Керамические связки разделяются на две основные группы: плавящиеся (стекловидные) и спекающиеся (фарфоровидные).

Плавящиеся связки (KI, К5, К7, К8, K5I) в основном приме­няются при изготовлении шлифовальных кругов из электрокорунда. В результате процессов, происходящих при отжиге этих связок, они целиком превращаются в стекло. Взаимодействуя с электрокорундом, плавящиеся связки растворяют его поверхность, образуя твердые растворы, что обеспечивает после охлаждения прочное сцепление зерна со связкой.

Для кругов из электрокорунда нормального применяют связку K8, из алектрокорунда белого - KI, К5 и К8. Связку К5 изготовляют из борсодержащего сырья иона предназначена для кругов с повышенной износостойкостью кромок и профиля. Связка К7 предназ­начена для мелкозернистых кругов.

При изготовлении кругов из карбида кремния применяют спекающиеся керамические связки (К, К2, КЗ), которые только частично плавятся в процессе обжига. Для мелкозернистых кругов используется обычно связка К2.

3.8.2.3. При изготовлении кругов из алмазов и КНБ исполь­зуют керамические связки KI, K5, KI6, KI9, CIO,СК. При этом вследствие более высоких требований к точности формы абразивного слоя, подбирают составы связок и режимыобжига, обеспечивающие минимальную усадку.

Существенным отличием связок для кругов из алмазов являет­ся то, что температура обжига инструмента ограничивается термо­стойкостью алмазов. Поэтому в качестве основного компонента ис­пользуются низкотемпературные стекла. В качестве основного ком­понента связки в этих случаях применяют специально приготовлен­ное легкоплавкое стекло (образованное, например, для связки К1 при сплавлении тетраборнокислого натрия, пегматита и углекислого лития). Для обеспечения высокой прочности, износостойкости и теплопроводности в состав связки вводят шамот, карбид бора, алюми­ний и т.п.

3.8.3. Бакелитовые связки

3.8.3.1. В состав бакелитовых связок входят связующее и на­полнитель. В качестве связующего используют фенолформальдегидные смолы, которые при нагреве затвердевают и приобретают высокую прочность. Наличие менее прочных, легко выкрашивающихся в про­цессе обработки частиц наполнителя (гипс, криолит) улучшает рабо­тоспособность кругов, так как на поверхности круга при выпадении частиц наполнителя образуются дополнительные поры, что облегчает удаление шлама. Основные свойства шлифовальных кругов на бакели­товых связках приведены в табл.10.

Шлифовальные круги на бакелитовых связках обладают высокой самозатачиваемостью рабочих поверхностей и обеспечивают меньший нагрев обрабатываемой заготовки по сравнению с инструментом на керамической связке, а поэтому применяются при больших площадях соприкосновения круга с обрабатываемой поверхностью, например, при плоском шлифовании торцом круга. Бакелитовая связка оказы­вает полирующее действие, что повышает качество обработки.

При заточке РИ шлифовальные круги на бакелитовых связках обеспечивают получение минимальной шероховатости обработанной поверхности до Ra = 0,16...0,04 мкм.

К недостаткам бакелитовых связок относятся низкая стойкость к щелочным COЖ, низкая теплостойкость (250-300°С) и проявление "ползучести" (увеличение объема под действием постоянной нагруз­ки).

3.8.3.2. Для кругов из электрокорунда и карбида кремния при­меняются бакелитовые связки Б, Б1, Б2, БЗ, Б4.

Под действием щелочных растворов бакелитовая связка разла­гается. Поэтому поверхность кругов на бакелитовой связке окраши­вают водонепроницаемой краской, лаком, суриком или покрывают се­рой, пропитывают парафином. Концентрация соды в СОЖ для шлифова­ния кругами на бакелитовых связках не должна превышать 1,5 %.

3.8.3.3. Бакелитовые связки для круговиз алмазов в КНБсо­держат более твердые и прочные материалы наполнителей, такие как карбид бора, железный порошок, электрокорунд, зеленый карбид кремния.

