Obróbka wykańczająca ma na celu nadanie częściom maszyn wymaganych własności użytkowych, a więc zapewnienie:

1. prawidłowego działania mechanizmu, dzięki uzyskaniu odpowiedniej dokładności wymiarów, kształtu i wzajemnego położenia części;

2. odporności na zużycie i korozję, dzięki uzyskaniu odpowiedniej struktury geometryczne) powierzchni, tj. odpowiedniej chropowatości 1 kierunkowości struktury;

3. wytrzymałości na obciążenia dynamiczne i na ścieranie, dzięki nadaniu odpowiedniego stanu warstwie wierzchniej, tj. zgniotu plastycznego i naprę­żeń powierzchniowych.

Jakość obróbki wykańczającej decyduje o trwałości i własnościach użytkowych maszyn i ma duże znaczenie w gospodarce narodowej. Dokładność geometryczną uzyskuje się w cyklu operacji skrawaniem, a odpowiednie własności warstwy wierzchniej — za pomocą obróbki powierzchniowej. W obróbce powierzchniowej naddatek na obróbkę może być usuwany skra­waniem albo pod wpływem tarcia, oddziaływania chemicznego, cieplnego lub elektrycznego.

Do obróbki wykańczającej zalicza się:

1. toczenie i wytaczanie dokładne nożami z ostrzami z węglików spiekanych lub nożami diamentowymi,

2. frezowanie dokładne frezami lub głowicami frezowymi z ostrzami z węgli­ków spiekanych,

3. szlifowanie dokładne,

4. docieranie (lapping, lappowanie — docieranie docierakami),

5. gładzenie (honing, bonowanie — gładzenie pilnikami)

6. dogładzanie (superfinish — dogtadzanie oscylacyjne),

7. obróbkę hydrościerną,

8. śrutowanie,

9. polerowanie.

Ponadto do obróbki wykańczającej zalicza się wiele odmian obróbki zgniotem, obróbki cieplnej, obróbki cieplno-chemicznej i obróbki elektrycznej.

Toczeniem i wytaczaniem wykańcza się przedmioty, które ze względu na ukształtowanie lub rodzaj materiału nie mogą być szlifowane. Typowym przykładem dokładnego toczenia i wytaczania jest obróbka wykańczająca zewnętrznej powierzchni tłoka i powierzchni otworu na sworzeń tłokowy. Do obróbki wykańczającej tłoków żeliwnych stosuje się noże z ostrzami z węglików spiekanych, a do tłoków ze stopów aluminium — noże z ostrzami diamentowymi.

Naddatki na toczenie diamentem podano w tablicy 1. Frezowanie dokładne stosuje się w przypadkach, gdy szlifowanie nie dałoby zadowalających wyników, ze względu na rodzaj obrabianego materia­łu. Typową obróbką wykańczającą frezowaniem jest obróbka korpusów ze stopów aluminium, magnezu i elektronu. W obróbce wykańczającej toczeniem, wytaczaniem i frezowaniem stosuje się duże szybkości skrawania i bardzo małe posuwy. Na obróbkę wykańcza­ją pozostawia się bardzo małe naddatki. Naddatek musi być jednak więk­szy od odkształceń przedmiotu obrabianego, powstających w czasie wykony­wania operacji oraz taki, żeby po wykonaniu obróbki wykańczającej nie po­zostały ślady poprzedniej obróbki.

Tabela 1

Średnica mm	Rodzaj materiału obrabianego				Odchyłki
		Aluminium	Stop łożyskowy	Brąz		Stal
do 30	0,2-0,1	0,3-0,1	0,2-0,1	0,2-0,1	+0,08-0,04
30-50	0,3-0,1	0,4-0,1	0,3-0,1	0,2-0,1	+0,10-0.05
50-80	0,4-0,1	0,5-0,1	0,3-0,1	0,2-0,1	+0,12-0,06
80-120	0,4-0,1	0,5-0,1	0,3-0,1	0,3-0,1	+0,14-0,07
120-180	0,5-0,1	0,6-0,2	0,4-0,1	0,3-0,1	+0,16-0,08

Docieraniem nazywamy obróbkę wykańczającą za pomocą drobnoziarni­stego proszku ściernego zmieszanego z czynnikiem wiążącym (cieczą smaru­je). Mieszaninę taką wprawia się w ruch narzędziem zwanym docierakiem. Ruchy względne powierzchni docieranej oraz docieraka nie są ściśle określo­ne, lecz należy tak je dobrać, aby ziarna materiału ściernego nie poruszały się dwukrotnie po tym samym torze. Docieranie należy do obróbki skrawa­niem, ale na wynik obróbki duży wpływ ma również działanie chemiczne czynnika wiążącego. Właściwości aktywne wykazują: nafta, oleje, parafina, stearyna oraz łój.

