Když projdete kolem výrobce obráběcích strojů a vidíte techniky, jak ručně škrábají a brusí, nemůžete se ubránit myšlenkám: „Opravdu dokážou tyto opracované povrchy zlepšit škrábáním a broušením? (Mohou lidé být mocnější než stroje?)“
Pokud jde čistě o vzhled, pak je naše odpověď „ne“, nepřivedeme to k dokonalosti, ale proč musíme škrábat? Samozřejmě existují důvody, jedním z nich je lidský faktor: účelem obráběcího stroje je vyrábět další obráběcí stroje, ale nikdy nedokáže vyrobit produkt přesnější než původní. Proto, chceme-li vyrobit stroj přesnější než ten původní, musíme mít nový východiskový bod – tedy začít s lidskými úsilími. V tomto případě se lidské úsilí rovná ručnímu škrábání.
Škrábání a broušení není žádná „holá ruka“ ani „volně prováděná“ operace. Ve skutečnosti jde o metodu kopírování. Téměř dokonale kopíruje matrici, což je standardní rovina, která je také vyrobená ručně.
Ačkoliv je škrábání náročné, jedná se o dovednost (technologii na umělecké úrovni); možná je obtížnější vyškolit mistra ve škrábání než mistra řezbáře. Na trhu je málo knih na toto téma, zejména ještě méně materiálů o tom, proč se zabývat škrábáním. To může být důvodem, proč je škrábání považováno za umění.
01
Od čeho začít?
Pokud se výrobce rozhodne místo škrábání použít brusku, přesnost vodicí lišty jeho „master stroje“ musí být vyšší než u nové brusky.
Takže odkud pochází přesnost stroje?
Musí pocházet z přesnějšího stroje, nebo musí vycházet z jiné metody, která dokáže vyrobit skutečně rovnou plochu, případně může být kopírována z dobře zhotovené rovné plochy.
K ilustraci procesu vzniku povrchu můžeme použít tři metody kreslení kruhů (ačkoli kruh je spíše čára než plocha, lze jej citovat pro ilustraci konceptu). Řemeslník může nakreslit kruh obyčejným kružidlem; pokud by kreslil tužkou podél kulaté díry v plastové šabloně, přenesl by všechny nepřesnosti této díry; pokud kruh kreslí ručně, přesnost kruhu závisí na jeho omezených schopnostech.
Teoreticky lze rovný povrch dosáhnout střídavým třením (lapaním) tří povrchů. Pro jednoduchost si představme tři kameny, každý s poměrně rovným povrchem. Pokud budete tyto tři roviny střídavě třít v náhodném pořadí, postupně je vybrusíte stále hladčeji. Pokud byste použili jen dva kameny, vznikne páreček s jednou konkávní a jednou konvexní plochou. V praxi se kromě používání škrábání místo lapání dodržuje i jasný pořadí párování. Mistr škrábání obvykle tento pravidlo používá k výrobě standardního přípravku (přímé měrky nebo rovné desky), který chce používat.
Při používání nejprve mistr odstraňující drážky aplikuje vývojovou látku na standardní přípravek a poté jej umístí na povrch obrobku, aby mohl klouzat, čímž se odkryje místo, které má být odstraněno. Pokud tento postup opakovaně zopakuje, povrch obrobku se stává stále blíže k standardnímu přípravku a lze tak reprodukovat stejné výrobky jako u standardního přípravku.
Odlitky určené k odstraňování drážek jsou obvykle frézovány o několik tisícin milimetru nad konečnou velikost, poté jsou poslány na tepelné zpracování k odstranění zbytkového napětí a následně vráceny k leštění před samotným odstraňováním drážek. Ačkoli odstraňování drážek je časově náročné a spojené s vysokými náklady na práci, může nahradit výrobní procesy vyžadující velké investice do zařízení. Pokud nechcete odstraňování drážek použít jako náhradu, musí být obrobek upraven na vysokou přesnost pomocí drahých a precizních strojů.