Абразивные наполнители используются в связках Б1, БЗ и Б4, металлические порошки в связкеБ2, более сложные композиции в связках БР, Б8, Т02, БП2 и БI56.

3.8.4. Вулканитовые связки

Вулканитовые связки представляют собой многокомпонентные смеси каучука, серы и наполнителей, образующих в процессе формо­вания шлифовальных кругов и их термической обработки прочную гибкую или жесткую основу, в которой закреплены абразивные зерна.

Шлифовальные круги на вулканитовой связке отличаются повы­шенной стойкостью профиля и прочностью в условиях ударных нагру­зок по сравнению с кругами на керамической и бакелитовой связках. Они упруги и эластичны, поэтому используются для отрезки, про­резки и шлифования пазов, обработки сферических поверхностей, а также при других видах фасонного шлифования, бесцентрового шлифо­вания (ведущие круги), чистовых операций, отделочного шлифования и полирования гибкими кругами, обработки тонких лезвий инструмен­тов и других деталей, где опасен прижег и требуется пониженная шероховатость обработанной поверхности.

Для изготовления вулканитовых связок применяют синтетиче­ские каучуки различных марок натрий-бутадиеновый, бутадиен-нитрильный и бутадиен-стирольный. Два, последних используются для изготовления жестких эбонитовых связок, натрий-бутадиеновый для мягких. При нагреве каучука в присутствии серы он полимеризуется. Линейные молекулы каучука соединяются за счет насыщенных атомов углерода и образуют сетчатую пространственную структуру. Этот процесс называется вулканизацией. В зависимости от количества серы, введенной в состав вулканитовых масс, получают различную твердость, пластичность и прочность связки.

Для повышения прочности вулканизированного каучука в его состав вводят наполнители – мелкодисперсные порошки сажи, окиси цинка, криолит и др.

Разновидности вулканитовойсвязки: В - натрий-бутадиеновая, В1 и В2 - специальные жесткие, ВЗ - для инструментов, изготовляе­мыхпрессованием. Для резьбошлифовальных кругов и шлифования резьбс малым шагом используетсясвязка В2,

Недостатки инструментов на вулканитовых связках - низкая теплостойкость (150-180°С) и малая пористость.

3.8.5. Металлические связки

Абразивные режущие зерна из алмазов и КНБ можно закреплять методами порошковой металлургии и электрохимического осаждения, методом литья, зачеканкой и шаржированием зерен в металлический, изготовленный из пластичных материалов корпус. Промышленное зна­чение имеют два первых метода, причем в общем объеме выпуска преобладает инструмент, изготовленный методами порошковой метал­лургии,

В качестве основных компонентов металлических связок исполь­зуются порошки чистых металлов меди, олова, железа, никеля и др.

Металлические связки обеспечивают более прочное, чем органи­ческие и керамические, удержание режущих зерен. В некоторые связ­ки добавляют наполнитель (электрокорунд, карбид кремния, карбид бора, стекло), причем в этом качестве могут быть использованы высокотемпературные твердые смазки, обеспечивающие возможность работы алмазных кругов без СОЖ.

Наибольшее применение имеют следующие маркисвязок: МI, МИ, М1П (алмазосодержащий прокат), М04, М07, М08, MOI3, М013Э(спе­циальная для электрохимической заточки твердосплавных инструмен­тов), М016, М020, MBI, ТМ2, МП1, М.

Инструменты, изготовленные гальваническим методом (электро­химического осаждения), обладают более высокой режущей способно­стью по сравнению с изготовленными методом порошковой металлургии. Режущие верна прочно закрепляются осаждающимся в гальванической ванне металлом на металлический корпус инструмента. Чаще всего связкой служит никель, дающий при осаждении прочные, хорошо сцепленные с корпусом осадки.

