Obróbka ścierna – rodzaj obróbki skrawaniem, w której narzędziem skrawającym jest ziarno ścierne luźne lub w postaci pasty, tarczy, osełki, papieru lub płótna ściernego. W tym przypadku liczba i geometra ostrzy skrawających nie jest zdefiniowana.
Obróbka erozyjna – rodzaj obróbki, który polega na usunięcia pożądanej części materiału poprzez wykorzystanie zjawisk erozyjnych - kontrolowanego "niszczenia" danej powierzchni.
Powierzchnie swobodne części maszyn są poddawane obróbce ściernej w celu bezpośredniej lub pośredniej poprawy ich cech eksploatacyjnych albo estetycznych.
W obróbce bezpośrednie realizowane są takie zadania jak:
Usuwanie zadziorów, zaokrąglanie ostrych krawędzi, oczyszczanie przedmiotów po obróbce cieplnej oraz powierzchni skorodowanych, a także usuwanie pokryć lirniczych i galwanicznych, zmiana naprężeń własnych po obróbce cieplnej, spawaniu, wprowadzenie do warstwy wierzchniej naprężeń ściskających i podwyższenie twardości. Do zadań pośrednich należy przygotowanie powierzchni do lakierowania.
W dogładzaniu narzędziem jest ziarno ścierne wchodzące w skład strumienia powietrza lub cieczy, bądź w skład past ściernych, taśm i kształtek ściernych.
Ten rodzaj narzędzi i urządzeń technologicznych umożliwia obróbkę powierzchni o złożonych kształtach różnych części maszyn.
Materiały ścierne naturalne:
Diament naturalny (D
Korund (AN
Szmergiel (N)
Granat (G)
Kwarc
Krzemień (KM)
Materiały ścierne syntetyczne
Elektrokorund (Al2O3)
Węglik krzemu (SiC)
Diament syntetyczny
Regularny azotek boru (CBN
Umowny kształt ziarna wyznaczają proporcje boków lah. Jednym ze współczynników kształtu ziarn jest współczynnik izometrii: K=lah/l^2
Natomiast wielkość ziarna jest określana na podstawie ilości oczek na 1 cal bieżący sita, przez które przechodziło ziarno, a zatrzymywało się na kolejnym sicie o drobniejszych oczkach.
Właściwości użytkowe ziarna określa kształ i wielkość.
SPOSOBY OBÓRBKI POW.SWOBODNYCH ZIARNAMI ŚCIERNYMI
Obróbka strumieniowo ścierna
Strumień wodno-ścierny napędzany jest sprężonym powietrzem. Strumień wydostaje się przez dyszę gdzie zostaje formowany, łatwo dociera do powierzchni w każdym miejscu. Zastosowania: oczyszczanie powierzchni, zmniejszanie chropowatości, przygotowanie pod powłoki malarskie i galwaniczne, przygotowanie powierzchni do klejenia. Utwardzenie warstwy wierzchniej do głębokości kilku milimetrów, a także korzystny rozkład naprężeń ściskających. Do niekorzystnych zmian w WW należy wzrost podatności na korozję, kopiowanie nierówności oraz zmniejszenie wydajności wraz z upływem czasu obróbki.
Obróbka odśrodkowo-ścierna
Ziarna lub inne cząstki ścierne rozpędzane są mechanicznie uzyskując energię kinetyczną przez wykorzystanie siły odśrodkowe i prędkości obrotowej. Proces obróbki tak sam jak przy wykorzystaniu dyszy. Zawiesina jest doprowadzana do wirnika, gdzie jest rozpędzana po czym wylatuje przez otwór nakierowany na przedmiot obrabiany. Zastosowanie przy obróbce duży powierzchni płaskich, gdzie dysza (tryskacz) jest mało wydajny.
Obróbka aerościerna
Ziarna ścierne są wprawiane w ruch poprzez doprowadzenie sprężonego powietrza od dołu pojemnika, wywołuje to efekt "unoszenia" się materiału ściernego. Zanurzone w nim części atakowane są przez ziarna znajdujące się w nie uporządkowanym ruchu przestrzennym. Moga zatem obrabiane być dowolnie złożone kształty.
