10. ZASTOSOWANIE OBRÓBKI ŚCIERNEJ W PROCESIE

TECHNOLOGICZNYM.

Ogólną charakterystykę obróbki ściernej przedstawiono w rozdz.5.2. Jest to

obróbka której zadaniem jest poprawa jakości przedmiotu, jednakże należy mieć na
uwadze, że związane jest to z koniecznością poniesienia określonych kosztów
(rys.10.1). Można więc powiedzieć, że jakość kosztuje i z tym faktem należy się li-
czyć stosując operacje obróbki ściernej.

Podziału metod i odmian obróbki ściernej dokonać można w różny sposób
uwzględniając różne kryteria tego podziału. W skrypcie zastosowanie obróbki
ściernej omówione zostanie według następującego podziału : obróbka ziarnami
utwierdzonymi ( szlifowanie, obróbka taśmami i foliami ściernymi) oraz obróbka
luźnym ścierniwem.

Rys.10.1 Krzywa wzrostu kosztów jako funkcji jakości powierzchni [4]

10. Zastosowanie obróbki ściernej w procesie technologicznym

105

10.1. OBRÓBKA ZIARNAMI UTWIERDZONYMI

Tytuł niniejszego podrozdziału wskazuje, że narzędzia ścierne używane do

omawianej obróbki składają się z ziaren ściernych utwierdzonych przy pomocy
odpowiedniego spoiwa i tym samym tworzących narzędzie ścierne o określonym
kształcie. Najpopularniejsze z tych narzędzi to ściernice, a proces realizowany
przy ich pomocy nosi nazwę szlifowania.

10.1.1. SZLIFOWANIE ŚCIERNICAMI

Szlifowanie odbywa się na obrabiarkach zwanych szlifierkami, których bu-

dowa uzależniona jest od przeznaczenia szlifierki. Tak więc można mówić o szli-
fierkach do wałków, otworów, płaszczyzn, kół zębatych, gwintów i innych specja-
listycznych. Wspólną cechą tych obrabiarek jest to, że ruch główny realizowany
jest zawsze przez narzędzie ścierne - ściernicę. Ta jednoznaczność ( w stosunku np.
do metod obróbki skrawaniem) wynika z faktu, że prędkość skrawania podczas
szlifowania jest dużo większa niż w przypadku skrawania i wynosi średnio 45 m/s
czyli około 2700 m/min. Z tego względu podczas szlifowania szczególnego zna-
czenia nabierają problemy wyrównoważenia ściernicy. Ruch posuwowy realizo-
wany może być różnie tzn. bądź przez przedmiot szlifowany, bądź przez narzędzie.
Rysunek 10.2 przedstawia klasyfikację różnych sposobów szlifowania z zaznacze-
niem kierunków ruchu narzędzia i przedmiotu obrabianego, natomiast na rys. 10.3
do 10.6 przedstawiono wybrane (najczęściej stosowane) szlifierki umożliwiające
realizację określonego sposobu szlifowania.
Opierając się na klasyfikacji przedstawionej na rys.10.2, sposoby szlifowania moż-
na podzielić na:
• szlifowanie wałków ( zewnętrznych powierzchni obrotowych), operacja ta re-

alizowana jest na szlifierkach do wałków (rys.10.3a), przy czym w zależności
od kierunku ruchu narzędzia i przedmiotu możemy wyróżnić: szlifowanie
wzdłużne - rys.10.2a, kiedy przedmiot wykonuje ruch wzdłuż ściernicy, szli-
fowanie wgłębne- rys.10.2b, kiedy w trakcie obróbki ściernica wykonuje ruch
posuwowy prostopadły do powierzchni wałka (w głąb materiału); szlifowanie
kształtowe - rys.10.2c, kiedy podobnie jak poprzednio w trakcie obróbki ścier-
nica wykonuje ruch posuwowy prostopadły do powierzchni wałka (rys.10.4), a
kształt ściernicy odzwierciedlony jest na przedmiocie obrabianym oraz szlifo-
wanie bezkłowe (rys.10.2d); szlifierka bezkłowa posiada dwie ściernice;
skrawającą służącą do obróbki materiału i prowadzącą która skręcona jest za-
zwyczaj pod kątem do poziomu; rozkład prędkości stąd wynikający i siły tar-
cia między tą ściernicą i przedmiotem powodują przemieszczanie przedmiotu
w strefie obróbki - podkreślić należy, że w trakcie tego szlifowania przedmiot
nie jest mocowany do żadnych elementów szlifierki,

