Obróbka wykańczająca zewnętrznych powierzchni obrotowych.

Sposoby obróbki wykańczającej zewnętrznych powierzchni obrotowych (jak również in­nych powierzchni) można podzielić na dwie grupy.

Pierwsza z nich obejmuje:

- bardzo dokładne toczenie (tzw. diamentowanie) ,

-szlifowanie, to jest sposoby obróbki, które stosuje się przede wszystkim dla uzyskania dokładności wymiarowej i kształtu w zakresie klasy dokładności IT9.

Druga zaś grupa obejmuje te sposoby obróbki, za pomocą których uzyskujemy wysoką dokład­ność powierzchniową (małą chropowatość) i stąd ogólna nazwa tych sposobów „obróbka gład­kościowa".

Do grupy tej zaliczamy w pierwszej kolejności wszystkie sposoby obróbki ściernej maszynowej, a mianowicie:

- docieranie na tarczach lub między tarczami (lapping),

- docieranie osełkami (gładzenie, honnig),

- docieranie oscylacyjne (dogładzanie, superfinish),

- docieranie strumieniowe (obróbka strumieniowo - ścierna),

- polerowanie,

-bębnowanie.

GRUPA I

-toczenie bardzo dokładne (diamentowanie) zewnętrznych powierzchni obrotowych stosuje się do obróbki wykańczającej za pomocą noży z ostrzami diamentowymi (stąd nazwa diamentowanie) oraz węglików spiekanych. Obróbka odbywa się przy dużych szybkościach skrawania (200-600 m/min - stopy lekkie, 1000 m/min i więcej - stopy łożyskowe, 120-300 m/min - stal i żeliwo) i małych posuwach (0,005-0,15 mm/obr). Przy tych parametrach osiąga się dokładność wymiarową IT5 i IT6, a chropowatość w granicach 9-10 klasy.

Rys.4.1.

Warunkiem osiągnięcia takich dokładności jest trwałość ostrza narzędzia oraz obrabiarka o odpowiedniej konstrukcji. Zużycie narzędzia o kilka mikrometrów powoduje zmianę średnicy wałka o podwójną wartość Z tych też względów do toczenia dokładnego stosuje się najczęściej noże diamentowe, których trwałość waha się od kilkudziesięciu do kilkuset godzin. Narzędzia te najlepiej nadają się do obróbki miedzi i aluminium oraz tworzyw sztucznych. Wadami tych narzędzi są: kruchość i wysoki koszt. Dlatego też do obróbki stali i żeliwa stosuje się ostrza z węglików spiekanych których powierzchnie robocze powinny być starannie wygładzone. Odmiany ostrzy diamentowych wraz z ich geometrią przedstawiono na rys. 4.01.

- szlifowanie zewnętrznych powierzchni obrotowych jest jednym z najbardziej rozpo­wszechnionych sposobów obróbki wykańczającej.

Rozróżniamy dwie metody szlifowania tych powierzchni:

1- uchwytową, tzw. szlifowanie w kłach lub w uchwycie - zwaną też metodą szlifo­wania kłowego,

2- szlifowanie bezkłowe, tzn. bezuchwytowe, 

W każdej z tych metod można rozróżnić kilka odmian

1 -Szlifowanie uchwytowe (kłowe)

I tak w metodzie „szlifowania kłowego" mamy następujące odmiany:

- zwykłe szlifowanie wzdłużne (tj. przy posuwie wzdłużnym) z wielokrotnym małym dosuwem ściernicy i dość znacznym posuwem osiowym (rys. 4.02a,b),

