POLITECHNIKA ŚLĄSKA

WYDZIAŁ MECHANICZNY TECHNOLOGICZNY

ZARZĄDZANIE I INŻYNIERIA PRODUKCJI

GRUPA 2

SEMESTR VI

SEKCJA B

OBRÓBKA UBYTKOWA

TEMAT

SZLIFOWANIE I OBRÓBKI GŁADKOŚCIOWE

WYKONALI:

PAWEŁ TOBOR

MATEUSZ WIDERA

RAFAŁ TISZBIEREK

Obróbka ścierna jest odmianą obróbki skrawaniem, w której usuwanie naddatku na ob­róbkę odbywa się narzędziami ściernymi lub za pomocą luźnych ziaren ściernych.

Szlifowanie jest jednym ze sposobów obróbki ściernej, polegającym na skrawaniu materiału ostrzami o nieokreślonej geometrii, utworzonymi przez krawędzie licznych i stochastycznie rozmieszczonych ziaren z naturalnego lub sztucznego materiału ściernego, które połączone ze sobą spoiwem tworzą tzw. „ściernicę”.

Podział materiałów ściernych:

• naturalne (krzemień, granat, korund, szmergiel i diament) - Ich własności są trudniejsze do kontroli i odtwarzania (mała wytrzymałość)

• sztuczne (elektrokorund zwykły, półszlachetny i szla­chetny, elektrokorundy modyfikowane, węglik krzemu zielony i czarny, węglik boru, regular­ny azotek boru i diament syntetyczny) - Ich twardość i ciągliwość jest w dużym stopniu zależna od składu materiału ziarna.

Spoiwo - to materiał łączący poszczególne ziarna ścierne w narzędziu ściernym. Trwałość tych połączeń zależy od powierzchni przekrojów mostków.

Podział spoiw: (nieorganiczne i organiczne)

1. Spoiwa nieorganiczne, do których zalicza się spoiwa ceramiczne, spoiwa magnezytowe i krzemianowe oraz spoiwa metalowe spiekane i metalowe galwaniczne,

- Spoiwa ceramiczne - są mieszaninami składającymi się z rozdrobnionych materiałów: skalenia, kaolinu, glinek ogniotrwałych, kwarcu i stopionych składników szkliwa. Mają możliwość stopniowania twardości, wielką porowatość, duży współcz. sprężystości wzdłużnej, dużą odporność na nagrzewanie lecz są wrażliwe na zmiany temperatury i kruche.

- Spoiwo magnezytowe - składa się z mieszaniny magnezytu kaustycznego i chlorku magnezowego (cementu Sorela).

- Spoiwo krzemianowe - jest utworzone ze szkła wodnego z dodatkiem fluorokrzemianu so­dowego i substancji wypełniających. Ściernice te ulegają szybkiemu zu­życiu, umożliwiają jednak obróbkę przy niskiej temp. skrawania.

- Spoiwa metalowe znajdujące zastosowanie w produkcji ściernic diamentowych i z regu­larnego azotku boru wytwarza się metodami metalurgii proszków oraz metodą osadzania galwanicznego. Spoiwa metalowe stanowią różne kompozycje na osnowie miedzi, cyny, ni­klu, żelaza, aluminium i innych metali. Spoiwa te charakteryzują się dużą ciągliwością i wytrzymałością cieplną, odpornością na działanie olejów i wody oraz dużą wytrzymał. utwierdzenia ziaren ściernych.

2. Spoiwa organiczne, do których należą spoiwa żywiczne naturalne, zwane też szelakowymi, spoiwa żywiczne sztuczne, spoiwa gumowe i spoiwa klejowe.

- Żywica naturalna rozpuszczona w spirytusie lub wodzie z domieszką akalii (bo­raksu, amoniaku itp.) jest po wyschnięciu hydrofobowa, obecnie jest jednak rzadko stosowana jako spoiwo.

- Spoiwa żywiczne sztuczne są to spoiwa o rosnącym zastosowaniu, zbudowane z jednej żywicy lub też różnych żywic sztucznych (z dodatkiem lub bez dodatku wypełniaczy). Najczęściej są stosowane utwardzalne żywice nowolakowe. Wykazują one odporność na obciążenia udarowe oraz wrażliwość na wyższe temperatury (zwiększa się ich zużycie).

- Spoiwo gumowe składa się głównie z kauczuku naturalnego lub syntetycznego zwulkanizowanego siarką. Stosuje się je do produkcji ściernic o dużych wymaganiach wytrzymałościowych na rozciąganie i zginanie. Charakteryzują się one małą wrażliw. na obciąż. udarowe, dużą sprężystością, zdolnością do chłodnego szlifow. i wrażliw. na przeciąż. cieplne.