•

szlifowanie otworów - operacja ta realizowana jest na szlifierkach do otworów
(rys.10.3b), przy czym wyróżnić można stosując pewną analogię do szlifowania
wałków, szlifowanie otworów wzdłużne (rys.10.2e), szlifowanie otworów
poprzeczne (rys.10.2f), kiedy ruch przedmiotu powoduje sukcesywne zagłębia-

10. Zastosowanie obróbki ściernej w procesie technologicznym

106

nie narzędzia w materiał obrabiany, szlifowanie planetarne (rys.10.2g) stoso-
wane dla otworów o większych średnicach- ściernica „obiega” szlifowany
otwór, przedmiot nie wykonuje żadnego ruchu stąd ten sposób szlifowania sto-
sowany jest szczególnie dla przedmiotów o dużych wymiarach gabarytowych,
szlifowanie bezkłowe otworów (rys.10.2h),

Rys.10.2. Klasyfikacja sposobów szlifowania: a) szlifowanie wałków wzdłużne, b) wgłębne, c)

kształtowe, d) bezkłowe, e) szlifowanie otworów wzdłużne, f) poprzeczne, g) planetarne, h) bezkło-

we, i) szlifowanie płaszczyzn obwodowe prostoliniowe j) obrotowe, k) czołowe, l) obrotowe, ł) szli-

fowanie gwintów, m) kół zębatych, n) przecinanie ściernicowe, o) szlifowanie taśmowe

• szlifowanie płaszczyzn - operacja ta realizowana jest na szlifierkach do płasz-

czyzn (rys.10.3c) przy czym przedstawiona na tym rysunku szlifierka służy
głównie do szlifowania płaszczyzn obwodowego prostoliniowego (rys.10.2i)
obok którego istnieje szlifowanie obwodowe obrotowe (rys.10.2j) w przypad-
ku kiedy przedmiot zamocowany jest na stole obrotowym oraz szlifowanie

10. Zastosowanie obróbki ściernej w procesie technologicznym

107

czołowe prostoliniowe (rys.10.2k) oraz szlifowanie czołowe obrotowe
(rys.10.2l) podobnie jak wyżej w przypadku mocowania przedmiotu na stole
obrotowym,

• szlifowanie specjalne do którego można przykładowo zaliczyć szlifowanie po-

wierzchni śrubowych (rys.10.2ł), szlifowanie kół zębatych (rys.10.2m), prze-
cinanie ściernicami (rys.10.2n) lub omawiane w kolejnym rozdziale skryptu, a
przywołane tu przykładowo szlifowanie taśmami i foliami ściernymi
(rys.10.2.o) ujęte w prezentowanej ogólnej klasyfikacji lecz nie należące do
szlifowania ściernicami.

Rys.10.3. Rodzaje szlifierek: a) szlifierka kłowa do wałków, b) szlifierka uchwytowa do otworów,

c) szlifierka do płaszczyzn, d) szlifierka bezkłowa

b)

c)

a)

d)

