1. Notiuni generale

Lepuirea este operaţia tehnologică de prelucrare foarte fină a suprafeţelor cu ajutorul pulberilor abrazive introduse între suprafaţa piesei de prelucrat şi cea a unei scule de lepuit, în timp ce acestea se deplasează una faţă de cealaltă. Lepuirea este o operatie mecanica de imbunatatire a calitatii suprafetei si a planeitatii piesei, prin indepartare de material, aplicata dupa orice tip de prelucrare mecanica: strunjire, frezare, rectificare, electroeroziune.Lepuirea este precedată de operaţii de finisare.Prin lepuire, se obţine o precizie foarte mare în ceea ce priveşte dimensiunile piesei şi o calitate superioară a suprafeţei.

2. Clasificarea procedeului de lepuire

Lepuirea plana se realizeaza prin abraziune, fie manual, fie pe masini de slefuit, utilizand solutii abrasive sau discuri de lepuit.

Caracteristica proceselor tehnologice de abrazare este aceea ca in timpul procesului de prelucrare, indepărtarea stratului de material care constituie adaosul de prelucrare este realizată de către un număr mare de granule abrazive din componenţa sculei aschietoare.Antrenarea granulelor abrazive într-o mişcare relativă faţă de piesa prelucrată, în scopul detaşării de aşchii sau al deformării plastice a suprafeţei acesteia, se poate realiza prin: încorporarea granulelor în corpuri solide, cu ajutorul unor lianţi; înglobarea granulelor în medii lichide sau în diverse categorii de paste, formandu-se astfel

suspensii care sunt apoi antrenate în mişcarea relativă dintre piesă şi un corp auxiliar; antrenarea granulelor libere cu ajutorul unui jet de aer sau de lichid.

Particulele abrazive utilizate sunt: diamantul, oxidul de aluminiu, oxidul de ceriu, carbura de siliciu, carbura de bor, etc.

Principiul fundamental al lepuirii este utilizarea acestor particule abrazive intr-un mediu chimic (purtator), lichid sau pasta, pentru a pastra libertatea particulelor. Acest purtator este injectat intre piesa si discul de lepuit.

Prelucrarea se face prin mişcări alternative de translaţie şi de rotaţie între piesa care se lepuieşte şi scula de lepuit. Astfel, are loc o îndepărtare a particulelor de metal de către pulberile abrazive. La prelucrarea suprafeţelor prin lepuire, atât înainte, cât şi după efectuarea operaţiei, piesele trebuie spălate. Pentru mărirea productivităţii, se utilizează maşini universale de lepuit.

3. Exemple de masini de lepuit

Masina de lepuire AC 1500-P de la Peter Wolters

Masina de slefuit SpeedFam-PW32 IDP Peter Wolters

Masina de lepuire pentru suprafete plane Peter Walters

Piesa prelucrata

Masina de lepuire FLP 1000 de la firma MAW

Forme de suprafete obtinute dupa procedeul de lepuire

Asa cum se poate observa in imaginea de mai sus, operatia de lepuire se poate aplica atat supreafetelor exterioare cat si unor suprafete inerioare.

4. Accesorii pentru lepuire

Prelucrarea prin lepuire se întrebuinţează în cazul cand vrem să obţinem o suprafaţa foarte bine netezită. Scula intrebuinţată în acest caz este formată dintr-un disc de metal cu o duritate mai mică decîţ duritatea metalului piesei de prelucrat.Între sculă (suprafaţa discului) şi piesă se pun granule abrazive sub formă de pastă care datorită apăsării sculei (discului) pe suprafaţa piesei, taie aşchii foarte fine, netezind suprafaţa.Discul sculă poate fi construit din cupru, plumb, fonta sau chiar din lemn de esenţă tare.Inălţimea rizurilor de pe suprafaţa lepuită este 0,08—0,25 microni.

a) Lepuitoare de interior, arbori, expandoare şi dispozitive de scos bucşile de lepuit

Lepuitoarele Helical de interior sunt fabricate cu sau fără canale radiale. Canalele radiale sunt folosite în aplicaţii care cer îndepărtare de adaos mai mare de 0.0003".Lepuitoarele fără canale radiale sunt recomandate pentru aplicaţii unde găurile au întreruperi sau intersecţii de găuri.

