Форма обратной связи

Абразивный инструмент характеризуется формой, размерами, материалом абразивных зерен и связки, размерами зерен, твердостью и структурой. Для различных условий шлифования применяют круги соответствующей характеристики.

Абразивные материалы, применяемые в виде режущих зерен инструментов, бывают естественные и искусственные.

К естественным абразивным материалам относятся: кварцевый песок, наждак, корунд и алмаз, но из них чаще всего используют алмаз. Остальные материалы содержат очень большое количество различных примесей, снижающих их качество. Поэтому они в современном машиностроении почти не применяются.

Искусственные абразивные материалы широко применяют для изготовления абразивного инструмента. Их получают электроплавкой при высоких температурах (выше 2200°С). Они более однородны по составу и производительны. К искусственным абразивам относятся: электрокорунд, карбид кремния (карборунд), карбид бора, а также синтетический алмаз.

Электрокорунд (искусственный корунд) — это кристаллическая окись алюминия Al₂O₃. Он получается путем электроплавки бокситов и выдерживает температуру до 2050° С, более вязок и прочен по сравнению с другими искусственными абразивами. Микротвердость электрокорунда достигает 2500 кгс/мм2. Применяют его главным образом для шлифования прочных материалов, например сталей, ковкого чугуна и т. п.

Выпускают два типа электрокорунда: нормальный (Э) и белый (ЭБ). Последний изготавливается из чистого глинозема и имеет режущую способность на 30-40% выше, чем электрокорунд. Высокими режущими свойствами отличаются улучшенные виды корунда: монокорунд (М), хромистый и титановый корунд. Стойкость кругов из монокорунда выше обычных приблизительно в два раза.

Карбид кремния (карборунд) — химическое соединение премия с углеродом (SiC); которое получается сплавлением кварцевого песка с углеродом (коксовым порошком). Он обладает более высокими режущими свойствами, чем электрокорунд: температуростойкость выше 2050 °С, микротвердость выше 3000 кгс/мм², более острые грани и др.

Выпускают два типа карбида кремния: черный (КЧ) и зеленый (КЗ). Недостаток карборунда — высокая хрупкость и малая прочность. КЧ используют для шлифования заготовок из чугуна, бронзы, сплавов алюминия и т. п., а КЗ — для шлифования заготовок из твердых сплавов.

Карбид бора — химическое соединение бора с углеродом (В4С), получают сплавлением борной кислоты с нефтяным коксом. Микротвердость приблизительно 4300 кгс/мм². Из него изготавливают пасты для доводки твердосплавного инструмента и шлифовальные круги.

В настоящее время широко применяют сверхтвердый искусственный абразив — кубический нитрид бора (КНБ). Его микротвердость достигает 8500 кгс/мм2, температуростойкость около 1200°С. Установлено, что режущая способность КНБ и природного алмаза примерно одинаковы:

Зернистость абразивных материалов указывает на размеры абразивных зерен и обозначается номером. Номер зерна (за исключением микропорошка) примерно равен его размеру, уменьшенному в десять раз. По величине зерна различают три группы абразивных порошков: шлифзерно — зернистость от № 200 (размер зерна 2500-2000 мкм) до № 16 (200-160 мкм); шлифпорошок — зернистость от № 12 (160-125 мкм) до № 3 (40-28 мкм); микропорошок от М40 (40-28 мкм) до М5(5-3 мкм).

Размер зерна влияет на производительность и качество обработки: чем крупнее зерно, тем выше производительность, больше шероховатость и ниже точность шлифованной поверхности. Для грубых работ применяют абразивные материалы зернистости 200-100, для получистовой обработки — 80-40, для чистовой — 32-10, для тонкого шлифования и доводочных работ — 8-3. Микропорошки используют для изготовления доводочных паст и брусков.

Связка необходима для соединения абразивных зерен в инструмент определенной формы. Применяют органические и неорганические связки.

К органическим связкам относят вулканитовую (В) и бакелитовую (Б). Вулканитовую связку изготавливают из вулканизированного каучука, а бакелитовую — из искусственной смолы, получаемой из карболовой смолы и формалина. Вулканитовая связка обладает высокой упругостью и прочностью. Однако при нагревании выше 150°С она теряет свою твердость, поэтому требует обильного охлаждения.

Бакелитовая связка также прочна и упруга, но имеет невысокие химическую и тепловую стойкости.

Неорганическая связка, представленная главным образом керамической связкой (К), состоит из огнеупорной глины, кварца, жидкого стекла и др. Данная связка наиболее применима для изготовления абразивных инструментов.

Твердость абразивного инструмента характеризует прочность связки, способной удерживать зерна в инструменте при воздействии на него внешних усилий. Существует следующая шкала твердости абразивного инструмента: мягкие (Ml, М2, М3); среднемягкие (СМ1, СМ2); средние (С 1, С2); средне твёрдые (СТ1, СТ2, СТЗ); твердые (Tl, Т2); весьма твердые (ВТ1, ВТ2), чрезвычайно твердые (ЧТ1, ЧТ2). Цифры 1, 2, 3 характеризуют возрастание степени твердости. Выбирая абразивный инструмент по твердости, необходимо помнить, что для твердых обрабатываемых материалов используют мягкие абразивные инструменты, так как они интенсивнее самоосвобождаются от затупившихся зерен путем вырывания (самозатачиваются) и восстанавливают режущие способности; для мягких — твердые абразивные инструменты, так как они медленнее изнашиваются.