10. Zastosowanie obróbki ściernej w procesie technologicznym

108

Zapewnienie wymaganych efektów procesu szlifowania związane jest mię-

dzy innymi z utrzymaniem odpowiedniego stanu powierzchni roboczej ściernicy.
Jak wspomniano w rozdz.5.2, w trakcie obróbki ziarna ścierne wchodzące w skład
narzędzia ściernego tępią się przez co zwiększa się tarcie występujące między ziar-
nem a przedmiotem. Konsekwencją tego jest ogólnie rzecz biorąc pogorszenie ja-
kości przedmiotu szlifowanego. Celowe jest więc, aby nadmiernie zużyte (stępio-
ne) ziarna ścierne usunąć z narzędzia ściernego stwarzając tym samym miejsce do
pracy nowych ostrych ziaren. Gdyby udało się „idealnie” dobrać twardość ścierni-
cy i gdyby narzędzie ścierne było „idealnie” jednorodne ten samoczynny proces
usuwania ziaren ściernych; zwany samoostrzeniem może by wystarczył (porównaj
rys.5.6 i opis do niego). Jednakże realny proces szlifowania i realne ściernice nie są
tak idealne, stąd proces samoostrzenia ściernicy należy wspomagać poprzez
ostrzenie ściernicy zwane obciąganiem. Proces ten jest jakby daleką analogią to-
czenia z tym, że zamiast przedmiotu obrabianego mamy ściernice, zamiast noża
tokarskiego, narzędzie zwane obciągaczem którego ostrze wykonane jest z mate-
riału twardszego od materiału ziaren ściernych ( najczęściej z diamentu, stąd nazwa
obciągacz diamentowy)

14

. Zamiast skrawania materiału jak przy toczeniu, usuwane

są z powierzchni ściernicy zużyte ziarna ścierne, ale również i te nie do końca zu-
żyte (ale to już niestety jest strata wpisana nijako w proces zużycia ściernicy). Czę-
ste obciąganie ściernicy to dobra jakość powierzchni po szlifowaniu lecz również
duże zużycie ściernicy, rzadkie obciąganie ściernicy powoduje sytuację odwrotną.
Obok obciągania ściernicy występuje również proces profilowania ściernicy, któ-
ry polega na nadaniu ściernicy takiego kształtu, który następnie odwzorowany bę-
dzie w procesie obróbki na przedmiocie szlifowanym (szlifowanie kształtowe).

Z procesem szlifowania ściernicami związane jest jeszcze jedno bardzo

istotne zagadnienia: wyrównoważenie ściernicy. Celowość realizacji tego procesu
związana jest, jak już wspomniano wcześniej, z dużymi prędkościami skrawania
występującymi podczas szlifowania. Niejednorodny rozkład masy ściernicy (zwią-
zany z samą produkcją ściernic) czy też niejednakowe na obwodzie zużycie ścier-
nicy podczas pracy wymusza proces wyrównoważania ściernicy. Wyrównoważanie
ściernicy może być statyczne (wyrównoważenie od sił) i dynamiczne (od sił i mo-
mentów) stosowane głównie dla ściernic o większych szerokościach

15

.

Proces szlifowania odbywa się według określonego cyklu szlifowania, któ-

ry określić można na wykresie głębokość szlifowania - czas. Przykładowy wykres

14

Problemem jest obciąganie ściernic wykonanych z materiałów supertwardych np. ścier-

nice diamentowe czy też ściernice z regularnego azotku boru CBN. W takich przypadkach
twardość obciągacza jest porównywalna z twardością ziaren ściernicy. Proces obciągania
takich ściernic dokonuje się specjalnymi obciągaczami (ściernicami diamentowymi) stosu-
jąc często proces tzw.mikroobciagania z przejściami narzędzia o głębokościach submikro-
metrycznych, lub stosując inne np. erozyjne metody usuwania zużytych ziaren ściernych.

15

Proces wyrównoważania ściernic przebiega w ogólnym zarysie podobnie jak proces wy-

równoważania kół samochodowych, przy czym stosowane są nieco inne urządzenia.
Oprócz tego możliwe jest zastosowanie we wrzecionach szlifierki specjalnych przyrządów
umożliwiających samoczynne wyrównoważanie ściernicy zamontowanej na wrzecionie
szlifierki.

10. Zastosowanie obróbki ściernej w procesie technologicznym

109

cyklu szlifowania przedstawia rys. 10.4.