Szlifowanie wzdłużne stosuje się do obróbki długich powierzchni. Tą samą ściernicą można szlifować przedmioty o różnych średnicach. Przy tej odmianie szlifowania naddatek usuwa się w szeregu przejść, przy czym dosuw ściernicy, który następuje w punktach zwrotnych ruchu wzdłużnego, stołu lub ściernicy, wynosi około 2-3 mu. W zależ­ności od konstrukcji obrabiarki, ruch wzdłużny wykonuje obrabiany przedmiot zamocowany na stole obrabiarki (rys. 4.02a) lub ściernica (rys. 4.02b). Posuw osiowy z wyjątkiem ostatniego przejścia, które wykonuje się bez dosuwu ściernicy (tzw. wyiskrzenie) powinien wynosić 1/2 - 2/3 szerokości ściernicy. Przy posuwach większych tępią się nadmiernie ziarna w środku ścier­nicy, a przy mniejszych na jej bokach. Odmianę tę stosuje się w zasadzie do tzw. wałków gład­kich. Stosowanie jej do wałków stopniowanych powoduje trudności związane z ustawianiem zderzaków. Poza tym w całej partii wałków powinny być jednakowo nakiełkowane.

14

- szlifowanie głębokościowe (głębokie), przy którym cały naddatek usuwany jest w jednym przejściu (rys. 4.02c),

Szlifowanie głębokościowe (głębokie) wymaga ustawienia ściernicy wg zderzaka lub podziałki na pełną głębokość skrawania (rys.4.02c), dzięki czemu cały naddatek usuwa się w jednym przejściu. W celu zmniejszenia zużycia przedniej krawędzi ściernicy nadaje się kształt lekko stożkowy na długości 6 -12 mm, przy czym zmniejszenie średnicy wynosi do 0,8 mm. Jest to odmiana szlifowania bardzo wydajna (czas maszynowy wynosi 30 - 70% czasu maszy­nowego odmiany poprzedniej) i nadaje się do krótkich i sztywnych wałków.

- szlifowanie wgłębne z posuwem poprzecznym bez posuwu osiowego (rys. 4.02d).

Do szlifowania wgłębnego z posuwem poprzecznym stosuje się ścierni­ce nieco szersze od długości obrabianej powierzchni (rys.4.02d).

Brak posuwu wzdłużnego nie wpływa korzystnie na chropowatość powierzchni. Z tych względów do zmniejszenia chropowa­tości stosuje się oscylacyjne ruchy ściernicy lub stołu obrabiarki. Jest to odmiana szlifowania bardzo wydajna, wymaga jednak bardzo sztywnych i o dużej mocy szlifierek. Z tego powodu odmianę te stosuje się do obróbki wałków (lub czopów ) nie dłuższych niż 200 mm. Szlifowanie wgłębne stosuje się również do kształtowego przy użyciu odpowiednio ukształtowanej ściernicy rys.4.03.

Rys.4.3.

- szlifowanie wgłębne kilkoma wcięciami (rys. 4.02e). Szlifowanie wgłębne kilkoma wcięciami (rys.4.02e) jest stosowane do ob­róbki wałków dłuższych, które obrabia się przy szeregu wcięć, zachodzących na siebie (odmiana wielokrotnego wcinania).

W ten sposób zdejmuje się główną część naddatku. Ponieważ granice poszczególnych odcinków są wyraźnie widoczne, dlatego szlifowanie końcowe (na ostateczny wymiar) przeprowadza się dwoma lub trzema szybkimi przejściami z posuwem osiowym, na co pozostawia się pewien naddatek

Do szlifowania zewnętrznych powierzchni obrotowych w kłach i w uchwycie stosuje się szlifierki kłowe, które zależnie od odmiany szlifowania dzielimy na szlifierki kłowe wzdłużne (rys. 4.04a,b) oraz szlifierki kłowe do szlifowania z posuwem poprzecznym 4.04.c).

Rys.4.4.

Przy szlifowaniu w kłach stosowane są urządzenia zabierakowe niż przy toczeniu. Zwykłe zbieraki przy szlifowaniu wałków gładkich są niewygodne, gdyż uniemożliwiają obróbkę na całej długości przedmiotu bez zmiany zamocowania. Na rysunku 4.5 przedstawiono kilka sposobów rozwiązania tego zagadnienia. Tak więc można wcisnąć w powierzchnię nakiełka wałka l kieł graniasty 2 bądź przenieść moment obrotowy za pomocą kołka 4 lub 6 osadzonego w otworze 4 lub w wyfrezowanym wycięciu 7. Można też zastosować dodatkowe przedłużenie wałka 8 oddzielone rowkiem 9, który po obróbce jest odcinany. Do szlifowania wałków o małej sztywności używane są, podobnie jak i przy toczeniu podtrzymki. Liczba ich jest jednak znacznie większa. Zaleca się, aby odległość między nimi nie| przekraczała 6-10 średnic wałka.

