Témata
Reklama

Zlepšení povrchu a tvaru

Superfinišováním je možné dosáhnout znatelného zlepšení kvalitativních (fyzikálních) parametrů u vysoce zatěžovaných obrobků. Vyšší efektivita, zmenšení tření a snížení TCO (Total Cost of Ownership, tj. celkových nákladů na vlastnictví) jsou jen některé z pozitivních efektů.

Dokonce i ty nejmenší odchylky od ideálního povrchu vedou na hotovém obrobku k tomu, že dochází k vibracím, nestejnoměrnému rozložení maziva a dalším nežádoucím efektům. V extrémním případě může vést neoptimální stav povrchu k selhání celého systému. Tedy platí: správný povrch se cení. Klasické procesy, jako je broušení a jemné obrábění, se dostávají na své technologické hranice. Superfinišování naproti tomu představuje samostatný technologický postup, kde pomocí cíleně optimalizovaných kroků – založených na broušení – je dosahováno mnohem lepších výsledků obrábění.

Reklama
Reklama
Reklama
Princip technologie superfinišováníSpecialistou na technologii superfinišování je německá firma Supfina Grieshaber, která vyrábí superfinišovací stroje a vestavné agregáty pro obrábění pásem nebo kamenem již přes padesát let. Firmu Supfina zastupuje na českém a slovenském trhu společnost SK Technik.

Superfinišování – technické pozadí

Superfinišování patří podle DIN 8589 T.14 do kategorie obrábění s geometricky neurčitým břitem a nazývá se také honování s krátkým zdvihem. Tvorba třísek a mechanismy úběru mohou být posuzovány analogicky k technologii broušení.

Superfinišování superfinišovacím pásem s přítlačnou kladkou

Proces superfinišování je zařazován na konec výrobního řetězce. Předcházejí mu operace, kde se dostává nástroj s obrobkem do kontaktu bodem (soustružení, frézování, protahování) nebo přímkou (broušení). Oproti tomu při superfinišování dochází k plošnému záběru. Dalším aspektem je, že nástroj je k povrchu obrobku přitlačován regulovatelnou silou, čímž dochází ke kompenzaci úběru a opotřebení. Chlazení je možné použít ve formě proudového oplachování nebo pomocí systému s minimálním množstvím mazání, ale byly již úspěšně realizovány i aplikace bez chlazení.

Chvění ovlivňuje kvalitu obrobku

Platí, že přes malá kontaktní místa se chvění přenáší daleko příměji než přes velké rovinné plochy. V oblastech, kde se mezi nástrojem a obrobkem nachází mazivo, přispívá toto na základě svých hydrodynamických vlastností k tlumení chvění.

V systému nástroj/obrobek působí vyvolané chvění negativně na kvalitu obrobku, obzvláště na jeho kruhovitost a povrch. Podle toho, jakým způsobem jsou ovlivněny struktury povrchu, dochází ke značným ztrátám v podobě tření a k vzniku hluku, což je vzhledem k aktuálním požadavkům na zvyšování účinnosti a snižování emisí (škodlivých látek i hluku) nežádoucí.

Superfinišování superfinišovacím kamenem

Vlnitosti způsobené chvěním na jednotlivých dílech kluzných ložisek narušují struktury nosných hydrodynamických mazacích klínů, neboť vytvářejí laminární proudění, které tyto mazací klíny poškozují. To vede k oddělení mazacího filmu, následně ke tření pevných materiálů a tím ke zvýšenému opotřebení nebo dokonce k selhání ložiska. Na jednotlivých součástkách u valivých ložisek vedou tyto vlnitosti k vibracím, opotřebení a ztrátám tření. To opět vede ke značné tvorbě hluku a ke snížení životnosti komponent.

Snížení vlnitosti povrchu

Proces superfinišování změní tvar povrchu obrobku, čímž se sníží, popřípadě zcela odstraní vlnitosti a vytvoří se rovinatý povrch s křížovou texturou. Snížení vlnitosti po obvodu i v podélném směru a změna struktury povrchu zlepší tribologické vlastnosti obrobku. Na základě relativně malých řezných výkonů (v krátkých časových intervalech) vzniká během obrábění jen zřídka teplo v kontaktních zónách. Mluví se tedy o tzv. „studeném procesu“. Stručně řečeno, díky superfinišování je redukováno tření a opotřebení celého systému, což vede ke snížení škodlivých látek, emisí hluku, TCO a zvýšení energetické účinnosti.