Rys.10.4. Przykładowy cykl szlifowania

W cyklu szlifowania obok czasu przeznaczonego na dosunięcie i odsunięcie ścier-
nicy występuje czas szlifowania zgrubnego, wykańczającego i wyiskrzania. Ten
ostatni odbywa się z głębokością skrawania równą zero, a więc proces ten ma na
celu przede wszystkim poprawienie gładkości przedmiotu szlifowanego.
Powierzchnie o złożonym kształcie szlifować można ściernicą odpowiednio profi-
lowaną (co przedstawiono na rys.10.2). Można jednak stosować również szlifierki
sterowane numerycznie, na których programowany jest zarówno tor ruchu ścierni-
cy lub przedmiotu obrabianego jak i cykl szlifowania (co jest równoznaczne z do-
borem parametrów szlifowania). Na szlifierkach tych (jak również na szlifierkach
uniwersalnych) może być stosowana aktywna (czynna) kontrola wymiaru tzn. taka,
która pozwala w czasie obróbki na sprawdzenie wymiaru rzeczywistego szlifowa-
nego przedmiotu.

Ważnym problemem podczas szlifowania jest mocowanie przedmiotu szli-

fowanego. Istota tego problemu wynika z faktu, że operacje szlifowania są końco-
wymi operacjami procesu technologicznego i ewentualnie wprowadzone błędy ob-
róbki nie mogą już być korygowane w następnych operacjach procesu technolo-
gicznego. Wyróżnić można następujące sposoby mocowania przedmiotu obrabia-
nego:
• podczas szlifowania wałków - mocowanie w kłach (analogicznie jak w procesie

toczenia), przy czym chcąc zapewnić zminimalizowanie błędów wynikających
z mocowania przedmiotu przed procesem szlifowania stosuje się jeszcze opera-
cję poprawiania nakiełków; wałki można również szlifować bezkłowo, w takim
przypadku przedmiot nie jest mocowany do elementów szlifierki nie potrzebuje
nakiełków ani operacji poprawiania nakiełków i chociażby z tego względu wy-
dajność ilościowa procesu znacznie wzrasta (szerzej o procesie szlifowania
bezkłowego w dalszej części rozdziału),

• podczas szlifowania otworów przedmiot najczęściej mocowany jest w uchwy-

cie,

Głębokość szlifowania

Czas

Dosunięcie
ściernicy

Szlifowanie
zgrubne

Szlifowanie
wykańczające

Wyiskrzanie

Odsunięcie ściernicy do
położenia wyjściowego
(bez procesu skrawania)

10. Zastosowanie obróbki ściernej w procesie technologicznym

110

• podczas szlifowania płaszczyzn bardzo często przedmiot mocowany na stole

magnetycznym obrabiarki; stół ten działa jak elektromagnes, położenie przed-
miotu i włączenie zasilania prądem powoduje mocowanie przedmiotu; ten spo-
sób mocowania przedmiotu jest bardzo szybki, lecz należy zwrócić uwagę aby
siły szlifowania (szczególnie siła obwodowa) nie przekroczyła wartości sił mo-
cujących przedmiot do stołu; oprócz tego można stosować klasyczne sposoby
mocowania przedmiotu, podobnie jak podczas operacji frezarskich.

Na poprzednich stronach wspominano już o szlifowaniu bezkłowym jako odmianie
szlifowania chętnie stosowanej w przypadku produkcji wielkoseryjnej lub masowej
(szczególnie w przemyśle samochodowym do szlifowania sworzni tłokowych).
Stosowanie to wynika przede wszystkim z dużej wydajności ilościowej obróbki
(ilość szlifowanych sztuk w jednostce czasu) co związane jest głównie z brakiem
podczas tej obróbki czynności mocowania i odmocowania przedmiotu, a także
możliwością bardzo prostej automatyzacji pracy szlifierki. Schemat szlifowania
bezkłowego przedstawiony jest na rys.10.5.
a)

b)

Rys.10.5. Schemat szlifowania bezkłowego

(b) z rozkładem prędkości (a)