Płaszczyzny oraz powierzchnie walcowe dociera się na obrabiarkach zwa­nych docierarkami. Docierane części umieszcza się w koszyku (separatorze) między dwiema tarczami z żeliwa perlitycznego.

Tarcza dolna Jest napędza­na, górna zaś podwieszona przegubowo, co umożliwia odpowiednie ułożenie jej na powierzchniach docieranych. Koszyczek jest napędzany mimośrodem lub korbą, dzięki czemu części wykonują ruch złożony zapewniający równo­mierne docieranie.

Przy docieraniu maszynowym szczególne znaczenie ma zachowanie jed­nakowego docisku wszystkich docieranych jednocześnie części. Równomier­ność nacisku można zwiększyć segregując docierane części na grupy o zawę­żonych tolerancjach i docierając każdą z tych grup oddzielnie. Liczba jedno­cześnie docieranych części powinna być możliwie duża. W żadnym razie nie należy docierać mniej niż cztery części.

Gładzenie Jest to odmiana obróbki ściernej stosowana głównie jako obróbka wykańczająca otworów walcowych (cylindry silników oraz spręża­rek tłokowych). Narzędziem do gładzenia jest głowica z umieszczonymi na jej obwodzie pilnikami ściernymi, których liczba zależy od średnicy otworu gładzonego i wynosi 6—12. Materiałem ściernym pilników do obróbki żeliwa jest węglik krzemu, a do stali — elektrokorund o ziarnistości 80—F280/37,ze spoiwem organicznym lub ceramicznym. Ruch roboczy narzędzia składa się z dwu ruchów — obrotowego i postępowo-zwrotnego. Tory poszczególnych ziarn ściernych stanowią krzyżujące się linie śrubowe. Tworzą one na po­wierzchni części obrabianej charakterystyczną dla dogładzania siatkę (rys.1-1).

Rysunek 1 - Schemat ruchu narzędzia przy bonowaniu i siatka utworzona przez jeden pilnik ścierny

1 — wybieg pilnika ściernego, 2 — pokrycie, 3 — położenie pilnika na początku pierwszego skoku w ruchu postę­powym, 4 i 5 — końcowe położenie pilnika w ruchu zwrotnym, 6 — kąt skrzyżowania torów

Kąt 6 skrzyżowania śladów ziarn dobieramy w zależności od rodzaju materiału obrabianego i rodzaju gładzenia (wstępne czy wykańczające). Zwy­kle wynosi on 30—60°. Dla żeliwa przyjmuje się kąt 45°, a dla stali utwardzonych — 40°. Szybkość skrawania dla żeliwa przyj­muje się 25—30 m/min, a dla stali utwardzonej 15—22 m/min. Aby uzyskać żądany kąt skrzyżowa­nia torów ziarn ściernych, należy dobrać prędkość ruchu postępowo-zwrotnego odpowiednio do pręd­kości obrotowej. Na jakość gładzonej powierzchni walcowej, a zwłaszcza
na jej kształt, mają wpływ długość skoku i skrajne położenia pilników. Skok i położenia skrajne pilników powinny być tak nasta­wione (rys. obok), aby w punktach zwrotnych pilniki wystawały jedną trzecią swej długości poza powierzchnię dogładzaną.

Wydajność gładzenia zależy od jednostkowego docisku pilnika ściernego do obrabianej powierzchni, który dla normalnych naddatków Ustawienie skoku głowicy powinien wynosić dla żeliwa 4—9 daN/cm², dla stali ciągliwych 2-5 daN/cm², dla stali hartowanych 10—20 daN/cm². Wartości normalnych naddatków na gładzenie zostały ujęte w tabeli.

Naddatki (w mm) na gładzenie

Wymiar mm	Rodzaj materiału obrabianego		Tolerancja naddatku
		żeliwo		stal
do 80	0,05	0,03	+0,03
80-180	0,05	0,03	+0,04
ponad 180	0,07	0,04	+0,05

W porównaniu z innymi rodzajami obróbki wykańczającej gładzenie zapewnia:

1. małą tolerancję wykonania otworu — 0,005—0,025 mm, w zależności od średnicy otworu;

2. dokładny kształt otworu — owalność i stożkowatość w granicach 3—5 mm;

3. małą chropowatość powierzchni;

4. dużą wydajność.