Металлические порошковые связки применяются в кругах, предназначенных для заточки РИ при сравнительно невысоких требова­ниях к шероховатости обработанной поверхности (обычно Ra ³0,63 мкм). Связки MI, МИ, М1П, М04 и МО7 обладают высокой износостойкостью, хорошо сохраняют форму профиля инструмента, допускают работу с перегрузками и ручными подачами с обязательным ис­пользованием СОЖ. Связки М08, МOI3, МО1ЗЭ, MOI6, М020, МВ1, ТМ2 и МП1 предназначены для снятия больших припусков, обдирочного шлифования с применением СОЖ и в режиме электроалмазного шлифования.

3.9. Тип (форма) и конструкция шлифовального круга

Тип, форма, обозначение, основные размеры и конструктивные особенности шлифовальных кругов из различных абразивных материалов приведены в табл. II.

Шлифовальные круги из электрокорунда и карбида кремния представляют собой однородное по составу тело.

Эльборовые и алмазные шлифовальные круги (кроме кругов малого диаметра плоского прямого профиля типа А8) конструктивно состоят из корпуса с нанесенным на него эльборосодержащим или алмазоносным слоем, Корпус круга изготавливают из алюминиевого сплава или стали. Эльборовые круги на керамической связке изготавливают, как правило, с корпусом из электрокорунда на керамической связке.

Эльборовые и алмазные круги имеют большое число разновидностей формпо сравнению с кругами тех же типов из электрокорунда и карбида кремния. Это связано с особенностями размещения и закрепления абразивного слоя на корпусе круга и трудностями правки таких кругов.

. Тип (форма) и основные размеры характеризуют типоразмер шлифовального круга. Алмазные шлифовальные круги имеют условное цифровое обозначение типоразмера /1,с.32-47, табл.24/, которое в технической документации указывается вместе со стандартом на форму круга. Например, запись типоразмера 2720-0034 ГОСТ 16167-80 расшифровывается следующим образом - алмазный крут формы 1А1 с размерами: наружный диаметр100 мм, высота 20мм, диаметр посадочного отверстия 20 мм, толщина алмазоносного слоя 5 мм.

3.10. Класс точности круга

Точность исполнения размеров является одной из характеристик качества шлифовального круга.

По ГОСТ 2424-83 установлены следующие классы точности кругов общего применения из электрокорунда и карбида кремния: АА, A, Б. Класс точностикруга характеризует предельные отклонения размеров круга: наружного диаметра,высоты, диаметра посадочногоотверстия и др. Наименьшие отклонения размеров установлены для кругов класса точности АА, а наибольшие - для круговкласса точности Б.

Точность исполнения размеров кругов из сверхтвердых материалов устанавливается техническими условиями по ГОСТ 24106-80 и I6I8I-82, она не варьируется и в состав элементов характеристики не включается.

3.11. Класс неуравновешенности круга

Уравновешенность является одним из основных комплексных показателей качества шлифовальных кругов. Неуравновешенность шлифовального круга (или его дисбаланс) приводят к появлению вибраций при обработке, возрастанию напряжений в круге, ухудшению качества обработанных поверхностей и появлению наних прижогов или трещин, повышенному износу круга и увеличению расхода правящих средств (алмазных карандашей и др.), преждевременному износу и выходу из строя шпиндельного и других узлов станка.

Классы неуравновешенности шлифовальных кругов из электрокорунда и карбида кремния установлены ГОСТ 3060-75 и они должны быть:

I - для кругов класса точности АА;

I и 2 - для кругов класса точности А;

I, 2 и 3 - для кругов класса точности Б.

Согласно ГОСТ 24106-80 эльборовые круги на керамической связке изготавливают по I и 2 классу неуравновешенности; неуравновешенность кругов на органической связкене регламентируется.

Допускаемый дисбаланс алмазных кругов устанавливается техническими условиями по ГОСТ I6I8I-82, он не варьируется и в состав элементов характеристики не включается.