Obróbka udarowo-ścierna
Obróbka ta polega na drążeniu materiału obrabianego przez zawiesinę ziarn ściernych doprowadzoną pod czoło narzędzia, którym jest koncentrator drgań. Drgania o częstotliwości ultradźwiękowej = 20kHz. Obróbka tym sposobem jest przeznaczone do drążenia wgłębień i otworów o różnych kształtach, szczególnie w materiałach ceramicznych.
SPOSOBY OBRÓBKI POW. NARZĘDZIAMI ELASTYCZNYMI
Obróbka polerowaniem mechanicznym
Obróbka ścierna w wygładzarkach proszkowych
Obróbka magnetyczno-ścierna
Obróbka przetłoczno-ścierna
SPOSOBY OBRÓBKI POWIERZCHNI SWOBODNYMI KSZTAŁTKAMI ŚCIERNYMI
Obróbka w wygładzarkach rotacyjno bębnowych
.Obróbka w wygładzarkach rotacyjno-kaskadowych
Obróbka w wygładzarkach rotacyjno obiegowych
Obróbka w wygładzarkach wibracyjnych.
W celu zwiększenia intensywności obróbki można przedmiot obrabiany na stałe przymocować do pojemnika.
SZLIFOWANIE
Szlifowanie jest sposobem obróbki ściernej, polegającym na skrawaniu materiałów geometrycznie nieokreślonymi ostrzami bardzo licznych i przypadkowo rozmieszczonych ziaren z naturalnego lub sztucznego materiału ściernego, spojonych w narzędziu ściernym zwanym ściernicą. Szlifowaniu poddawane są różnego rodzaju metale i ich stopy: materiały ceramiczne, półprzewodniki, materiały pochodzenia organicznego, wysoką wydajność osiąga się przez zastosowanie wysokich prędkości – np. dla V=100m/s wydajność sięga 2000kg/h.
Narzędziami ściernymi spojonymi są ściernice i segmenty ścierne (osełki). Są to narzędzia o złożonej budowie, charakteryzuje je rodzaj materiału ściernego, wielkość ziarn ściernych, umowna twardość, struktura i spoiwo.
Szlifowanie jest procesem technologicznym, w którym materiał jest usuwany w postaci wiórów i charakteryzuje się specyficznymi cechami:
- nieuporządkowane rozmieszczenie bardzo dużej liczby ziaren ściernych na czynnej powierzchni ściernicy,
- nieciągłą krawędź skrawającą ściernicy
- zróżnicowany (nieregularny) kształt ziaren ściernych oraz ujemny kąty natarcia ostrzy wierzchołków ziaren,
- różną wysokość ostrzy ziaren ściernych na czynnej powierzchni ściernicy.
Twardość ściernicy a twardość ścierniwa to są dwie odmienne rzeczy.
Ściernica miękka to: Szybsze skrawanie, Gorsza jakość powierzchni obrabianej, Krótsza żywotność, Gorsze trzymanie profilu
Ściernica twarda to: Wolniejsze skrawanie, Niebezpieczeństwo karbowania i przypaleń powierzchni, Większy pobór mocy, Dłuższa żywotność, Lepsza gładkość powierzchniLepsze trzymanie profilu
Niskie twardości ściernicy do: Twardych materiałów, Dużych powierzchni styku ściernica-detal, Szybkiego zbierania dużych naddatków
Wysokie twardości ściernicy do: Miękkich materiałów, Małych, wąskich powierzchni styku ściernica-detal, Szlifierek o wysokiej mocy, Podwyższenia żywotności ściernicy
Sposoby szlifowania:
Przy szlifowaniu wzdłużnym, wgłębnym i kształtowy PO jest zamocowany w kłach szlifierki i napędzany z prędkością Vp. Szlifowanie bezkłowe odbywa się przy udziale tarczy prowadzącej przedmiot i odpowiedniej podpory utrzymującej przedmiot między ściernicą i tarczą prowadzącą. Szlifowanie wgłębne i kształtowe prowadzi się przy przesuwie ściernicy do przedmiotu.
Konstrukcje szlifierek charakteryzują się dużą sztywnością, dokładnością wykonania, tłumieniem drgań, znacznymi mocami napędów.
Obciąganie – proces ostrzenia stępionej ściernicy. Odnowienie czynnej powierzchni przez usuwanie warstwy o grubości kilku wymiarom ziarna.