Arborii de lepuire sunt fabricaţi fără găuri de centrare ca execuţie standard. La comandă se pot executa şi cu găuri de centrare. Sunt disponibili şi arbori de expandare reglabili.Toate lepuitoarele interioare de la dimensiunea 3/16" şi mai mari sunt executate cu canale radiale; fără canale radiale se execută la comandă.În funcţie de cerinţele aplicaţiilor specifice fiecărui client, aceste lepuitoare se pot executa conform cerintei clientilor.

Dispozitivul pentru scoaterea bucşilor de lepuit de pe arbore se foloseşte pentru scoaterea de pe arbore a bucşilor uzate şi

a celor care au expandat prea mult.Pentru fiecare dimensiune de arbore se foloseşte un disc potrivit.Se execută în 4 game de dimensiuni:

foarte mici, cu 4 discuri, de la numărul 4/0 până lanumărul 0. Extrage lepuitoare de la dimensiunea 3/64" până la 11/64" inclusiv.

mici, cu 7 discuri, de la numărul 1 până la numărul7. Extrage lepuitoare de la dimensiunea 3/16" până la 39/64" inclusiv.

mari, cu 4 discuri, de la numărul 8 până la numărul11. Extrage lepuitoare de la dimensiunea 5/8" până la 1-1/4" inclusiv.

foarte mari, cu 5 discuri, de la numărul 12 până lanumărul 16. Extrage lepuitoare de la dimensiunea 1-5/16" până la 3" inclusiv. Aceasta dimensiune se execută la comandă.

b.) Lepuitoare de exterior şi dispozitive de prindere lepuitoare

Lepuitoarele de exterior se execută cu canale elicoidale sau drepte..

Lepuitoarele externe standard cu dimensiunea de la 3/64" până la 1/8"sunt fabricate numai cu canale drepte. Cele cu dimensiunea 9/64" până la 2"sunt executate standard cu canale elicoidale iar la comandă se execută şi cu canale drepte.

Deplasarea relativă dintre granulele abrazive şi piesa ce se prelucrează se poate produce în două moduri: prin alunecarea granulei faţă de piesă sau prin rostogolirea acesteia pe suprafaţa piesei. Se poate demonstra că, odată cu creşterea

forţei de apăsare, creşte probabilitatea ca granulele abrazive să alunece în raport cu piesa, în loc de a se rostogoli. Ponderea particulelor abrazive care alunecă faţă de piesă creşte odată cu creşterea raportului dintre duritatea materialului piesei şi cea a materialului discului de lepuire.

c.) Traiectorii şi viteze de deplasare

La prelucrările de superfinisare cu scule abrazive cu liant solid, traiectoriile granulelor în raport cu piesa sunt dictate strict de cinematica maşinii-unelte, evident atât timp cât o granulă nu este smulsă din liant. Prelucrarea prin lepuire, chiar atunci când se efectuează cu abraziv fix, prezintă avantaje atât din punctul de vedere al solicitării granulelor cât şi din cel al distribuţiei microasperităţilor suprafeţei prelucrate.Vitezele cu care au loc deplasările granulelor abrazive în raport cu suprafaţa piesei depind în primul rând de cinematica procedeului de superfinisare.