 

3.12. Рабочая скорость круга

 

Рабочая скорость шлифовального крута - это наибольшая ок­ружная скорость, при которой допускается его эксплуатация. Она определяется механической прочностью круга, которая зависит от многих факторов. Важнейшими из них являются: тип круга, зерни­стость и твердость круга. Ряд рабочих скоростей для абразивных шлифовальных кругов различных типов установлен в диапазоне 25-100 м/с для кругов из электрокорунда и карбида кремния (ГОСТ 2424-83). 35-50 м/с для эльборовых кругов (ГОСТ 24106-80), 25-40 м/с для алмазных кругов (ГОСТ I6I8I-82).

 

3.13. Условное обозначение характеристики шлифовального круга

 

Условное обозначение характеристики шлифовального круга ис­пользуется для краткой записи ее в технической документации.

Примеры условного обозначения характеристики шлифовальных кругов

из электрокорунда:

ЧК 150х40х32 24А 25П СМ1 7 К5 25 м/с Б 2 кл. ГОСТ 2424-83;

из карбида кремния:

Т 125х13х32 63С 40Н М3 6 KI 20 м/с Б 2 кл. ГОСТ 2424-83;

из кубического нитрида бора (эльбора):

1А1-1 125х10х20х5 ЛО I25/I00 СТ1 7 CI0 150 1кл. 35 м/с;

алмазного:

2725-0076 ГОСТ I6I77-82 АС2 80/63 Б1 4 25 м/с.

3.14. Маркировка шлифовального круга

При маркировке шлифовальных кругов на них или на этикетках (для кругов диаметром меньше 50-40 мм) приводятся все или часть элементов характеристики шлифовального круга в их условном обозначении (см. п.3.13), а также товарный знак предприятия-изгото­вителя и номер партии кругов (или номер круга). Состав элемен­тов характеристик шлифовальных кругов, указываемых при их марки­ровке, регламентирован ГОСТ 2424-83, ГОСТ 24106-80 и ГОСТ 16181-82.

 

4. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ХАРАКТЕРИСТИКИ

ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА ПРИ ЗАТОЧКЕ

РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ

 

4.1. Особенности шлифования (заточки) лезвий режущих инструментов

Заточка лезвий РИ является весьма ответственной шлифоваль­ной операцией, обеспечивающей высокую работоспособность РИ. Свя­зано это с тем, что при заточке формируются основные качествен­ные показатели лезвия, в том числе:

- соответствие линейных и угловых размеров лезвия техниче­ским требованиям на РИ;

- требуемая микротвердость и шероховатость заточенных по­верхностей лезвия;

- отсутствие структурных изменений в поверхностных слоях заточенных поверхностей лезвия;

- отсутствие на режущей кромке и поверхностях лезвия микро- и макротрещин, сколов и выкрашиваний.

В тех случаях, когда по техническим условиям на РИ шерохо­ватость поверхностей лезвия допускается в пределах Ra = 1,25... 0,32 мкм снятие припуска на поверхностях лезвия при заточке осу­ществляется обычно в одну операцию.

Если шероховатость поверхностей лезвия РИ задается в преде­лах Ra = 0,32...0,04 мкм, то снятие припуска осуществляют за две операции. На первой операции, которая в этом случае называется заточкой, осуществляется производительное удаление основной ча­сти припуска. Оставшуюся часть припуска удаляют на второй опера­ции, которая называется доводкой. Задачей доводки является обес­печение наиболее высокого качества поверхностей лезвия РИ.

При изготовлении или переточках составных твердосплавных инструментов часто проводят предварительную заточку стального кор­пуса инструмента, а также поверхностей твердосплавной пластины, образующих лезвие инструмента, которые загрязнены после напайки пластины остатками припоя, флюса и окалины.

Для каждой из этих операций требуются различные шлифовальные круги, выбираемые по соответствующим рекомендациям. Обоснова­ние выбора характеристики кругов проводят с учетом комплекса ис­ходных данных:

- марка материала лезвия РИ;

- разновидность заточки;

- форма и размеры затачиваемой поверхности РИ;

- тип заточного оборудования;

- условия заточки (всухую или с СОЖ, режим резания и др.).

