Lappemaskin.

Smergling, også kalt kolbing eller lapping, er en maskineringsprosess hvor to overflater gnis sammen med et slipemiddel mellom, enten ved håndkraft eller ved hjelp av en maskin.

Lapping kan ta to former.

  • En annen type lapping innebærer et mykere materiale som bek eller en keramikk innbakt med ("fylt") med slipemiddel. Denne blandingen brukes så til å kutte i et arbeidsstykke av et hardere material. Avhengig av finheten til slipemiddelet kan en slik type blanding for eksempel brukes for å blankpolere en overflate, for eksempel av lakk på bilkarosseri, polering av glass eller stål.

Presisjonslapping kan per dags dato gjøres mest nøyaktig ved hjelp av interferometri og spesialiserte poleringsmaskiner eller med håndpolering. Linsemakere kan i dag lage overflater med flathet under 30 nanometer. Dette tilsvarer en tjuendedel av bølgelengden på lys fra en 632.8 nm helium-neon-laser. Overflater som er såpass flate kan limes sammen molekulært (optisk kontakt) ved å bringe dem sammen under rette forhold. (Dette er ikke det samme som vridningseffekten med Johansson-blokker, selv om konseptet er lignende).

BrukRediger

 
En liten lappeplate laget av støpejern.

En hånd-lappeplate kan være laget i herdet stål eller støpejern, som for eksempel vist på bildet til høyre. Fremstilling av en lappeplate kan gjøres ved hjelp av et stykke bly og smergel for å kutte i det herdede stålet. Lappeplaten brukes så ved å spre en blanding av smergelpulver ut på platen og gni arbeidsstykket mot platen, vanligvis i et åttetallsmønster.

Fil:SpeedFam12.jpg
Liten lappemaskin.

Det andre bildet viser en kommersiell lappemaskin med en plate på 30 cm i diameter, hvilket som regel er minste tilgjengelige størrelse for kommersiell bruk. Til sammenligning kan kommersielle lappemaskiner komme opp i diametre på 2.4 til 3 meter, og det har blitt konstruert lappemaskiner med borddiametre på 9 meter i diameter. Lappemaskinen på bildet består av en stor sirkulær disk på oppsiden av boksen. Oppå der igjen er to synlidriske deler, og arbeidsstykket som skal slipes vil plasseres inni en av disse ringene. Deretter vil en vekt plasseres på toppen av arbeidsstykket. I bildet ligger vektene over sylindrene med et avstandsstykke mellom. Avstandsstykkene brukes for å fordele vekten jevnt på arbeidsstykket. Under drift holder ringene seg i ro mens bordet roterer på undersiden. På denne maskinen kan en pumpe sees på siden som mater nytt slipemiddel oppå lappeplaten (det roterende bordet).

 
Logitech lappemaskin og lappejigg.

Når det skal slipes svært små deler (fra 70 mm ned til noen få millimeter) kan en holdejigg brukes for å holde materialet som skal sliped (se bilde 3, lappemaskin med lappejigg). Holdejiggen gir presis kontroll av arbeidsstykkets orientering i forhold til lappeplaten, og gjør at man kan finjustere slipebelastningen underveis. Jiggen sitter i en vugge på toppen av lappeplaten, og måleuret foran på jiggen viser mengden materiale som fjernet fra prøven.

Tostykke-lappingRediger

Hvor paring av to overflater er viktigere enn flathet kan de to stykkene lappes sammen. Prinsippet går ut på at den utstikkende delen fra en flate både vil slipe og bli slipt av den andre, hvilket resulterer i to overflater som passer godt sammen (ikke nødvendigvis helt flate), adskilt med en avstand bestemt av den gjennomsnittlige størrelsen på de slipende partiklene, og med en overflateruhet bestemt av variasjonen i størrelse på de slipende partiklene. Dette gir ofte en tilpasning som tilsvarer til nøyaktig flate stykker, uten at det kreves samme grad av testing som for sistnevnte.

Fil:Lapping101.gif
Illustrasjon av tostykke-lapping.

En komplikasjon med tostykke-lapping er behovet for å sikre at verken stykket bøyer seg eller blir deformert under prosessen. Ettersom bitene er flyttes forbi hverandre vil en del av begge overflatene (nær kantene) være uten støtte for en liten del av lappeprosessen. Dersom et stykke bøyes på grunn av denne mangelen på støtte har kantene på det motsatte arbeidsstykket en tendens til å grave dype inngrep en kort avstand fra kanten, og kantene på det motsatte stykket vil igjen skrapes opp tungt fra den samme handlingen. Lappingen forutsetter om lag lik trykkfordeling over hele overflaten, til alle tider, og lappingen vil derfor mislykkes dersom arbeidsstykket deformeres under press.

