GENERAREA PRIN PROCEDEE DE SUPRAFINISARE

GENERAREA PRIN PROCEDEE DE SUPRAFINISARE

Generarea suprafetelor pieselor prin procedee de suprafinisare are drept scop realizarea unei calitati foarte bune a netezimii acestor suprafete sau a unui inalt grad de precizie dimensionala si forma geometrica sau a ambelor conditii tehnice deodata. Cele mai importante procedee sunt: honuirea, lepuirea (rodarea), superfinisarea, lustruirea.

1. Honuirea

Honuirea este un procedeu de finisare a suprafetelor cilindrice interioare, mai rar exterioare, cu ajutorul unor bare abrazive cu granulatie fina, montate pe un corp special numit hon.

Honuirea se executa totdeauna dupa alezare sau rectificare, adaosul de prelucrare fiind mic (0,020,1 mm). Comparativ cu rectificarea, honuirea se caracterizeaza prin presiuni de apasare a sculei abrazive de 6 10 ori mai mici, viteze de aschiere de 50 120 ori mai mici si la prelucrare iau parte de 100 1000     de ori mai multe granule abrazive.

Avantajele operatiei de honuire sunt urmatoarele:

- grad inalt al preciziei dimensionale (treapta 4-5) si o suprafata cu abateri geometrice minime (35 mm) privind conicitatea, ovalitatea, curbura, etc.;

- realizarea unei rugozitati mici a suprafetei prelucrate

(R_a mm dupa doua treceri);

- productivitate mai mare comparativ cu alezarea sau rectificarea, datorita participarii la aschiere a unui numar foarte mare de granule abrazive (lungime mare de contact scula/ suprafata prelucrata).

Pentru satisfacerea acestor cerinte se folosesc totdeauna lichide de aschiere (de regula petrol), cu debit abundent, pentru indepartarea aschiilor (spalarea si racirea zonei de aschiere si a sculei).

Dezavantajele honuirii sunt urmatoarele:

- imposibilitatea corectarii pozitiei alezajului prelucrat din cauza articulatiei oscilante a honului la arborele masinii-unelte;

- performante limitate la piese din metale si aliaje neferoase.

Generarea suprafetele alezajelor se obtine folosind generatoare si directoare materializate prin constructia honului conform figura 1.

Scula aschietoare este constituita din corpul 3 prevazut cu mai multe canale in care se aseaza liber barele abrazive 5.

In timpul prelucrarii, honul oscileaza in raport cu axul masinii de honuit, executa o miscare de rotatie 1 in jurul axei si o miscare rectilinie alternativa 2 de-a lungul axei.

Deplasarea simultana a barelor abrazive se realizeaza prin intermediul unei piese conice centrala, asigurand o precizie inalta pentru forma gaurii prelucrate

Traiectoria unei granule abrazive pe suprafata prelucrata reprezinta o elice spre dreapta la miscarea honului intr-un sens si o elice spre stanga la deplasarea honului in sens invers. Se formeaza o retea de traiectorii elicoidale, caracteristica honuirii (figura 1,b).

Pentru ca traiectoriile granulei abrazive dupa fiecare trecere sa nu coincida este necesar un anumit raport intre viteza miscarii rectilinii alternative (v₂) si viteza miscarii de rotatie (v₁).

Unghiul de inclinare α al liniilor elicoidale se determina cu relatia (1) si are valorile a

(1)

Figura 1 Generarea suprafetelor prin honuire

Practic s-a constatat ca de marimea acestui unghi depend rezultatele operatiei de honuire. Pentru honuirea de finisare se recomanda a 1520, iar pentru degrosare a

Cu cat este mai mare acest unghi, cu atat este mai mare volumul de metal desprins in unitatea de timp.

Honuirea se realizeaza prin operatii de degrosare si finisare. Pentru honuirea de finisare se utilizeaza bare abrazive cu duritate mica si medie, pe baza de corindon sintetic (pentru piese din otel), carbura de siliciu si liant ceramic (pentru piese din fonta).

Adaosul de prelucrare se stabileste in functie de materialul piesei, de diametrul alezajului si de caracteristicile prelucrarii anterioare, fiind cuprins intre 0,020,20 mm la fonta si intre 0,010,06 mm la otel, pentru diametrul alezajului cuprins intre 25500 mm.

Presiunea specifica exercitata de bara abraziva pe suprafata de prelucrat variaza astfel: la inceputul prelucrarii 0,4 - 0,5 [KN/m²], iar la sfarsitul prelucrarii 0,3 - 0,4 [KN/m²].

Lichidul de aschiere utilizat, este petrolul la prelucrarea fontei si un amestec de 90% petrol si 10 % ulei la prelucrarea otelului. Acesta trebuie foarte bine filtrat.