Gładzenie ma jednak także wady, jak:

1. wgniatanie się ziarn ściernych w obrabianą powierzchnię, powodujące szybkie zużywanie się powierzchni (aby temu zapobiec, powierzchnie poddawane gładzeniu należy starannie przemyć naftą);

2. nie poprawia położenia osi;

3. nie ma zastosowania w obróbce materiałów ciągliwych i metali nieżelaznych, które szybko zanieczyszczają pilniki ścierne wiórkami metalu.

Wad wymienionych w punkcie a i c można uniknąć stosując pilniki diamentowe. Można je stosować do metali nieżelaznych oraz do żeliwa i stali hartowanej. W przypadku stosowania pilników diamentowych naddatek na gładzenie nie może być większy niż 0,03—0,05 mm, gdyż inaczej obróbka jest nieekonomiczna. Pilniki diamentowe mają tak dużą trwałość, że można nimi obrabiać nawet do 50 000 otworów. Dogładzaniem wstępnym uzyskuje się chropowatość R_a = 2-5 m, a wykańczającym R_a = 0,4—1 m. Chropo­watość R_a powierzchni gładzonych podano w tablicy. Zalecane szybko­ści skrawania oraz kąty skrzyżowania dla różnych materiałów ujęto w tabeli.

Chropowatość R_a (m) powierzchni gładzonej (bonowanej) w zależności od rodzaju materiału obrabianego i ziarnistości pilnika ściernego.

Rodzaj materiału obrabianego	Pilniki ścierne o ziarnistości
		80	150	F320/29	F500/13
Żeliwo szare	3-4	1,5-2	1	0,5-0,6
Żeliwo perlityczne	2,5-3	1,5	1	0,4-0,5
Stal węglowa	3-4	2	1	0,5-0,8
Stal stopowa	3	1,5	1	0,5
Stal utwardzona	1,5	1,8-1,0	0,5-0,8	0,2-0,3
Aluminium	4-5	3	1-2	0,3-0,8
Brąz	4	2,5	1	0,5-0,8
Mosiądz i miedź	4-5	2,5-3	1-1,5	0,6-1,0
Tworzywa sztuczne	2,5-3	1-2	0,8-1	0,4-0,8
Chrom techniczny	1,5	0,8-1,0	0,5-0,8	0,2-0,3

Dokładność położenia osi otworu można zwiększyć stosując jako pilniki ścierne wałki z ziarnami diamentowymi. Naddatek na obróbkę może wtedy wynosić 0,1 mm, a nawet więcej. Prędkość skrawania pilnikiem ściernym w postaci wałka z ziarnami diamentowymi łączonymi z nim elektrolitycznie może wynosić dla żeliwa do 150 m/min, a dla stali utwardzonej 80—100 m/min. Trwałość wałków diamentowych Jest mniejsza niż omawianych wyżej pilni­ków diamentowych.

Dogładzaniem (superfinish) oscylacyjnym nazywamy bardzo dokładną obróbkę wy­kańczającą, wykonywaną za pomocą nadzwyczaj drobnoziarnistych pilników ściernych, poruszających się ruchem oscylacyjnym i skrawających z małą szybkością (około 15 m/min), przy małych naciskach jednostkowych (1,15—2,5 daN/cm²) i z zastosowaniem cieczy smarującej o określonej lepko­ści. Za pomocą dogładzania oscylacyjnego można obrabiać przedmioty róż­nego kształtu, wykonane z różnych materiałów (nawet z tworzyw sztucznych i szkła). Chropowatość powierzchni dogładzanych oscylacyjnie R_a = 0,025 m, a nawet R_a == 0,01 m (powierzchnie lustrzane). Dla części stalowych nadda­tek zazwyczaj wynosi 0,002—0,007 mm, a dla przedmiotów ze stopów nieżelaznych 0,02-0,04 mm.

Szybkość skrawania i kąty skrzyżowania śladów ziarn ściernych przy dogładzaniu pilnikami diamentowymi

Rodzaj materiału obrabianego	Rodzaj gładzenia (bonowania)	Szybkość skrawania v m/min	Kąt skrzyżowania śladów ziarn	Prędkość
								obwo­dowa m/min	osiowa m/min
Żeliwo szare	wstępne wykańczające	25-30 do 35	45 45	23-38 do 32	10-12 do 13,5
Żeliwo sferoidalne	wstępne wykańczające	22-25 do 30	45 45	20-23 do 27	9-10 do 12
Stal węglowa nieutwar­dzona	wstępne wykańczające	20-25 do 28	50-60 45	18-22 do 25	9-11 do 12
Stal stopowa	wstępne wykańczające	25-30 do 33	45 45	23-28 do 31	10-12 do 12
Stal kuta o Rm = 700-800 MPa	wstępne wykańczające	do 25 do 28	45 45	do 23 do 26	do 10 do 11
Stal utwardzona	wstępne wykańczające	15-22 do 30	40 40	14-21 do 28	5-8 do 10
Aluminium	wstępne wykańczające	25-30 do 35	60 45	21-26 do 30	12-15 do 17,5
Brąz	wstępne wykańczające	25-30 do 35	60 45	21-26 do 30	12-26 do 17,5
Mosiądz	wstępne wykańczające	18-30 do 50	60 30	15-26 do 48	9-5 do 13
Miedź	wstępne wykańczające	25-30 do 40	60 45	21-26 do 38	12-15 do 16
Tworzywa sztuczne	wstępne wykańczające	25-30 do 45	45 30	23-28 do 37	10-12 do 11
Chrom techniczny	wykańczające	15-22	30	14-21	4-6