 

 

4.2. Обоснование выбора кругов из электрокорунда и карбида кремния

4.2.1. Область применения

 

Шлифовальные круги из электрокорунда и карбида кремния при­меняются для заточки быстрорежущих РИ при сравнительно невысоких требованиях к качеству заточенных поверхностей или для заточки РИ с последующей доводкой их шлифовальными кругами из кубическо­го нитрида бора или алмазными, а также для предварительной заточки РИ. Причины пониженного качества заточки РИ этими шлифоваль­ными кругами рассмотрены в /3, с.17-18/.

В отдельных случаях, например, при отсутствии кругов из сверхтвердых материалов, круги из карбида кремния зеленого при­меняют для доводки быстрорежущих инструментов.

К достоинствам абразивных шлифовальных кругов следует отне­сти большое разнообразие их конструкций, простоту эксплуатации, включая правку кругов, низкую стоимость и сравнительно невысокие требования к заточному оборудованию, на котором они эксплуати­руются.

4.2.2. Обоснование выбора элементов характеристики

 

4.2.2.1. Для заточки быстрорежущих РИ применяют качественные абразивные материалы: электрокорунд белый (2А) или монокорунд (4А); для заточки твердосплавных РИ - карбид кремния зеленый (6С) /1, с.153-155, с. 174./. Для предварительной заточки стальных корпусов РИ применяют электрокорунд нормальный (IA).

Новая разновидность электрокорунда - электрокорунд хромотитанистый (9А) - разработана целевым назначением для операций однопроходного глубинного шлифования, а при заточке инструментов имеет ту же область применения, что и монокорунд.

Основные свойства и области рационального применения этих абразивных материалов приведены в /I, с.6-9/.

 

4.2.2.2. Зернистость абразивных шлифовальных кругов выбирают в соответствии с рекомендациями /I, с.10-12, 154, 174; 2, с,195-I98/. Индекс однородности фракционного состава - П или Н выбирают в зависимости от требуемого качества заточки.

При выборе зернистости шлифовальных кругов следует учиты­вать, что мелкозернистые круги необходимо применять в тех слу­чаях, когда требуется низкая шероховатость обработанной поверхности и повышенная точность обработки. При этом из-за опасности засаливания круга и появления прижогов приходится снижать режи­мы резания, что ведет к снижению производительности обработки. При снятии относительно больших объемов обрабатываемого материа­ла целесообразно использовать крупнозернистые круги.

 

4.2.2.3. Рекомендации по выбору степени твердости шлифоваль­ных кругов при заточке РИ приведены в /I, с.28-29, I53-I55, 174; 2. с. 195-198/.

При выборе степени твердости круга необходимо руководствоваться следующими основными положениями /2, с.87/:

1) при обработке твердых материалов абразивные зерна быст­рее истираются и затупляются, поэтому для обеспечения удаления затупившихся зерен при обработке твердых материалов с целью обеспечения качества обработанной поверхности следует применять мягкие и среднемягкие круги, а для обработки материалов невысо­кой твердости - более твердые; исключение составляют медь, алюминий, свинец, нержавеющие и жаропрочные стали, которые обрабатывают мягкими кругами, так как в этом случае главной причиной потери кругом работоспособности является его засаливание;

2) с увеличением площади контакта между кругом и заготовкой давление на единицу площади круга уменьшается и, следовательно, обновление круга затрудняется, в этом случае следует применять более мягкий инструмент;

3) с повышением окружной скорости круга при прочих постоян­ных условиях следует уменьшать твердость применяемого круга; при интенсификации процесса шлифования за счет повышения скорости об­рабатываемой заготовки или поперечной подачи применяют более твердые круги;

4) для предварительных операций шлифования применяют более твердые круги, чем для чистовых операций;

5) при шлифовании без COЖ следует использовать менее твер­дые круги, чем при работе с COЖ;

6) при шлифовании неровных, прерывистых поверхностей необходимо применять более твердые круги, чем при шлифовании ровных поверхностей;

