedmiotowy, 3 - osłona napędu wrzeciennika
przedmiotowego, 4 - silnik napędowy wrzeciennika przedmiotowego, 5 -
osłona uchwytu samocentrującego, 6 - uchwyt samocentrujący, 7 -
wrzeciono ściernicy, 8 - silnik napędowy wrzeciennika narzędziowego,
9 - osłona napędu wrzeciennika narzędziowego, 10 - wrzeciennik
narzędziowy, 11 - suport wrzeciennika narzędziowego, 12- nastawny
zderzak ograniczający posuw osiowy ściernicy
Rys. 7.11. Szlifierka do płaszczyzn obwodowa; 1 -ściernica, 2-koło do
pionowego
przesuwu wrzeciennika (dosuw ściernicy), 3 - wrzeciennik, 4 - silnik
elektryczny,
5 - koło do ręcznego przesuwu wzdłużnego stołu (posuw styczny), 6 -
koło do
ręcznego posuwu poprzecznego stołu (posuw osiowy okresowy), 7 - stół
Szlifierkę do płaszczyzn obwodową przedstawiono na rys. 7.11.
Przedmioty obrabiane na szlifierkach do płaszczyzn są mocowane na
stołach magnetycznych, przytwierdzonych do stołu 7
Gładzenie
Gładzenie - nazywane także osełkowaniem długoskokowym lub honowaniem
(ang. honing) -jest stosowane do obróbki wykańczającej otworów (np.
w tulejach cylindrów silników spalinowych), które uprzednio są
obrabiane wytaczaniem, rozwierca-niem lub szlifowaniem. Naddatki na
gładzenie otworów o średnicy do 500 mm wynoszą: do 0,07 mm - w
wypadku przedmiotów wykonanych ze stali; do 0,2 mm - w odniesieniu do
przedmiotów żeliwnych.
Narzędziami do gładzenia są głowice (rys. 7.12), które składają
się -w zależności od średnicy - z kilku do kilkudziesięciu osełek
ściernych 2. Na trzpieniu 3 są nacięte gwinty: z jednej strony
prawozwojowy, a z drugiej lewozwojowy. Obracając trzpieniem 3, powoduje
się - w zależności od kierunku obrotu trzpienia - zbliżanie lub
oddalanie od siebie stożków l, czemu towarzyszy zwiększanie lub
zmniejszanie średnicy głowicy.
Podczas obróbki przedmiot obrabiany jest nieruchomy, a głowica
wykonuje następujące ruchy:
• obrotowy wokół własnej osi (ruch główny),
• prostoliniowo-zwrotny, o skoku nieco większym od
długości obrabianego otworu, wzdłuż własnej osi (posuw wzdłużny).
Osełki ścierne 2 (rys. 7.12) są dociskane (p = 0,2-1,2 MPa) do
powierzchni otworu poprzez automatyczne ustawianie wzajemnego
położenia stożków l.
Schemat oselkownicy długoskokowej, nazywanej także honownicą,
przedstawiono na rys. 7.13. Stosowane są dwa rozwiązania połączenia
głowicy 8 z wrzecionem obrabiarki:
• elastyczne, umożliwiające współosiowe ustawienie głowicy i
obrabianego otworu. Rozwiązanie to uniemożliwia skorygowanie
ewentualnej nieprostopadłości osi otworu do jego powierzchni
czołowej;
• sztywne, umożliwiające skorygowanie nieprostopadłości osi
otworu do jego powierzchni czołowej. Rozwiązanie to wymaga
czasochłonnego, bardzo dokładnego ustawiania przedmiotu obrabianego na
stole obrabiarki.
Rys. 7.13. Honownicą; 1 - podstawa, 2 - stół, 3 - stojak, 4 -
skrzynka przekładniowa, 5 - przesuwny pionowo wrze-ciennik, 6 -
cylinder hydrauliczny pionowego przesuwu wrzeciennika, 7 - wałek
napędowy, 8 - głowica do gładzenia, 9 - przedmiot obrabiany, 10
-zespół hydrauliczny
Dogładzanie oscylacyjne
Dogładzanie oscylacyjne - noszące również nazwę superfinish
-umożliwia bardzo dokładną obróbkę powierzchni płaskich oraz
powierzchni obrotowych (wewnętrznych i zewnętrznych), uprzednio
obrobionych szlifowaniem, przeciąganiem, bardzo dokładnym toczeniem
lub frezowaniem. Naddatki na dogładzanie oscylacyjne wynoszą 5-7 |im.
Narzędziami są głowice (rys. 7.14) wyposażone w osełki ścierne.
Rys. 7.14. Głowica do dogładzania
oscylacyjnego zewnętrznych powierzchni
walcowych
W wypadku dogładzania oscylacyjnego zewnętrznej powierzchni walcowej
kinematykę skrawania określają następujące ruchy (rys. 7.15):
• główny, polegający na ruchu oscylacyjnym głowicy
(częstotliwość tego ruchu wynosi 10-50 Hz, a skok - 1-6 mm),
• posuwowy obwodowy, który jest ruchem obrotowym obrabianego
walka,
• posuwowy wzdłużny, polegający na prostoliniowo-zwrotnym
przemieszczaniu się głowicy lub obrabianego wałka.
