Kiedy mijasz producenta maszyn obróbczych i widzisz techników, którzy ręcznie szlifują i ścierają powierzchnie, nie możesz się oprzeć wrażeniu: „Czy rzeczywiście można poprawić te obrabiane powierzchnie przez szlifowanie i ścieranie? (Czy ludzie mogą być silniejsi od maszyn?)”
Jeśli chodzi o sam wygląd, to nasza odpowiedź brzmi: „nie”, nie zrobimy tego piękniej. Ale dlaczego musimy dokonywać rysowania? Oczywiście istnieją powody; jednym z nich jest czynnik ludzki: zadaniem maszyny obróbczej jest produkowanie innych maszyn obróbczych, jednak nigdy nie może stworzyć produktu dokładniejszego od oryginału. Dlatego, jeśli chcemy wykonać maszynę bardziej precyzyjną niż ta pierwotna, musimy wybrać nowe wyjście — czyli rozpocząć od wysiłku człowieka. W tym przypadku wysiłek ten polega na ręcznym szlifowaniu.
Szlifowanie i ścieranie to nie jest operacja „goła ręka” czy „bez żadnych narzędzi”. To w rzeczywistości metoda kopiowania. Niemal idealnie odwzorowuje matrycę, która jest standardową płaszczyzną i również wykonana jest ręcznie.
Choć szlifowanie jest pracochłonne, jest to umiejętność (technologia na poziomie sztuki); być może trudniej jest wykształcić mistrza szlifowania niż mistrza rzeźbienia w drewnie. Na rynku istnieje niewiele publikacji na ten temat, a jeszcze mniej materiałów wyjaśniających „dlaczego szlifowanie jest tak ważne”. Może właśnie dlatego szlifowanie uznawane jest za sztukę.
01
Od czego zacząć?
Jeśli producent zdecyduje się zamiast szlifowania używać szlifierki, dokładność prowadnic jego „maszyny-mistrza” musi być wyższa niż tej nowej szlifierki.
Więc skąd bierze się dokładność maszyny?
Muszą one pochodzić z bardziej precyzyjnego urządzenia, albo opierać się na innej metodzie, która potrafi wytworzyć naprawdę płaską powierzchnię, lub mogą być odwzorowane z dobrze wykonanej płaskiej powierzchni.
Możemy wykorzystać trzy metody rysowania okręgów, aby zobrazować proces powstawania powierzchni (choć okrąg jest linią, a nie powierzchnią, można go przywołać, by ilustrować to pojęcie). Rzemieślnik może narysować okrąg zwykłą cyrklem; jeśli użyłby ołówka do kreślenia wzdłuż okrągłego otworu w plastikowej szablonie, skopiowałby wszystkie niedokładności tego otworu; natomiast gdy rysuje okrąg ręcznie, dokładność okręgu zależy od jego ograniczonych umiejętności.
Teoretycznie płaską powierzchnię można uzyskać dzięki naprzemiennemu tarcia (szlifowaniu) trzech powierzchni. Dla uproszczenia przyjmijmy trzy kamienie, każdy z dość płaską powierzchnią. Jeśli będziesz przesuwać te trzy płaszczyzny naprzemiennie w losowej kolejności, stopniowo doczysz się coraz gładziej. Jeśli natomiast użyjesz tylko dwóch kamieni, uzyskasz parę dopasowaną — jedną wklęsłą i drugą wypukłą. W praktyce, oprócz zastosowania szlifowania zamiast szlifowania na sucho, stosuje się też jasny porządek dopasowywania. Mistrz szlifowania zwykle korzysta z tej zasady, aby wykonać standardowe przyrządy (prawidło lub płytę płaską), które zamierza używać.