- Spoiwa wzmocnione mechanicznie żywiczne i gumowe - elementem wzmacniającym może być siatka metalowa albo tka­nina z włókien naturalnych lub sztucznych (np. szklanych).

Wypełniacze

Do niektórych spoiw dodaje się substancje wypełniające, nazywane wypełniaczami. W przypadku ściernic konwencjonalnych o spoiwie żywicznym sztucznym są one niezbędne zapobiegają bowiem tworzeniu się pęcherzy i jam usadowych oraz mogą zwiększać ich wy­trzymałość na zginanie i wytrzymałość cieplną. Ponadto przy wypadaniu cząstek wypełniacza z powierzchni spoiwa powstają pory, co ułatwia gromadzenie i usuwanie odpadów powstających przy szlifowaniu. Do wypełniaczy zalicza się: rozdrobniony kryolit, mączkę kwarcową, wodorotlenek wapniowy, piryt, gips, tlenek żelaza cyrkonu i tytanu, siarczan amonowy i krzemian sodowy.

Dobór ściernicy

Ściernice dobiera sie wg. twradości. Do szlifowania materiałów twardych należy stosowa ściernice miękkie, a do szlifowania materiałów miękkich - ściernice twarde. Przy szlifowaniu materiałów twardych krawędzie ziaren ściernych szybko się tępią, co może prowadzić do przypalania powierzchni szlifowanej, dlatego powinny być lekko trzymane przez spoiwo, aby mogły się łatwo wykruszać. Przy dobrze dobranej twardości ściernicy nadwyżka siły skrawania wywołana wzrostem zużycia ostrza ziarna powinna wystarczyć do jego wykruszenia się ze spoiwa. Jest to zjawisko „samoostrzenia” się ściernicy.

Przy szlifowaniu materiałów miękkich ściernicami twardymi krawędzie ziaren tępią się powoli i w celu uniknięcia tzw. „sypania się” ściernicy, czyli wypadania z niej ziaren niestępionych, twardość ściernicy powinna być odpowiednio większa.

Operacje przed założeniem tarczy

Mocowanie ściernic :

- bezpośrednio przy użyciu odpowiednich tarcz dociskowych,

- za pomocą opraw.

Ściernica przed założeniem powinna być poddana oględzinom zewnętrznym i sprawdzeniu, czy nie wystepują w niej pęknięcia. Podczas sprawdzenia na pęknięcia ściernicę trzyma się w ręku lub zawiesza na pręcie i lekko opukuje drewnianym młotkiem. Ściernica bez pęknięć wydaje czysty metaliczny dźwięk.

Ściernice przed eksploatacją powinny być wyrównoważone.

Wyrównoważanie statyczne jest stanem równowagi ściernicy, w krtórej jej środek ciężkości leży dokładnie na osi obrotu. Niewyrównoważona ściernica zagraża bezpieczeństwu pracy, wpływa niekorzystnie na dokładność wymiarową przedmiotu oraz chropowatośc powierzchni.

Obciąganie ściernic

Ma na celu uzyskanie odpowiedniego profilu czynnej powierzchni ściernicy oraz przywrócenie jej zdolności skrawnych. Obciąganie - polega na uzdatnia­niu czynnej powierzchni ściernicy, obejmuje dwa zabiegi:

- Profilowanie czynnej powierzchni ściernicy wiąże się z geometrycznym kształtem odwzorowywanym przez nią na przedmiocie szlifowanym, np. dla ściernic do szlifowania gwintów, kół zębatych lub innych powierzchni kształtowych.

- Ostrzenie ściernicy ma na celu przywracanie zdolności skrawnych czynnej powierzchni przez wytworzenie nowych ostrzy na ziarnach ściernych wskutek wykruszenia lub rozłupy­wania stępionych ziaren i cząstek spoiwa oraz usuwanie zalepień.

Parametry technologiczne:

Parametry szlifowania

a)      szybkość skrawania V (m/s)

b)      posuw:

-         wzdłużny (mm/obr. przedmiotu)

-         poprzeczny (mm/przesuw stołu)

c)      głębokość szlifowania (mm)

d) naddatek (od 0,02 do 0,05 mm)

Podział szlifierek:

1. Szlifierki, można podzielić na:

-         szlifierki ogólnego przeznaczenia, stosowane do wykonywania różnorodnych prac.