Rys. 7.15. Kinematyka dogładzania
oscylacyjnego zewnętrznej powierzchni
walcowej
Schemat dogładzarki do wałków przedstawiono na rys. 7.16.
Rys. 7.16. Schemat dogładzarki do wałków; 1 - skrzynka
przekładniowa, 2 - głowica do
dogładzania, 3 - sanie poprzeczne suportu, 4 - sanie wzdłużne
suportu, 5 - cylinder
hydrauliczny napędu ruchu posuwowego wzdłużnego, 6 - nieruchome
tłoczysko,
PO - przedmiot obrabiany
Docieranie
Docieranie - noszące także nazwę lapping - jest stosowane jako
obróbka wykańczająca powierzchni płaskich oraz obrotowych
(zewnętrznych i wewnętrznych), uprzednio obrobionych rozwiercaniem,
bardzo dokładnym toczeniem lub frezowaniem, przeciąganiem czy
szlifowaniem. Naddatki na docieranie są rzędu 0,01-0,02 mm.
Narzędziami (docierakami) są żeliwne tarcze lub głowice (rys. 7.17).
Pomiędzy robocze powierzchnie narzędzia a powierzchnię obrabianą
jest dostarczane ścierniwo, w postaci luźnego proszku lub past.
Przedmiot obrabiany i narzędzie wykonują względem siebie złożone
ruchy o ustawicznie zmieniającym się kierunku.
Schemat docierarki do otworów przedstawiono na rys. 7.18.
Schemat docierarki do płaszczyzn i zewnętrznych powierzchni walcowych
w małych przedmiotach zaprezentowano na rys. 7.19. Przedmioty obrabiane
są umieszczone w gniazdach tarczy prowadzącej S
i wykonują ruch mimośrodowo-obiegowy względem obracających się - w
tym samym lub przeciwnym kierunku - tarcz roboczych T l oraz T2.
Rys. 7.17. Głowica do docierania otworu walcowego; 1 - korpus, 2 -
samonastawny
segment żeliwny, 3 - sprężyna dociskająca segment do powierzchni
obrabianej,
4 - przedmiot obrabiany
Rys. 7.18. Schemat docierarki do otworów; 1 - silnik elektryczny, 2 -
wrzeciennik,
3 - wałek pośredni, 4 - wrzeciono, 5 - cylinder ruchu
prostoliniowo-zwrotnego wrzeciona,
6 - przegubowe połączenie docieraka z wrzecionem, 7 - docierak,
8 - przedmiot obrabiany, 9 – stół
Rys. 7.19. Docierarka tarczowa dwustronna; 1 - łoże, 2 - słup, 3 -
obracany wokół
słupa korpus górny, 4 - skrzynka prędkości napędu tarcz roboczych,
5 - siłownik
hydrauliczny dociskający górną tarczę roboczą, 6 - bezstopniowa
przekładnia napędu
separatora, 7 - zespół hydrauliczny, T1 - górna tarcza robocza, T2 -
dolna tarcza
robocza, S - tarcza prowadząca (separator)
Polerowanie ścierne
Polerowanie ścierne nie powoduje zmiany kształtu czy wymiarów
obrabianego przedmiotu; umożliwia natomiast uzyskanie powierzchni o
dużym połysku i bardzo małej chropowatości, do zwierciadlanych
włącznie. Przed polerowaniem powierzchnie powinny być obrobione w
taki sposób, który umożliwia uzyskanie chropowatości Ra ≤ 0,63
μm. Naddatki na polerowanie wynoszą kilka μm.
Obrabiarki do polerowania (polerki) są wyposażone w szybko-wirujące
tarcze wykonane ze skóry, filcu, wojłoku itp. Na tarczę nakłada się
warstwę pasty polerskiej. Dociskany do wirującej tarczy polerskiej
przedmiot obrabiany wykonuje złożone ruchy.
Polerowanie ścierne wykonuje się w trakcie kilku zabiegów, podczas
których używa się past polerskich o coraz mniejszych wymiarach ziaren
ścierniwa.
Informacje bibliograficzne i źródła normatywne
Rozszerzenie opisanych w niniejszym rozdziale zagadnień
zawierają: [5], [6], [7], [14], [24], [26], [28], [29], [52], [61],
[64], [67]. Z treścią rozdziału wiążą się następujące
ważniejsze normy:
• PN-84/M-59100. Materiały i narzędzia ścierne. Terminologia.
• PN-ISO 525: 2001. Narzędzia ścierne spojone. Wymagania ogólne.
• PN-86/M-59103. Narzędzia ścierne supertwarde. Ściernice i
piły tarczowe. System oznaczania.
• PN-76/M-59531. Wyroby diamentowe. Obciągacze diamentowe.
• PN-76/M-59111. Wyroby ścierne. Ścierniwo elektrokorundowe.
• PN-76/M-59113. Wyroby ścierne. Ścierniwo z węglika krzemu.