Nástroje

Použité nástroje se dají rozdělit v zásadě do dvou kategorií – na nástroje s flexibilním podkladem a pevné nástroje. Nástroje na flexibilním podkladu, nazývané také superfinišovací pásy nebo filmy, se skládají z podložky (z polyesteru, tkaniny, papíru), z řezného zrna a pojiva. Pásy jsou přitlačovány na obrobek pomocí rolny nebo přítlačné patky. Pevné nástroje jsou superfinišovací kameny a kotouče. Kameny se pak skládají podobně jako brusné kotouče z řezného zrna (oxid hlinitý, karbid křemíku, sintrovaný korund, CBN, diamant), pojiva (keramika nebo umělá pryskyřice), popřípadě impregnace (síra, vosk).

Zlepšení tvarů povrchu superfinišováním

Pro úplnost je třeba ještě zmínit procesy leštění a při tom používané nástroje. Tyto procesy využívají stejné kinematiky jako superfinišování, ale nástroje jsou bez zrna. Následují jako konečná operace pro dosažení povrchu s vysokým leskem.

Vliv procesu superfinišování na kvalitu obrobků

Níže jsou uvedeny parametry, které lze pozitivně ovlivnit pomocí procesů superfinišování.

Kruhovitost

Díky plošnému kontaktu mezi nástrojem a obrobkem je vlnitost po obvodu obrobku částečně nebo dokonce úplně odstraněna. Vlnitosti s vyšší frekvencí (rýhy nebo fazety) jsou snadněji srovnány než ty s nižší frekvencí (polygony). Prvně jmenované mají větší vliv na kvalitu produktu, protože jsou zodpovědné za vznik nežádoucích zvuků při kontaktu a narušení hydrodynamického mazacího filmu.

Přímost/tvar

Výše uvedené platí i pro přímost. To znamená, že i vlnitost na povrchové přímce je v axiálním směru díky plošnému překrývání záběru v kombinaci s oscilačním pohybem zredukována. Pomocí vyložení nástroje je možné superfinišováním zhotovit definovaný příčný tvar. To znamená, že pokud broušení umožňuje vytvoření jen přímé povrchové přímky, superfinišování může vytvořit například konvexní tvar. To je žádoucí tam, kde při orovnávání kotouče není nebo nemůže být dosaženo požadovaného definovaného tvaru.

Povrch/tribologické vlastnosti

Proces superfinišování vytváří povrch s malou drsností a charakteristickými plochami. Z toho vyplývá, že povrch má vysoký nosný podíl materiálu, který působí na snížení opotřebení a v kombinaci s  množstvím maziva i na optimální vlastnosti chodu. Na základě překrývajících se pohybů se vytváří křížová struktura s výbornými tribologickými vlastnostmi.

Díky technologické jedinečnosti superfinišování je jen stěží možné nahradit jej jiným druhem obrábění. Na základě optimalizovaných parametrů obrobků může být dosaženo významných pokroků v oblastech, jako je zvyšování energetické účinnosti, downsizing, zvyšovaní účinnosti systémů, snižování ztrát třením, ochrana životního prostředí díky snížení škodlivých látek a hluku a snižování TCO zvýšením životnosti jednotlivých dílů.

Luděk Dvořák

SK Technik
dvorak@sktechnik.cz
www.sktechnik.cz

Tab. Kvalitativní parametry dosažené superfinišováním

Reklama
Vydání #5
Kód článku: 130537
Datum: 07. 05. 2013
Rubrika: Trendy / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
Pohodlné upínání magnetem

Pokud jde o úsporu času při seřízení a upnutí obrobků bez deformace, je elektricky aktivovaná technologie permanentních magnetů považována za špičkový systém. S trochou konstrukční zručnosti mohou být během sekundy a bez deformace upnuty a z pěti stran obrobeny především velkoformátové díly. Ani v oblasti standardních modulů nezůstává vývoj bez odezvy. Moderní magnetické upínací desky umožňují optické nebo automatizované monitorování upínacího procesu.

Strojírenské podniky v době pandemie

Pandemie koronaviru uzavřela hranice naší republiky a zahraniční pracovníci se nedostanou do zaměstnání. Řada domácích zaměstnanců musela nastoupit do karantény. Mnoho českých strojírenských podniků se tak dostalo do nemalých problémů. Firma Grumant hledala recept, jak se takovým problémům vyhnout nebo alespoň minimalizovat jejich následky.

Přesnost zvyšující produktivitu

Zakoupení obráběcího centra Pama umožnilo společnosti Tajmac-ZPS zvýšit nejen její celkovou produktivitu, ale také geometrickou přesnost při výrobě důležitých komponent pro její vícevřetenové automaty.