Kromě vysokých nákladů na zařízení, které jsou spojeny s finálním opracováním v pozdější fázi, je třeba zohlednit i další faktor: při zpracování součástek, zejména velkých odlitků, je často nutné provést některé operace spojené s gravitačním upnutím. Když dosahuje přesnost několika tisícin milimetru, působí upínací síla často deformaci obrobku, což může ohrozit jeho přesnost po uvolnění upínací síly; navíc i teplo vznikající během obrábění může způsobit deformaci obrobku.
To je jedna z mnoha výhod odstraňování drážek. Neexistuje žádná upínací síla a teplo vznikající při tomto procesu je téměř nulové. Velké obrobky jsou podporovány třemi bodovými opěrami, což zaručuje, že nedojde k jejich deformaci vlivem vlastní hmotnosti.
Když je drážka nástrojového stroje opotřebena, dá se opravit opětovným odstraňováním drážek, což je velká výhoda ve srovnání s tím, že by se stroj musel vyhodit nebo poslat do továrny k demontáži a opětovnému zpracování.
Pokud je třeba znovu odstraňovat drážky na nástrojovém stroji, mohou tuto práci vykonat technici z továrny, ale lze také najít lokální odborníky, kteří tuto úlohu zvládnou.
V některých případech lze ručním odstraňováním drážek a elektrickým odstraňováním dosáhnout požadované geometrické přesnosti. Pokud byly drážky skupiny pracovních stolů a sedel již odstraňovány a jejich přesnost odpovídala požadavkům, ale paralelnost pracovního stolu k vřetenu byla zjištěna jako nevyhovující (což by vyžadovalo velké úsilí na nápravu), dokážete si představit, jak velká technologie je potřeba k odstranění správného množství kovu na správném místě pouze jedním strojem pro odstraňování drážek, aniž by došlo ke ztrátě rovinnosti a přesnému opravení chyby zarovnání?
Samozřejmě, toto není účel skrabování ani by se nemělo používat jako metoda k opravě velkých chyb v zarovnání. Nicméně zkušený mistr skrabování dokáže takovou korekci vykonat v překvapivě krátkém čase. Ačkoliv tato metoda vyžaduje odborné umění, je ekonomičtější než zpracování velkého množství součástí s velkou přesností nebo konstrukce některých spolehlivých či nastavitelných prvků, které by zabránily chybám v zarovnání.
02
Zlepšení mazání
Praktické zkušenosti prokázaly, že skrabování kolejnice může snížit tření díky kvalitnějšímu mazání, ale lidé se nedohodnou na přesném důvodu. Obecný názor je, že skrabování hlubokých nerovností (přesněji řečeno vyřezaných jam a olejových kapsiček určených k lepšímu mazání) vytváří mnoho malých prostor pro ukládání oleje, které jsou pak vydrážděny mnoha drobnými výstupky okolo.
Další logická teze zní, že umožňuje udržovat nepřetržitý olejový film, takže pohyblivé části plují na tomto olejovém filmu – což je cíl celého mazání. Hlavním důvodem, proč k tomu dochází, je, že tyto nepravidelné olejové kapsičky vytvářejí mnoho prostoru pro uložení oleje, čímž se znesnadňuje jeho unikání. Ideální podmínkou pro mazání je udržování olejového filmu mezi dvěma hladkými povrchy; ovšem v takovém případě je nutné řešit problém s tím, aby olej nevytekl, nebo jej je třeba co nejdříve doplnit. (Ať už je na povrchu dráhy lopatka nebo ne, obvykle se vytvářejí olejové žláby, které pomáhají rozložení oleje.)
Takové tvrzení přiměje lidi zpochybnit vliv kontaktní plochy. Škrábání snižuje kontaktní plochu, ale vytváří její rovnoměrné rozložení, a právě rozložení je klíčové. Čím rovnější jsou dvě spolu pasující plochy, tím rovnoměrněji jsou kontaktní plochy rozloženy. Nicméně v mechanice platí princip, že „tření je nezávislé na ploše“, což znamená, že bez ohledu na to, zda je kontaktní plocha 10 nebo 100 čtverečních palců, je k pohybu pracovního stolu potřeba stejná síla. (Opotřebení je ovšem jiná věc. Čím menší je plocha pod stejnou zátěží, tím rychleji dochází k opotřebení.)