• PN-61/M-59118. Ściernice. Wyważanie statyczne.
• PN-85/M-59122. Narzędzia ścierne spojone. Ściernice.
Dopuszczalne prędkości obwodowe.
• PN-85/M-59108. Ścierniwo supertwarde. Skład ziarnowy.
• PN-64/M-59120. Ściernice. Wymagania i badania techniczne.
• PN-89/M-59130. Narzędzia ścierne nasypowe. Podział i
oznaczanie.
instrukcja obróbka ścierna
OBRÓBKA ŚCIERNA
W procesach obróbki ściernej naddatki obróbkowe są usuwane przez
dużą liczbę ziaren ściernych (ostrzy), mających nieregularne
kształty oraz dużą liczbę krawędzi. Wióry, które tworzą się na
skutek skrawania poszczególnymi ziarnami ściernymi, są bardzo drobne
i niedostrzegalne okiem nieuzbrojonym.
Obróbka ścierna może być wykonywana luźnym ścierniwem lub
narzędziami ściernymi, w których poszczególne ziarna są powiązane
za pomocą spoiwa (narzędzia ścierne spojone) lub kleju (narzędzia
ścierne nasypowe: płótna oraz papiery ścierne). Obróbkę ścierną
można podzielić na szlifowanie oraz ścierną obróbką
wykańczającą (gładzenie, dogładzanie oscylacyjne, docieranie,
polerowanie ścierne), nazywaną także ścierną obróbką
gładkościową.
Materiałami ściernymi są substancje o dużej twardości, stosowane do
wytwarzania narzędzi ściernych oraz past ściernych. Rozdrobniony
materiał ścierny, posegregowany według wielkości ziaren, nosi nazwę
ścierniwo. Materiały ścierne dzielą się na naturalne i sztuczne
(syntetyczne).
Spośród naturalnych materiałów ściernych należy wymienić:
• diament naturalny (symbol umowny D), który jest krystaliczną
odmianą węgla i najtwardszym ciałem występującym w przyrodzie. Ze
ścierniwa diamentowego są wytwarzane narzędzia ścierne spojone oraz
pasty ścierne. Z kryształów diamentu wyrabia się narzędzia
monokrystaliczne, np. obciągacze do ostrzenia i profilowania ściernic,
noże, ciągadła;
• korund (AN), którego głównym składnikiem jest
krystaliczny Al2O3. Materiał ten ma twardość nieco mniejszą od
diamentu. Ze ścierniwa korundowego są wytwarzane płótna, papiery
oraz pasty ścierne. Luźne ścierniwo korundowe służy do
obróbki szkła optycznego;
• szmergiel (N), który jest skałą składającą się z korundu,
hematytu i magnetytu (rudy żelaza), skaleni i kwarcu. Twardość
szmergla jest nieco mniejsza niż korundu. Ścierniwo szmerglowe
znajduje zastosowanie głównie w produkcji płócien i papierów
ściernych oraz do docierania i polerowania;
• krzemień (KM), który jest skałą osadową składającą się z
drobnoziarnistej i bezpostaciowej krzemionki. Ścierniwo krzemieniowe
jest wykorzystywane w produkcji płócien i papierów ściernych.
Do najczęściej stosowanych sztucznych materiałów ściernych
należą:
• elektrokorund (A), który w porównaniu z korundem charakteryzuje
się większą jednorodnością i twardością oraz mniejszą
zawartością domieszek. Stosuje się wiele gatunków elektrokorundu:
szlachetny (99A), półszlachetny (97A), zwykły (95A) oraz stopowe
(chromowy - CrA, tytanowy - TiA, cyrkonowy - ZrA). Ze ścierniwa
elektrokorundowego są wytwarzane narzędzia ścierne spojone i
nasypowe, a luźne ścierniwo elektrokorundowe stosuje się do
docierania i polerowania;
• węglik krzemu (C) — nazywany także karborundem —
charakteryzujący się dużą twardością i kruchością, większą
niż elektrokorund. Materiał ten jest produkowany w dwóch gatunkach:
jako zielony (99C) oraz czarny (98C). Ze ścierniwa z węglika krzemu
wytwarza się narzędzia ścierne spojone oraz nasypowe; luźne
ścierniwo z węglika krzemu jest stosowane do docierania i polerowania;
• diament syntetyczny (DS). W porównaniu z diamentem naturalnym
ziarna diamentu syntetycznego są bardziej kruche i szorstkie -mają
zatem korzystniejsze właściwości skrawne. Ścierniwo diamentowe
syntetyczne jest stosowane głównie do wytwarzania ściernic
supertwardych oraz past ściernych;
• borazon (BN), którego twardość jest zbliżona do diamentu, a
odporność na wysoką temperaturę - większa. Ścierniwo borazonowe
służy do wytwarzania ściernic supertwardych oraz past ściernych;
• węglik boru (BC), którego twardość jest większa niż węglika
krzemu, lecz mniejsza niż borazonu. Ścierniwo z węglika boru ma
j bardzo korzystne własności skrawne, jednakże - już w temperaturze
700-750°C - utlenia się. Używa się go głównie w postaci past do
docierania i polerowania materiałów bardzo twardych, np. tlenku glinu
czy węglików spiekanych.