Структура абразивного инструмента характеризует его строение и определяется соотношением количества зерен, связки и пор в единице объема инструмента. Зерна в инструменте занимают 40-60% его объема. Есть 13 номеров структур от № 0 до № 12 включительно, которые подразделяются на три группы: плотные (0-3), среднеплотные (4-6) и открытые (7-12). Номер структуры определяет промежутки (расстояние) между зернами. С ростом номера структуры увеличивается расстояние между зернами.

Выбор структуры зависит от вязкости обрабатываемого материала, то есть чем выше вязкость, тем больший номер структуры необходимо выбирать для применяемого инструмента.

Формы абразивного инструмента разнообразн ы. Рассмотрим формы шлифовальных кругов — наиболее распространенных абразивных инструментов.

По ГОСТ 2424-67 предусмотрено 22 профиля шлифовальных кругов диаметром 3-1100 мм, высотой 0,5-200 мм, с диаметром отверстий 1-305 мм.

Плоские круги прямого профиля (ПП) применяют для круглого шлифования тел вращения и плоского шлифования периферией круга.

Плоские круги с двухсторонним коническим профилем (2П) используют для шлифования зубьев шестерен и шлифования резьбы.

Плоские круги с выточкой (ПВ) и с двухсторонней выточкой (ПВД) предназначены главным образом для круглого шлифования периферией круга и подрезки торца.

Цилиндрические чашки (ЧЦ) применяют для заточки инструментов и для плоского шлифования торцом.

Конические чашки (ЧК) используют для заточки режущего инструмента и для плоского шлифования торцом круга.

Круги — тарелки (2Т) применяют главным образом при заточке режущего инструмента, с рабочей винтовой поверхностью. Они имеют две конические поверхности под углом а=25° и р=5°, что облегчает их правку.

Маркировка шлифовальных кругов необходима, чтобы выбрать нужный инструмент для конкретных условий обработки. В маркировке кратко дана его полная характеристика: абразивный материал, зернистость, твердость, связка, структура, форма,

размер и максимальная окружная скорость. Например, маркировка Э32С2К7, ПП150Х30Х75, 30-35 м/с обозначает, что шлифовальный круг из электрокорунда, зернистостью № 32, средний 2, на керамической связке, структура № 7, форма прямого профиля плоская, наружный диаметр 150 мм, высота (ширина) 30 мм, диаметр отверстия 75 мм, скорость вращения не более 30—35 м/с.

Алмазные круги и пасты обычно изготавливают как из естественных, так и из синтетических алмазов. Их широко применяют в современной промышленности. Алмазный инструмент; более износостойкий, обладает высокой микротвердостью (10000 кгс/мм2), теплопроводностью и низким коэффициентом трения. Все это благоприятно сказывается на процессе резания.

Однако существенный недостаток алмаза — высокая хрупкость и малая прочность на изгиб, что затрудняет обработку им вязких материалов.

Алмазные круги состоят из стального, алюминиевого или пластмассового корпуса 1 и закрепленного на нем алмазоносного кольца 2 толщиной 1,5-5 мм. Кольцо изготавливают из порошка алмаза, связки и наполнителя (минеральный, железный или медный).

Маркировка круга обычная, но впереди ставится буква А (АПП, АПВ и т. п.). Зернистость обозначают дробью, ставя впереди буквы: для естественных алмазов — А, а для синтетических — АС, например, А50/40, АМ40/28, АС50/40, АСМ40/28. Числитель и знаменатель указывают размеры в микрометрах ячеек верхнего и нижнего сита, на которых выделяются зерна данного порошка.Синтетические алмазные порошки выпускают следующих марок: АСО (обычный), АСР (повышенной прочности), АСВ (высокой прочности), АСК, ACC, ACM(микропорошки) и АСН. Связка бывает металлическая (основа медь и олово — Ml) и органическая (бакелитовая — Б1, Б2 и др.). Металлическую связку применяют на инструменте для заточки и шлифования поверхностей с шероховатостью в пределах Ra=1,25-нО, 16 мкм, а бакелитовую — на мелкозернистых кругах (АС6-АСМ10) для получения меньшей шероховатости. Алмазные круги изготавливают с концентрацией алмазных зерен 25; 50; 100; 150%. В кругах 100%-ной концентрации принято содержание в 1 мм3 алмазоносного кольца 0,878 мг алмазного порошка (или 4,39 карата в 1 см3). При изменении концентрации количество зерен алмазов будет другим. Необходимо отметать, что половину объема алмазоносного кольца занимает наполнитель, а оставшуюся половину — алмаз и связка.

Концентрация круга зависит от связки и вида шлифования. На металлической связке изготавливают круги 100%-ной или 150%-ной концентрации, а на органической — 100%-ной и меньшей.

Алмазные пасты применяют для доводки, притирки и полировки деталей высоких классов точности и соответствующей шероховатости.

Пасты состоят из порошков синтетических или природных алмазов, связующих и поверхностно-активных веществ. Для изготовления паст применяют алмазные микропорошки ACMи AMразличной зернистости. Пасты выпускают нормальной (Н) и повышенной (П) концентрации с соответствующим содержанием алмазного порошка определенной зернистости. Кроме того, пасты бывают смываемые водой (В) или органическими растворителями (О) (керосин, бензин, масло, спирт и т. д.) и смываемые как водой, так и органическими растворителями (ВО).

В зависимости от консистенции пасты подразделяют на мазеобразные (М) и твердые (Т). К специальной группе относят жидкие пасты в аэрозольной упаковке.