Абразивные инструменты

Шлифовальный круг состоит из абразивных зерен (режущих элементов круга), связки и пор. Связка удерживает зерна в теле круга.

Шлифовальные круги характеризуются формой, размерами, видом абразивного материала, величиной зерна (зернистостью), видом связки, твердостью и внутренней структурой.

По форме шлифовальные круги разделяют на следующие типы: 1) плоские прямого профиля ПП (рис. 9.1.6, а) размерами D=3-r-1100 мм, d = 1^-305 мм, В = 6-^200 мм — для наружного круглого, внутреннего, бесцентрового и плоского шлифования, а также для заточки резцов; 2) плоские с двусторонним коническим профилем 2П (рис. 9.1.6, 6) и плоские конические профили 4П (рис. 9.1.6, в) — для шлифования резьбы, зубчатых колес и т. д.; 3) плоские с выточкой ПВ (рис. 9.1.6, г) — для круглого шлифования с подрезкой торца; 4) круги-диски D шириной (толщиной) 0,5—4 мм и наружным диаметром 80— 500 мм (рис. 9.1.6, д) — для отрезных и прорезных работ; 5) круги-кольца К (рис. 9.1.6, е), круги-чашки цилиндрические ЧЦ (рис. 9.1.6, ж) и круги-чашки конические ЧК (рис. 9.1.6, з) —для плоского шлифования торцом круга и др.

Шлифовальные круги изготовляют из естественных (алмаза, корунда, кварца, наждака) и искусственных абразивов (электрокорунда, карборунда, карбида бора).

Кроме абразивных, используют шлифовальные круги из синтетического (технического) алмаза разных марок. Алмазные круги применяют всех типов, за исключением кругов-чашек цилиндрических. Алмазные инструменты в отличие от абразивных изготовляют не сплошными; они имеют алмазный слой со связкой толщиной до 3 мм; закрепляют их на металлическом корпусе.

 

Рис.9.1.6. Формы шлифовальных кругов

Зерна абразивных материалов обладают очень высокой твердостью и термостойкостью, имеют острые режущие кромки, способные резать весьма твердые металлы и сплавы (чугун с отбеленным слоем, закаленную сталь и т. п.).

Зернистость шлифовального круга влияет на качество получаемой поверхности: чем мельче зерно круга, тем чище поверхность. Зернистость шлифовальных кругов характеризуется размером зерен и обозначается соответствующим номером. Согласно ГОСТ 3647—71 абразивные материалы разделяют на три группы: шлифовальное зерно от № 200 (2500—2000 мкм) до № 16 (200—160 мкм); шлифовальные порошки от № 12 (160—125 мкм) до № 3 (28 мкм); микропорошки от М40 до М5 (40—3,5 мкм).

Круги с зернистостью до 80 мкм применяют для чернового шлифо­вания, до 25 мкм — для обычного чистового шлифования, До 3 мкм — для резьбошлифования и микропорошки — для отделочных работ (доводка и

т. д ).

Связку изготовляют на неорганической (керамической К, силикатной С и магнезиальной М) или органической основе (бакелитовой Б и вулканитовой В). Большинство шлифовальных кругов готовят на керамической связке, имеющей повышенную прочность и допускающей охлаждение.

Твердость шлифовального круга характеризуется сопротивляемостью связки срыванию абразивных зерен с поверхности круга под действием внешних сил. Установлены семь классов твердости шлифовальных кругов: мягкий — Ml, М2, МЗ; среднемягкий — СМ1, СМ?; средний — CI, С2; среднетвердый — СТ1, СТ2, СТЗ; твердый Т1, Т2; весьма твердый ВТ1, ВТ2; чрезвычайно твердый — ЧТ1, ЧТ2. Цифры в обозначении характеризуют степень твердости абразивного материала в порядке ее возрастания.