Podczas wykonywania operacji, mistrz szlifowania najpierw nanosi emulsję wywołującą na standardową przyrządówkę, a następnie przesuwa ją po powierzchni obrabianego przedmiotu, aby odsłonić miejsce podlegające usunięciu. Jeśli powtarza tę czynność wielokrotnie, powierzchnia obrabianego przedmiotu staje się coraz bardziej zbliżona do standardowej przyrząduówki, co pozwala na uzyskanie identycznych wyników jak przy użyciu tej ostatniej.
Odlane elementy poddawane szlifowaniu są zazwyczaj frezowane o kilka tysięcznych milimetra więcej niż ostateczny wymiar, po czym trafiają do obróbki cieplnej w celu rozładowania naprężeń resztowych, a następnie wracają do polerowania przed samym szlifowaniem. Choć szlifowanie wymaga dużo czasu i wysokich kosztów ręcznych, może ono zastąpić procesy produkcyjne wymagające drogiego sprzętu. Jeśli nie chce się zastępować szlifowaniem innych metod, to obrabiany przedmiot musi być dopracowywany na bardzo precyzyjnym i kosztownym urządzeniu.
Oprócz wysokiego kosztu sprzętu koniecznego w końcowej fazie obróbki, należy brać pod uwagę jeszcze jeden czynnik: podczas obróbki detali, zwłaszcza dużych odlewów, często niezbędne jest wykonanie pewnych działań związanych z dociskiem grawitacyjnym. Gdy precyzja osiąga poziom kilku tysięcznych milimetra, siła docisku często powoduje zniekształcenia obrabianego przedmiotu, co zagraża jego dokładności po uwolnieniu siły docisku; ponadto ciepło generowane podczas obróbki również wpływa na zniekształcenia.
To jedna z wielu zalet szlifowania. Nie występuje żadna siła docisku, a ilość ciepła generowanego podczas szlifowania jest praktycznie zerowa. Duże przedmioty są podtrzymywane przez trzy punkty, co zapewnia, że nie ulegną deformacji pod wpływem własnej masy.
Gdy tor prowadzący maszyny narzędziowej ulega zużyciu, można go także poprawić poprzez ponowne szlifowanie, co stanowi ogromną zaletę w porównaniu z wyrzuceniem maszyny lub jej odesłaniem do fabryki w celu demontażu i przetworzenia.
Kiedy tor maszyny narzędziowej wymaga ponownego szlifowania, pracę mogą wykonać pracownicy serwisowi fabryczni, ale istnieje również możliwość zlecania tej usługi lokalnym specjalistom.
W niektórych przypadkach, aby osiągnąć wymaganą dokładność geometryczną, stosuje się zarówno szlifowanie ręczne, jak i elektryczne. Jeśli tory grupy stołów roboczych i siodł zostały już szlifowane i ich dokładność spełnia wymagania, jednak okazuje się, że równoległość stołu względem wrzeciona jest niespełniająca (co wymaga znacznych nakładów pracy), to czy można sobie wyobrazić, jak wiele umiejętności i technologii potrzeba, by z pomocą tylko jednej maszyny szlifującej usunąć odpowiednią ilość metalu w właściwym miejscu, nie naruszając płaskości i prawidłowo korygując błąd wyrównania?
Oczywiście, nie jest to cel szlifowania, ani nie powinno ono być stosowane jako metoda korygowania dużych błędów wyrównania. Jednak doświadczony mistrz szlifowania potrafi dokonać takiej korekty w zaskakująco krótkim czasie. Choć ta metoda wymaga wysokiej kwalifikacji technicznej, jest bardziej ekonomiczna niż obróbka dużej liczby elementów w celu osiągnięcia bardzo wysokiej dokładności, czy też konstruowanie pewnych lub regulowanych konstrukcji zapobiegających błędom wyrównania.
02
Poprawa smarowania
Doświadczenie praktyczne dowiodło, że szlifowanie tarczy prowadniczej może zmniejszyć tarcie dzięki lepszej jakości smarowania, jednak ludzie nie są jednomyślni co do przyczyny. Ogólna opinia jest taka, że szlifowanie niskich punktów (a dokładniej – wyciętych wgłębień i specjalnie wyrobionych kieszeni na olej) tworzy wiele malutkich kieszeni do magazynowania oleju, które następnie zostają wytarte przez liczne drobne wypukłości znajdujące się wokół nich.