Przedmiot znajduje się między dwoma ściernicami i podparty jest od spodu

podtrzymką. Skręcenie ściernicy prowadzącej umożliwia zarówno obrót jak i prze-
suw wzdłużny przedmiotu szlifowanego. Duża (w porównaniu do konwencjonal-
nego szlifowania ) szerokość ściernic wynosząca średnio 500 mm powoduje, że
naddatek szlifowany być może w jednym przejściu przedmiotu między ściernicami
szlifierki. Opisany sposób szlifowania nosi nazwę szlifowania bezkłowego przelo-
towego - odległość między ściernicami w trakcie obróbki nie ulega zmianie. Ten
sposób szlifowania nadaje się przede wszystkim do szlifowania wałków gładkich.
Można również stosować szlifowanie bezkłowe wgłębne, w przypadku kiedy w
trakcie obróbki ściernice są dosuwane do siebie - lecz w takim przypadku wydaj-
ność procesu zmniejsza się w stosunku do szlifowania przelotowego. Szlifowanie
to można stosować również do wałków stopniowych.

Ściernica
skrawająca

Ściernica (tarcza)
prowadząca

Przedmiot
szlifowany

Podtrzymka

α

t

α

t

v

t

v

w

v

fa

Podtrzymka

Rozkład
prędkości

v

s

v

w

v

t

10. Zastosowanie obróbki ściernej w procesie technologicznym

111

Do grupy sposobów szlifowania specjalnego zaliczyć można między innymi

szlifowanie gwintów i szlifowanie kół zębatych. Na rys. 10.6 przedstawiono sche-
mat szlifowania gwintów.

Rys.10.6 Schemat szlifowania gwintów [4]

Jest to technologia szlifowania kształtowego. Uprzednio wykonany gwint (przy-
kładowo na tokarce) jest szlifowany ściernicą kształtową o kształcie wrębu gwintu.
Konieczne jest zapewnienie odpowiedniej korelacji ruchu obrotowego przedmiotu i
przesuwu narzędzia, podobnie zresztą jak w trakcie toczenia gwintów. Szlifowanie
gwintów zapewnia jego dużą dokładność lecz jest operacją drogą stosowaną w
praktyce stosunkowo rzadko. Znacznie częściej stosowane są operacje szlifowania
kół zębatych (rys.10.7).

Rys.10.7. Schemat szlifowania uzębień kół zębatych [4]: a) metodą Nilesa, b) Maaga, c) Reishauera

Idea tych metod szlifowania opiera się na wykorzystaniu ruchów odtaczania - tak
jak to przedstawiono w rozdz. 9.3 - przy czym w miejscu narzędzia zębatki lub fre-
za stosowana jest ściernica lub ściernice. Na rys.10.7a przedstawiono metodę Nile-
sa szlifowania kół zębatych, a ściernica ukształtowana jest tak jak jeden ząb zębat-
ki stosowanej jako narzędzie do dłutowania uzębień metodą Magga i Sunderlanda.
Podobnie przedstawiona na rys.10.7b metoda Magga - dwie ściernice po złożeniu
ze sobą także imitują ząb zębatki. Na rys.10.7c przedstawiono metodę Reishauera
szlifowania kół zębatych, ściernica w przekroju przypomina kształtem frez stoso-

10. Zastosowanie obróbki ściernej w procesie technologicznym

112

wany podczas frezowania obwiedniowego. Stosowanie tych narzędzi wymaga
zgodnie z zasadami kształtowania ewolwenty wykonywania ruchów odtaczania
(patrz rozdz.9.3).

Proces szlifowania zapewnia uzyskanie wysokiej jakości powierzchni

przedmiotów szlifowanych, jednakże dobór parametrów procesu jest szczególnie
uzależniony od charakterystyki narzędzia ściernego. Z tego względu trudno podać
jednoznaczną zależność umożliwiającą wyznaczenie parametrów obróbki. Pręd-
kość skrawania podczas szlifowania oscyluje najczęściej w granicach 30 do 80 m/s,
głębokość skrawania podczas szlifowania zgrubnego wynosi zazwyczaj od 0,01 do
0,3 mm, a podczas szlifowania wykańczającego od 0,005 do 0,015 mm.