Wzrost wydajność towarzyszy także wzrost chropowatości powierzchni i zwiększone zużycie narzędzia. W celu zmniejszenia chropowatości bez znacznego zmniejszenia wydajności, stosuje sie proces wyiskrzania, czyli szlifowania ze zmniejszonym dosuwem ściernicy do przedmiotu.
EDM
W obróbce elektroerozyjnej usuwanie materiału z części obrabianej następuje w wyniku erozji elektrycznej zachodzącej w czasie wyładowań elektrycznych pomiędzy elektrodami zanurzonymi w dielektryku płynnym. Jedną elektrodą jest materiał obrabiany, a drugą – eroda nazywana także elektrodą roboczą. Obróbce elektroerozyjnej podlegają materiały, których elektroczna przewodność właściwa jest większa od 0,01 S/cm.
W zależnościom przebiegu impulsów, ich parametrów oraz rodzaju materiałów elektrod, stosowane są różne biegunowości. W biegunowości prostej elektroda robocza jest połączona z biegunem ujemnym, a więc jest katodą, a przedmiot obrabiany jest anodą.
Przebieg wyładowania:
- po przyłożeniu napięcia w szczelinie powstaje niejednorodne i zmienne pole elektryczne o znacznym natężeniu. Niejednorodność pola wywołana jest nierównościami powierzchni elektrod, zmienna grubością szczeliny oraz niejednorodnością właściwości ośrodka dielektryka i produktów obróbki.
- W miejscach maksymalnego natężenia pola występuje koncentracja zanieczyszczeń dielektryka, co obniża wytrzymałość elektryczną ośrodka.
- Po osiągnięci Ug, następuje przebicie elektryczne i rozpoczyna się emisja elektronów z katody
- Przyspieszone w polu elektrycznym elektrony zderzają się z atomami ośrodka powodując ich lawinową jonizację udarową, tworzy się wąski kanał plazmowy wypełniony jonami i elektronami
- Przepływ prądu przez kanał powoduje wydzielanie ciepła, następuje parowanie ośrodka i utworzenie kanału pęcherza gazowego o powiększającej się średnicy
- Energia elektronów uderzających o powierzchnię anody, a jonów o powierzchnię katody, zamieniana jest na ciepło – wzrost temp elektrod do wyższych niż temp topliwości.
- Szybki wzrost ciśnienia i następnie jego spadek wzmaga parowanie roztopionego materiału
- Po wyładowaniu pęcherz gazowy kurczy się i dzieli na dwa przy elektrodach. Pęcherzyki zamykają się implozyjnie, co sprzyja usuwaniu materiału
- Pozostały metal w kraterze krzepnie.
- Po wyładowaniu następuje dejonizacja kanały międzyelektrodowego i cykl powtarza się w innym miejscu
Zużycie elektrody jest większe przy obróbce na generatorze RC niż na tranzystorowym.
Najlepsze wyniki obróbki uzyskuje się dla elektrod miedzianych, miedzianografitowych,
grafitowych i mosiężnych.
Największy wpływ na wydajność ma tzw. nadążność systemu automatycznego posuwu ER.
Cechy WW:
-im większa wydajności tym większa Ra. Możliwe do 0,1 mikrm. ale niewydajne.
- istnienie 3 warstw:
- warstwa biała – z przetopionego materiału, który nie został usunięty i ponownie
zakrzepł. Zauważalna obecność cząstek ER i produktów pirolizy dielektryka.
Drobnoziarnista, dendrytyczna struktura. Niższa twardość niż materiał wyjściowy.
-warstwa wpływów cieplnych - struktura martenzytyczna. Większa twardość (dyfuzja
węgla z rozkładu dielektryka i duża szybkość chłodzenia.
- warstwa odpuszczona – mniejsza twardość, bo szybkość chłodzenia jest za mała aby
zahartować.
Istnieją w WW naprężenia rozciągające, stąd na powierzchni powstają mikropęknięcia.
Właściwości użytkowe:
- Wytrzymałość zmęczeniowa maleje
- odporność na ścieranie po usunięciu warstwy białej
- odporność na korozje atmosferyczną, ale zmniejszenie odporności na korozję gazową.
Zastosowanie:
-części z materiałów trudnoskrawalnych i złożonych kształtach
- matryce kuźnicze
- formy wtryskowe
- kokile i formy odlew.