Innym logicznym argumentem jest to, że umożliwia utrzymanie ciągłej warstwy oleju, dzięki czemu ruchome części unoszą się na tej warstwie, co stanowi cel całego procesu smarowania. Główną przyczyną tego zjawiska jest fakt, że te nieregularne kieszenie na olej tworzą znaczne przestrzenie, utrudniając jego ucieczkę. Idealnym warunkiem smarowania jest utrzymanie warstwy oleju pomiędzy dwoma gładkimi powierzchniami; jednak w tym przypadku trzeba rozwiązać problem zapobiegania wyciekom oleju lub natychmiast go uzupełniać. (Niezależnie od tego, czy na powierzchni toru znajduje się łopatka czy nie, zwykle wykonywane są rowki olejowe, aby wspomóc rozprowadzenie oleju.)
Taka deklaracja sprawia, że ludzie zaczynają wątpić w wpływ powierzchni styku. Szlifowanie zmniejsza powierzchnię styku, ale tworzy jej równomierne rozłożenie, a to właśnie rozkład jest kluczowy. Im płaskie są dwie dopasowane powierzchnie, tym równomierniej rozmieszczone są powierzchnie styku. Jednak w mechanice obowiązuje zasadę, że „tarcie nie zależy od powierzchni”, co oznacza, że niezależnie od tego, czy powierzchnia styku wynosi 10 czy 100 cali kwadratowych, do przesunięcia stołu roboczego wymagana jest ta sama siła. (Znosenie to już inna sprawa. Im mniejsza powierzchnia pod tą samą ładunkiem, tym szybsze zużycie.)
Chcę podkreślić, że dążymy do lepszego efektu smarowania, a nie do większej czy mniejszej powierzchni styku. Jeśli efekt smarowania jest idealny, powierzchnia szyny nigdy się nie zużyje. Jeśli stół roboczy trudno przesuwać ze względu na zużycie, może to być związane raczej z jakością smarowania niż z powierzchnią styku.
dwa
03
Jak wykonuje się skrobanie?
Zanim znajdzie się wysokie punkty, które należy skrobać, najpierw nanosimy preparat wykrywający na standardową przyrząd (płaską płytę lub przyrząd prostoliniowy, gdy szyna V ma być skrobana), a następnie przecieramy pokrytą preparatem standardową przyrządą po powierzchni szyny, która ma zostać skrobana; preparat przeniesie się na wysokie miejsca na powierzchni szyny, po czym używamy specjalnego narzędzia do skrobania, by usunąć te wypukłości. Czynność tę należy powtarzać, aż do uzyskania równomiernego przejścia preparatu po całej powierzchni szyny.
Oczywiście mistrz skrobania powinien znać wiele różnych technik. Przedstawię tutaj dwie z nich.
Przed wykonaniem kolorowania zwykle delikatnie szlifujemy powierzchnię obrabianego przedmiotu tępym pilnikiem, aby usunąć zadziory.
Czyśćmy powierzchnię szczotką lub ręką, nie ścierką. Jeśli użyjemy tkaniny, drobne nitki pozostawione przez nią mogą spowodować mylne ślady podczas następnego kolorowania wysokich miejsc.
Sam Master Scraper sprawdzi swoje prace, porównując standardową przyrząd do kalibracji z powierzchnią toru. Inspektor musi jedynie poinformować Mastera Scrapera, kiedy może zakończyć pracę, dzięki czemu nie musi martwić się o proces szlifowania. (Master Scraper może samodzielnie odpowiadać za jakość swojej pracy)
W przeszłości stosowaliśmy pewne normy, określające, ile wysokich punktów powinno znaleźć się na każdym calu kwadratowym i jaki procent całkowitej powierzchni powinien ich zawierać; jednak okazało się, że sprawdzenie powierzchni styku jest niemal niemożliwe, więc obecnie to Mistrz skrobania decyduje o liczbie punktów na cal kwadratowy. Podsumowując, Mistrz skrobania zwykle dąży do osiągnięcia normy 20–30 punktów na cal kwadratowy.