Narzędzia ścierne spojone
Podczas maszynowej obróbki ściernej najczęściej stosowane są
klasyczne narzędzia ścierne spojone - ściernice, segmenty ścierne,
osełki do gładzenia i dogładzania - wytwarzane od dawna ze stosunkowo
tanich materiałów ściernych, głównie elektrokorundu oraz
korborundu. Ściernice służą do szlifowania. Zamocowane w specjalnych
korpusach segmenty ścierne tworzą ściernice segmentowe, stosowane do
bardzo wydajnego szlifowania płaszczyzn czołem ściernicy.
Narzędzia ścierne spojone są bryłami geometrycznymi o różnych
kształtach, składającymi się (rys. 7.1) ze ścierniwa, spoiwa oraz
przestrzeni wolnych, nazywanych porami.
Rys. 7.1. Budowa narzędzia ściernego spojonego
Klasyczne narzędzia ścierne spojone określają- zapisane w podanej
niżej kolejności - następujące symbole:
• czterocyfrowy rodzaju i kształtu narzędzia (rys. 7.2),
• jednoliterowy zarysu (rys. 7.3), stosowany tylko w odniesieniu do
ściernic płaskich,
• charakterystyczne dla danego narzędzia wymiary (rys. 7.2),
• liczbowo-literowy gatunku i rodzaju ścierniwa (np. 99A, 97A,
95A, 99C, 98C),
• liczbowy wielkości ziarna ścierniwa (tab. 7.1),
• jednoliterowy twardości narzędzia (tab. 7.2),
• liczbowy struktury narzędzia (tab. 7.3), obliczany ze wzoru:
gdzie:
k - symbol liczbowy struktury narzędzia,
Vz - objętość zajmowana w narzędziu przez ścierniwo,
Vs - objętość zajmowana w narzędziu przez spoiwo,
Vp - objętość zajmowana w narzędziu przez pory.
• literowy rodzaju spoiwa (tab. 7.4),
• liczba określająca w m/s dopuszczalną prędkość obwodową
narzędzia (w odniesieniu do ściernic).
Rys. 7.2. Przykłady kształtów i charakterystycznych wymiarów
narzędzi ściernych spojonych: a) segmentu ściernego o symbolu 3101,
b) segmentu ściernego o symbolu 3109, c) osełki o symbolu 5420, d)
osełki o symbolu 5440, e) ściernicy płaskiej - symboli, f) ściernicy
pierścieniowej z podcięciem - 201, g) ściernicy garnkowej walcowej z
dwustronnym wybraniem - 9, h) ściernicy garnkowej stożkowej -11, i)
ściernicy trzpieniowej walcowej - 5210, j) ściernicy trzpieniowej
talerzowej - 5290
Rys. 7.3. Przykłady nazw i symboli zarysu ściernic płaskich: a)
prosty - A (nie podaje się w oznaczeniu ściernicy), b) zaokrąglony z
jednostronnym ścięciem 60° - D, c) promieniowy wypukły - L,
d) z dwustronnym ścięciem symetrycznym 45° - P
Należy dodać, iż twardość ściernego narzędzia spojonego jest
związana z oporem, jaki stawia spoiwo przeciwko wyrywaniu ziaren
ścierniwa. Twardość narzędzi ściernych zależy od wytrzymałości
spoiwa, przyczepności spoiwa do ziaren ścierniwa oraz wymiarów
warstewek spoiwa wiążących poszczególne ziarna.
W miarę upływu czasu skrawania ziarna ścierniwa ulegają coraz
większemu stępieniu, czemu towarzyszy wzrost siły skrawania oraz
intensywne wydzielanie ciepła. W narzędziach o właściwie dobranej
twardości zachodzi zjawisko samoostrzenia się, które polega na tym,
że ziarna stępione samoczynnie wykruszają się z narzędzia,
odsłaniając leżące pod nimi ziarna ostre.
Do materiałów supertwardych, których twardość przekracza 4500
HV/0,02, zaliczane są diament i borazon.
Narzędzia ścierne supertwarde — ściernice i piły tarczowe —
składają się z metalowego korpusu (tarcza lub trzpień) oraz
osadzonej na nim warstwy roboczej, zawierającej ziarna ścierniwa
związane spoiwem (rys. 7.4). Narzędzia te są wielokrotnie droższe od
klasycznych.
Ziarna ścierniwa borazonowego i diamentowego są bardzo twarde i mają
bardzo ostre krawędzie, dzięki czemu podczas szlifowania ściernicami
supertwardymi wydziela się stosunkowo mało ciepła. Ściernice
supertwarde są stosowane do szlifowania materiałów kruchych i
twardych, np. węglików spiekanych.
Szlifowanie
Szlifowanie jest najczęściej stosowanym sposobem obróbki ściernej -
umożliwia uzyskiwanie wysokiej jakości (tab. 5.1) powierzchni:
obrotowych wewnętrznych i zewnętrznych, płaskich oraz kształtowych
(w tym gwintów i uzębień). W procesach technologicznych szlifowanie
jest poprzedzone operacjami obróbki wiórowej.