10.1.2. SZLIFOWANIE TAŚMAMI I FOLIAMI ŚCIERNYMI

Jak przedstawiono w rozdziale poprzednim o efektach szlifowania decyduje

stan powierzchni roboczej ściernicy, a szczególnie stępienie ziaren ściernych. W
przypadku szlifowania taśmami ściernymi ziarna ścierne utwierdzone są bezpo-
średnio do podłoża (rys.10.8).

Narzędzie to jako „taśma bez końca” rozciągnięte jest między krążkiem napędo-
wym a rolką dociskającą. Przykładowe odmiany szlifowania powierzchni taśmą
ścierną ilustruje rys.10.9. Po określonym okresie eksploatacji taśma ścierna zużywa
się. Do zużytej taśmy ściernej nie stosuje się żadnej metody regeneracji, tylko po
prostu zużytą taśmę wymienia się na nową. Omawiając narzędzia ścierne stwier-
dzono, że ziarna ścierne w ściernicy rozmieszczone są chaotycznie (losowo) w
związku z czym sam proces szlifowania jest procesem losowym. W przypadku
taśm ściernych stworzono warunki, aby zmienić charakter narzędzia ściernego z
losowego na zdeterminowany, a więc taki w którym ziarna ścierne zostaną „po-
układane” na podłożu zgodnie z życzeniem producenta i użytkownika. „Układanie”
ziaren ściernych odbywa się różnymi metodami (np w polu elektrycznym), a koń-
cowym ich efektem jest możliwość lepszego sterowania procesem szlifowania w
celu uzyskania wymaganej jakości przedmiotu szlifowanego.

Rys.10.8. Budowa narzędzia nasypowego (taśmy ściernej).

10. Zastosowanie obróbki ściernej w procesie technologicznym

113

Rys.10.9 Odmiany szlifowania powierzchni taśmą ścierną bezkońcową [4]

Odmianą szlifowania taśmą ścierną jest wygładzania folią ścierną

(rys.10.10). Urządzenie do szlifowania, a w zasadzie wygładzania ściernego przy-
pomina swoją budową szlifierkę do szlifowania taśmą. Główną różnicą jest to, że
folia ścierna jest narzędziem „jednorazowym”- przewija się z rolki na rolkę, po
przewinięciu narzędzie to nie nadaje się do użytku.

10. Zastosowanie obróbki ściernej w procesie technologicznym

114

Rys.10.10 Wygładzanie folią ścierną

Dzięki temu w strefę skrawania wchodzą ciągle nowe ostrza nie stępione, co

umożliwia uzyskanie chropowatości powierzchni R

a

poniżej 0,02

µm, a w poje-

dynczym przejściu taśmy usuwany jest materiał o grubości kilku do kilkudziesięciu
nm (nanometrów czyli 10

-9

m). Powyższe osiągi tej obróbki kwalifikują ją już czę-

ściowo do tzw. nanotechnologii (czyli obróbki z dokładnością rzędu nanometrów) i
uzasadniają stosowanie nazwy wygładzanie ścierne.

10.1.3. INNE METODY OBRÓBKI ZIARNAMI UTWIERDZONYMI

Obok metod omówionych w poprzednim rozdziale (rozdz.10.1.1, 10.1.2)

istnieją również metody obróbki ściernej bardzo dokładnej, których zadaniem jest
uzyskanie jak najmniejszej chropowatości powierzchni przedmiotu i jak najwięk-
szej jego dokładności. Metody te to gładzenie zwane inaczej honowaniem
(rys.10.11) oraz dogładzanie oscylacyjne (rys.10.13). Na rys.10.11 przedstawiono
schemat gładzenia, natomiast na rys.10.12 widok głowicy stosowanej podczas tej
obróbki.

