Honowanie bez smarowania działa lepiej

honowanie bez smarowania © TU Berlin

Udostępnij:

Środki chłodząco-smarujące są kosztowne, wymagają wielu zabiegów pielęgnacyjnych i są kłopotliwe w utylizacji. Mimo to przyjęło się, że są one niezbędne w realizacji wszelkich procesów obróbczych. Badania naukowców dowodzą jednak, że w przypadku obróbki wygładzającej (honowania) można z nich całkowicie zrezygnować.

Wyniki badań przeprowadzonych w ramach projektu naukowego realizowanego pod egidą Niemieckiej Wspólnoty Badawczej dowodzą, że dzięki indukowanym drganiom można znacznie ograniczyć siły procesowe stosowane w obróbce honowaniem. Wynika to głównie z faktu, że drgania te zapewniają optymalny rozkład wiórów pomiędzy osełkami ściernymi a detalem i ułatwiają ich odprowadzanie ze strefy obróbczej. Efekt ten potwierdziły badania mikroskopowe powierzchni osełek po obróbce żeliwa szarego.

honowanie trzpieni
Naukowcy z Uniwersytetu Technicznego w Berlinie dowiedli, że w procesach obróbki wykańczającej można zrezygnować ze stosowania środka chłodząco-smarującego. Tutaj: porównanie powierzchni osełki ściernej po obróbce honowaniem z i bez indukowania drgań
źródło: Uniwersytet Techniczny w Berlinie

Podczas konwencjonalnego honowania, tj. gdy kierunek obróbki przez długi czas nie ulega zmianie, oderwane od detalu drobinki materiału zbierają się w specjalnie do tego celu przeznaczonych obszarach narzędzia. Jak widać na ilustracji, tam też zwykle pozostają. W efekcie ściernice diamentowe są otoczone materiałem detalu, co z czasem zmniejsza efektywność obróbki. Co więcej, drobinki materiału trą podczas obróbki także o powierzchnię detalu, co prowadzi do wzrostu sił procesowych. Jeśli jednak w procesie tym wykorzystamy dodatkowe drgania osiowe, osełka nie wykazuje już tego efektu. Ciągła, szybka zmiana kierunku obróbki przeciwdziała bowiem gromadzeniu się wiórów w określonych punktach osełki oraz ułatwia ich odprowadzanie ze strefy obróbczej.

Honowanie na sucho

Dotychczasowe doświadczenia badawcze wskazują również na to, że dzięki indukowaniu drgań w procesach honowania trzpieni można całkowicie zrezygnować ze stosowania konwencjonalnych środków chłodząco-smarujących. Środki te mają bowiem głównie za zadanie spłukiwać wióry, co w przypadku zastosowania drgań okazuje się zbyteczne. Aby dowieść tego faktu, naukowcy przeprowadzili badania procesu honowania trzpieni z wykorzystaniem drgań, ale bez zastosowania medium chłodząco-smarującego. W eksperymencie zastosowano parametry procesowe, które wcześniej – w badaniach w asyście smaru – umożliwiły uzyskanie znacznej redukcji sił i momentów procesowych, tj. taką samą prędkość osiową i obwodową jak w przypadku konwencjonalnego honowania trzpieni.

honowanie bez środka chłodząco-smarującego
Osełka ścierna po obróbce bez środka chłodząco-smarującego: pojedyncze drobinki oderwanego materiału gromadzą się za osełką.
źródło: Uniwersytet Techniczny w Berlinie



W porównaniu z obróbką w asyście środka chłodząco-smarującego siły procesowe i momenty obrotowe co prawda wzrosły, ale nie bardziej niż w przypadku honowania bez indukcji drgań. Wyniki badań zaskakują: na narzędziu widoczne są zaledwie pojedyncze cząstki oderwanego materiału. Należy przy tym wspomnieć, że inaczej niż w przypadku procesu przemysłowego po zakończeniu obróbki narzędzie nie wysuwa się ponownie z cylindra, lecz po jednym przejściu jest oddzielanie od wrzeciona. Tylko w ten sposób można było bowiem przeprowadzić wiarygodne pomiary osełki.

Na powierzchni detalu po obróbce pozostała warstwa pyłu, którą można bez problemu usunąć bez stosowania środków chemicznych. Podczas gdy w efekcie konwencjonalnego honowania trzpieni na powierzchni widoczne są charakterystyczne rowkowania powstałe podczas obrotu narzędzia, drgania spowodowały powstanie struktury typowej dla honowania powierzchni wewnętrznych ruchem obrotowym z długim skokiem, tj. swego rodzaju krzyżujących się linii.

Jeszcze bardziej interesujące i trudne do wytłumaczenia są wartości chropowatości powierzchni uzyskane podczas honowania na sucho: były one bowiem znacznie niższe niż w przypadku honowania z zastosowaniem środka chłodząco-smarującego. Wyjaśnień dostarczy zapewne dokładniejsza analiza powierzchni osełki ściernej i zmian owej powierzchni w trakcie trwania procesu.

Analiza wyników badań



Naukowcy w krótkim odstępie czasu przeprowadzili dwie serie prób z wykorzystaniem tego samego narzędzia –  z i bez podawania chłodziwa. W ramach każdej z nich honowaniu poddano pięć detali. Po każdej obróbce osełki cierne czyszczone były wyłącznie szczotką i sprężonym powietrzem. Stabilność procesu zobrazowana została na poniższych wykresach.

parametry honowania
Wartości procesowe i rezultat obróbki honowaniem bez środka chłodząco-smarującego: mimo rosnącej liczby obrabianych detali wyniki nie uległy pogorszeniu.
źródło: Uniwersytet Techniczny w Berlinie

Badania wykazały, że ani parametry, ani wyniki procesu nie uległy pogorszeniu wraz ze wzrostem liczby obrabianych detali. Kwestie wpływu obróbki na sucho na zużycie narzędzia i ewentualnych szkód termicznych na krawędziach detalu zostaną zbadane w trakcie kolejnych analiz. Nawet jeśli liczba prób była stosunkowo niewielka, uzyskane w ich wyniku powtarzalne rezultaty świadczą o dużym potencjale optymalizacji honowania dzięki indukcji drgań – zarówno z zastosowaniem, jak i bez zastosowania środka chłodząco-smarującego. Dlatego badacze zamierzają kontynuować badania i rozszerzyć je na inne metody obróbki.

Sascha Zimmermann, Eckart Uhlmann i Peter Königsreuther
+ + +
Sascha Zimmermann jest pracownikiem naukowym w Instytucie Obrabiarek i Zarządzania Zakładami Produkcyjnymi na Uniwersytecie Technicznym w Berlinie. Prof. dr Eckart Uhlmann jest kierownikiem Instytutu Urządzeń Produkcyjnych i Konstrukcji Technicznych im. Fraunhofera (IPK) oraz szefem Katedry Obrabiarek i Technologii Produkcji na Uniwersytecie Technicznym w Berlinie.

Udostępnij:

Drukuj



Peter Königsreuther




TOP w kategorii






Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również