Podczas szlifowania ruch główny (vc w m/s) wykonuje obracająca się
ściernica, zamocowana na wrzecionie wrzeciennika narzędziowego
obrabiarki. Ruchy posuwowe - wykonywane przez obrabiany przedmiot
(najczęściej) lub ściernicę - mogą być obrotowe (posuw obwodowy
obrabianego przedmiotu – vw w mm/s) i prostoliniowe. Ruchy posuwowe
prostoliniowe podczas szlifowania są - w odróżnieniu od innych
sposobów obróbki - orientowane nie w stosunku do obrabiarki (np.
posuwy wzdłużny i poprzeczny), ale względem ściernicy. Podczas
szlifowania mamy więc do czynienia z ruchami posuwowymi:
• osiowym (vfa w mm/s lub (μm/s), skierowanym równolegle do osi
ściernicy,
• promieniowym (vfr w mm/s), odbywającym się w
kierunku prostopadłym do osi ściernicy,
• stycznym (vft w mm/s), przebiegającym w kierunku stycznym do
czynnej (skrawającej) powierzchni ściernicy.
Bardzo ważną rolę odgrywają także następujące ruchy:
• dosuw ściernicy (g w mm/skok lub μm /skok), nazywany także
posuwem okresowym wgłębnym, polegający na nieciągłym (skokowym)
przemieszczaniu się ściernicy prostopadle do powierzchni obrobionej,
• kompensacyjny (ciągły lub nieciągły), wykonywany przez
ściernicę lub obrabiany przedmiot w celu wyeliminowania wpływu
zużycia ściernicy i odkształceń cieplnych na jakość powierzchni
obrobionej.
Klasyfikację odmian szlifowania przedstawiono na rys. 7.5.
Do obróbki wałków (zewnętrznych powierzchni obrotowych)
najczęściej stosowane jest szlifowanie kłowe z posuwem osiowym (rys.
7.6). Przedmiot obrabiany jest zamocowany w kłach wrzeciennika
przedmiotowego oraz konika. Zarówno wrzeciennik przedmiotowy -nadający
przedmiotowi obrabianemu ruch obrotowy za pomocą tarczy zabierakowej i
zabieraka - jak i konik są zamocowane na stole szlifierki, który
przesuwa się w lewo i w prawo. Ruch główny wykonuje obracająca się
wokół własnej osi ściernica. Ruchami posuwowymi są:
• ruch obrotowy obrabianego wałka (posuw obwodowy),
• prostoliniowy ruch (w lewo i prawo) obrabianego wałka, skierowany
równolegle do osi ściernicy (posuw osiowy).
Rys. 7.6. Szlifowanie wałka kłowe z posuwem osiowym; ns- ruch obrotowy
ścierny, nw
- ruch obrotowy obrabianego przedmiotu, fa - posuw osiowy ( w mm/obr.),
g - dosuw
ściernicy równy głębokości skrawania, vfa - prędkość ruchu
posuwowego osiowego
Podczas każdego (lub co drugiego) zwrotu wektora prędkości ruchu
posuwowego osiowego ściernica przemieszcza się skokowo w kierunku
prostopadłym do własnej osi (równoległej do osi obrabianego wałka),
wykonując w ten sposób ruch dosuwowy.
Do obróbki krótkich powierzchni walcowych jest stosowane szlifowanie
kłowe z posuwem promieniowym. Obrabiany wałek nie wykonuje wówczas
posuwu osiowego, a ściernica - zamiast skokowego dosuwu - wykonuje
ciągły ruch posuwowy promieniowy.
Szlifowanie otworów (wewnętrznych powierzchni obrotowych) przeprowadza
się najczęściej jako uchwytowe zwykłe z posuwem osiowym (rys. 7.7).
Przedmiot obrabiany jest zamocowany w uchwycie osadzonym na wrzecionie
wrzeciennika przedmiotowego, które nadaje mu ruch obrotowy. Ruch
główny (obrotowy) wykonuje ściernica osadzona na wrzecionie
wrzeciennika narzędziowego. Ruchami posuwowymi są:
• ruch obrotowy obrabianego przedmiotu (posuw obwodowy),
• ruch prostoliniowy (w lewo i w prawo) ściernicy (posuw osiowy).
Rys. 7.7. Szlifowanie otworu uchwytowe z posuwem osiowym; q - naddatek
na
szlifowanie, g - dosuw ściernicy równy głębokości skrawania, nw -
ruch obrotowy
obrabianego przedmiotu, ns - ruch obrotowy ściernicy
W każdym ze swoich skrajnych prawych położeń ściernica wykonuje
ruch dosuwowy. Wrzeciennik narzędziowy jest zamocowany na suporcie
wyposażonym w sanie wzdłużne (umożliwiające realizację posuwu
osiowego) oraz poprzeczne (umożliwiające realizację dosuwu
ściernicy).