Chci říct, že nám jde o lepší mazací efekt, nikoli o větší či menší plochu styku. Pokud je mazací efekt dokonalý, povrch kolejnice nikdy neopere. Pokud je pracovní stůl obtížně pohyblivý právě kvůli opotřebení, může to souviset spíše s mazáním než s plochou styku.
dva
03
Jak se provádí škrábání?
Než začneme hledat vysoké místa, která je nutné odstranit škrábáním, nejdříve naneste vývojový prostředek na standardní přípravek (rovnou desku nebo přípravek s přímou stopkou, pokud se má škrábat V-kolejnice) a pak standardní přípravek potažený vývojovým prostředkem přejíždějte po povrchu dráhy, která se má škrábat; vývojový prostředek se přenesou na vysoké místa na povrchu dráhy, a ty pak odstraňte speciálním škrabacím nástrojem. Tento postup opakujte, dokud nedojde k rovnoměrnému přenosu vývojového prostředku po celém povrchu dráhy.
Samozřejmě by si mistr škrábání měl osvojit různé techniky. Zde zmíním dvě z nich.
Před samotným vybarvováním obvykle používáme tupou pilník, kterou jemně přejíždíme po povrchu obrobku a odstraňujeme otřepy.
Povrch otřete kartáčem nebo rukou, nikoli hadrem. Pokud použijete hadr, jemné vlákna, která z něj zůstanou, mohou při dalším vybarvování vysokých míst způsobit mylné známky.
Sám mistr škrábáč prověří svou práci porovnáním standardního přípravku s povrchem dráhy. Inspektor mu stačí jen říct, kdy může práci zastavit, takže si o proces škrábání nemusí dělat starosti. (Mistr škrábáč může být zodpovědný za kvalitu vlastní práce)
V minulosti jsme měli určité normy, které stanovovaly, kolik vysokých bodů by mělo být na každý čtvereční palec a jaké procento celkové plochy by mělo být pokryto. Avšak zjistili jsme, že kontrola plochy styku je téměř nemožná, a dnes už je na mistru škrábání, aby určil počet bodů na čtvereční palec. Zkrátka, mistr škrábání se obvykle snaží dosáhnout standardu 20 až 30 bodů na čtvereční palec.
V současném procesu škrábání některé operace vyrovnání provádějí elektrické škrabací stroje – i když jde stále o ruční škrábání, umožňují eliminovat některé namáhavé úkony a činí práci méně únavnou. Při jemné montážní práci však pocit, který vyvolává ruční škrábání, zůstává nezaměnitelný.
04
Poškrábaný vzor
Existuje mnoho typů vzorů. Zde představujeme několik běžných vzorů, jako jsou obloukový vzor, čtvercový vzor, vlnový vzor a vějířový vzor. Obloukový vzor zahrnuje především měsíční vzor a vlaštovčí vzor.
1. Oválný vzor a metoda škrábání
Nejprve použijte levou stranu ostří nože k poklesnutí nože a pak škrábejte diagonálně zleva doprava (jak je znázorněno na obrázku a níže). Současně otočte zápěstím levé ruky tak, aby se ostří nože pohybovalo po oblouku zleva doprava (jak je znázorněno na obrázku b níže), čímž se škrábání ostřím přechází zleva doprava. Podélná délka stop nože je obvykle asi 10 mm. Celý proces škrábání je proveden okamžitě, což umožňuje vyškrábat různé obloukové vzory. Nůž lze také škrábat šikmo zprava doleva. Při silném stisku levým zápěstím se pravé zápěstí otočí tak, aby se ostří nože pohybovalo po oblouku zprava doleva, čímž se škrábání nože přechází zprava doleva.
tři
Základní metoda škrábání oválného vzoru
Hlavní body škrábání obloukového vzoru: vzhledem k různým podmínkám škrábání a způsobům provádění se tvar, velikost a vnitřní úhel vyškrábaného obloukového vzoru výrazně mění. Zaprvé je třeba dbát na správný výběr škrabky, protože šířka a tloušťka čepele, poloměr oblouku čepele a velikost klínového úhlu mají určitý vliv na tvar obloukového vzoru; za druhé je nutné při škrábání ovládat rozsah otáčení zápěstí a délku zdvihu při tlačení a škrábání; za třetí je vhodné využívat pružný efekt hlavice nástroje. Obecně platí, že čím větší je otáčení zápěstím a čím kratší je zdvih při tlačení a škrábání, tím menší je vnitřní úhel a tvar vyškrábaného obloukového vzoru, jak je znázorněno na výše uvedeném obrázku c.
