ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

АБРАЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИНСТРУМЕНТЫ

Цель работы:

изучить абразивные материалы и конструкцию абразивного инструмента и научиться практически измерять их геометрические параметры.

Приборы, материалы, инструмент:

1.Оптический угломер УО-2.

2.Маятниковый угломер 3УРИ-М

3.Набор абразивного инструмента.

4.Штангенциркуль.

Задание:

12.Изучить конструкцию и назначение шлифовального инструмента.

13.Изучить геометрию шлифовального инструмента.

14.Описать и классифицировать несколько шлифовальных кругов (по заданию преподавателя).

15.Провести измерения геометрических параметров выданных инструментов.

16.Оформить отчет о проделанной работе.

1.	Общие положения
Шлифование	это метод снятия стружки при помощи

шлифовальных кругов. Шлифование, как правило, является окончательной обработкой после термической и механической обработки. Скорость резания при шлифовании очень высока – до 75 м/с, процесс снятия стружки отдельным зерном происходит всего за 0,0001-0,00005 с. Поскольку не все зерна одинаково участвуют в процессе резания и их геометрия произвольная, то при шлифовании температура в зоне резания может достигать 1000-15000 С. В результате этого в зоне резания металлическая пыль может спекаться между собой и обломками абразивных частиц, снижая чистоту и точность обработки. Все это требует применения обильного охлаждения. Обычно в зону резания подается 10-60 л/мин охлаждающе-смазывающей жидкости, которая кроме охлаждения и смазки поверхности резания еще ее и обмывает от частиц абразива.

97

В процессе работы абразивные зерна могут выкрашиваться, частично разрушаться, обнажая новые слои более острых зерен, т.е. шлифовальный круг в процессе работы самозатачивается.

Точность обработки при шлифовании достигает 2-3 квалитета, а чистота 6-8 класса.

1.1. Абразивные инструменты

Абразивные инструменты изготовляют из абразивных материалов. Каждое абразивное зерно является как бы миниатюрным резцом, снимающим тончайший слой металла.

1.2. Абразивные материалы

Абразивные материалы разделяются на искусственные и природные. К естественным абразивным материалам относятся алмаз, корунд и наждак. Основной составляющей частью корунда и наждака является окись алюминия (глинозем), они содержат различные примеси, снижающие качество, поэтому в природном виде в машиностроении практически не применяются.

К искусственным абразивным материалам относятся электрокорунд, карбид кремния, карбид бора и искусственный алмаз.

Электрокорунд является кристаллической окисью алюминия Al2O3, получаемой путем электроплавки бокситов. В зависимости от содержания окиси алюминия электрокорунд делится на два вида: электрокорунд Э, содержащий 87-97% окиси алюминия и электрокорунд белый – ЭБ, содержащий 98-99% окиси алюминия. Режущая способность белого электрокорунда на 30-40% выше, чем электрокорунда.

Электрокорунды применяются при обработке металлов и сплавов с высоким пределом прочности на разрыв (стали, ковкий чугун, мягкие бронзы).

Карбид кремния (карборунд) является химическим соединением кремния и углерода (SiC). Имеет высокую твердость и теплостойкость и режущие свойства, но имеет повышенную хрупкость. В зависимости от содержания карбида кремния подразделяется на черный и зеленый. Черный – менее качественен, содержит карбида кремния не менее 95%, зеленый содержит карбида кремния не менее 97% и имеет лучшую режущую способность, но дороже черного.

Применяют карборунд при обработке материалов с малым пределом прочности на разрыв (чугуны, бронзовое литье, алюминиевое литье, твердые сплавы и т.д.).

Электрокорунд и карборунд находят наибольшее применение при шлифовании.

98

Карбид бора (В4С) является химическим соединением бора с углеродом. Он имеет очень высокую твердость сравнимую с твердостью алмаза, но очень хрупок, поэтому он применяется, как и алмаз, для доводочных и притирочных операций.

1.3. Зернистость абразивных материалов

Размер абразивного зерна устанавливается по ГОСТу 3647-59 в

виде номеров: 200, 160, 125, 100, 80, 63, 50, 40, 32, 25, 20, 16, 12, 10, 8, 6, 5, 4, 3, М40, М28, М20, М14, М10, М7, М5.

Наибольший размер имеет номер 200, наименьший – М5. Материалы номеров 200-16 называют шлифзерном, номеров 12-3 – шлифпорошками, номеров М40 – М5 – микропорошками.

Связующие материалы

Связующие материалы применяются для связки абразивного материала в единый инструмент. От качества связующих зависит прочность удержания зерен в шлифовальном круге и прочность самого круга, при вращении которого с высокой скоростью возникают большие центробежные силы. Связки подразделяются на органические и неорганические.

К органическим связкам относятся:

1.Вулканитовая, которая состоит из каучука и серы (до 30%). Абразивный инструмент на основе этой связки обладает высокой прочностью и эластичностью и не боится влаги. Инструмент может иметь небольшую толщину (отрезной) при большом диаметре (до 150 мм) и допускает скорости вращения до 75 м/с. Основной недостаток этого инструмента – быстрое засаливание.

2.Бакелитовая связка состоит из бакелитовой смолы. Инструмент на основе этой связки прочны, эластичны, но разрушаются под действием щелочной охлаждающей жидкости.

Кнеорганическим связкам относятся:

1.Керамическая, которая готовится из огнеупорной глины, полевого шпата, кварца, талька, мела и жидкого стекла. Такая связка позволяет получать шлифовальный инструмент влагоустойчивый, огнеупорный, прочный, хорошо сохраняющий профиль, но довольно хрупок и боится ударных нагрузок. Допускаемая скорость вращения шлифовального круга 50 м/с.

Круги, предназначенные для скоростного шлифования маркируются по торцу красной полосой.

2.Магнезиальная на основе магнезита и хлористого магния.

3.Силикатная на основе смеси глины, кремневой пыли и жидкого стекла.

99

Магнезиальная и силикатная связки дают мягкий, малопрочный инструмент, поэтому применяются редко.

Твердость абразивного инструмента

Твердость абразивного круга это способность связки удерживать зерно в инструменте при работе. Чем легче выкрашивается зерно из инструмента, тем мягче инструмент. Слишком твердый круг будет способствовать возникновению прижогов на обработанной поверхности или требовать слишком частой правки, т.к. притупившиеся зерна не могут выкрошиться из твердой основы и обнажить острые зерна. Слишком мягкий круг будет быстро осыпаться и терять свою форму. Поэтому для каждого конкретного случая требуется инструмент определенной твердости.

Твердость шлифовального инструмента определяется ГОСТом 3751-47. В таблице 7.1 приведена стандартная шкала твердости.

Таблица 7.1. Шкала твердости шлифовального инструмента

Твердость круга	Обозначение твердости
М- мягкий	М1, М2, М3
СМ-среднемягкий	СМ1, СМ2
С-средний	С1, С2
СТ-среднетвердый	СТ1, СТ2, СТ3
Т-твердый	Т1, Т2
ВТ-весьма твердый	ВТ1, ВТ2
ЧТ-чрезвычайно твердый	ЧТ1, ЧТ2

Структура абразивного инструмента

Структура шлифовального инструмента характеризует его строение в зависимости от количественного соотношения между зернами, связкой и порами в единице объема.

100