Masinile de honuit se construiesc in doua variante:

- masini cu ax vertical, folosite la prelucrarea alezajelor la care raportul l / D > 10. in acest caz piesa de prelucrat este fixa, honul executand miscarea de rotatie si miscarea rectilinie alternativa;

- masini cu ax orizontal, folosite la prelucrarea gaurilor la care raportul l / D > 10. Honul executa aceleasi miscari, iar piesa se va roti usor pentru prevenirea prelucrarii aceleiasi portiuni de suprafata de catre hon (datorita greutatii lui). Honul pentru prelucrarea gaurilor adanci are patine de ghidare la cele doua capete si 2 - 3 randuri de bare abrazive.

2. Superfinisarea

Superfinisarea este un procedeu de micronetezire a suprafetelor asemanator cu honuirea, realizat cu ajutorul unor bare abrazive de granulatie foarte fina, cu miscari de lucru complexe, cu viteze de aschiere si presiuni reduse in prezenta unui lubrifiant abundent de o anumita vascozitate.

Scopul acestui procedeu este de a obtine o suprafata netedea si uneori, de a obtine o anumita precizie a acesteia care in general este asigurata de operatiile anterioare.

Prin superfinisare se indeparteaza stratul superficial, respectiv asperitatile ramase de la operatia anterioara descoperindu-se stratul de baza al metalului rezistent la uzura.

Miscarea de aschiere este o miscare complexa, rezultata din compunerea mai multor miscari simple (figura 2). Barele abrazive executa, pe directia 1, miscari rectilinii - alternative rapide cu frecventa ridicata (5003000 c.d./min) si amplitudine mica (lungimea cursei) de 1,56 mm.

Aceasta miscare este combinata cu o miscare de avans axial 2', de viteza v_a < 2 m/min si o miscare circulara 2 a piesei semifabricat de viteza v_p=525 m/min (la inceput operatiei 510 m/min, iar catre sfarsitul ei 1020 m/min).

Figura 2 Miscari necesare la generarea suprafetelor prin superfinisare

In procesul de aschiere intre vitezele v_p si v_a trebuie sa existe relatia V_p / v_a = k >1. Prin micsorarea lui k cresc usor capacitatile aschietoare ale barelor abrazive, creste volumul de material aschiat si rugozitatea suprafetei. La degrosare v_p = (2..4)v_a , iar la finisare v_p = (816)v_a .

O mare importanta o are presiunea specifica realizata intre barele abrazive si suprafata care se prelucreaza. Presiunea barelor abrazive este functie de natura materialului aschiat (p = 0,10,3 [MN/mm²] pentru otel, p = 0,10,2 [MN/mm²] pentru fonta, p = 0,050,1 [MN/mm²] pentru aliaje de bronz).

Procesul de aschiere se desfasoara in prezenta unui debit mare de lichid pentru aschiere. Intre bara abraziva si piesa semifabricat se formeaza o pelicula de fluid in care se gasesc particule metalice si abrazive ce contribuie la netezirea asperitatilor.

La inceputul aschierii, contactul barei abrazive cu materialul de prelucrat se face pe varfurile rugozitatilor, ducand la o presiune de contact mare, pelicula de lubrifiant este strapunsa si procesul de aschiere este intens (figura 3,a).

Pe masura ce se netezesc asperitatile, suprafata portanta creste, presiunea de contact scade si se micsoreaza capacitatea de aschiere (figura 3,b).

Continuand prelucrarea, se ajunge la o valoare atat de mica a presiunii, incat pelicula de lubrifiant nu mai este strapunsa iar aschierea inceteaza. Vascozitatea lubrifiantului trebuie sa asigure intreruperea aschierii cand suprafata prelucrata atinge gradul de netezime prescris. Ca lubrifiant se foloseste un amestec de petrol si ulei in proportie de 10:1.

Figura 3 Stadiile procesului de aschiere la superfinisare

Viteza de aschiere si presiunea fiind reduse, temperatura dezvoltata este scazuta si nu mai apare stratul superficial cu structura deformata. Calitatea suprafetelor prelucrate depinde in special de granulatia barelor abrazive. Dupa superfinisare capacitatea portanta creste la peste 90% iar rugozitatea ajunge la valori de R_a = 0,160,02 mm. Prin acest procedeu nu se modifica precizia dimensionala, aceasta se asigura prin procedeele de aschiere anterioare.

3. Lepuirea

Lepuirea sau finisarea prin rodare este un procedeu de indepartare pe cale mecanica sau mecanochimica a unor particule de metal de pe o suprafata, cu ajutorul unor granule abrazive libere, de granulatie foarte fina, amestecate intr-un masa vascoasa (unsoare), interpuse intre suprafata de prelucrat si o scula de rodat din materiale moi (fonta, cupru, plumb, etc.).

Daca piesa scula se asambleaza cu piesa de prelucrat, operatia se numeste rodare (exemplu, rodarea danturilor cilindrice pinion - roata).

Daca granulele abrazive sunt improscate pe suprafata de prelucrat la o presiune de 0,40,7 [KN/m²], operatia se numeste sablare.