- stemple i wykrojniki
- oczka ciągarskie
- tłoczki hydrauliczne
WEDM
Wycinanie elektroerozyjne WEDM, jest odmianą obróbki elektroerozyjnej EDM, w której
elektrodą roboczą jest cienki drut o średnicy 0,02-0,5 mm z mosiądzu, miedzi, wolframu,
molibdenu lub drut z pokryciem. Przedmiot obrabiany jest mocowany na stole, który
najczęściej jest przemieszczany w kierunkach wzajemnie prostopadłych. Ze względu na
zużycie elektroerozyjne drut jest przewijany ze szpuli do pojemnika z prędkością 0,5-20 m/s.
Do podstawowych cech WEDM należą:
- uniwersalność elektrody, a więc wyeliminowanie konieczności wykonania elektrod o
złożonych kształtach
- eliminacja konieczności uwzględniania konieczności zużycia elektrody roboczej
- możliwość wykonywania skomplikowanych kształtów o bardzo małych wymiarach.
- wysoka elastyczność produkcyjna obrabiarki
- wysoki stopień automatyzacji
- eliminacja niebezpieczeństwa pozaru
- wysoka dokładność ( od 0,02 do 0,001 mm)
- wysoka gładkość (2,5-0,5)
ZGNIOT
Obróbka poprzez powierzchniowe odkształcenia plastyczne na zimno sosowana jest w przemyśle maszynowym w dwóch zasadniczych odmianach:
1. Polepszenia wykończenia powierzchniowego
2. Zwiększenia właściwości wytrzymałościowych
3. Poprawy kalibracji wymiarowej
EFEKTY NAGNIATANIA
• Chropowatość powierzchniowa di 0.05–0.10μm(Ra)
• Tolerancja 0.01mm lub dokładniej
• Wzrost twardości powierzchniowej HRc od 30% do 70%
• Powyżej 300% wzrost wytrzymałości na rozciąganie od zmęczenia materiału
• Eliminacja czynników napreeniowych, korozyjnych i pęknięć
• Zwiększenie odporności na korozje
• Eliminacja śladów obróbkowych, zadrapań i porów
• Redukcja tarcia powyżej 35%
• Redukcja poziomu hałasu
OBSZARY ZASTOSOWANIA NAGNIATAKÓW
Nagniatanie może być wykonywane na wszystkich powierzchniach tak wewnętrznych i zewnętrznych, które posiadają symetrie obrotowa (otwory, cylindry, stoki, itp.) a także na powierzchniach płaskich. Wykonuje się po obróbkach mechanicznych np. wierceniu, rozwiercaniu, wytaczaniu, toczeniu, szlifowaniu, itp.
KORZYSCI NAGNIATANIA W ODNIESIENIU DO TRADYCYJNYCH METOD
• Narzędzie nie jest kosztowne w odniesieniu do swojej trwałości.
• Żadnego wiórowego usuwania naddatku materiału.
• Obniżenie wartości chropowatości (grzbiety zostają spłaszczone a doliny wypełnione), przez co uzyskuje się powierzchnie skrajnie gładkie.
• Skrajne prędkości obróbki: 0.2-3.0mm/obr. dla narzędzi wielorolkowych, 0.05-1.0mm/obr. dla narzędzi jednorolkowych.
• Korzyści natury mechanicznej: wzrost odporności na korozje i twardości powierzchniowej.
• Nagniatak nie działa modyfikująco na wymiar poprzez ubytek, spełnia funkcje “kalibrującą” tolerancji obróbkowych i pozwala uzyskać stałe wyniki dla całej serii produkcyjnej.
• Nagniatak może być stosowana na tradycyjnych obrabiarkach, ręcznych lub CNC.
• Żywotność narzędzia jest nadzwyczaj długa, możliwa obróbka od 10.000 do 300.000 szt. bez naprawy narzędzia, wystarczy wymienić rolki, kiedy to konieczne.
Rodzaje nagniatania:
· kulowanie odśrodkowe – uderzania kulek o gotową część
· śrutowanie – strumień śrutu o prędkości 40-90m/s uderza w powierzchnię.
· Młotkowanie – cykliczne uderzenia bijaka w końcówkę nagniatającą. Młotkowaniem można uzyskać duże głębokości odkształceń plastycznych.