Nøyaktighet og overflateruhetRediger

Lapping kan brukes til å få en bestemt overflateruhet (overflatefinhet), og/eller for å få svært nøyaktige overflater, som regel svært flate overflater. Overflateruhet og overflateflathet er to svært forskjellige konsepter.

En typisk overflateruhet som kan oppnås, uten spesialutstyr vil være mellom 1 til 30 enheter Ra (gjennomsnittlig ruhet, engelsk roughness average), rundt vanligvis 40-100 mikrometer. En alternativ måte å måle overflateruhet på er RMS (kravdratisk gjennomsnitt, engelsk root mean square).

Overflateflathet måles vanligvis i helium-lysbånd (HLB, Helium Light Bands), hvor ett lysbånd måle 280 nanometer. En typisk overflateflathet som kan oppnås uten spesialutstyr er 1 til 3 HLB (altså 280-840 nm). Selv om flathet er den mest vanlige målet for lapping, så kan lapping også brukes for å oppnå andre overflateformer som for eksempel en konkav eller konveks overflate.

MålingRediger

FlathetRediger

 
Et flatt bord (250 mm x 250 mm) som kan brukes som flathetsreferanse.

Den enkleste metoden for måling av flathet er ved hjelp av en høydemåler som plasseres på en flat referanseflate. Arbeidsstykket settes så opp på tre ben, og man prøver å finne minste høydevariasjon ved å justerer benene.[bør utdypes] På denne måten kan man finne en TIR-måling (engelsk total indicator reading) på parallellisme.[bør utdypes] Flathet er enklere å måle med en koordinat-målemaskin. Imidlertid kan ingen av disse metodene måle flathet mer presist enn omlag 2.5 µm.

 
Optiske flater i en treboks.

En annen metode som brukes med lappede deler er refleksjon og interferens med monokromatisk lys.[1] En monokromatisk lyskilde og en optisk flate er alt som trengs. Den optiske flaten, et stykke gjennomsiktig glass som selv har blitt lappet og polert på en eller begge sider, plasseres på overflaten til det lappede arbeidsstykket. Det monokromatiske lyset skinner så ned gjennom glasset. Lyset vil reflekteres av arbeidsstykket, og gapet mellom arbeidsstykket og den polerte overflaten vil forstyrre lyset og skape lyse og mørke frynser kalt Newtons ringer. Hver frynse eller "bånd" representerer en endring på en halv bølgelengde i bredden på gapet mellom glasset og arbeidsstykket. De lyse båndene viser høydekoter (isopletter) som et kart over overflaten av arbeidsstykket, og kan lett tolkes for flathet. Tidligere har det vært vanlig å bruke en heliumlampe eler -rør som lyskilde, i dag er det mer vanlig å bruke monokromatisk lys fra en lavtrykks natriumlampe. For en mer grundig beskrivelse av fysikken bak denne metoden, se artikkelen om interferens.

RuhetRediger

Overflateruhet (grovhet) er definert som punktvariasjonen i høyde over overflaten til et arbeidsstykke. De enkelte toppene og bunnene kan angis ved et gjennomsnitt (Ra-verdi), eller ved største forskjell fra mellom topp-til-bunn (Rz). Grovheten uttrykkes vanligvis i mikrometer (mikroner). En flate på 8 Ra består av topper og bunner som i gjennomsnitt ikke mer enn 8 µm over en gitt distanse. Grovheten kan også måles ved å sammenligne overflaten av arbeidsstykket med et kjent eksempel. Kalibreringstolker fås kjøpt, og selges vanligvis i sett med typiske størrelser for maskineringsoperasjoner mellom omtrent 125 µm Ra til 1 µm Ra.

Overflateruhet måles med et profilometer som er et instrument som måler små variasjoner i høyde på overflaten av arbeidsstykket.

Se ogsåRediger

  • Honing, en annen type meget fin sliping.

ReferanserRediger

  1. ^ English, R. E. «Optical Flats». I Ingalls. Amateur Telescope Making, Book Three. Scientific American. 

Eksterne lenkerRediger

  • Mark Irvin, Engis Corporation (February 2011). "Diamond Lapping and Lapping Plate Control" (PDF). Production Machining. Gardner Publications. Archived from the original (PDF) on 2012-04-25. Retrieved 2011-11-17.