Rys.10.11. Istota honowania

10. Zastosowanie obróbki ściernej w procesie technologicznym

115

Rys.10.13. Schemat dogładzania oscylacyjnego

W obu przypadkach jako narzędzia stosowane są osełki ścierne (budowa ich jest
analogiczna jak ściernic lecz posiadają inny kształt). Bardzo mały wymiar ziaren
ściernych (stosowane są mikroproszki) umożliwia uzyskanie dużej dokładności ob-
róbki. Proces gładzenia stosowany jest w przypadku obróbki bardzo dokładnej
otworów, dogładzania oscylacyjnego zwanego często superfinish w przypadku ob-
róbki wałków, przy czym zarówno obrabiane otwory jak i wałki muszą być już
uprzednio szlifowane wykańczająco. Chropowatość powierzchni po obróbce za-
warta jest najczęściej w przedziale R

a

od 0,01 do 0,04

µm a uzyskiwana dokład-

ność zawarta jest najczęściej między IT2 — IT3.

Specyficzne zastosowanie ma obróbka w wygładzarkach pojemnikowych

kształtkami ściernymi. Schemat takiej wygładzarki przedstawia rys.10.14. Wsadem
bębna wygładzarki są: kształtki ścierne, przedmioty obrabiane oraz płyn obróbko-
wy. Uruchomienie obrotów, a niekiedy również dodatkowych drgań bębna powo-
duje oddziaływanie kształtek ściernych i płynu obróbkowego na przedmiot obra-
biany w wyniku czego następuje obróbkę przedmiotów (rys.10.15).

Rys.10.12 Głowica do honowania

Osełka ścierna

Przedmiot obrabiany

10. Zastosowanie obróbki ściernej w procesie technologicznym

116

Rys.10.15 Schemat współdziałania składników wsadu w wygładzarce

10.2. OBRÓBKA LUŹNYM ŚCIERNIWEM

W przypadku obróbki ziarnami utwierdzonymi energia kinetyczna niezbędna

do wykonania procesu skrawania przekazywana jest do ziaren ściernych pośrednio
np. przez obrót ściernicy, ruch taśmy ściernej czy osełki. W przypadku obróbki
luźnym ścierniwem energię kinetyczną ziarna otrzymują bezpośrednio bez pośred-
niczącego działania spoiwa, kleju i innych czynników.

Rys. 10.14 Schemat wygładzarki (a) oraz kształtek stosowanych podczas tej obróbki (b) [4]

a)

b)

10. Zastosowanie obróbki ściernej w procesie technologicznym

117

Do najszerzej stosowanych metod obróbki luźnym ścierniwem zaliczyć

można obróbkę strumieniowo—ścierną. Ziarna ścierne unoszone są w strumieniu
płynu lub gazu poruszającego się z dużą prędkością. Dzięki tej prędkości mimo
małej masy pojedyncze ziarna ścierne uderzając w przedmiot obrabiany powodują
skrawanie materiału. Obróbka tego rodzaju stosowana jest do czyszczenia po-
wierzchni a także przecinania materiałów — szczególnie w przypadku gdy medium
unoszącym ziarna ścierne jest woda (rys.10.16).

Rys.10.16 Zasada obróbki strumieniowo-ściernej na przykładzie obróbki wodno - ściernej

Kolejnym przykładem obróbki luźnym ścierniwem to obróbka udarowo—

ścierna zwana również ultradźwiękową (rys.10.17).

Rys.10.17 Schemat obróbki ultradźwiękowej [4]

Ziarna
ścierne

Przetwornik piezoelektryczny
lub magnetostrykcyjny zasila-
ny z generatora ultradźwię-
kowego

Koncentrator

Narzędzie (sonotroda)

Przedmiot obrabiany

10. Zastosowanie obróbki ściernej w procesie technologicznym

118

Drgania ultradźwiękowe wytwarzane są w generatorze. Wzmacniane następnie
przez koncentrator przenoszą się na narzędzie (sonotrodę) stanowiącą zakończenie
koncentratora, przy czym zwiększeniu ulega ich amplituda. Między narzędzie i
przedmiot obrabiany doprowadzony jest płyn wymieszany z ziarenkami ściernymi.
Ziarna ścierne otrzymują energię niezbędną do skrawania materiału od drgającego
narzędzia. Obróbka ta nadaje się do drążenia otworów o kształcie sonotrody (w jej
przekroju poprzecznym) w różnych materiałach (np. szkle).
Do obróbki luźnym ścierniwem zalicza się również proces docierania mechanicz-
nego (rys.10.18).