· Nagniatanie toczne – nagniatak ze sztywnym lub sprężystym dociskiem toczy się po nagniatanej powierzchni.
· Nagniatanie ślizgowe – nagniatak – najczęściej diament – jest dociskany i przesuwany po powierzchni wywołując tarcie ślizgowe i odkształcenia plastyczne nierówności.
· Metoda dwu- i trójrolkowa - walcowanie gwintów - przedmiot jest umieszczony pomiędzy dwoma lub trzema rolkami o stałej odległości od siebie i od
OBRÓBKA DOKŁADNOŚCIOWO GŁADKOŚCIOWA
Najczęściej stosowanym sposobem nadawania dokładności częściom maszyn jest szlifowanie. Oprócz ogólnych zalet, szlifowanie powoduje szereg niekorzystnych zmian, a głównie zmiany struktury metalograficznej WW wynikające z wysokiej temperatury tzw przypalenia szlifierskie, charakterystyczny ostry profil chropowatości, niezadowalającą chropowatość.
Stosuje się wówczas sposoby obróbi powierzchni o kinematyce kierowanej.
Sposoby z tej grupy poprawiają dokładność kształtu, wpływają na wymiar, gładkość powierzchni, profil nierówności, kierunkowość struktury, powstają naprężenia ściskające.
Docieranie
Jest to sposób obróbki, w którym między powierzchnię obrabianą a powierzchnię narzędzia wprowadza się zawiesinę ziarn ściernych. Podczas ruchu i docisku obu powierzchni występuje wzajemne ścieranie.
Na przebieg docierania wpływ ma:
· prędkość ruchu roboczego – od 1 do 20 m/s
· tor ruchu części względem docieraka
· własności zawiesiny ściernej – najczęściej stosowane węglik krzemu, i tlenek glinu, wielkość ziarn w granicach od 80 do 1 mikrometra. Typowe ciecze to olej maszynowy z naftą, tłuszcze zwierzęce, cerezyna
· rodzaj materiału docieraka- najczęściej żeliwo sferoidalne
· czas obróbki
Chropowatość w zależności od ziarnistości diamentu jest w granicach 0,2 do 0,006 Ra
Skutki docierania to głównie dokładny kształt, wymiar i gładkość. Na błędy kształtu części wpływają narzędzia, na dokładność wymiaru czas obróbki, na gładkość - wielkość ziarn ściernych w końcowym stadium obróbki. Po docieraniu występują naprężenia ściskają do kilkunastu mikrometrów w głąb materiału.
Gładzenie
Sposób obróbki głównie otworów lub powierzchni walcowych, za pomocą pilników ściernych zamocowanych na zewnętrznej lub wewnętrznej powierzchni głowicy.
Proces polega na złożeniu ruchu obrotowego i posuwisto-zwrotnego głowicy oraz docisku do powierzchni. Konieczne jest dostarczanie dużej ilości cieczy smarująco-chłodzącej.
Gładzenie stosowane jest jako ostatni krok obróbki.
W porównaniu ze szlifowaniem gładzenie charakteryzuje się:
- większa powierzchnią styku narzędzia z powierzchnia obrabianą
-nieznaczną wartością nacisku jednostkowego, nacisk 6-10 razy mniejszy
- większą liczbą pracujących jednocześnie ziarn ściernych, 100-2000 razy więcej
- znacznie niższa temperatura w strefie obróbki, szlifowanie 600-1000 st.C, przy gładzeniu skrajnie nie przekracza 250 st.C
- obfitością cieczy smarująco-chłodzącej
- wydajnością, czasem przekraczającą wydajność szlifowania
- możliwością obróbki kilku otworów jednocześnie
- krótkim czasem mocowania części na obrabiarce
Główne parametry obróbki:
- stosunek prędkości obwodowej do prędkości ruchu posuwisto-zwrotnego
- prędkość obwodowa – 20-70 m/min
- charakterystyka osełki – węglik krzemu, tlenek glinu i diament
- nacisk jednostkowy – duży naddatek (0,5-1,2 MPa), wykończające (0,2-0,5MPa)
- konstrukcja głowicy – ilość i liczba rzędów osełek
- czas obróbki
- ciecz : nafta, mieszanina nafty i oleju wrzecionowego
...
bobex10