Выбор абразивного инструмента



Выбор абразивного инструмента

Примечание: В данном разделе практически полностью использована информация из каталога-справочника "Абразивные материалы и инструменты" НИИМАШ, Москва, 1976г.

Общие сведения

Производительность труда при шлифовании, себестоимость и высокое качество обработки детали в значительной степени зависят от характеристики абразивного инструмента. Поэтому при его выборе должны учитываться следующие параметры:

  • характеристика обрабатываемого материала (химический состав, структура, физико-механические свойства);
  • размеры заготовки, форма обрабатываемой поверхности (сплошная, прерывистая), необходимая точность обработки;
  • величина снимаемого припуска, исходная шероховатость поверхности, требуемое качество обработки детали (шероховатость поверхности, структура поверхностного слоя);
  • тип станка (круглошлифовальный, плоскошлифовальный, заточный), размеры, жесткость, мощность электродвигателя, соответствие техническим требованиям;
  • режим работы: рабочая скорость круга и скорость заготовки, величина подачи и ее способ (автоматическая или ручная), охлаждение (вид, количество, способ подачи в зону резания).

Операции абразивной обработки большей частью являются заключающими процесс механической обработки, определяющими качество поверхности и надежность при эксплуатации обрабатываемых деталей. Поэтому при выборе характеристики абразивного инструмента и назначении режимов обработки нужно учитывать большое количество переменных факторов, участвующих в процессе резания и формирования обрабатываемых поверхностей заготовок.

Неправильные выбор характеристики инструмента и назначение режимов работы приводят к браку обрабатываемых заготовок, снижению экономической эффективности операций (уменьшению производительности труда и стойкостной наработки абразивного инструмента, повышению объемного износа инструмента, снимаемого при правке, и времени на ее проведение).


ОБРАБАТЫВАЕМЫЙ МАТЕРИАЛ

Химический состав обрабатываемого материала существенно влияет на качество шлифования, которое определяется степенью окисления стружки и обрабатываемой поверхности. Процесс коррозии зависит от природы химических элементов, составляющих сплав. Например, алюминий, кремний, никель и другие способны образовывать химически устойчивую пленку, увеличивая стойкость сплавов к окислению. Наоборот, повышение содержания углерода снижает устойчивость сплавов против окисления и тем самым способствует процессу образования стружки и облегчает ее удаление с поверхности круга. Таким образом, повышение степени окисления облегчает процесс шлифования, а понижение- затрудняет. Поэтому углеродистые стали, например, лучше шлифуются, чем легированные конструкционные и инструментальные. Легирующие присадки способствуют образованию в сталях карбидных соединений, повышают их твердость и температуру плавления. Это ухудшает обрабатываемость сталей абразивными инструментами, увеличивает степень затупления абразивных зерен, понижает стойкостную наработку кругов.

Немаловажное значение для процесса шлифования имеют и физико-механические свойства материала- теплопроводность и теплостойкость, прочность и вязкость. Так, обработка сплавов с низкой теплопроводностью проходит при высоких температурах, что делает их труднообрабатываемыми. Высокая прочность в сочетании с большой вязкостью также затрудняет процессы шлифования. Например, серый чугун обрабатывается значительно легче, чем отбеленный или легированный.

Большое влияние на процесс шлифования оказывают характеристика абразивного инструмента и структура обрабатываемого материала. Например, стали по обрабатываемости шлифованием в зависимости от структуры можно расположить в следующем порядке: аустенитные, мартенситные, трооститные, сорбитные, перлитные. Исходя из этого, шлифование аустенитных сталей целесообразнее осуществлять кругами из белого электрокорунда и монокорудна. При опасности появления прижогов и шлифовочных трещин применяются круги открытых структур, иногда - круги из зеленого карбида кремния.

В настоящее время для шлифования труднообрабатываемых сталей и сплавов применяются инструменты из эльбора. Они позволяют исключить при шлифовании термические удары и прижоги.

Обработка твердых сплавов производится инструментами из карбида кремния и алмазов. Применение алмазных инструментов исключает появление шлифовочных трещин, обеспечивает высокую точность и качество обработки.

Большие преимущества алмазных кругов по сравнению с кругами из электрокорунда, карбида кремния и эльбора наблюдаются при шлифовании деталей из чугуна, твердых сплавов, титана, молибдена, ванадия, стекла, фарфора. Однако они не имеют преимущества при шлифовании сталей. Поэтому имеется строгое разделение области применения эльбора и алмазов при шлифовании сталей и твердых, но хрупких материалов.

Многообразие сочетаний обрабатываемых материалов по химическому составу, физико-механическим свойствам и структуре с геометрическими параметрами деталей и кинематическими связями при шлифовании не позволяют однозначно устанавливать характеристику абразивного инструмента. Так, для обдирки стального литья и проката применяются круги на бакелитовой связке, для окончательного шлифования - на керамической. При шлифовании сталей лучшие результаты дают круги из белого или нормального злектрокорунда. Для операций доводки предпочтительнее использовать бруски из карбида кремния.

Многочисленные эксперименты и производственные наблюдения подтверждают, что для каждого конкретного обрабатываемого материала и условий обработки существует наиболее эффективный абразивный материал.

РАЗМЕР ДЕТАЛИ И ФОРМА ШЛИФУЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ


При выборе абразивного инструмента, его зернистости, степени твердости, структуры, режима обработки немаловажное значение имеют размеры и форма шлифуемой поверхности. Так, для обработки заготовок, имеющих большую массу, хорошо отводящую образующееся при шлифовании тепло, применяют более твердые круги и интенсивные режимы. Заготовки, имеющие небольшую толщину стенок, обрабатывают мягкими кругами открытых структур.

При большой площади соприкосновения шлифовального круга с изделием требуются мягкие круги, так как удельные давления могут быть малы для периодического обновления поверхности круга, при малой площади контакта - наоборот. Если для круглого центрового шлифования, когда поверхность контакта незначительна, а удельные давления между обрабатываемой деталью и кругом велики, необходим, например, круг степени твердости С1 - С 2, то для внутреннего шлифования применяется круг степени твердости СМ1 - СМ2. При шлифовании отверстий малых диаметров из-за невозможности обеспечить скорость резания более 15-20 м/с выбираются круги более высоких степеней твердости.

Шлифование прерывистых поверхностей следует производить более твердыми кругами плотной структуры, так как прерывистость поверхности способствует повышению самозатачиваемости кругов. В случае обработки изделий торцом круга при большом контакте между обрабатываемой плоскостью и абразивным инструментом необходимы более мягкие крупнозернистые круги, чем в случае обработки периферией круга. При этом кольцевые круги должны быть мягче, чем сегментные.

Для обеспечения необходимых формы и размеров профильное шлифование производится более твердыми и относительно крупнозернистыми кругами. При неровной, прерывистой поверхности (отливки, поковки, детали с выступами, пазами и т. п.), при небольших контактах и работе, сопровождающейся ударами, следует применять (устойчивые по профилю, т. е. относительно плотной структуры и твердые, шлифовальные круги. С увеличением диаметра обрабатываемой заготовки при постоянной окружной скорости соответственно уменьшается нагрузка на режущие абразивные зерна, что позволяет .применять круги более низких степеней твердости. Увеличение диаметра обрабатываемой поверхности, как правило, повышает жесткость системы "станок - круг - заготовка", что способствует повышению стойкостной наработки круга.

Припуск на шлифование


Величина припуска определяет характер операции абразивной обработки: обдирочное, предварительное и окончательное шлифование.

Для удаления больших припусков на операциях обдирочного и предварительного шлифования применяют крупнозернистые круги с открытой структурой на бакелитовой и керамической связках.

При обдирочном шлифовании обычно применяют среднетвердые и твердые круги.

Для силового обдирочного шлифования, осуществляемого при высоких скоростях резания и давлениях в зоне резания, применяют специальные шлифовальные круги высоких степеней твердости и крупных размеров зерен на органических связках. Припуск на обработку, достигающий 6 - 12 мм, удаляется за один проход инструмента без последующей механической обработки.

При окончательных операциях, когда с заготовок удаляются небольшие припуски, следует применять круги относительно мелкозернистые с более плотной структурой. Во избежание поверхностных структурных изменений материала твердость инструмента должна быть понижена до среднемягкой или средней. Окончательное шлифование обычно ведется кругами на керамической связке, отделочное - на органической.

Часто предварительное и окончательное шлифование осуществляются в одной комбинированной операции. В этом случае инструментом одной и той же характеристики удаляется при более жестких режимах шлифования основная часть припуска (предварительная обработка), а затем при сниженных значениях подачи на глубину и продольной подачи и выхаживания осуществляется окончательная обработка поверхности детали. При комбинированной операции шлифования применяются среднезернистые круги средних степеней твердости.

Обычно распределение общего припуска (z) на шлифование осуществляется следующим образом:

предварительное - (0,5-0,6) z;

окончательное - (0,05-0,15) z.


СТАНОК


На выбор шлифовального круга существенное влияние оказывают тип, мощность и состояние станка, на котором производится операция шлифования. Нередко одна и та же операция может быть выполнена па станках различных по жесткости и мощности. Шлифовальный станок с жесткими подшипниками, смонтированный на жестком фундаменте, обеспечивает спокойную, без вибраций работу, а следовательно, и равномерную нагрузку на режущие зерна круга. Для работы на таком станке можно применять более твердые круги, чем при работе на станках с пониженной жесткостью.

При большой мощности станка можно применять более интенсивные и производительные режимы шлифования и во избежание большого износа использовать более твердые абразивные инструменты.

Автоматическая и механическая подачи обеспечивают более равномерную нагрузку на шлифовальный круг, чем ручная. Поэтому при ручной подаче следует применять более твердые круги.

Применение охлаждения на шлифовальных станках существенно облегчает процесс шлифования. Охлаждение способствует снижению нагрева обрабатываемого изделия, удалению стружки и уменьшению ее спекания, а также уменьшению засаливания рабочей поверхности круга. Поэтому при использовании СОЖ применяются круги более твердые (примерно на одну степень), чем при шлифовании всухую.

Высокие эксплуатационные показатели инструментов из алмаза и эльбора достигаются при их применении на станках высокой жесткости и виброустойчивости. Пониженные жесткость и виброустойчивость приводят к повышенному износу алмазно-эльборного слоя кругов. По нормам точности шлифовальные станки, предназначенные для работы этими инструментами, должны быть повышенной, высокой и особо высокой точности. Эти станки должны обеспечивать возможность осуществления автоматических продольной и поперечной подач при шлифовании с применением смазочно-охлаждающих жидкостей.

Для повышения эффективности шлифования следует применять станки, позволяющие вести обработку нескольких поверхностей одновременно. В этом случае применяют круги более низких степеней твердости, обеспечивающие равномерную нагрузку на режущие зерна и стабильное качество обработанной поверхности.


РЕЖИМ РАБОТЫ


Немаловажное значение для выбора абразивного инструмента имеет режим работы станка.
С повышением окружной скорости круга увеличивается число абразивных зерен, участвующих в процессе шлифования в единицу времени, и, следовательно, уменьшаются сечение стружки и величина нагрузки, приходящейся на одно зерно. Таким образом, абразивные зерна изнашиваются меньше. Наоборот, с уменьшением скорости круга участвует меньшее количество зерен в единицу времени, нагрузка на них возрастает, и круг изнашивается быстрее. В этом случае следует применять более твердые круги.

Работа на максимальных скоростях круга, допустимых условиями его прочности и типом станка, позволяет повысить производительность шлифования. По мере износа круга уменьшается его окружная скорость, и он начинает работать как более мягкий. Для поддержания постоянной скорости на шлифовальных станках следует устанавливать приводы, которые обеспечивают увеличение частоты вращения круга по мере его срабатывания.

Для повышения производительности шлифования необходимо увеличивать пропорционально повышению скорости круга и другие элементы режима. Например, повышение скорости поперечной подачи и увеличение глубины шлифования приводят к утолщению слоя металла, снимаемого в единицу времени, и к более интенсивному износу круга. С увеличением интенсивности съема металла до определенного предела стоимость обработки снижается, а затем из-за значительного износа шлифовального круга, работающего в условиях высокого самозатачивания, увеличивается.

В условиях работы круга высокой твердости из-за его быстрого затупления стоимость операции может также возрасти в связи с необходимостью более частой правки.

Следует отметить, что интенсификация режимов шлифования может привести к ухудшению качества обработанной поверхности и появлению прижогов. Это объясняется тем, что увеличение скорости резания существенно влияет на процесс шлифования, так как, с одной стороны, интенсифицируется процесс снятия стружек, а с другой стороны, увеличиваются скорости скольжения зерен с отрицательными углами микрорезания и деформирования металла в зоне контакта круга с заготовкой. При обработке труднообрабатываемых материалов и сплавов преобладание скольжения и пластического деформирования металла может привести к образованию шлифовочных трещин, повышенному износу и разрушению абразивных зерен. Поэтому высокие скорости резания (более 60 м/с) рекомендуются для существенного увеличения скорости съема металла при предварительном шлифовании легкообрабатываемых углеродистых и низколегированных сталей кругами из электрокорунда и высоколегированных быстрорежущих сталей кругами из эльбора. Окончательное и особенно отделочное шлифование с целью обеспечения высоких требований к качеству обрабатываемых поверхностей следует вести на пониженных скоростях шлифовального круга, не превышающих 35 м/с.

В настоящее время все большее распространение получает обдирочное шлифование со съемом больших припусков металла. Величина припуска, достигающая 6-12 мм, требует возрастания мощности на 1 мм высоты круга с 0,25 до 0,75 кВт. При этом применяются специальные круги, работающие при скорости 60-80 м/с, зернистостями 160 и 125 на бакелитовой связке высоких степеней твердости. Работа таких кругов при очень высоких удельных давлениях в зоне резания обеспечивает их самозатачивание и отсутствие прижогов.

Исходя из особенностей эксплуатации абразивных инструментов, осуществляют выбор их характеристики:

  • типа и размеров инструмента, шлифовального материала и его марки;
  • зернистости шлифматериала;
  • степени твердости;
  • структуры абразивного инструмента;
  • разновидности связки;
  • классов точности и неуравновешенности инструмента.

 

ТИП И РАЗМЕРЫ ИНСТРУМЕНТА


Тип и размеры абразивного инструмента определяются в зависимости от конструкции и назначения станка, его размеров, конструкции крепежного приспособления, формы и размеров обрабатываемых деталей, а также от площади контакта инструмента с обрабатываемыми поверхностями заготовок.

Наиболее просты по форме и универсальны по применению круги типа ПП (1) , которые используются для следующих операций:

  • круглого наружного шлифования заготовок преимущественно диаметром 250 -1100 мм;
  • круглого внутреннего шлифования заготовок преимущественно диаметром до 150 мм;
  • бесцентрового шлифования заготовок диаметром 250 - 600 мм, высотой 100 мм и более (на некоторых станках поточного производства и автоматических линиях применяется набор кругов высотой 700 - 800 мм);
  • плоского шлифования периферией круга заготовок преимущественно диаметром 200 - 450 мм;
  • глубинного плоского (профильного) шлифования заготовок преимущественно диаметром 200 - 600 мм, высотой 8 - 150 мм;
  • заточки инструментов диаметром 150 - 500 мм;
  • ручного полуавтоматического обдирочного шлифования заготовок преимущественно диаметром 150 - 600 мм, высотой 32 - 63 мм;
  • резьбо-, шлице- и зубошлифования.


Круги с выточками (типов ПВ ( 5 ), ПВК ( 23 ), ПВДК( 26 ), ПВД( 7 ) ) представляют собой разновидность кругов типа ПП. Выточки предназначены для более прочного крепления во фланцах и лучшего доступа круга к шлифуемому месту. Конические выточки у кругов типов ПВК ( 23 ), и ПВДК( 26 ) помогают также уменьшить площадь соприкосновения боковой поверхности круга с буртиками и фланцами изделий, обрабатываемых на круглошлифовальном станке. Если в уменьшении площади соприкосновения нет необходимости, то для тех же работ применяют круги типов ПВ( 5 ) и ПВД(7). Круги типа ПВ(5 ) применяют также для внутреннего шлифования в случае, когда надо шлифовать донышко изделия или работать "в упор".

Круги типов ПН (36), ПНР (40), ПНВ (41) применяются в крупносерийном и массовом производстве для обработки плоских поверхностей , таких как поршневые кольца, детали подшипников, диски трения, крестовины карданного вала, шатуны и др.. Круги типа ПНР имеют рифленую рабочую поверхность, и поэтому их применение предпочтительнее там, где существует опасность чрезмерного нагрева обрабатываемого изделия.

Круги типов 2П (4) и ЗП (3) приспособлены главным образом для заточки многорезцовых инструментов: пил и фрез, а также для шлифования зубьев шестерен и резьбошлифования.

Кольцевые круги типов К(2) и , применяемые для плоского шлифования и зубошлифования, крепятся в чашечной планшайбе станка каким-либо цементирующим или клеящим веществом.

Круги типа имеют выточку для более прочного крепления круга.

Круги типа ЧЦ ( 6 ) используются при заточке инструментов, при плоском шлифовании, иногда - при обработке отверстий, особенно несквозных. В последнем случае применяют крути с более толстыми стенками.

Круги типа ЧК ( 11 ) рекомендуется использовать для заточки инструментов и плоского шлифования, например направляющих станин станков, когда из-за резкого ограничения свободного пространства над обрабатываемой поверхностью нельзя использовать инструменты других типов.

Тарельчатые круги типов Т ( 12 ) и 1Т ( 14 ) применяют в случае еще более резкого ограничения свободного пространства вокруг шлифуемой поверхности: для заточки и доводки передних граней деталей, например зубьев фрез, для заточки червячных фрез, для обработки зубьев долбяков и зубьев шестерен.

Отрезные круги применяются для абразивной прорезки, шлифования пазов и отрезки материалов.
Круги других форм, а также сегменты, головки, бруски, предназначены для работы на станках специального назначения.

Сегменты крепятся в патроне станка и образуют круг с прерывистой кольцевой поверхностью, работающий торцом при плоском шлифовании. Различная форма сегментов обусловлена конструкцией патронов станка. Сегментный круг по сравнению с кольцевым (типов К, 2К) дает некоторое снижение шероховатости поверхности, но позволяет работать с более интенсивными режимами.

Шлифовальные головки сначала крепятся на металлической оправке с помощью клеящего вещества, а затем в патроне, получающем вращение от гибкого вала. С их помощью выполняются операции обработки штампов, матриц, пресс-форм, зачистки отливок, сварных конструкций. Головки типа AW иногда применяются для внутреннего шлифования.

Для машинной работы (хонингование и суперфиниширование) используются бруски типов БКв и БП.

Остальные типы брусков применяются для ручной обработки.


АБРАЗИВНЫЙ МАТЕРИАЛ


Выбор того или иного абразивного материала для изготовления инструментов, паст, порошков в значительной степени определяется характеристикой обрабатываемого материала.

Абразивные инструменты из алмаза, имеющие высокую абразивную способность при обработке, применяются:

  • при шлифовании и доводке хрупких и высокотвердых материалов и сплавов (твердых сплавов, чугунов, керамики, германия, кремния);
  • при окончательном шлифовании, заточке и доводке твердосплавных режущих инструментов;
  • при предварительном и окончательном шлифовании и хонинговании заготовок автотракторного производства;
  • при размерном и профильном шлифовании в автоматическом цикле деталей из твердых сплавов и высокопрочного чугуна, когда требуется высокая стойкость инструмента по профилю и режущей способности.


Абразивные инструменты из эльбора применяются:

  • при шлифовании и доводке труднообрабатываемых сталей и сплавов;
  • при окончательном шлифовании, заточке и доводке инструментов из быстрорежущих сталей;
  • при окончательном шлифовании прецизионных заготовок из жаропрочных, нержавеющих и высоколегированных конструкционных сталей;
  • при окончательном шлифовании направляющих станков, ходовых винтов, обработка которых затруднительна обычными абразивными инструментами из-за больших тепловых деформаций;
  • при размерном и профильном шлифовании стальных заготовок в автоматическом цикле, когда требуется высокая стойкость инструмента по профилю и режущей способности.

Инструменты из электрокорунда используются при обработке материалов с высоким сопротивлением разрыву (стали, ковкого чугуна, железа, латуни, бронзы). Инструменты из карбида кремния применяются для обработки материалов с низким сопротивлением разрыву, высокой твердостью и хрупкостью (твердых сплавов, чугуна, гранита, фарфора, кремния, стекла, керамики), а также очень вязких материалов (жаропрочных сталей и сплавов, меди, алюминия, резины).

При обработке материалов с высоким сопротивлением разрыву (обдирка стальных отливок, поковок, проката, высокопрочных и отбеленных чугунов, ковкого чугуна, окончательная обработка различных деталей машин из (углеродистых и легированных сталей в незакаленном и закаленном виде, марганцовистой бронзы, никелевых и алюминиевых сплавов и т. п.) рекомендуется применять абразивные инструменты из нормального электрокорунда.

Для обработки вышеуказанных материалов преимущественно на окончательных операциях, при профильном шлифовании и заточке инструментов из стали следует применять шлифовальные круги из электрокорунда повышенного качества.

Абразивные инструменты из белого электрокорунда применяются:

  • при обработке закаленных деталей из углеродистых, быстрорежущих и нержавеющих сталей, хромированных и нитрированных поверхностей;
  • при обработке тонких деталей и инструментов, когда отвод тепла, образующегося при шлифовании, затруднен (штампы, зубья шестерни, резьбовой инструмент, тонкие ножи и лезвия, стальные резцы, сверла, деревообрабатывающие ножи и т. п.);
  • при обработке деталей (плоское, внутреннее и профильное шлифование) с большой площадью контакта между кругом и обрабатываемой поверхностью, сопровождающейся обильным теплообразованием;
  • при отделочном шлифовании (хонингование, суперфиниширование и т. п.).

Для обработки твердых материалов с низким сопротивлением разрыву (чугуна, бронзового и латунного литья, твердых сплавов, драгоценных камней, стекла, мрамора, гранита, фарфора, твердого каучука, кости и т. п.), а также мягких и вязких материалов (латуни, меди и т. д.) применяется абразивный инструмент из карбида кремния, который характеризуется более высокой твердостью и меньшими углами заострения зерен, чем инструмент из электрокорунда. Для обработки этих материалов рекомендуются также круги, изготовленные из смеси карбида кремния (60% зеленого карбида кремния марки 63С и 40% черного карбида кремния марки 54С).

Карбид бора применяется исключительно в незакрепленном состоянии в виде паст и свободного зерна для доводки, притирки и отделки режущих поверхностей инструментов (резцов, разверток, зенкеров, протяжек, сверл), армированных пластинками металлокерамики. Имеет широкое применение при доводке фильер, калибровочных колец из твердых сплавов, шлифовании точных технических и часовых камней из искусственного рубина, сверлении и доводке подпятников к специальным измерительным приборам.

 

ЗЕРНИСТОСТЬ ШЛИФОВАЛЬНОГО МАТЕРИАЛА


При выборе инструмента для операции абразивной обработки существенное значение имеет зернистость абразивного материала.

Зернистость выбирается в зависимости от следующих факторов:

  • количества снимаемого при обработке материала;
  • требуемой шероховатости и точности обработки поверхности;
  • физических свойств обрабатываемого материала;
  • требуемой в автоматическом цикле шлифования стойкости кругов между правками.

Крупнозернистые инструменты применяются:

  • при обдирочных и предварительных операциях с большой глубиной, резания, когда удаляются большие приписки;
  • при работе на станках большой мощности и жесткости;
  • при обработке материалов, которые вызывают заполнение пор круга и засаливание его поверхности, например при обработке латуни, меди и алюминия;
  • при большой площади контакта круга с обрабатываемой деталью, например при использовании высоких кругов, при плоском шлифовании торцом круга, при внутреннем шлифовании.


Средне- и мелкозернистые инструменты применяются:

  • для получения шероховатости поверхности 0,32-0,080;
  • при обработке закаленных сталей и твердых сплавов;
  • при окончательном шлифовании, заточке и доводке инструментов;
  • при высоких требованиях к точности обрабатываемого профиля детали.


С уменьшением размера абразивных зерен повышается их режущая способность за счет возрастания числа зерен на единице рабочей поверхности, уменьшения радиусов округления зерен, меньшего износа отдельных зерен. Однако уменьшение размера зерен приводит к значительному уменьшению пор круга, что вызывает необходимость снижения глубины шлифования и величины снимаемого на операции припуска. Чем мельче абразивные зерна в инструменте, тем меньше в единицу времени снимается материала с обрабатываемой заготовки.

Мелкозернистые инструменты обладают меньшей способностью к самозатачиванию по сравнению с инструментом более крупной зернистости, в результате чего быстрее притупляются и засаливаются. В настоящее время все более широкое применение находят абразивные инструменты так называемых промежуточных (20, 32 и 63) зернистостей. Применение шлифовальных кругов зернистостью 32 вместо шлифовальных кругов зернистостью 40 позволяет повысить стойкость кругов до 60% и снизить шероховатость обработанной поверхности. Замена кругов зернистостью 40 кругами зернистостью 63 при предварительном и комбинированном шлифовании повышает съем металла до 20% при одновременном увеличении стойкости кругов до 18%. Таким образом, рациональное сочетание режима обработки, правки инструмента и его зернистости позволяет получать высокие точность и качество обработки поверхности, разную стойкость кругов между правками.

Инструменты из алмазов и эльбора, изготовляемые зернистостью 25 и мельче, применяются при предварительном и окончательном шлифовании заготовок.


ТВЕРДОСТЬ


Твердость инструмента в значительной степени определяет производительность труда при обработке и качество обработанной детали.

Абразивные зерна по мере их затупления должны обновляться путем скалывания и выкрашивания частиц. При слишком твердом круге связка продолжает удерживать затупившиеся и потерявшие режущую способность зерна. При этом на работу расходуется большая мощность, изделия нагреваются (возможны их коробления), на поверхности появляются следы огранки, царапины, прижоги и другие дефекты. При слишком мягком круге зерна, не утратившие свою режущую способность, выкрашиваются, круг теряет правильную форму, увеличивается его износ, в результате чего трудно получить детали необходимых размеров и формы. В процессе обработки появляется вибрация, необходима более частая правка круга. Таким образом, в обоих случаях снижается интенсивность съема материала, повышается шероховатость поверхности обрабатываемого изделия.

Твердость абразивного инструмента имеет оптимальное значение, когда она соответствует режиму обработки и условиям шлифования. В остальных случаях как повышение, так и понижение степени твердости будет вызывать снижение периода стойкости между правками.

На выбор твердости абразивного инструмента влияют следующие факторы: физико-механические свойства шлифуемого материала, величина площади контакта между инструментом и изделием, режим работы, мощность электродвигателя и состояние станка.

При выборе твердости круга необходимо руководствоваться следующими положениями.

  • Твердые материалы скорее истирают абразивные зерна, затупляют их. Удаление затупившихся зерен скорее происходит в сравнительно мягких кругах. Поэтому для обработки твердых материалов следует применять мягкие абразивные инструменты, а для обработки материалов невысокой твердости - более твердые. Исключение составляют медь, алюминий, свинец, нержавеющая и жаропрочная стали, которые шлифуют мягким инструментом. При обработке вязких материалов отходы шлифования заполняют поры круга, и он становится не пригодным для работы. Тогда правка круга необходима, хотя абразивные зерна в этом случае могут быть еще очень острыми.
  • С увеличением площади контакта между кругом и изделием давление на единицу площади круга уменьшается, и, следовательно, обновление затупившихся зерен затрудняется. В этом случае следует использовать более мягкий инструмент.
  • Чем больше рабочая скорость круга при прочих неизменных условиях, тем более мягкий инструмент следует применять. При интенсивных режимах работы - большой скорости изделия и поперечной подаче - применяются более твердые круги.
  • Для предварительных операций применяются более твердые инструменты, чем для окончательных.
  • При шлифовании всухую следует использовать более мягкие круги, чем при работе с охлаждением.
  • При шлифовании неровных, прерывистых поверхностей применяются более твердые инструменты, чем при шлифовании ровных, без разрывов поверхностей.
  • На автоматических станках виброустойчивых и жестких конструкций со спокойным ходом шпинделя применяются более мягкие круги, чем на станках с ручными подачами.
  • Мелкозернистые инструменты должны быть относительно меньшей твердости, а крупнозернистые - большей.
  • При заточке лезвий закаленных инструментов, при шлифовании и заточке пластинок из твердых сплавов, при обработке поверхностей изделий, плохо отводящих тепло, тонких с отверстиями (типа труб) и т. п. применяют мягкие шлифовальные круги.
  • При одинаковых (условиях шлифования абразивные инструменты на бакелитовой связке должны быть на две степени тверже инструментов на керамической связке.
  • Мягкие круги экономичнее твердых, реже правятся и позволяют вести обработку с более интенсивными режимами. Однако твердость их не должна быть столь низкой, чтобы они быстро нанашивались и теряли форму.

 

СТРУКТУРА


На выбор структуры инструмента влияют следующие факторы:

  • физико-механические свойства обрабатываемого материала (мягкие материалы с небольшим сопротивлением разрыву обрабатываются кругами открытых структур, твердые с мелкозернистым строением и хрупкие материалы - кругами закрытых структур);
  • требуемое качество отделки (для окончательной обработки следует использовать круги более закрытых структур, чем для предварительной или грубой обработки; для обдирки со значительным припуском рекомендуется использовать круги открытых структур);
  • величина давления при шлифовании (при больших давлениях следует применять круги средней и закрытой структур).


Для обеспечения предусмотренной циклом равномерной работы, редкой правки инструмента и получения стабильного качества изделий шлифовальные круги для автоматических линий должны отличаться равномерностью по степени твердости и структуре. Как правило, они изготовляются по ужесточенным техническим условиям.

 

СВЯЗКА


Связка абразивного инструмента в значительной степени обуславливает интенсивность съема материала, качество обработки и износ инструмента и соответственно экономичность операции.


При выборе абразивного инструмента исходят из следующих данных:

  • характера операции;
  • кинематики резания;
  • условий работы инструмента.


Необходимо помнить, что связка абразивного инструмента не участвует в резании и удалении припуска, но существенно влияет на состояние рабочей поверхности инструмента и работу абразивных зерен. Наибольшее применение в настоящее время получили инструменты на керамической и бакелитовой связках.

Для грубых обдирочных работ рекомендуются круги на бакелитовой связке, для чистовых операций - на различных связках. Обычно круги на бакелитовой и вулканитовой связках обеспечивают более высокий класс шероховатости плоскостей. На плоскошлифовальных станках, работающих торцом круга, и при обработке прерывистых поверхностей, т.е. в условиях ударной нагрузки, необходимо применять сегменты или кольца на бакелитовой связке.

Для увеличения производительности обдирочные операции следует вести кругами на бакелитовой связке на режимах скоростного шлифования. При обработке тонких изделий, лезвий режущих инструментов и других деталей, где опасен прижог, также применяют круги на бакелитовой связке.

Эльборовые круги на керамической связке отличаются прочным закреплением эльбора в абразивном слое, высокой стойкостью профиля; круги на органической связке более эластичны, отличаются высокими режущими свойствами, интенсивно самозатачиваются, редко засаливаются, позволяют осуществить бесприжоговое шлифование на повышенных режимах, имеют по сравнению с кругами на керамической связке более высокий удельный расход эльбора.

При шлифовании и доводке алмазными кругами на бакелитовой связке в зоне резания выделяется меньше тепла, а силы резания значительно меньше, чем при работе кругами на металлической связке. Алмазные круги на металлической связке обладают высокой стойкостью, длительно сохраняют рабочий профиль, находят преимущественное применение на операциях предварительного шлифования при съеме небольших припусков.



Назад в раздел