2 -Szlifowanie bezkłowe ( bezuchwytowe) 

Szlifowanie bezkłowe z posuwem wzdłużnym . Ściernica i tarcza prowadząca obracają się w tym samym kierun­ku z różną prędkością obrotową (stosunek liczby obrotów waha się od l : 5 do l : 10). Oś tarczy prowadzącej jest nachylona pod niewielkim kątem do osi ściernicy (rys. 4.6α). Kąt ten (na ry­sunku kąt α) waha się l - 2,5° dla przedmiotów krótkich do 3 - 5° dla przedmiotów długich. Wielkość h (rys. 4.6) ustala się empirycznie. Waha się ona w granicach od 1/4 do 1/2 średnicy przedmio­tu obrabianego (h = l / 4d - l / 2d). Ustalenie przedmiotu powyżej wspomnianej linii ma na celu uzyskanie właściwej dokładności kształtu. Gdyby bowiem oś przedmiotu obrabianego leżała na linii łączącej środki obu tarcz, wszelka niedokładność przedmiotu przed obróbką powodowa­łaby dalsze pogarszanie kształtu. I tak np. gdy ewentualny występ na obwodzie przedmiotu ze­tknie się z tarczą prowadzącą, wtedy przedmiot będzie niepotrzebnie dosunięty do ściernicy, co spowoduje zebranie większej warstwy materiału. Bardzo małe i lekkie przedmioty oraz długie pręty należy umieszczać poniżej osi tarczy, co zapewnia im lepszy docisk do prowadnicy. Waż­ne jest również stosowanie prowadnic skośnych, gdyż ewentualny występ przy zetknięciu się z tarczą prowadzącą nie spowoduje zeszlifowania grubszej warstwy materiału po przeciwnej stronie

Rys.4.6.

Szlifowanie bezkłowe z posuwem poprzecznym W przypadku gdy kształt przedmiotu nie pozwala na zastosowanie szlifowania z po­suwem osiowym stosuje się szlifowanie z posuwem poprzecznym (szlifowanie wgłębne). Prze­bieg szlifowania bezkłowego z posuwem poprzecznym jest następujący. Przedmiot obrabiany, po odsunięciu tarczy prowadzącej, kładzie się na podtrzymce. Następnie dociska się szlifowaną część tarczą prowadzącą, która przesuwa się ręcznie lub mechanicznie za pomocą dźwigni aż do oporu. Przedmiot obrabiany zwykle jest lekko dociskany do oporu - wyrzutnika. Ponieważ tar­cza prowadząca jest nachylona względem przedmiotu pod małym kątem (0,5 - 1°), po odsunię­ciu tej tarczy wyrzutnik odrzuca przedmiot. Schematy szlifowania bezkłowego z posuwem po­przecznym przedstawiono na rys. 4.7. Szybkość tarczy prowadzącej przy tej odmianie szlifo­wania jest znacznie mniejsza niż przy szlifowaniu przelotowym i wynosi 7-45 m/min (przy szlifowaniu przelotowym 50 -120 m/min). Posuw poprzeczny przy szlifowaniu wstępnym waha się w granicach 0,004 + 0,04 mm/obrót, a przy dokładnym w granicach 0,003 -0,01 mm/obrót, w zależności od szybkości tarczy prowadzącej. Za pomocą szlifowania bezkłowego z. posuwem poprzecznym można obrabiać powierzchnie stożkowe i kształtowe.

Rys.4.7.

GRUPA II

Obróbka gładkościowa zewnętrznych powierzchni obrotowych.