Правильный выбор твердости круга существенно влияет на процесс шлифования и прежде всего на самозатачиваемость круга. Само­затачиваемость — выкрашивание из круга затупленных зерен и обнажение новых зерен с острыми гранями. При выборе для шлифования данного материала слишком твердого круга — зерна не будут выкрашиваться и, следовательно, самозатачивания не произойдет. Это приведет к засаливанию круга и ожогу шлифуемой поверхности. Из слишком мягкого круга зерна могут осыпаться и он потеряет форму. Обычно для шлифования мягких материалов выбирают твердые круги, и наоборот.

При засаливании круга с целью восстановления его режущей спо­собности и исправления геометрической формы применяют правку шарошками, твердосплавными роликами, абразивными дисками и техническими алмазами.

Объемное соотношение абразивных зерен, связки и пор характеризует структуру круга; ее обозначают номерами от 0 до 12. Структуры № 0—3 называют закрытыми или плотными; круги с этими структурами применяют при круговом шлифовании твердых и хрупких материалов, когда требуется высокая чистота получаемой поверхности. Структуры № 4—7 называют средними; круги с этими структурами применяют для наружного круглого шлифования и плоского шлифования мягких металлов. Круги со структурой № 8—12 называют открытыми; их применяют для скоростного шлифования.

В последнее время применяют высокопористые шлифовальные круги со структурой № 13—18. При скоростном шлифовании круги с такой структурой захватывают воздух, который, создавая внутренние воздушные потоки, поглощает тепло, улучшая тем самым режущую способность абразивных зерен и уменьшая нагрев обрабатываемой детали.

Характеристика шлифовальных кругов отражается в их маркировке. Например, марка Э40СМ2К5 ПП600 х 20 х 305 50 м/с означает, что круг изготовлен из электрокорунда, имеет зернистость № 40, твердость СМ2, керамическую связку К, структуру № 5, плоскую форму прямого профиля размером 600 X 20 X 305 мм и допускает скорость вращения 50 м/с.

Износ и правка шлифовальных кругов

В процессе шлифования режущие свойства кругов изменяются: абразивные зерна изнашиваются, затупляются, частично раскалываются, поры между зернами заполняются шлифовальными отходами. Возрастает сила резания. Поверхность круга вследствие неравномерного износа теряет свою первоначальную форму, и точность обработки снижается.

Правильному выбору связки придается весьма большое значение. Если связка слабо удерживает зерна, то они будут удаляться с круга раньше, чем затупятся. Произойдет "осыпание" круга. При чрезмерно прочном удержании зерна сильно затупляются, а на рабочей поверхности круга появляется характерный блеск. Произойдет "засаливание" круга. В том и другом случаях качество шлифуемой поверхности снижается. В правильно выбранном круге связка не удерживает затупившиеся абразивные зерна. Они удаляются силами трения, а на поверхности круга оказываются зерна с острыми режущими кромками.

Для восстановления режущих свойств абразивные инструменты подвергают правке, чаще всего алмазом при обильном охлаждении. Алмаз, укрепленный в специальной державке, перемещается вручную или автоматически с движением подачи Ds относительно вращающегося круга. Толщина удаляемого слоя шлифовального круга обычно не превышает 0,01 ... 0,03 мм. На некоторых станках круги правят вращающимися алмазными роликами. Время непрерывной работы инструмента между двумя правками характеризует период его стойкости. В зависимости от требований к качеству обработки и режимов резания стойкость инструмента ориентировочно составляет 5 ... 40 мин.

Испытания и балансировка шлифовальных кругов.

Перед установкой на шпиндель станка круги подвергают контролю. На кругах диаметром более 150 мм должна быть обозначена максимально допустимая окружная скорость. Каждый круг предварительно испытывают на специальных станках при вращении со скоростью, в 1,5 раза превышающей указанную в маркировке.

Если в процессе шлифования по ряду причин масса круга распределена неравномерно относительно оси вращения, возникает вибрация станка, на обработанной поверхности появляется характерная волнистость. Шлифование на станке становится опасным, так как круг начинает работать с ударами и может разорваться.

Круги должны быть сбалансированы. Процесс балансировки предусматривает устранение неуравновешенности массы круга относительно оси шпинделя станка