Lepuirea este utilizata pentru marirea rezistentei la oboseala a organelor de masini (rulmenti, aparataj hidraulic, etc.) si pentru marirea durabilitatii (calibre, scule aschietoare, etc.).

Prin acest procedeu se urmareste indepartarea stratului de material ce contine urme de la prelucrarea anterioara si reducerea la minim a rugozitatii, adaosul de prelucrare fiind foarte mic (max. 0,01 mm).

Precizia dimensionala obtinuta este de ordinul a 0,10,5 mm, iar rugozitatea are valori R_a < 0,02 mm.

Pulberile abrazive uzuale sunt oxidul de crom, miniul de fier, varul de Viena, carborundul, carbura de siliciu, carbura de bor si pulberea de diamant (sub forma de praf sau pasta). La lepuirea de degrosare, marimea grauntilor abrazivi este de 100200 mm, iar la finisare120 mm.

Lichidele utilizate sunt pe baza de ulei, petrol sau amestecurile lor.

Figura 4 Variante de generare prin lepuire a suprafetelor plane, cilindrice, profilate exterioare si interioare

Materialul corpului sculei si abrazivul se stabilesc in functie de metoda de lepuire:

- lepuire cu abrazivi liberi, moi si nepatrunsi, folosind un material poros (fonta) pentru scula;

- lepuire cu abrazivi introdusi in prealabil in suprafata sculei, executata din materiale moi (cupru, aluminiu, plumb, etc.);

- lepuire cu paste abrazive care exercita nu numai o actiune mecanica asupra varfurilor microneregularitatilor, ci si o actiune de adsorbtie in suprafata a unor substante capilar active si o actiune chimica prin formarea unor oxizi care sunt indepartati de scula.

In figura 4 se prezinta variante de generare prin lepuire a suprafetelor plane, cilindrice, profilate, exterioare si interioare ce folosesc generatoare total sau partial materializate.

In functie de modul de realizare a miscarilor necesare lepuirii se deosebesc: lepuirea mecanica, cand toate miscarile sunt realizate de masina-unealta si lepuirea mecano-manuala cand o parte din miscari sunt realizate manual.

Precizia formei (planeitate, paralelism, cilindricitate, etc.) si rugozitatea suprafetei prelucrate sunt functie de regimul de aschiere, proprietatile fizico-mecanice ale materialului aschiat si materialului aschietor, rugozitatea initiala a suprafetei, timpul de lucru, etc. Lepuirea se realizeaza in doua-patru operatii: degrosare grosolana la un adaos de prelucrare de 0,020,05 mm, rugozitatea suprafetei la prelucrarea anterioara R_a = 0,320,08 mm, precizie de prelucrare la nivelul 35 mm; finisare la un adaos de prelucrare de 0,0050,01 mm, precizie de prelucrare la nivelul 12 mm; supernetezire la un adaos de prelucrare de 0,00030,001 mm, R_a = 0,020,01 mm, precizie de prelucrare la nivelul 0,10,5 mm.

4. Lustruirea.

Lustruirea este un procedeu de prelucrare cu granule abrazive prin care se urmareste numai micsorarea rugozitatii suprafetei, obtinerea unei suprafete tip oglinda (R_a = 0,020,32 mm), fara corectarea abaterilor. Precizia dimensionala si geometrica sunt obtinute prin operatii anterioare.

Lustruirea se realizeaza cu discuri elastice, benzi abrazive, tamburi rotativi, containere vibratoare, cu granule abrazive si in medii lichide.

O larga utilizare o are banda abraziva (scula) care se obtine prin lipirea unor granule abrazive din diverse materiale (electrocorindon, carbura de siliciu, carbura de bor, oxid de crom, oxid de fier, oxid de aluminiu, pulbere de diamant, etc.) cu granulatii si structuri diferite, pe un suport din panza , hartie, etc.

Generarea suprafetelor prin lustruire se realizeaza cu generatoare materializata si directoare obtinuta cinematic ca infasuratoare a unei curbe descrisa de un punct al generatoarei (figura 5). Miscarile necesare generarii sunt miscarea de aschiere 1 (circulara sau rectilinie alternativa) si miscarea de avans 2, executata de piesa si/sau scula aschietoare. Miscarea 4 serveste la reglarea pozitiei sculei in raport cu piesa, iar miscarea 3, la reglarea continua a adancimii de aschiere. Contactul benzii abrazive cu suprafata de prelucrat se realizeaza cu dispozitive speciale.

Viteza benzii abrazive este limitata de materialul abraziv, durabilitatea benzii, vibratiile sistemului tehnologic, si de pierderile aerodinamice mari la deplasarea benzii. Slefuirea cu v_b = 0, banda fixa (figura5,a,b), este utilizata pentru obtinerea unei rugozitati foarte mici.

Figura 5 Generarea suprafetelor prin lustruire