7) на автоматических станках с повышенной жесткостью приме­няют более мягкие круги, чем на станках с ручной подачей;

8) мелкозернистый круг должен иметь относительно меньшую твердость, чем крупнозернистый;

9) при заточке лезвий стальных и твердосплавных инструмен­тов, при обработке тонких деталей и деталей, плохо отводящих тепло, применяют мягкие шлифовальные круги;

10) при одинаковых условиях резания шлифовальный круг на ба­келитовой связке должен быть на две степени тверже круга на кера­мической связке;

11) более мягкие круги в среднем экономичнее более твердых, так как первые реже правят и приих использовании можно вести обработку с более интенсивными режимами, однако твердость их не должна быть столь низкой, при которой круги быстро изнашиваются и теряют форму.

 

4.2.2.4. Рекомендации по выбору структуры круга при заточке РИ приведены в /I, с.29-30, 154, I74/.

 

4.2.2.5. Рекомендации по выбору связки круга при заточке РИ приведены в /I, с.27-28, I53-I55, 174; 2, с.195-198/.

4.2.2.6. Для большинства операций заточки РИ используют кру­ги нормальной точности класса Б. Применение кругов классов А и АА целесообразно только при выполнении наиболее сложных и ответственных операций, выполняемых на высокоточном оборудовании, на­пример, при заточке прецизионных червячных фрез или шлифовании профиля резьбы.

4.2.2.7. Требуемое качество заточки РИ кругам класса точности Б обычно обеспечивается при втором классе неуравновешенности круга.

4.2.2.8. Рабочая скорость круга должна быть не ниже скорости круга, назначаемой в соответствии с рекомендациями по режимам резания при заточке РИ /I,с.154, с.174; 2, с.196. I98/.

4.2.2.9. Выбор типа (формы) и размеров шлифовального круга для заточки определяется конструкцией рабочей части РИ, а также возможностями заточного оборудования и технологическими особенно­стям процесса заточки.

Плоские поверхности затачивают торцовой поверхностью или пе­риферией круга.

При заточке задних поверхностей РИ, когда круг не требует­ся вводить в стружечную канавку, используют чашечные круги или плоские с выточкой.

Передние поверхности многолезвийных инструментов с прямо­линейнымзубом затачивают торцовой поверхностью тарельчатых кру­гов.

Заточку передней поверхности винтовых зубьев для предупреж­дения подрезания чаще всего производят конической поверхностью кругов.

Профиль круга должен соответствовать профилю затачиваемой поверхности. При несовпадении профиля круга стандартной формы с требуемым профилем, необходимый профиль получают путем правки круга (в первую очередь это относится к кругам для заточки стружкозавивающих канавок, подточки поперечной режущей кромки сверл и т.п.). При этом выбирают круг такой формы, чтобы правка круга была минимальной.

Рекомендации по выбору типов (форм) кругов при заточке некоторых РИ приведены в табл.12 (в табл.12: в квадратных скоб­ках указаны дополнительные типы кругов, которые могут быть при­менены для заточки инструментов; h - высота затачиваемой по­верхности зуба инструмента).

Рекомендуется применять круги больших диаметров, так как при этом повышается производительность и улучшается качество заточки. Однако диаметр круга часто ограничивается возможностями оборудования и конструктивными особенностями затачиваемого инст­румента.

При заточке многолезвийных инструментов с винтовыми зубья­ми, зуборезных долбяков и протяжек радиус кривизны рабочей поверхности круга должен быть меньше радиуса кривизны передней по­верхности инструмента. Например, при заточке протяжек это усло­вие обеспечивают, рассчитывая наружный диаметр круга и угол на­клона образующей конической поверхности шлифовального круга, а также угол установки его на станке /I, с.119-120/.

При затыловании инструментов диаметр круга ограничивается неподрезанием вершины следующего зуба.

Основные размеры шлифовальных кругов выбирают по ГОСТ 2424-83.


Таблица 12