Forţe şi tensiuni în procesul de abrazare

În cursul unei prelucrări prin abrazare, corpul sculei exercită, prin intermediul liantului, asupra granulei abrazive, o forţă care poate fi descompusă într-o componentă normală N şi o componentă tangenţială F, forţa de prelucrare. Presiunile de apăsare variază, între 0,015 N/mm2 la superfinisarea foarte fină a materialelor moi şi 0,55 N/mm2 la superfinisarea oţelurilor dure.

d.) Paste de lepuit

Pentru pastele diamantate exista in principiu 3 calitati de baza:

1. Granule de diamant naturale

2. Granule de diamant artificale monocristaline (dupa metoda de la General Electric USA)

3. Granule de diamant artificiale policristaline (dupa metoda du Pont, USA)

Pentru prelucrari de lepuire cu granule mai dure pana la 10µm a marimii granulei, prelucrarea va fi facuta in special cu o granula policristalina. Datorita numeroaselor colturi si canutri, granula are o mare productivitate. Pentru granulatia 7µm, 3µm si 1µm va fi utilizata o granula diamantata monocristalina cu proprietati de lustruire mult mai bune. Pastele diamantate au la baza o solutie solubila in ulei si apa.

Patele diamantate sunt colorate in functei de granulatie. Deoarece sculele de lepuire, polisare prinlepuire sutn colorate galben, dupa utilizarea acestora se recomanda punerea lor in cutii colorate corespunzator pentru a putea fi utilizate o perioada indelungata fara sa se amestece granulatia.

Granulatie 28µm

Granulatie 15µm

Granulatie 10µm

Granulatie 7µm

Granulatie 3µm

Impartirea optima a granulelor in interiorul pastei este atinsa atunci cand are o consistenta pastoasa. Pentru a obtine aceasta consistent ape suprafata sculei, pastei i se adauga un fluid de diluare. Daca se adauga prea mult fluid se obtine o solutie apoasa in care granula de diamante este impinsa impreuna cu fluidul in fata sculei de lepuit fara a lucra. Surplusul de fluid poate fi absorbit cu carpe de bumbac.

La utilizarea unei paste diamantate prea uscate, exista pericolul de zgariere a suprafetei de prelucrat, deoarece granulele solitare pot intra in suprafata moale a sculei de lepuit. In fata acestor granule poate sa se acumuleze material deja indepartat, acestea formeaza taisuri care duc dupa aceea la zgarieturi adanci in suprafata de prelucrat.

La fiecare schimbare a dpastei diamantate de la o granulatie mai dura la un mai fina, scula de lepuit trebuie spalata foarte bine. Pasta diamantata se spala cu apa si sapun, si se dizolva complet de pe suprafata de prelucrat deoarece este solubil in apa. In acelasi timp muncitorul trebuie sa se spele pe maini si sa spele scula de lepuire. O singura granula diamantata care nu a fost spalata , poate pricinui zgarieturi foarte adanci ce poate duce la deterioarea muncii de pana atunci.

Un alt producator de paste diamantate pune la dispozitie 5 tipuri de concentrate de paste:

Pasta diamantata de tip special – accesta este pasta cu calitate cea mai ridicat concentratie utilizata in scularie si matritetii. Este cea mai indicata pentru suprafete de o inalta calitate , mai ales pentru suprafete mari din otel si fonta dura.

Pasta diamantata de tip standard – pasta diamantata cu o mai mica concentratie. Domenii de utilizare: piese de serie, piese cu o calitate mai redusa a subrafetei, reparatii.

Pasat diamantata de tip economy – acest tip este utilizat preponderent la repratii, ce necesita o schimbare frecventa de pasta.

Pasta diamantata de tip metal dur – prin utilizarea diamantului natural se obtin repede polisari bune pe suprafete de metale dure si metale sinterizate.

Pasta diamantata de tip rapid – este o pasta cu un continut foarte ridicat de diamant. Productivitatea ridicata se bazeaza pe amestecul de granule diamantate tip bloc, granule de diamant foarte rezistente, cat si granule de diamant cu multe taisuri, care sub sarcina se reinnoiesc. Pastele rapid sunt foarte bune la suprafetele erodate, pentru ca dupa eroziune sa se poata obtine un uciu optim al suprafetei.