Docieranie

- docieranie na tarczach lub między tarczami (lapping),

Docieranie (zwane także lapowaniem od ang. lapping) jest obróbką ścierną, w której rolę narzędzia spełnia luźny proszek ścierny zawarty w mieszaninach (różnego rodzaju płynach i pastach) nakładanych na powierzchniach docieraków. Oprócz mechanicznego ścierania cząstek metalu przez proszek ścierny, podczas docierania następuje również chemicz­ne oddziaływanie na metal obrabianego przedmiotu środków powierzchniowo - aktywnych. Pro­szek ścierny zmieszany z naftą benzyną lub olejem roślinnym jako środkiem wiążącym jest rozsmarowywany w postaci pasty na powierzchni roboczej docieraka. Podczas pracy twarde ziarna ścierne wbijają się w powierzchnię docieraka i wystającymi ostrzami skrawają przedmiot obra­biany.

Proces docierania jest procesem najstarszym wśród sposobów obróbki ściernej po­wierzchniowej i jest stosowany nie tylko do uzyskania zmniejszenia chropowatości, lecz rów­nież do poprawiania kształtu i wymiaru. Stąd spotyka się różne odmiany docierania, jak: ręczne, mechaniczno - ręczne i mechaniczne.

Rys.4.8

Przykłady docieraków do ręcznego docierania.

Rys.4.9.

Rys.4.10

- docieranie osełkami (gładzenie, honnig),

Docieranie osełkami (gładzenie - honing). Docieranie osełkami, zwane także gładzeniem lub bonowaniem, jest dalszym rozwinięciem docierania. Jest to typowy proces ob­róbki powierzchniowej ściernej stosowany w zasadzie do obróbki wykańczającej otworów i z tych względów będzie szerzej omówiony w następnym podrozdziale. W przypadkach szcze­gólnych ten sposób obróbki stosuje się do docierania powierzchni zewnętrznych (np. czopów wałów lub cienkościennych tulei). Obrabiarka, zwana gładzarką (lub honownicą), pracuje za pomocą głowic przedstawionych na rys. 4.12. Głowica ta ma 4-6 osełek elektrokorundowych (do obróbki stali) lub karborundowych (do ob­róbki żeliwa i stopów nieżelaznych) o bardzo drobnym ziarnie («20 um). W celu dogodnego nakładania na czop głowica jest otwierana. Proces polega na działaniu ściernym osełek umiesz­czonych na obwodzie głowicy, równolegle do jej osi. Wał obrabiany, oprócz ruchu obrotowego, wykonuje ruch posuwisto - zwrotny przy jednoczesnym docisku osełek do docieranej po­wierzchni.

Rys.4.12.

- docieranie oscylacyjne (dogładzanie, superfinish),

Docieranie oscylacyjne (gładzenie - superfinish). Docieranie oscylacyjne, zwane też dogładzaniem, jest obróbką ścierną za pomocą drobnoziarnistych osełek. Nacisk osełki jest stosunkowo niewielki i nie przekracza 29,4 N/cm2 (3 kG/cm2). Ponieważ pra­ca osełki pod określonym naciskiem przebiega w strumieniu chłodziwa (mieszanina nafty z olejem) pokrywającego całą powierzchnię roboczą, więc bezpośredni jej styk jest możliwy tylko wtedy, gdy nacisk umożliwia przebicie błony tej cieczy, tzn. do pokonania lepkości cieczy, Stała i nieprzerwana zmiana ruchu osełki względem obrabianej powierzchni następuje w wyniku skojarzenia trzech ruchów (rys. 4.13):

- oscylacyjnego narzędzia o bardzo krótkim skoku  - Vosc

- posuwowo-wahadłowego narzędzia - pw,

- obrotowego przedmiotu - Vo.

Liczba ruchów oscylacyjnych jest bardzo duża i wynosi 1000-2000 skoków/min, a skok wynosi 3-5 mm przy obróbce stali i 2,5-6,5 mm przy obróbce innych metali. Prędkość ruchu posuwisto - wahadłowego wynosi p=2 m/min, a prędkość obwodowa przedmiotu (szybkość skrawania) wynosi V0=15-40 m/min.

Rys.4.13.

Sposoby obróbki ściernej o swobodnym ruchów środków ścier­nych (o kinematyce swobodnej). Do najczęściej stosowanych sposobów obróbki zali­czanych do tej grupy są: polerowanie, bębnowanie i obróbka strumieniowo - ścierna.

1 - ...