Charakterystyczną cechą dogładzania jest oscylacyjny ruch narzędzia wykonującego 500—1800 podwójnych skoków na minutę. Dłu­gość skoku wynosi 2—6 mm. W porównaniu z gładzeniem w dogładzaniu oscylacyjnym stosuje się mniejsze naciski na powierzchnię obrabianą i mniej­szą szybkość skrawania. Pomimo to, znacznie szybciej uzyskuje się gładką powierzchnię z jednoczesnym wyrównaniem powierzchni obrabianej (makrogeometrii).

Schemat oscylacyjnego dogładzania wałka

Skrawanie ma inny przebieg niż w poprzednio opisanych metodach obróbki wykańczającej. W pierwszym okresie, kiedy powierzchnia zetknięcia pilnika ściernego z powierzchnią obrabianą jest mała, naciski są dość duże, ostrza ziarn ściernych przebijają warstwę smaru i skrawają ostre wierzchołki nierówności. Następnie, w miarę zwiększania się powierzchni zetknięcia, na­cisk maleje, proces skrawania stopniowo zanika, powstaje tarcie płynne. De­cydujący wpływ na przebieg procesu skrawania mają lepkość cieczy smarują­cej i wartość nacisku. Najczęściej stosowaną cieczą smarującą Jest mieszani­na 10 części nafty z l częścią oleju o lepkości 2,6—3,3 stopni Englera w tem­peraturze 50°C. Dobre wyniki w zastosowaniu do stali daje mieszanina nafty z olejem turbinowym lub wrzecionowym, do twardych stali — nafta, do stali ciągliwych — zmydlona woda. Pilniki ścierne wykonuje się z bardzo drobno­ziarnistego węglika krzemu lub elktrokorundu EA ze spoiwem ceramicznym, rzadziej bakelitowym.

W obróbce hydrościernej zadanie narzędzia wygładzającego spełnia stru­mień zawiesiny materiału ściernego, wypływający z dyszy pod ciśnieniem. Strumień taki kieruje się na powierzchnię części obrabianej. Obróbkę tę można porównać do czyszczenia powierzchni za pomocą piasku porywanego przez strumień powietrza. Metodą tą uzyskuje się powierzchnię utwardzoną, Grubość warstwy utwardzonej jest 3 do 4 razy większa niż po polerowaniu, co sprzyja zwiększaniu trwałości. Optymalna odległość dyszy od powierzchni obrabianej wynosi 80—100 mm, a kąt padania strumienia 30—40°. Drobne części poddaje się obróbce w obracającym się bębnie, wskutek czego wszy­stkie ich powierzchnie znajdują się w polu działania kilku dysz, wchodzących w skład urządzenia.

Chropowatość obrabianej powierzchni jest zależna od ziarnistości mate­riału ściernego oraz od rodzaju cieczy, w której jest on zawieszony. Jako ciecz stosuje się wodę z dodatkami antykorozyjnymi, emulsje olejowo - wodne lub mieszaninę oleju z naftą.

Metodą tą uzyskuje się powierzchnie o małej chropowatości. Obróbka taka nie powoduje zapylenia pomieszczeń, a więc nie wpływając na pogor­szenie warunków bhp może być wykonywana na hali wydziału produkcyjnego.

Celem śrutowania jako obróbki wykańczająco - jakościowej jest wywo­łanie w części obrabianej naprężeń własnych o znaku przeciwnym znakowi naprężeń powstałych w operacjach kształtujących. Śrutowanie polega na dynamicznym działaniu śrutem żeliwnym lub stalowym na powierzchnię obrabianej części. Śrutowanie daje taki sam efekt jak młotkowanie reso­rów, lecz jest wykonywane maszynowo. Śrutowanie zwiększa wytrzyma­łość zmęczeniową części i jest stosowane między innymi w obróbce sprę­żyn zaworowych.

---