Technologiczne Przygotowanie Produkcji
Honowanie - przykładowa szczotka do obróbki tą metodą.

Honowanie – gładzenie powierzchni i krawędzi

Precyzyjna obróbka powierzchni to obszar technologiczny, który w powszechnym ujęciu jest zagadnieniem jakby nieco z boku. To bardzo niewłaściwe podejście. Powszechnie jest wiadomo, że z jakościowego punktu widzenia obróbkę dzieli się na następujące etapy:

  • obróbka zgrubna,
  • obróbka kształtująca,
  • obróbka wykańczająca.

Właśnie obróbki wykańczające, w tym honowanie, szczególnie te w zakresie najdokładniejszym, ultraprecyzyjnym z punktu widzenia dokładności geometrycznej oraz chropowatości powierzchni są powszechnie marginalizowane. Rzeczywistość technologiczna, wymagania stawiane przed odpowiedzialnymi konstrukcyjnie powierzchniami (m.in. lufy, komory nabojowe, cylindry, części na potrzeby przemysłu lotniczego i kosmonautycznego, formy) powodują, że wykorzystanie technologii z obszaru mikroobróbek jest konieczne, przede wszystkim z braku innych możliwości technologicznych.

Definicja mikroobróbki wynika z jej technicznej realizacji. Wymagania dotyczące dokładności wymiarowo-kształtowej, chropowatości powierzchni, skala gabarytowa obrabianych przedmiotów i konieczność stosowania zminiaturyzowanych narzędzi. W podjętej technice obróbki, jaką jest honowanie określenie jej mianem mikroobróbki wynika z charakteru jakościowego: dokładności wymiarów geometrycznych i wartości błędów kształtu oraz chropowatości powierzchni. W honowaniu obrabia się zróżnicowane gabarytowo przedmioty i powierzchnie (np. lufa pistoletu, powierzchnie wewnętrzne cylindrów w silniku samochodowym). W sensu stricte honowanie (gładzenie) nie jest zaliczane do mikroobróbki.

Honowanie określane inaczej gładzeniem jest stosowane przede wszystkim do obróbki powierzchni  wewnętrznych z zastosowaniem głowic z osełkami ściernymi [Filipowski, Marciniak 2000]. W korpusie głowicy zamontowane są osełki ścierne, które są dociskane do powierzchni obrabianej elastycznie lub w sposób sztywny (mechanicznie, hydraulicznie, pneumatycznie). W klasycznym honowaniu głowica wykonuje ruchy postępowo-zwrotne. Ruch obrotowy może wykonywać głowica lub przedmiot obrabiany.

Chropowatość powierzchni poddanej obróbce honowaniem z użyciem osełek ceramicznych wynosi Rz0,5÷1,5 μm, a w przypadku osełek diamentowych Rz0,1 μm. Zbliżone efekty uzyskuje się również przy gładzeniu powierzchni krzywoliniowych z zastosowaniem odpowiedniej kinematyki [Filipowski, Marciniak 2000].

W przypadku dalej omawianych szczotek do honowania uzyskuje się chropowatość rzędu Ra0,06 (Rz0,3). Honowanie szczotkami umożliwia podwyższenie chropowatości do poziomu Ra2 (Rz8) z zachowaniem struktury plateau.

W technice tej wykorzystywane są nie tylko głowice z osełkami ściernymi, ale także i szczotki sprężysto-elastyczne typu Flex-Hone ®, które pokazano na rys.1.

Honowanie - przykładowe konstrukcje szczotek i krążka do obróbki tą metodą.

Rys.1   Honowanie – przykładowe konstrukcje szczotek Flex-Hone ®, w tym tarczowe i wirnikowa do obróbki tą metodą.

Zaletą tych szczotek jest to, że nie mają kamieni, które ulegają wykruszeniom. Stosowane są w celu uzyskania żądanej mikrogeometrii oraz struktury metalurgicznej warstwy powierzchniowej. W ich przypadku nie istnieje konieczność czasochłonnego nastawiania narzędzia. Szczotki Flex-Hone ® to narzędzie, które można stosować na frezarce, tokarce, a nawet z użyciem elektrycznej wiertarki ręcznej (elektronarzędzia). Ta elastyczność w obszarze aplikacyjnym stanowi zaletę tego typu konstrukcji.