Rys.10.18. Docieranie mechaniczne

Między docierak, a materiał obrabiany wprowadzona jest zawiesina drobnych zia-
ren ściernych. Ruch docieraka poprzez zawiesinę przekazywany jest ziarnom
ściernym wykonującym pracę mikroskrawania. Przebieg docierania wykazuje dużą
analogię do procesu zużywania się współpracujących części z tym że efekt procesu
zużywania jest negatywny, natomiast docierania —pozytywny.
Obróbką umożliwiającą uzyskiwanie bardzo małej chropowatości powierzchni
przedmiotu obrabianego jest polerowanie. Uzyskiwana chropowatość powierzchni
kształtuje się na poziomie poniżej 0,01

µm.. Proces ten w przypadku polerowania

mechanicznego wykonywany jest za pomocą tarcz polerskich (krążki z filcu nasy-
cone pastą polerską zawierającą mikroproszki ścierne) obracających się z prędko-
ściami od 10 do 40 m/s. Warto nadmienić, że wydajność tego procesu jest niewiel-
ka - na poziomie 0,5 do 2,0

µm/h.

10.3. POMIARY PRZEDMIOTÓW PO SZLIFOWANIU

Dokładność wymiarów przedmiotów wykonywanych technologią obróbki

ściernej zawarta jest w przedziale między 0,001 a 0,01 mm. Z tego względu do-
kładność pomiaru uzyskana tradycyjną suwmiarką (przypomnijmy od 0,05 do 0,1
mm) jest niewystarczająca. Do pomiarów wymiarów zewnętrznych, wewnętrznych
oraz głębokości stosuje się uniwersalne przyrządy pomiarowe — mikrometry (
najpowszechniejszy symbol mikrometru to MMZb —mikrometr zewnętrzny z pła-
skimi powierzchniami mierniczymi — rys.10.19). W czasie pomiaru mierzony
przedmiot umieszcza się między kowadełkiem (3) a wrzecionem mikrometru (2), a

10. Zastosowanie obróbki ściernej w procesie technologicznym

119

następnie dosuwa się wrzeciono przez pokręcenie sprzęgiełkiem (6) często zwa-
nym grzechotką, do czasu usłyszenia charakterystycznych trzasków (od których
zresztą wzięła się nazwa grzechotka). Na odczyt składa się : liczba odsłoniętych
przez bęben milimetrów na podziałce tulei (z dokładnością do 0,5 mm), liczba set-
nych części milimetra na stożkowej powierzchni bębna, wskazanej przez podłużną
rysę na tulei - patrz przykład rys.10.20.

Do pomiarów porównawczych wysokości, równoległości jednej powierzchni względem drugiej i

podobnych przypadków stosuje się czujniki mechaniczne (rys.10.20).

Czujnik zamocowany jest na statywie, a położenie jego elementu pomiarowego
określa się „budując” stos płytek wzorcowy na wymiar nominalny którego pomiaru
dokonujemy. Ustawiamy tarczę czujnika na „0”. Podkładając pod element pomia-
rowy mierzony przedmiot, obserwując wychylenie wskazówki czujnika jesteśmy w
stanie z dokładnością od 0,0025 do 0,005 mm określić odchyłkę od ustawionego za
pomocą płytek wzorcowych, wymiar przedmiotu. Czujniki zegarowe oznacza się
symbolem MDAa posiadają działki elementarne 0,01 mm i 0,005 mm. Większe
dokładności pomiaru uzyskać można stosując mikroskopy pomiarowe.

Rys.10.19 Mikrometr oraz przykłady odczytu jego wskazań (a,b,c)

Rys.10.20 Czujnik mechaniczny zegarowy.