W obecnym procesie skrobania niektóre operacje wyrównywania wykorzystują elektryczne maszyny do skrobania – są one również ręcznymi urządzeniami, ale umożliwiają eliminację niektórych pracochłonnych, dzięki czemu prace skrobaniowe stają się mniej męczące. Jednak podczas precyzyjnych prac montażowych uczucie dawane przez ręczne skrobanie pozostaje niezastąpione.
04
Rysunek zarysowany
Istnieje wiele typów wzorów. Przedstawiamy tutaj kilka najbardziej rozpowszechnionych, takich jak wzór łukowy, wzór kwadratowy, wzór falisty i wzór wachlarzowy. Wzór łukowy obejmuje głównie wzór księżycowy i wzór jaskółki.
1. Wzór łukowy i metoda skrobania
Najpierw użyj lewej strony krawędzi ostrza, by opuścić nóż, a następnie zeskrob po skosie z lewej na prawą stronę (jak pokazano na rysunku a poniżej). Jednocześnie obróć nadgarstek lewej ręki, aby nóż wykonał łukowe ruchy z lewej na prawą stronę (jak pokazano na rysunku b poniżej), dzięki czemu skrobanie krawędzią noża przebiega z lewej na prawą. Długość śladu noża wzdłużnym kierunkiem wynosi zwykle około 10 mm. Cały proces skrobania wykonuje się błyskawicznie, co umożliwia wykonywanie różnych wzorów łukowych. Nóż można również skrobać po skosie z prawej na lewą stronę. Gdy lewym nadgarstkiem dociskasz z siłą, prawy nadgarstek obraca się, sprawiając, że nóż wykonuje łukowe ruchy z prawej na lewą stronę, co powoduje, że skrobanie krawędzią noża przechodzi z prawej na lewą.
trzy
Podstawowa metoda skrobania wzoru łukowego
Główne aspekty skrobania wzoru łukowego: ze względu na różne warunki skrobania i metody operacyjne, kształt, rozmiar oraz kąt zawarty w wykrzesanym wzorze łukowym ulegają znacznym zmianom. Po pierwsze, należy zwrócić uwagę na odpowiedni wybór skrobaczki, ponieważ szerokość i grubość ostrza, promień łuku ostrza oraz wielkość kąta klina mają określone wpływy na kształt wzoru łukowego; po drugie, konieczne jest kontrolowanie zakresu obrotów nadgarstka oraz długości ruchu przesuwania i skrobania podczas pracy; po trzecie, należy wykorzystać efekt elastyczności głowicy narzędzia. Ogólnie rzecz biorąc, im większy jest zakres obrotów nadgarstka i im krótszy ruch przesuwania i skrobania, tym mniejszy jest kąt zawarty i kształt wykrzesanego wzoru łukowego, jak przedstawiono na powyższym rysunku c.
(1) Wzór księżycowy i metoda skrobania
cztery
Przed rozpoczęciem skrobania ołówkiem narysować na powierzchni obrabianego przedmiotu kwadrat o ustalonym odstępie.
Podczas skrobania stosuje się drobny skrobacz z ostrzem łukowym. Środkowa linia płaszczyzny ostrza tworzy kąt 45° z osią podłużną powierzchni obrabianego przedmiotu, a skrobanie wykonuje się od przodu do tyłu obrabianego przedmiotu.