Krótkie otwory obrabiane są za pomocą szlifowania uchwytowego
zwykłego z posuwem promieniowym. Ściernica nie wykonuje
wtedy ruchu posuwowego osiowego, natomiast skokowy ruch dosuwowy jest
zastąpiony przez ciągły ruch posuwowy promieniowy.
Szlifowanie płaszczyzn obwodem ściernicy (rys. 7.8a) jest stosowane w
przypadku mało sztywnych przedmiotów obrabianych oraz dużych wymagań
stawianych jakości powierzchni obrobionej. Ruch główny wykonuje
obracająca się ściernica osadzona na wrzecionie wrzeciennika. Po
usunięciu warstewki o określonej grubości (części naddatku na
obróbkę) z całej powierzchni obrabianej ściernica wykonuje okresowy
posuw promieniowy wgłębny (dosuw). Przedmiot obrabiany - zamocowany na
stole z saniami wzdłużnymi i poprzecznymi - wykonuje następujące
ruchy:
• posuw styczny (vft), umożliwiający szlifowanie wzdłuż
obrabianej płaszczyzny,
• posuw osiowy okresowy (vfa ) — skokowy po każdej zmianie
kierunku wektora vft - umożliwiający przeszlifowanie obrabianej
płaszczyzny na całej szerokości.
Szlifowanie czołem ściernicy (rys. 7.8b) - stosowane w odniesieniu do
sztywnych przedmiotów obrabianych i obrabiarek - umożliwia znaczne
zwiększenie wydajności obróbki. Kinematyka jest taka sama jak w
wypadku szlifowania obwodem ściernicy.
Rys. 7.8. Szlifowanie płaszczyzny: a) obwodem ściernicy, b) czołem
ściernicy; ns - ruch obrotowy ściernicy, vft - prędkość ruchu
posuwowego stycznego
Podczas szlifowania w miejscach chwilowego styku przedmiotu obrabianego
z ziarnami ścierniwa wydziela się dużo ciepła. Znacznie wzrasta
temperatura warstwy wierzchniej obrabianego przedmiotu, co często
powoduje jej uszkodzenie w postaci mikropęknięć oraz przy-paleń.
Dlatego podczas szlifowania strefa skrawania jest intensywnie chłodzona
płynnymi środkami chłodząco-smarującymi (płynami obróbkowymi).
Stosowanie płynów obróbkowych jest związane ze znacznymi i
kosztami oraz zagrożeniami dla zdrowia i środowiska naturalnego.
Dlatego już od pewnego czasu wykonuje się badania nad szlifowaniem na
sucho - bez płynów obróbkowych.
Szlifierki |
Podobnie jak inne obrabiarki, szlifierki można podzielić na:
• ogólnego przeznaczenia: do wałków (kłowe i bezkłowe), do
otworów (bezuchwytowe oraz uchwytowe: zwykłe i planetarne), do
płaszczyzn (obwodowe i czołowe),
• specjalizowane, np. do wałków wielowpustowych,
taśmowe, do gwintów,
• specjalne, np. ostrzarki (uniwersalne, do noży, do wierteł
itp.).
Schemat szlifierki kłowej uniwersalnej przedstawiono na rys. 7.9.
Konstrukcja szlifierki umożliwia obrót wokół osi pionowych: stołu
2, wrzeciennika przedmiotowego 3 oraz wrzeciennika narzędziowego 8.
Dzięki temu można szlifować powierzchnie czołowe oraz zewnętrzne
powierzchnie walcowe i stożkowe. Niektóre szlifierki są wyposażone w
dodatkowy - mocowany z tyłu łoża - wrzeciennik do szlifowania
otworów. Przedmioty obrabiane są wówczas mocowane w uchwycie,
osadzanym na wrzecionie wrzeciennika przedmiotowego. W takich sytuacjach
możliwe jest również szlifowanie wewnętrznych powierzchni walcowych
i stożkowych. Przywracanie zużytej ściernicy jej kształtu oraz
usuwanie z niej stępionych ziaren ścierniwa (ostrzenie) jest
wykonywane na szlifierce za pomocą diamentowego obciągacza 5.
Rys.7,9
Szlifierka kłowa uniwersalna; 1 - łoże, 2 - stół, 3 - wrzeciennik
przedmiotowy, 4 - konik, 5 - obciągacz diamentowy, 6 - kły, 7 -
ściernica, 8 - wrzeciennik narzędziowy
Schemat szlifierki do otworów uchwytowej zwykłej przedstawiono na rys.
7.10. Wrzeciennik przedmiotowy 2 może być obracany wokół osi
pionowej, co umożliwia szlifowanie otworów stożkowych.