Alte tipuri de paste de lepuire si slefuire

Pastă cu alb oxid de aluminiu

Pastă cu oxid de aluminiu

Pastă cu carbură de siliciu

Pastă cu carburăde bor

Granulaţie Granulaţie Granulaţie Granulaţie

  800       220       700 220 400

1000       320       900 320 500

1200       500     1000 500 600

       600     1200 600 800

Alegerea metodei de lucru

Metoda de lucru depinde de marimea si forma piesei de prelucrat. In functei de acceasta se pot identifica:

SUPRAFATA

Suprafete plane mari

Concave

Convexe

Suprafete mici si plane

Suprafete mici cu denivelari

Raze interioare

Raza la denivelari

Raze exterioare

Raze interioare

Raze exterioare

Suprafetel cele mai mici

Canale

Canturi

Gauri

Finisare cu inele

Flex-poli Poli-rotor Lapton

SCULE

Inele diamantate

Inele de alama

Inele din plastic

Corp de lepuire

Pile diamantate + pile diamantate super plate

Pile de slefuit

Pile pe baza de fibra de stica

Tije de slefuit

Corpuri din alama: rotunde, triunghilare, patrate

Corpuri din plastic: rotunde, patrate, triunghilare

Pile de slefuit

Pile pe baza de fibra de stica

Corpuri de lepuit din cauciuc

Pile de slefuit din lemn

Corpuri de slefuit raze

Corpuri paslate

Pile diamantate

Pile pe baza de fibra de sticla

Pile pe baza de fibra vulcanica

Pile din lemn

EXEMPLE

Suprafete convexe r=20mm

Suprafete plane 10x10mm

Raza interioara r=6mm

Raza externa r=12mm

Canale, canturi si denivelari

Raza interioara r=5mm

Canturi

e.) Exemple de prelucrare pentru suprafete complexe

Inaintede inceperea lepuirii cu inel diamantat suprafatade prelucrat se curata cu o solutie degresanta. Pentru ca inelul de diamant sa fie optim se freaca pe o bucata de smirghel de granulatie 80.

Pe suprafata piese de pune pasta diamantata de exemplu de granulatie 15µm. Pentru ca aceasta sa aiba o aderenta mai bun ape suprafata piese de prelucrat se dauga si fluid de dizolvare.

La final, pentru conferi suprafetei stralucirea si aspectul de oglinda se slefuieste cu o pasla prinsa pe un inel de plastic.

f.) Produse speciale pentru lepuire

Lepuitoare în trepte pentru lepuirea găurilor concentrice

Lepuitoare tandem pentru lepuirea găurilor în linie ( aceleaşi sau diferite diametre ) Blocuri lepuitoare pentru filet folosite pentru lepuirea filetelor interioare Scule de lepuit cu lungimi mai mari sunt lepuitoare de interior şi de exterior, arbori şi

dispozitive de prindere disponibile în lungimi mai mari decât cele standard. Arborii reglabili sunt disponibili cu reglaj pe filet; elimină expandoarele şi dispozitivele de

scoatere a bucşilor de lepuit Arbori invers conici pentru lepuire găuri oarbe. Unii sunt disponibili cu reglare prin filet.

Discuri de lepuire

Discuri de lepuire din otel

Pile diamantate

5. FINISAREA SUPRAFETELOR

Rt = Diferenta maxima dintre cel mai inalt varf si cel mai scazut crater pe o distanta de masura;Rmax = Diferenta maxima dintre un varf si un crater consecutive pe o distanta de masura;Ra = Media rugozitatii, care reprezinta valoarea absoluta medie rezultata din masura tututor punctelor, masurate la mijlocul denivelarilor.

Rugozitatea suprafetelor dupa operatii de finisare 

Lepuire Lepuire - Polisare Polisare 

Procesul de lepuire cu particule abrazive libere, permite obtinerea unor suprafete precise si constante, cu o planeitatea foarte mare. Pentru obinerea planeitatii si a rugozitatii dorite, in functie de piesele de prelucrat, se aleg particulele abrazive, purtatorul acestora, precum si discurile de lepuit.