(2) Wzór jaskółki i metoda skrobania
Wzór „jaskółka” przedstawiony jest na poniższym rysunku. Przed rozpoczęciem skrobania ołówkiem narysować na powierzchni obrabianego przedmiotu kwadrat o ustalonym odstępie. Podczas skrobania stosuje się drobny skrobacz z ostrzem łukowym. Środkowa linia płaszczyzny ostrza tworzy kąt 45° z osią podłużną powierzchni obrabianego przedmiotu, a skrobanie wykonuje się od przodu do tyłu obrabianego przedmiotu. Powszechne metody skrobania to:
pięć
Najpierw przy pomocy pierwszego noża wykrzesuje się krzywoliniowy wzór, a następnie nieco niżej od pierwszego wykrzesuje się drugi krzywoliniowy wzór, dzięki czemu można uzyskać wzór przypominający jaskółkę, jak pokazano na powyższym rysunku b.
2. Wzór kwadratowy i metoda skrobania
Wzór kwadratowy przedstawiony jest na poniższym rysunku. Przed rozpoczęciem skrobania ołówkiem narysować na powierzchni obrabianego przedmiotu kwadrat o ustalonym odstępie. Podczas skrobania środkowa linia płaszczyzny korpusu narzędzia tworzy kąt 45° z osią podłużną powierzchni obrabianego przedmiotu, a skrobanie wykonuje się od przodu do tyłu obrabianego przedmiotu. Podstawową metodą skrobania jest używanie wąskiego skrobaczka z prostym ostrzem (lub ostrzem o dużym promieniu łuku) do krótkodystansowego skrobania poprzez przesuwanie. Po wykrzesaniu pierwszego kwadratu, należy pozostawić wolne miejsce w odstępie równym jednemu kwadratowi, zanim przystąpi się do skrobania drugiego kwadratu.
sześć
3. Wzór falisty i metoda skrobania
Wzór falisty przedstawiony jest na rysunku a. Przed skrobaniem ołówkiem narysować na powierzchni obrabianego przedmiotu kwadrat o określonej odległości. Podczas skrobania płaszczyzna korpusu narzędzia powinna być równoległa do osi podłużnej powierzchni obrabianego przedmiotu, a skrobanie prowadzić od tyłu do przodu przedmiotu. Podstawowa metoda skrobania polega na tym, że używamy skrobaczki z nacięciem, wybieramy położenie noża (zazwyczaj w miejscu przecięcia), a następnie po opuszczeniu noża przesuwamy go po przekątnej w lewo. Gdy nóż osiągnie określoną długość (zazwyczaj w miejscu przecięcia), przesuwamy go po przekątnej w prawo, a następnie podnosimy nóż, jak pokazano na rysunku b poniżej.
siedem
4. Wzór wachlarza i metoda skrobania
Wzór w kształcie wachlarza przedstawiony jest na rysunku a. Przed skrobaniem ołówkiem narysować na powierzchni obrabianego przedmiotu kwadrat i linie kątowe o określonej odległości. Do skrobania wzoru w kształcie wachlarza należy używać skrobaczki hakowatej (jak pokazano na rysunku b poniżej). Prawy koniec ostrza powinien być ostro naostrzony, lewy lekko tępy, a linia krawędzi prosta. Podstawowa metoda skrobania jest następująca:
osiem
Wybiera się pozycję opuszczania narzędzia (zazwyczaj w punkcie przecięcia), lewą ręką trzyma się 50 mm od głowicy noża, dociska się ją w lewo, przyjmując lewy koniec ostrza jako środek okręgu, a prawą ręką obraca się w kierunku wskazówek zegara. Kąty obrotów wynoszą zazwyczaj 90° i 135°. Prawidłowy wzór w kształcie wachlarza przedstawiony jest na powyższym rysunku c. Z powodu nieprawidłowego nacisku łatwo jest jednocześnie skrobać oba końce, co daje wzór widoczny na powyższym rysunku d. W ten sposób ślad skrobanych wzorów będzie zbyt płytki i stanowi błędny wzór.