(1) Měsíční vzor a metoda škrábání
čtyři
Před škrábáním na povrchu obrobku tužkou nakreslete čtverec s určitou vzdáleností.
Při škrábání se používá jemná škrabka s obloukovou čepelí. Středová osa roviny čepele svírá s podélnou středovou osou povrchu obrobku úhel 45° a škrábání probíhá směrem od přední části k zadní části obrobku.
(2) Vzor vlaštovky a metoda škrábání
Vzor „vrabčí ocas“ je znázorněn na následujícím obrázku. Před škrábáním na povrchu obrobku tužkou nakreslete čtverec s určitou vzdáleností. Při škrábání se používá jemná škrabka s obloukovou čepelí. Středová osa roviny čepele svírá s podélnou středovou osou povrchu obrobku úhel 45° a škrábání probíhá směrem od přední části k zadní části obrobku. Běžné metody škrábání jsou:
pět
Nejprve se první nožem vyškrábe křivkový vzor a poté se o něco nižší poloze vyškrábá druhý křivkový vzor, čímž lze dosáhnout vytvoření vzoru podobného vrabčímu ocasu, jak je znázorněno na výše uvedeném obrázku b.
2. Čtvercový vzor a metoda škrábání
Čtvercový vzor je znázorněn na následujícím obrázku. Před škrábáním na povrchu obrobku tužkou nakreslete čtverec s určitou vzdáleností. Při škrábání středová osa roviny těla nástroje svírá s podélnou středovou osou povrchu obrobku úhel 45° a škrábání probíhá směrem od přední části k zadní části obrobku. Základní metodou škrábání je použití úzké škrabky s rovnou hranou (nebo hranou s velkým poloměrem oblouku) pro krátké vzdálenosti při tlačení a škrábání. Po vyškrábání prvního čtverce je třeba nechat mezeru ve vzdálenosti jednoho čtverce, než se vyškrábá druhý čtverec.
šest
3. Vlnový vzor a metoda škrábání
Vlnovitý vzor je znázorněn na obrázku a. Před škrábáním na povrchu obrobku tužkou nakreslete čtverec s určitou vzdáleností. Při škrábání má být středová osa roviny těla nástroje rovnoběžná s podélnou středovou osou povrchu obrobku, přičemž škrábání provádějte od zadní části k přední části obrobku. Základní metoda škrábání je následující: použijte zubatý škrabák k škrábání, vyberte polohu řezného nástroje (obvykle průsečík) a poté po spuštění nástroje pohybujte nástrojem diagonálně doleva. Když nástroj dosáhne určité délky (obvykle průsečíku), pohybujte jím diagonálně doprava a pak nástroj zvedněte, jak je znázorněno na obrázku b níže.
sedm
4. Vzor ventilátoru a metoda škrábání
Vějířovitý vzor je znázorněn na obrázku a. Před škrábáním na povrchu obrobku tužkou nakreslete čtverec a úhlovou čáru s určitou vzdáleností. K škrábání vějířovitého vzoru se používá hákový škrabák (jak je znázorněno na obrázku b níže). Pravý konec čepele musí být ořezaný, levý konec mírně tupý a hrana čepele rovná. Základní metoda škrábání je následující:
osm
Vyberte polohu spuštění nástroje (obvykle v bodě průsečíku), levou ruku držte 50 mm od hlavy řezného nástroje, stiskněte ji směrem vlevo, vezměte levý konec čepele jako střed kruhu a pravou rukou otáčejte ve směru hodinových ručiček. Otočné úhly jsou obvykle 90° a 135°. Správný vějířovitý vzor je znázorněn na výše uvedeném obrázku c. V důsledku nevhodné síly lze snadno škrábnout oba konce současně a vytvořit vzor znázorněný na výše uvedeném obrázku d. Tímto způsobem budou škrábance vznikající vzorem příliš mělké a patří mezi nesprávné vzory.