Obróbka materiału nie kończy się wraz z nadaniem części odpowiedniego kształtu. Chociaż pod względem długości, średnicy czy szerokości element może spełniać pożądane kryteria, jego krawędzie wciąż wymagają szczególnej uwagi. Gratowanie to niezbędny etap procesu obróbczego, który zapewnia nie tylko wysoką jakość detalu, ale również gwarantuje bezpieczeństwo podczas późniejszego użytkowania części. Co warto wiedzieć na temat wygładzania oraz jego rodzajów?
Anatomia dokładności – czym jest gratowanie krawędzi?
Gratowanie to proces wygładzania ostrych krawędzi w celu usunięcia nierówności, zadziorów oraz naddatku materiału, który wystaje poza pożądany obrys elementu. Jest to niezwykle istotny etap obróbki, gdyż niedoskonałości i ostre krawędzie stanowią spore zagrożenie podczas późniejszej eksploatacji części. Zadziory sprawiają, że części mogą nie pasować do siebie lub utrudniają funkcjonowanie mechanizmów. Co więcej, odrywające się kawałki materiału mają negatywny wpływ na żywotność maszyn oraz płynów eksploatacyjnych – na przykład oleju hydraulicznego. W przypadku delikatnych układów nawet niewielkie drobiny materiału mogą przyczynić się do zablokowania przepływu powietrza lub płynów.
Z tego powodu gratowanie jest często łączone z wyoblaniem lub fazowaniem powierzchni, co zapewnia maksymalną jakość wykonania. Ścisłe przyleganie elementów stanowi jeden z kluczowych wymogów współczesnej produkcji wielkoseryjnej. Zapewnienie idealnej powtarzalności elementów umożliwia zwiększenie wydajności zakładu, ułatwia obowiązki pracowników, poprawia wygląd części, a także wydłuża jej żywotność. Gratowanie to zwykle kilka procent wydatków związanych z obróbką elementu w przypadku masowo produkowanych części o umiarkowanej złożoności. Jednakże w przypadku przemysłu lotniczego lub innych wyspecjalizowanych sektorów gratowanie generuje ponad 10% wydatków, co doskonale obrazuje znaczenie tego procesu podczas wytwarzania podzespołów dla precyzyjnych mechanizmów.
Gratowanie ręczne
To najprostsza, a zarazem najmniej wydajna metoda oczyszczania krawędzi. Ręczne gratowanie jest stosowane głównie w produkcji jednostkowej, gdy przygotowanie osobnej linii obróbczej dla elementu jest nieopłacalne lub niemożliwe – np. w przypadku wyjątkowo dużych elementów. Niekiedy gratowanie ręczne jest stosowane w przypadku produkcji seryjnej, ale wyłącznie w przypadku części o dużych gabarytach lub skomplikowanych kształtach, które wymagają ręcznego wykończenia. Głównym narzędziem pracy w przypadku tego typu obróbki są pilniki oraz gratowniki, natomiast skuteczność procesu jest ściśle uzależniona od doświadczenia pracowników. Z tego też powodu gratowanie ręczne jest czasochłonne i nie oferuje takiej powtarzalności jak inne sposoby obróbki.
Dokładniejszym rodzajem gratowania ręcznego jest metoda ręczno-maszynowa, obejmująca wykorzystanie szlifierek taśmowych, ściernic, szczotek, frezów oraz innych narzędzi szybkoobrotowych. Gratowanie ręczno-maszynowe jest również uzależnione od doświadczenia pracowników, przez co jest obarczone ryzykiem powstawania niedoskonałości oraz braku powtarzalności.
Gratowanie zautomatyzowane
To jeden z najpopularniejszych rodzajów obróbki, który zapewnia powtarzalność oraz dokładność, której wymagają współczesne zakłady produkcyjne. Wygładzarka wibracyjna to najczęściej spotykana maszyna do gratowania, wykorzystująca ruchy wibracyjne o określonej częstotliwości i amplitudzie. Poruszane detale ocierają się o kształtki, podczas gdy płyn wspomagający ułatwia ścieranie oraz usuwa nadmiar materiału. Innym sposobem usuwania niedoskonałości jest metoda przetłoczno-ścierna. Wykorzystuje ona specjalną pastę ścierną, która przemieszcza się pod ciśnieniem poprzez cały element, dzięki czemu mogą dotrzeć nawet do trudno dostępnych zakamarków. Kolejnym sposobem wygładzania elementów jest obróbka magnetyczno-ścierna, stosująca medium ścierne o właściwości magnetycznych – często pod postacią ziaren, które docierają do trudno dostępnych powierzchni i znakomicie radzą sobie z miniaturowymi lub delikatnymi elementami.
Zobacz: Jak działa gratownica.
Gratowanie chemiczne, elektroerozyjne i elektrochemiczne
Do tej kategorii zaliczają się procesy, które zwykle obejmują zanurzenie elementu w roztworze trawiącym lub sprzyjającym przeprowadzeniu elektrolizy. Gratowanie chemiczne pozwala równomiernie wygładzić trudno dostępne fragmenty, a także usuwa chropowatość oraz mikropęknięcia. Proces elektrolizy w gratowaniu elektrochemicznym jest bardziej wydajny, choć przygotowanie odpowiednich procedur jest czasochłonne ze względu na konieczność regulacji takich czynników, jak rodzaj materiału, wielkość zadziorów, ciśnienie, przepływ elektrolitów czy szczelina międzyelektrodowa. Obróbka elektroerozyjna oferuje możliwość miejscowego wygładzenia powierzchni, przez co ta metoda jest chętnie wykorzystywana w przypadku elementów precyzyjnych lub o niewielkich rozmiarach np. w sektorze elektronicznym oraz medycznym. Wygładzanie elektroerozyjne to najbardziej precyzyjna metoda obróbki, która jednocześnie pozwala na zachowanie maksymalnej powtarzalności oraz sporej szybkości.
Gratowanie termiczne
W tym wypadku czynnikiem usuwającym zadziory jest wysoka temperatura, osiągana poprzez zapłon wybuchowego gazu. Eksplozja jest na tyle silna, iż powoduje spalenie i odparowanie niepożądanych elementów, ale krótki czas ekspozycji na temperaturę uniemożliwia uszkodzenie samego elementu. To stosunkowo tanie i skuteczne rozwiązanie, gdyż eksplozja dociera do trudno dostępnych miejsc, jednakże metoda ta nie może być wykorzystywana w przypadku niektórych stopów aluminium czy magnezu, gdyż wystawienie na obróbkę termiczną tych materiałów zmieniłoby strukturę obrabianego elementu.