Rys. 7.10. Szlifierka do otworów uchwytowa zwykła; 1 -łoże, 2 -
wrzeciennik przedmiotowy, 3 - osłona napędu wrzeciennika
przedmiotowego, 4 - silnik napędowy wrzeciennika przedmiotowego, 5 -
osłona uchwytu samocentrującego, 6 - uchwyt samocentrujący, 7 -
wrzeciono ściernicy, 8 - silnik napędowy wrzeciennika narzędziowego,
9 - osłona napędu wrzeciennika narzędziowego, 10 - wrzeciennik
narzędziowy, 11 - suport wrzeciennika narzędziowego, 12- nastawny
zderzak ograniczający posuw osiowy ściernicy
Rys. 7.11. Szlifierka do płaszczyzn obwodowa; 1 -ściernica, 2-koło do
pionowego
przesuwu wrzeciennika (dosuw ściernicy), 3 - wrzeciennik, 4 - silnik
elektryczny,
5 - koło do ręcznego przesuwu wzdłużnego stołu (posuw styczny), 6 -
koło do
ręcznego posuwu poprzecznego stołu (posuw osiowy okresowy), 7 - stół
Szlifierkę do płaszczyzn obwodową przedstawiono na rys. 7.11.
Przedmioty obrabiane na szlifierkach do płaszczyzn są mocowane na
stołach magnetycznych, przytwierdzonych do stołu 7
Gładzenie
Gładzenie - nazywane także osełkowaniem długoskokowym lub honowaniem
(ang. honing) -jest stosowane do obróbki wykańczającej otworów (np.
w tulejach cylindrów silników spalinowych), które uprzednio są
obrabiane wytaczaniem, rozwierca-niem lub szlifowaniem. Naddatki na
gładzenie otworów o średnicy do 500 mm wynoszą: do 0,07 mm - w
wypadku przedmiotów wykonanych ze stali; do 0,2 mm - w odniesieniu do
przedmiotów żeliwnych.
Narzędziami do gładzenia są głowice (rys. 7.12), które składają
się -w zależności od średnicy - z kilku do kilkudziesięciu osełek
ściernych 2. Na trzpieniu 3 są nacięte gwinty: z jednej strony
prawozwojowy, a z drugiej lewozwojowy. Obracając trzpieniem 3, powoduje
się - w zależności od kierunku obrotu trzpienia - zbliżanie lub
oddalanie od siebie stożków l, czemu towarzyszy zwiększanie lub
zmniejszanie średnicy głowicy.
Podczas obróbki przedmiot obrabiany jest nieruchomy, a głowica
wykonuje następujące ruchy:
• obrotowy wokół własnej osi (ruch główny),
• prostoliniowo-zwrotny, o skoku nieco większym od
długości obrabianego otworu, wzdłuż własnej osi (posuw wzdłużny).
Osełki ścierne 2 (rys. 7.12) są dociskane (p = 0,2-1,2 MPa) do
powierzchni otworu poprzez automatyczne ustawianie wzajemnego
położenia stożków l.
Schemat oselkownicy długoskokowej, nazywanej także honownicą,
przedstawiono na rys. 7.13. Stosowane są dwa rozwiązania połączenia
głowicy 8 z wrzecionem obrabiarki:
• elastyczne, umożliwiające współosiowe ustawienie głowicy i
obrabianego otworu. Rozwiązanie to uniemożliwia skorygowanie
ewentualnej nieprostopadłości osi otworu do jego powierzchni
czołowej;
• sztywne, umożliwiające skorygowanie nieprostopadłości osi
otworu do jego powierzchni czołowej. Rozwiązanie to wymaga
czasochłonnego, bardzo dokładnego ustawiania przedmiotu obrabianego na
stole obrabiarki.
Rys. 7.13. Honownicą; 1 - podstawa, 2 - stół, 3 - stojak, 4 -
skrzynka przekładniowa, 5 - przesuwny pionowo wrze-ciennik, 6 -
cylinder hydrauliczny pionowego przesuwu wrzeciennika, 7 - wałek
napędowy, 8 - głowica do gładzenia, 9 - przedmiot obrabiany, 10
-zespół hydrauliczny
Dogładzanie oscylacyjne
Dogładzanie oscylacyjne - noszące również nazwę superfinish
-umożliwia bardzo dokładną obróbkę powierzchni płaskich oraz
powierzchni obrotowych (wewnętrznych i zewnętrznych), uprzednio
obrobionych szlifowaniem, przeciąganiem, bardzo dokładnym toczeniem
lub frezowaniem. Naddatki na dogładzanie oscylacyjne wynoszą 5-7 |im.
Narzędziami są głowice (rys. 7.14) wyposażone w osełki ścierne.
Rys. 7.14. Głowica do dogładzania
oscylacyjnego zewnętrznych powierzchni
walcowych
W wypadku dogładzania oscylacyjnego zewnętrznej powierzchni walcowej
kinematykę skrawania określają następujące ruchy (rys. 7.15):
• główny, polegający na ruchu oscylacyjnym głowicy
(częstotliwość tego ruchu wynosi 10-50 Hz, a skok - 1-6 mm),
• posuwowy obwodowy, który jest ruchem obrotowym obrabianego
walka,
• posuwowy wzdłużny, polegający na prostoliniowo-zwrotnym
przemieszczaniu się głowicy lub obrabianego wałka.
Rys. 7.15. Kinematyka dogładzania
oscylacyjnego zewnętrznej powierzchni
walcowej
Schemat dogładzarki do wałków przedstawiono na rys. 7.16.