Související články
Prediktivní diagnostika přesnosti CNC strojů

Jak přesný je náš stroj? Můžeme jeho parametry nějak zlepšit? Je stále ještě ve stavu, který předpokládáme? Často je obráběcí stroj pro uživatele černou skříňkou, která v optimálním případě produkuje shodné výrobky. Nemusí to tak zůstat a stav strojů lze i cíleně zlepšovat.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Kloubový robot uvnitř stroje

V oboru obráběcích strojů není potřeba japonskou společnost Okuma podrobně představovat. Je známá svým širokým sortimentem soustružnických, frézovacích a brousicích číslicově řízených obráběcích strojů. Nyní na trh přináší vlastní automatizační řešení v podobě robota Armroid.

Pro větší efektivitu ve výrobě

Spolupráce mezi výrobcem obráběcích strojů Hurco a dodavateli automatizovaných nakládacích systémů má za následek vyšší produktivitu a větší výnosy. Automatizované nakládání umožňuje rozšíření kapacity v kusové a malosériové výrobě bez potřeby dalšího personálu pro obsluhu strojů. Nakládací roboty je možno také využít v bezobslužných směnách nebo o víkendech.

Novinka z varnsdorfské líhně

Přední evropský výrobce obráběcích strojů, TOS Varnsdorf, letos představil nečekanou novinku, která významně rozšiřuje nabídku výkonných obráběcích strojů z varnsdorfské líhně.

Československá stopa u nového rekordu

Nový rekord počtu návštěvníků jsme zaznamenali na letošním technologickém setkání WFL Millturn Technologies.

Vlajková loď pětiosého obrábění

Český výrobce obráběcích strojů Kovosvit MAS v letošním roce slaví úspěch se svojí high-tech produkcí, zejména s pětiosými vertikálními obráběcími centry řady MCU. Tyto stroje se daří firmě umísťovat na náročné trhy Evropské unie i jinde ve světě, cenné reference sbírají především v leteckém průmyslu.

Optimalizace soustružení korozivzdorných ocelí

Použití korozivzdorných ocelí pro inženýrské aplikace vždy do určité míry vedlo k technickému paradoxu. Zatímco konstruktéři jsou nadmíru spokojeni s tím, jaké pevnostní vlastnosti a korozní odolnost tyto běžně používané materiály nabízejí, výrobní inženýři už jsou asi méně okouzleni jejich typickým deformačním zpevňováním a všeobecně špatnou obrobitelností. Avšak průmyslovými odvětvími, jako jsou výroba čerpadel a ventilů, výroba zařízení pro ropný a plynárenský průmysl, automobilový a letecký průmysl, jsou součásti z korozivzdorných ocelí výslovně požadovány i nadále.

Vyvrtávání hlubokých otvorů

V současné době jsou kladeny stále vyšší nároky na nástroje pro obrábění. Čím dál více se obrábí těžkoobrobitelné a různé nestandardní materiály. K tomu jsou obrobky po konstrukční stránce čím dál složitějšími.

Plnění požadavků na čistotu ve výrobě

Firma Rosler vyvinula pro výrobce systémů škrticích a výfukových klapek kompletní systém automatizovaného obrábění. Tento systém pokrývá operace od převzetí obrobku po třískovém obrábění přes proces surf finishingu a jemného čištění, nanesení kódu datové matice až po zabalení dílů do KLT obalů a jejich přesun do stohovacích kontejnerů.

Multifunkční obráběcí centra

Tento typ obráběcích center patří do bouřlivě se rozvíjející skupiny CNC obráběcích strojů. Představuje typ obráběcího stroje, který reflektuje rostoucí požadavky uživatelů na obrobení součásti při jednom upnutí. Ve své podstatě jde o CNC stroje sdružující dvě základní operace třískového obrábění, a sice soustružení a frézování, do jednoho stroje. Kromě tohoto atributu mají tyto stroje i jiné vlastnosti, které budeme dále diskutovat.

Robot s dvojitým uchopovačem zrychlil obsluhu CNC stroje

Osvald Jensen A/S je dánská rodinná firma dodávající strojírenské produkty pod vlastní značkou. Ve své továrně v Dánsku firma vyvíjí a vyrábí součástky do převodovek pro široké spektrum využití. Zaměřuje se na produkci vysoce kvalitních šnekových převodovek, převodových ústrojí a ozubených kol nejrůznějších velikostí.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit