2.1.3. Абразивные материалы и инструменты

Вопросы:

 назначение абразивных инструментов;

 абразивные материалы, их химический состав, марки, свойства, области применения. Характеристика и маркировка абразивных инструментов: твердость, зернистость, связки, структура. Основы назначения характеристики для различных технологических операций;

 классификация абразивных инструментов. Назначение, маркировка, области применения и особенности эксплуатации.

Из всего разнообразия абразивных материалов рассмотреть только искусственные: электрокорунд и его разновидности, карбид кремния и карбид бора, указать области их применения.

Объяснить назначение характеристики абразивных инструментов и что входит в ее состав: марка абразивного материала, зернистость, твердость, структура и связка.

Изучить только искусственные абразивные материалы: электрокорунд и его разновидности, карбид кремния и бора, указать области их применения (табл.1).

Зернистость абразивного материала (табл.1).

Зернистость  одна из основных характеристик абразивного материала (абразивных зерен). После дробления зерен до требуемой величины (максимальный размер зерна менее 2 мм) их сортируют по размерам (просеивают через сито или обрабатывают на центрифуге).

По ГОСТ 3647-80 различают следующие размеры абразивных зерен:

 шлифовальное зерно (от 2000…160 микрон);

 шлифовальный порошок (от 120…40 микрон);

 микропорошок (М63…М14 в микронах);

тонкий микропорошок (М10…М5 в микронах);

 особо тонкий микропорошок (М3…М1).

Зерну, которое задерживается на сите, присваивается номер зернистости соответствующий размеру ячейки сита в микронах. Например, зернам, прошедшим ячейку 250250 микрометров, но задержавшимся на сите 200200 микрометров, присваивают номер 20. Совокупность зерен от 250…200 микрон называется основной фракцией. В любом абразивном инструменте основная фракция составляет от 40...60%. Чем больше размер зерна (выше зернистость), тем больше прочность абразивного круга и хуже шероховатость обработанной поверхности. Наиболее часто используют круги с размером зерна от 400...160 микрон.

Для алмазного и эльборного инструмента зернистость маркируется (обозначается) дробью. Например, , где числитель размер верхнего сита, а знаменатель  размер нижнего.

Твердость абразивных инструментов (табл.1).

Твердость абразивных инструментов характеризуется соотношением связки и абразивного инструмента, а также вырыванием зерен под действием внешних сил.

Абразивные инструменты по шкале твердости делят на 8 степеней, начиная от весьма мягких (ВМ) до чрезвычайно твердых (ЧТ).

Некоторые примеры маркировки: СМ1  средне мягкий, СТ 1  средне твердый, ВТ1  весьма твердый и другие.

Чем выше твердость абразивного круга, тем медленнее он изнашивается. Износ режущих зерен состоит в округлении режущих кромок в процессе работы, что увеличивает трения, силы и температуру. Износ кругов происходит вследствие образования на вершинах зерен площадок износа с углом α = 0. А также из-за вырывания зерен из связки под действием сил резания.

Если твердость круга выбрать слишком маленькой, то зерна быстро изнашиваются и круг не может реализовать свои режущие свойства. При правильно выбранной твердости круга, круг работает в режиме самозатачивания  возрастающие силы резания и трения на затупившихся зернах, вырывают их с поверхности круга, тем самым, открывая острые кромки других зерен.

Явление засаливания шлифовальных кругов.

Микростружка, срезанная отдельным зерном, может размещаться только в объеме поры. Если обрабатываемый материал является очень вязким, то поры на поверхности круга быстро заполнятся стружкой, то есть круг засаливается и теряет способность резать, поскольку обрабатываемый материал контактирует не с абразивным материалом, а с металлом в порах.

Правка кругов (восстановление режущих способностей) осуществляется с помощью алмазного карандаша или других инструментов с целью снятия изношенной и засаленной поверхности круга.

Структура шлифовальных кругов (табл.1).

Шлифовальный круг состоит из абразивных зерен, обладающих высокой твердостью и теплостойкостью, связки (керамической, металлической, органической и других), а также пор, которые играют роль впадин для размещения стружки. С большим приближением шлифовальный круг можно рассматривать как фрезу с большим количеством зубьев. Поэтому параметры срезаемого слоя при шлифовании определяются также как и при фрезеровании.

Углы резания при шлифовании колеблются в очень широких пределах  от -75 до 75 градусов, а  до 12 градусов. Соотношение объемов зерен, связки и пор называют структурой круга, и обозначается она номерами от 0…18.

Выделяются следующие виды структур:

 плотные структуры 0…4 применяется для тонкого отделочного шлифования материалов с большой твердостью;

 средне плотные структуры 5…8 для получистового и чистового шлифования обычных условий обработки;

 открытые структуры 9…12 для чернового и обдирочного шлифования вязких материалов. В открытых структурах стружка выбрасывается центробежными силами;

 для скоростного шлифования высокопористые круги структуры 13…18.

Связки абразивных кругов.

Закрепление зерен в абразивных инструментах производится при помощи связки. Классификация наиболее распространенных связок приведена в табл. 1.

Маркировка и характеристика абразивных кругов.

В маркировку входит: товарный знак завода изготовителя, типоразмер круга, допустимая скорость вращения круга, класс неуравновешенности, класс точности и ГОСТ 2424-83.

Характеристика включает: марку абразивного материала, зернистость с буквенным обозначением основной фракции, твердость, структуру и связку.

Например, характеристика шлифовального круга:

15А40ПС25К5

Таблица 1.

Литература: [1, с. 434 471]