Rys. 7.16. Schemat dogładzarki do wałków; 1 - skrzynka
przekładniowa, 2 - głowica do
dogładzania, 3 - sanie poprzeczne suportu, 4 - sanie wzdłużne
suportu, 5 - cylinder
hydrauliczny napędu ruchu posuwowego wzdłużnego, 6 - nieruchome
tłoczysko,
PO - przedmiot obrabiany
Docieranie
Docieranie - noszące także nazwę lapping - jest stosowane jako
obróbka wykańczająca powierzchni płaskich oraz obrotowych
(zewnętrznych i wewnętrznych), uprzednio obrobionych rozwiercaniem,
bardzo dokładnym toczeniem lub frezowaniem, przeciąganiem czy
szlifowaniem. Naddatki na docieranie są rzędu 0,01-0,02 mm.
Narzędziami (docierakami) są żeliwne tarcze lub głowice (rys. 7.17).
Pomiędzy robocze powierzchnie narzędzia a powierzchnię obrabianą
jest dostarczane ścierniwo, w postaci luźnego proszku lub past.
Przedmiot obrabiany i narzędzie wykonują względem siebie złożone
ruchy o ustawicznie zmieniającym się kierunku.
Schemat docierarki do otworów przedstawiono na rys. 7.18.
Schemat docierarki do płaszczyzn i zewnętrznych powierzchni walcowych
w małych przedmiotach zaprezentowano na rys. 7.19. Przedmioty obrabiane
są umieszczone w gniazdach tarczy prowadzącej S
i wykonują ruch mimośrodowo-obiegowy względem obracających się - w
tym samym lub przeciwnym kierunku - tarcz roboczych T l oraz T2.
Rys. 7.17. Głowica do docierania otworu walcowego; 1 - korpus, 2 -
samonastawny
segment żeliwny, 3 - sprężyna dociskająca segment do powierzchni
obrabianej,
4 - przedmiot obrabiany
Rys. 7.18. Schemat docierarki do otworów; 1 - silnik elektryczny, 2 -
wrzeciennik,
3 - wałek pośredni, 4 - wrzeciono, 5 - cylinder ruchu
prostoliniowo-zwrotnego wrzeciona,
6 - przegubowe połączenie docieraka z wrzecionem, 7 - docierak,
8 - przedmiot obrabiany, 9 – stół
Rys. 7.19. Docierarka tarczowa dwustronna; 1 - łoże, 2 - słup, 3 -
obracany wokół
słupa korpus górny, 4 - skrzynka prędkości napędu tarcz roboczych,
5 - siłownik
hydrauliczny dociskający górną tarczę roboczą, 6 - bezstopniowa
przekładnia napędu
separatora, 7 - zespół hydrauliczny, T1 - górna tarcza robocza, T2 -
dolna tarcza
robocza, S - tarcza prowadząca (separator)
Polerowanie ścierne
Polerowanie ścierne nie powoduje zmiany kształtu czy wymiarów
obrabianego przedmiotu; umożliwia natomiast uzyskanie powierzchni o
dużym połysku i bardzo małej chropowatości, do zwierciadlanych
włącznie. Przed polerowaniem powierzchnie powinny być obrobione w
taki sposób, który umożliwia uzyskanie chropowatości Ra ≤ 0,63
μm. Naddatki na polerowanie wynoszą kilka μm.
Obrabiarki do polerowania (polerki) są wyposażone w szybko-wirujące
tarcze wykonane ze skóry, filcu, wojłoku itp. Na tarczę nakłada się
warstwę pasty polerskiej. Dociskany do wirującej tarczy polerskiej
przedmiot obrabiany wykonuje złożone ruchy.
Polerowanie ścierne wykonuje się w trakcie kilku zabiegów, podczas
których używa się past polerskich o coraz mniejszych wymiarach ziaren
ścierniwa.
Informacje bibliograficzne i źródła normatywne
Rozszerzenie opisanych w niniejszym rozdziale zagadnień
zawierają: [5], [6], [7], [14], [24], [26], [28], [29], [52], [61],
[64], [67]. Z treścią rozdziału wiążą się następujące
ważniejsze normy:
• PN-84/M-59100. Materiały i narzędzia ścierne. Terminologia.
• PN-ISO 525: 2001. Narzędzia ścierne spojone. Wymagania ogólne.
• PN-86/M-59103. Narzędzia ścierne supertwarde. Ściernice i
piły tarczowe. System oznaczania.
• PN-76/M-59531. Wyroby diamentowe. Obciągacze diamentowe.
• PN-76/M-59111. Wyroby ścierne. Ścierniwo elektrokorundowe.
• PN-76/M-59113. Wyroby ścierne. Ścierniwo z węglika krzemu.
• PN-61/M-59118. Ściernice. Wyważanie statyczne.
• PN-85/M-59122. Narzędzia ścierne spojone. Ściernice.
Dopuszczalne prędkości obwodowe.
• PN-85/M-59108. Ścierniwo supertwarde. Skład ziarnowy.
• PN-64/M-59120. Ściernice. Wymagania i badania techniczne.
• PN-89/M-59130. Narzędzia ścierne nasypowe. Podział i
oznaczanie.