• szlifierki do wałków (kłowe, bezkłowe)

• szlifierki do otworów (zwykłe, obiegowe)

• szlifierki do płaszczyzn (obwodowe, czołowe, karulezowe)

- szlifierki do kół zębatych

- szlifierki do narzędzi (gwintów)

Obróbka gładkościowo - ścierna:

Można ja podzielić na :

• gładzenie,

• dogładzanie oscylacyjne,

• docieranie,

• polerowanie.

Gładzenie zwane również honowaniem. Jest obróbką gładkociową przeznaczoną głównie do wykańczania powierzchni otworów np. cylindrów dilników spalinowych itp. Proces gładzenia przeprowadza się odpowiednią głowicą zaopatrzoną w osełki scierne ( w ilości 3-10 sztuk) o ziarnistości 180-280 przy wstępnym i 400-500 przzy wykańczającym gładzeniu. W obróbce tej zazwyczaj wystepują dwa ruchy tj. obrotowy o szybkości V_o= 30-45 m/min i posuwowy V_p=5-12 m/min dla stali, oraz V_o=50-70 m/min i V_p=12-18 m/min dla żeliwa. Stosowane naciski osełek wynoszą od 4-10 Kg/cm² przy zgrubnym i 1-2,5 Kg/cm² przy wykańczającym gładzeniu. Naddatek na obróbkę dla średnic od 30 do 300 mm wynosi od 0,015-0,1 mm dla żeliwa i 0,015 - 0,06 mm dla stali hartowanej. Osiągalna przy tym zakresie średnic dokładność wymiaru wynosi od 0,005 do 0,015 mm oraz chropowatość (Ra = 0,32 ¸ 0,04 mm), zależnie od ziarnistości osełek i staranności przeprowadzania procesu.

Dogładzanie oscylacyjne (superfinisz) jest stosowane do obróbki wykańczającej powierzchni wewnętrznych i zewnętrznych. Różni się od gładzenia większą ilością i złożonością ruchów narzędzia wykonanego w postaci odpowiedniej głowicy, zaopatrzonej w 1 - 3 osełki ścierne. Dogładzanie oscylacyjne jest obróbką typowo gładkościową powierzchni, od których jest wymagana bardzo mała chropowatość (Ra= 0,08 ¸0,01 mm.) i duża nośność. Osełki ścierne zbierają jedynie nierówności powierzchi po poprzedzającej dokładnej obróbce wymiarowej. Przy dogładzaniu występuje 3 - 5 ruchów w tym co najmniej jeden ruch o charakterze oscylacyjnym z małą amplitudą i dużą częstością. Pozostałe ruchy mają charakter obrotowy i posuwowy. Dogładzanie oscylacyjne jest bardzo wydajne, czas dogładzania powierzchni wynosi od kilkunastu do kilkudziesięciu sekund.

Docieranie (lapping) polega na wygładzeniu za pomocą luźnego materiału po­wierzchni uprzednio obrobionej szlifowaniem. Materiał ścierny, w postaci za­wiesiny proszku ściernego w oleju lub nafcie, wprowadza się między po­wierzchnię narzędzia a powierzchnię przedmiotu. Narzędzie do docierania, zwane docierakiem, wykonuje się z materiału o mniejszej twardości od obra­bianego przedmiotu, np. z żeliwa, miedzi, ołowiu, drewna. Kształty docie­raków zależą od kształtów docieranych powierzchni i mogą być np. płaskie, okrągłe, pierścieniowe.
Proces docierania polega na usuwaniu mikronierówności powierzchni przez ziarna proszku ściernego wbite pod niewielkim naciskiem w powierzchnię ro­boczą docieraka. Docieranie może odbywać się ręcznie lub mechanicznie na obrabiarkach zwanych docierarkami. Metodą docierania można obrabiać wszyst­kie metale, z wyjątkiem miękkich stopów łożyskowych. Docieranie znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle samochodowym.

Polerowanie umożliwia uzyskanie powierzchni o bardzo małej chropowatości i dużym połysku. Polerowanie wykonuje się w kilku zabiegach, podczas których są stosowane pasty polerskie o coraz mniejszych wymiarach ziaren ściernych. Polerowanie jest stosowane raczej do wykańczania powierzchni swobodnych, często elementów dekoracyjnych. Rozróżniamy polerowanie ręczne oraz mechaniczne na maszynach zwanych polerkami. Operację polerowania przeprowadza się przy pomocy miekkich chemicznie aktywnych past polerskich sporządzonych na bazie takich materiałów jak: tlenek chromu, tlenek żelaza, wapno wiedeńskie i dolomitowe, nanoszonych na elastyczne (miekkie) powierzchnie wirujących tarcz polerskich o średnicy 150 - 300 mm. Tarcze mogą być wykonane z filcu, sukna, płótna żaglowego, flaneli itp.

---