Honowanie plateau – ma na celu uzyskanie geometrycznej struktury płaskowierzchołkowej określanej mianem plateau. Cechuje się ona z regularnie rozmieszczonymi rysami, które mogą pełnić rolę kanalików smarnych. Wyróżnia się rysy głębokie i małe. Powierzchnia taka powoduje, że czas potrzebny na dotarcie się współpracujących powierzchni ( np. w silniku spalinowym) ulega znacznemu skróceniu, a zużycie powierzchni jest mniejsze. Przyjmuje się, iż powierzchnia posiada fakturę szlifu krzyżowego, a powstałe zagłębienia poprawiają warunki smarne.


W przypadku silników spalinowych odporność tulei cylindrów na zużycie ma wpływ na okres użytkowania silnika. Podwyższenie odporności (trwałości) uzyskuje się poprzez mechaniczną obróbkę powierzchni współpracujących i poddanych siłom tarcia. O ile rysy są nieregularne to ich rozmieszczenie powinno być regularne. W przypadku gładzenia (honowanie) decyduje o tym profil zastosowanej osełki oraz stała siła nacisku narzędzia na powierzchnię obrabianą.


W przypadku szczotek Flex-Hone ® (rys.1) otrzymuje się powierzchnię typu plateau. Obróbka tymi szczotkami to proces szlifowania o niewielkim nacisku narzędzia na powierzchnię obrabianą bez konieczności podwyższania temperatury w strefie roboczej. Proces honowania szczotkami pozwala na otrzymanie struktury bazowej metalu bez zanieczyszczeń powierzchniowych.

Charakter sprężysto-elastyczny szczotek Flex-Hone ® pozwala na dopasowanie się narzędzia do kształtu obrabianej powierzchni, która w związku z tym nie musi być cylindryczna. Obróbce podlegają nie tylko powierzchnie, lecz również krawędzie (rys.2) co ze względu na cechy użytkowe i kwestie reologiczne przepływu cieczy, także nienewtonowskich ma korzystne znaczenie.

Honowanie z użyciem szczotek Flex-Hone ® gdzie przedmiot obrabiany: a.) przed honowaniem, b.) po obróbce.

Rys.2 Honowanie z użyciem szczotek Flex-Hone ® gdzie przedmiot obrabiany: a.) przed honowaniem, b.) po obróbce.

Honowanie zwiększa odporność powierzchni na zużycie i tym samym wydłuża trwałość mechanizmów.

Honowanie szczotkami realizowane jest z prędkościami obrotowymi od 600 do 1200 obr/min w zależności od średnicy. Czas obróbki powinien zawierać się w przedziale czasowym od 5 do 60 sekund.

Szczotki Flex-Hone ® są stosowane m.in. w takich obszarach jak:

  • nadanie lepszych właściwości powierzchni cylindrów hydraulicznych, pneumatycznych,
  • obróbka cylindrów z otworami poprzecznymi oraz kanałami (obróbka powierzchni i krawędzi),
  • obróbka powierzchni współpracujących z uszczelnieniami wałków,
  • ukształtowanie powierzchni typu plateau w cylindrach silników spalinowych (skrócenie czasu docierania), zarówno na etapie produkcji jak i przy regeneracji (m.in. poprawa warunków smarnych, również w przypadku broni lufowej),
  • czyszczenie, polerowania, usuwanie korozji (m.in. broń lufowa),
  • zwiększanie średnicy otworu z korekcją kształtu w zakresie od mikronów do 0,1 mm.

 

Źródła
  • Marciniak M., Elementy automatyzacji we współczesnych procesach wytwarzania. Obróka, mikroobróka, montaż, OWPW 2007
  • Feld M., Podstawy projektowania procesów technologicznych typowych części maszyn, WNT 2000
  • Filipowski R., Marciniak M., Techniki obróbki mechanicznej i erozyjnej, OWPW 2000
  • Erbel J., Encyklopedia technik wytwarzania stosowanych w przemyśle maszynowym. Tom 2. Obróbka skrawaniem, montaż, OWPW 1993
  • Materiały handlowe firmy S.T.M. Systemy i Technologie Mechaniczne Sp. z o.o.

About author

morek

Rocznik 1973. W 1993 skończyłem Technikum Elektryczne Nr 1. W 1998 roku Wydział Mechaniczny Technologiczny i Automatyzacji (obecnie WIP) PW. 1997-2000 konstruktor narzędzi skrawających w F.W.P. VIS S.A. 2004 - doktorat z technologii kół zębatych. Technologie wytwarzania i procesy technologiczne to moja pasja.

Related Articles

Leave a reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *