Perché la raschiatura è essenziale per le prestazioni delle macchine utensili di precisione

Osservando i tecnici che raschiano a mano presso un produttore di macchine utensili, ci si potrebbe chiedere: “Questa tecnica può davvero migliorare le superfici prodotte dalle macchine? L’abilità umana è superiore a quella delle macchine?”

Se l’attenzione è esclusivamente sull’estetica, la risposta è “no”. La raschiatura non aumenta l'attrattiva visiva, ma ci sono ragioni convincenti per il suo uso continuato. Un fattore chiave è l’elemento umano: sebbene le macchine utensili siano progettate per creare altri strumenti, non possono realizzare un prodotto che superi la precisione dell’originale. Per ottenere una macchina con maggiore precisione rispetto al suo predecessore, dobbiamo stabilire una nuova linea di base, che richiede l’intervento umano, in particolare la raschiatura manuale.

Lo scraping non è un processo casuale o non strutturato; si tratta piuttosto di un metodo di replica precisa che rispecchia fedelmente il pezzo originale, che funge da piano di riferimento standard, anch'esso realizzato a mano.

Nonostante la sua natura impegnativa, la raschiatura è una pratica specializzata (simile a una forma d'arte). Formare un maestro raschiatore può essere più impegnativo che formare un maestro intagliatore del legno. Le risorse che trattano questo argomento sono scarse, in particolare per quanto riguarda la logica alla base dello scraping, che può contribuire alla sua percezione come forma d'arte.

Da dove cominciare

Se un produttore sceglie di utilizzare una smerigliatrice per la rimozione del materiale invece che per la raschiatura, le guide della smerigliatrice “master” devono presentare una precisione maggiore rispetto a quelle della nuova smerigliatrice.

Quindi, cosa è alla base della precisione della macchina iniziale?

Questa precisione può derivare da una macchina più avanzata, dipendere da un metodo alternativo in grado di produrre una superficie veramente piana o derivare da una superficie piana esistente e ben realizzata.

Per illustrare il processo di generazione della superficie, possiamo considerare tre metodi per disegnare i cerchi (anche se tecnicamente i cerchi sono linee, servono a chiarire il concetto). Un abile artigiano può creare un cerchio perfetto utilizzando un compasso standard. Al contrario, se traccia con una matita un foro rotondo su una sagoma di plastica, replicherà tutte le imperfezioni di quel foro. Se tenta di disegnare il cerchio a mano libera, la precisione risultante sarà limitata dal suo livello di abilità.

In teoria, una superficie perfettamente piana può essere ottenuta lappando alternativamente tre superfici. A titolo illustrativo, consideriamo tre rocce, ciascuna dotata di una superficie relativamente piatta. Sfregando queste superfici insieme in una sequenza casuale, le appiattirai progressivamente. Tuttavia, utilizzando solo due rocce si otterrà una coppia di accoppiamento concava e convessa. In pratica, la lappatura prevede una specifica sequenza di accoppiamento, che l'esperto della lappatura utilizza tipicamente per creare la maschera standard desiderata, come un bordo dritto o una piastra piana.

Durante il processo di lappatura, l'esperto applica prima uno sviluppatore di colore sulla maschera standard e poi lo fa scorrere sulla superficie del pezzo per identificare le aree che richiedono raschiatura. Questa azione viene ripetuta avvicinando gradualmente la superficie del pezzo a quella della maschera standard, fino ad ottenere una replica perfetta.

Prima della raschiatura, i getti vengono generalmente fresati fino a pochi millesimi sopra la dimensione finale, sottoposti a trattamento termico per alleviare lo stress residuo e quindi restituiti per la rettifica di finitura. Sebbene la raschiatura sia un processo dispendioso in termini di tempo e manodopera, può rappresentare un'alternativa economicamente vantaggiosa ai metodi che richiedono macchinari ad alta precisione. Se non viene utilizzata la raschiatura, il pezzo deve essere rifinito utilizzando una macchina altamente precisa e costosa.

Oltre ai notevoli costi delle attrezzature associati alla fase finale di finitura, è necessario considerare un altro fattore critico: la necessità del bloccaggio per gravità durante la lavorazione dei pezzi, in particolare dei pezzi fusi di grandi dimensioni. Quando si lavora con tolleranze di pochi millesimi, la forza di serraggio può portare alla distorsione del pezzo, compromettendone la precisione una volta rilasciata la forza. Inoltre, il calore generato durante il processo di lavorazione può contribuire ulteriormente a questa distorsione.

È qui che la raschiatura offre vantaggi distinti. A differenza della lavorazione tradizionale, la raschiatura non comporta forze di bloccaggio e il calore prodotto è minimo. I pezzi di grandi dimensioni vengono supportati in tre punti, garantendo che rimangano stabili e esenti da deformazioni dovute al loro stesso peso.

Quando la pista raschiante di una macchina utensile si usura, può essere ripristinata mediante nuova raschiatura, un vantaggio significativo rispetto alle alternative di smaltire la macchina o di rispedirla in fabbrica per lo smontaggio e il ricondizionamento.

La nuova raschiatura può essere eseguita dal personale addetto alla manutenzione della fabbrica, ma è anche possibile coinvolgere specialisti locali per questo compito.

In determinate situazioni, è possibile utilizzare sia la raschiatura manuale che quella elettrica per ottenere la precisione geometrica desiderata. Ad esempio, se una serie di binari della tavola e della sella è stata appiattita e soddisfa le specifiche richieste, ma la tavola risulta disallineata rispetto al mandrino, correggere questo disallineamento può richiedere molto lavoro. L'abilità richiesta per rimuovere la quantità adeguata di materiale nelle posizioni corrette utilizzando solo un raschietto, mantenendo la planarità e risolvendo il disallineamento, è considerevole.

Sebbene la raschiatura non sia intesa come metodo per correggere disallineamenti significativi, un raschiatore esperto può eseguire questo tipo di regolazione in un tempo sorprendentemente breve. Questo approccio richiede un elevato livello di competenza, ma è spesso più conveniente rispetto alla lavorazione di numerose parti con tolleranze rigorose o all'implementazione di progetti complessi per mitigare il disallineamento.

Lubrificazione migliorata

L'esperienza ha dimostrato che le rotaie raschiate migliorano la qualità della lubrificazione, riducendo così l'attrito, anche se le ragioni sottostanti rimangono dibattute. Una teoria prevalente suggerisce che i punti bassi raschiati – in particolare, i pozzi creati – servono come serbatoi per la lubrificazione, consentendo all’olio di accumularsi nelle numerose piccole sacche formate dai punti alti circostanti.

Un'altra prospettiva presuppone che queste tasche irregolari facilitino il mantenimento di un film d'olio costante, consentendo alle parti mobili di scivolare dolcemente, che è l'obiettivo primario della lubrificazione. Questo fenomeno si verifica perché le irregolarità creano ampio spazio per la ritenzione del petrolio. Idealmente, la lubrificazione funziona meglio quando esiste un film d'olio continuo tra due superfici perfettamente lisce; tuttavia, ciò solleva difficoltà nel prevenire la fuoriuscita di petrolio o la necessità di un rapido rifornimento. Le superfici delle rotaie, raschiate o meno, in genere incorporano scanalature per l'olio per facilitare la distribuzione dell'olio.

Questa discussione solleva interrogativi sul significato dell'area di contatto. Sebbene il raschiamento riduca l'area di contatto complessiva, favorisce una distribuzione più uniforme, fondamentale per una lubrificazione efficace. Quanto più lisce sono le superfici di accoppiamento, tanto più uniforme è la distribuzione dei contatti. Tuttavia, un principio fondamentale della meccanica afferma che “l’attrito è indipendente dall’area”, indicando che la forza richiesta per spostare la tavola rimane costante indipendentemente dal fatto che l’area di contatto sia di 10 o 100 pollici quadrati. È importante notare che l'usura è una considerazione diversa; un'area di contatto più piccola sotto lo stesso carico subirà un'usura accelerata.

In definitiva, il nostro obiettivo dovrebbe essere quello di ottenere una lubrificazione ottimale piuttosto che limitarsi a regolare l’area di contatto. Se la lubrificazione è ideale, la superficie della pista presenterà un'usura minima. Pertanto, se un tavolo presenta difficoltà di movimento dovute all'usura, è probabile che ciò sia correlato a problemi di lubrificazione piuttosto che all'area di contatto stessa.

Come viene eseguita la raschiatura

Prima di identificare i punti più alti che richiedono la raschiatura, iniziare applicando un colorante a una maschera standard, come una piastra piana o una maschera a scartamento dritto progettata per raschiare le piste a V. Successivamente, strofinare la maschera standard rivestita di colore contro la superficie della pista da raschiare; questo trasferirà il colorante nei punti più alti della pista. Successivamente, utilizzare uno strumento raschietto specializzato per rimuovere i punti più alti colorati. Questo processo deve essere ripetuto fino a quando la superficie della pista non presenta un trasferimento di colore uniforme e coerente.

Un raschiatore esperto deve essere esperto in varie tecniche. Qui, delineerò due metodi importanti.

Innanzitutto, prima del processo di colorazione, è consigliabile utilizzare una lima opaca per strofinare delicatamenteProdotti CNCsuperficie, rimuovendo efficacemente eventuali bave.

In secondo luogo, quando pulisci la superficie, usa una spazzola o la mano anziché uno straccio. La pulizia con un panno può lasciare fibre sottili che possono creare segni fuorvianti durante la successiva colorazione a punto alto.

Il raschiatore valuterà il proprio lavoro confrontando la maschera standard con la superficie della pista. Il ruolo dell'ispettore è semplicemente quello di informare il raschiatore quando cessare il lavoro, consentendo al raschiatore di concentrarsi esclusivamente sul processo di raschiatura e di assumersi la responsabilità della qualità del proprio risultato.

Storicamente, abbiamo mantenuto standard specifici riguardanti il ​​numero di punti alti per pollice quadrato e la percentuale dell'area totale in contatto. Tuttavia, abbiamo riscontrato che è quasi impossibile misurare con precisione l'area di contatto, quindi ora spetta al raschietto determinare il numero appropriato di punti per pollice quadrato. In generale, l'obiettivo è raggiungere uno standard compreso tra 20 e 30 punti per pollice quadrato.

Nelle pratiche di raschiatura contemporanee, alcune operazioni di livellamento utilizzano raschietti elettrici che, pur essendo ancora una forma di raschiatura manuale, possono alleviare parte dello sforzo fisico e rendere il processo meno faticoso. Tuttavia, il feedback tattile della raschiatura manuale rimane insostituibile, soprattutto durante le delicate operazioni di assemblaggio.

Modelli di raschiatura

C'è un'ampia varietà di modelli disponibili. Alcuni dei più comuni includono motivi ad arco, motivi quadrati, motivi a onde e motivi a forma di ventaglio. In particolare, i modelli ad arco primari sono i disegni della luna e della rondine.

1. Modelli ad arco e metodi di raschiatura

Iniziare utilizzando il lato sinistro della lama del raschietto per raschiare, quindi procedere a raschiare in diagonale da sinistra a destra (come illustrato nella Figura A di seguito). Contemporaneamente, ruotare il polso sinistro per consentire alla lama di oscillare da sinistra a destra (come mostrato nella Figura B di seguito), facilitando una transizione graduale nel movimento di raschiatura.

La lunghezza verticale di ciascun segno del coltello dovrebbe in genere essere di circa 10 mm. L'intero processo di raschiatura avviene rapidamente, consentendo la creazione di vari modelli a forma di arco. Inoltre, puoi raschiare in diagonale da destra a sinistra esercitando pressione con il polso sinistro e ruotando il polso destro per far oscillare la lama da destra a sinistra, garantendo una transizione fluida nell'azione di raschiatura.

Metodo di raschiatura di base del modello ad arco

Suggerimenti per raschiare modelli ad arco

Quando si raschiano modelli ad arco, è importante notare che le variazioni nelle condizioni e nelle tecniche di raschiatura possono influenzare in modo significativo la forma, le dimensioni e l'angolo dei modelli risultanti. Ecco alcune considerazioni chiave:

1. Scegli il raschietto giusto: La larghezza, lo spessore, il raggio dell'arco della lama e l'angolo di cuneo della testa del raschietto influenzano tutti la forma dell'arco. La scelta del raschietto appropriato è fondamentale.

2. Controllare il movimento del polso: Padroneggiare l'ampiezza della torsione del polso e la lunghezza della corsa di raschiamento è essenziale per ottenere i risultati desiderati.

3. Utilizza l'elasticità della lama: In generale, un'ampiezza maggiore nel movimento del polso combinata con una corsa di raschiamento più breve produrrà angoli e forme più piccoli nei modelli di arco raschiato, come illustrato nella Figura C sopra.

Modello lunare e tecnica di raschiatura

Prima di iniziare il processo di raschiatura, utilizzare una matita per segnare i quadrati con una spaziatura specifica sulla superficie del pezzo. Durante la raschiatura, utilizzare un raschietto fine con lama ad arco circolare, posizionando la linea centrale della lama ad un angolo di 45° rispetto alla linea centrale longitudinale del pezzo. Raschiare dalla parte anteriore a quella posteriore del pezzo per ottenere il disegno lunare desiderato.

(2) Schema di rondine e metodo di raschiamento Lo schema di rondine è mostrato nella figura seguente. Prima di raschiare, tracciare con una matita dei quadrati con una certa spaziatura sulla superficie del pezzo. Durante la raschiatura, utilizzare un raschietto fine con lama ad arco circolare, con la linea centrale del piano della lama e la linea centrale longitudinale della superficie del pezzo con un angolo di 45°, e raschiare dalla parte anteriore a quella posteriore del pezzo. I metodi comuni di raschiatura sono mostrati nella figura seguente.

Innanzitutto, raschia un disegno ad arco con il primo coltello, quindi raschia un secondo disegno ad arco leggermente sotto il primo disegno ad arco, in modo da poter raschiare un disegno simile a una rondine, come mostrato nella Figura b sopra.

2. Modello quadrato e metodo di raschiatura

Il modello quadrato è illustrato nella figura seguente. Prima di raschiare, utilizzare una matita per segnare i quadrati con la spaziatura specifica sulla superficie del pezzo. Durante la raschiatura, posizionare la linea centrale della lama ad un angolo di 45° rispetto alla linea centrale longitudinale del pezzo da lavorare e raschiare dalla parte anteriore a quella posteriore.

La tecnica di raschiatura fondamentale prevede l'utilizzo di un raschietto stretto con un bordo dritto o un bordo ad arco con ampio raggio per la raschiatura a spinta a corto raggio. Dopo aver completato il primo quadrato, assicurati di mantenere una distanza quadrata, essenzialmente lasciando una griglia, prima di procedere a raschiare il secondo quadrato.

3. Schema ondulato e metodo di raschiatura

Il modello d'onda è illustrato nella Figura A di seguito. Prima di iniziare il processo di raschiatura, utilizzare una matita per segnare i quadrati con una spaziatura specifica sulla superficie del pezzo. Durante la raschiatura, assicurarsi che la linea centrale della lama sia parallela alla linea centrale longitudinale della lamaparti di lavorazionee raschiare dalla parte posteriore a quella anteriore.

La tecnica di raschiatura fondamentale prevede l'utilizzo di un raschietto dentato. Selezionare una posizione di rilascio appropriata per la lama, in genere all'intersezione dei quadrati contrassegnati. Dopo che la lama è caduta, muoviti diagonalmente a sinistra. Una volta raggiunta la lunghezza designata (solitamente all'intersezione), spostati diagonalmente verso destra e raschia fino a un punto specifico prima di sollevare la lama, come mostrato nella Figura B di seguito.

4. Modello a forma di ventaglio e metodo di raschiatura

Il modello a forma di ventaglio è illustrato nella Figura A di seguito. Prima di raschiare, utilizzare una matita per contrassegnare i quadrati e le linee angolari con una spaziatura specifica sulla superficie del pezzo. Per creare il motivo a forma di ventaglio, utilizzare un raschietto con testa a gancio (come illustrato nella Figura B di seguito). L'estremità destra della lama deve essere affilata, mentre l'estremità sinistra deve essere leggermente smussata, assicurandosi che il bordo della lama rimanga dritto. La tecnica di raschiatura fondamentale è illustrata nella figura seguente.

Selezionare la posizione appropriata per la lama, in genere all'intersezione delle linee contrassegnate. Tenere il raschietto con la mano sinistra a circa 50 mm dalla punta della lama, esercitando una leggera pressione verso il basso verso sinistra. Con la mano destra, ruotare la lama in senso orario attorno all'estremità sinistra come punto di articolazione. Gli angoli di rotazione tipici sono 90° e 135°. Il modello corretto a forma di ventaglio è illustrato nella Figura C sopra.

L'applicazione impropria della forza può comportare il raschiamento simultaneo di entrambe le estremità, provocando il modello illustrato nella Figura D sopra. I modelli creati in questo modo risulteranno troppo superficiali e il risultato sarà un disegno errato.

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