Файл: Терган, В. С. Плоское шлифование учеб. пособие.pdf

рые режущие кромки. Чтобы в процессе резания при высоких тем­ пературах, образующихся в месте контакта инструмента и заготов­ ки, материал инструмента не потерял режущей способности, он дол­ жен обладать большой температурной стойкостью, а чтобы от уси­ лий, возникающих при резании, инструмент не ломался, он должен иметь большую прочность. Этими требованиями следует руководст­ воваться при выборе абразивного материала.

Твердость абразивного материала определяют вдавливанием в него алмазной пирамиды с углом при вершине 136°. При этом мик­ ротвердость выражается в кгс/мм2:

При высокой температуре в зоне резания микротвердость сни­ жается, поэтому затрудняется вдавливание зерен в поверхность об­ рабатываемого материала.

Чтобы сохранять высокую микротвердость, необходимо интен­ сивно охлаждать абразивный инструмент. Прочность абразивных

ного предел прочности при сжатии равен 75,7 кгс/мм2 и при изги­ бе— 8,72 кгс/ммг, у карбида кремния эти величины соответственно равны 224 и 15,5 кгс/мм2, у монокорунда 304 и 36 кгс/мм2. Проч­ ность зерен увеличивается с уменьшением размеров зерен.

§ 3. ЗЕРНИСТОСТЬ АБРАЗИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Шлифовальный круг, брусок или порошок изготовляется из аб­ разивных зерен определенного размера, чтобы снимаемые ими стружки были бы примерно одинаковыми. Дня снятия большой стружки, применяют шлифовальные круги с крупными зернами, для снятия небольшой стружки — с зернами помельче.

Опыт показал, что при однородном составе зерен уменьшается износ круга, улучшается качество поверхности шлифованной де­ тали, повышается производительность и точность обработки.

При подготовке абразивного материала большие куски его раз­ мельчают в дробилках до получения зерен требуемых размеров. После дробления зерна очищают от посторонних примесей. Подвер­ гают химической и термической обработке и просеивают на ситах для сортировки по размерам.

Размер зерен — зернистость абразивных материалов определяет­ ся размерами сторон ячеек двух сит, через которые просеивают аб­ разивные зерна. Из-за недостаточной точности размеров ячеек ме­ таллических сит, на которых просеивается абразивный материал, и

15

способов разделения зерен только до 55—60% зерен одинакового размера остается на сите.

Внастоящее время найдены новые методы просева, позволяю­ щие получать до 70% одинаковых зерен.

Впроцессе размельчения зерна приобретают разную форму. Инструмент, изготовленный из зерен только одинаковой формы, обеспечивает большую производительность и продолжительность работы без правки (стойкость). В настоящее время разработан способ разделения зерен по форме. Инструменты из таких зерен применяются для ответственных видов шлифовальных работ.

Номера зернистости абразивных материалов по ГОСТ 3647—71 задаются длиной стороны ячейки сита в сотых долях миллиметра (по ГОСТ 3647—46 размеры определялись количеством проволочек

сита на длине в один дюйм — меш).

Большие размеры зерен соответствуют тому размеру отверстий

2)шлифпорошки — 12; 10; 8; 6; 5; 4; 3;

3)микропорошки — М63; М50; М40; М28; М20; М14.

Микропорошки обозначаются буквой М и цифрой, показывающей наибольший размер зерна в микрометрах {мкм)\

4) тонкие микропорошки — М10; М7; М5.

В результате дробления, а затем разделения зерен по размерам каждый номер зернистости характеризуется содержанием отдель­ ных фракций в процентах по весу. Получить в промышленных усло­ виях только одну фракцию зерен практически невозможно. Поэто­ му в каждом номере зернистости различают основную, крупную, предельную, мелкую и комплексную фракции.

Основная фракция абразивного порошка — это совокупность аб­ разивных зерен одного интервала размеров, преобладающих по ко­ личеству данного абразивного порошка. Размеры устанавливаются нормативно-техническими документами.

Крупная фракция абразивного порошка — совокупность абра­ зивных зерен, размеры которых превышают размеры зерен основной фракции на один интервал размеров.

Предельная фракция абразивного порошка — совокупность аб­ разивных зерен, размеры которых превышают размер зерен основ­ ной фракции на один-два интервала.

Мелкая фракция — совокупность абразивных зерен в порошке, размеры которых меньше размеров зерен основной фракции на один-два размера.

Комплексная фракция — совокупность абразивных зерен, разме­ ры которых колеблются относительно размеров основной фракции на ± один интервал.

Размер зернистости характеризуется размером только основной фракции.

16

Номер зернистости дополняется буквенными индексами В; П; Н; Д в зависимости от процентного состава основной фракции, при соблюдении норм по остальным фракциям. Например 80П; Ml ОД и т. п.

Чем больше содержание основной фракции, тем более одноро­ ден состав порошка абразива и лучше условия шлифования.

Зернистость крута выбирают в зависимости от вида шлифова­ ния, величины съема материала, требуемой шероховатости поверх­ ности и точности обработки. Круги с крупным зерном увеличивают съем металла, повышают производительность труда, но при этом на поверхности детали остаются глубокие риски; поэтому их при­ меняют на обдирочных работах.

Мелкозернистые круги используют при чистовом и тонком отде­ лочном шлифовании, обеспечивающем точность свыше 1-го класса (допуск до 1—2 мкм).

Все более широкое распространение в инструментальном произ­ водстве получают алмазы. Природные алмазные зерна и порошки по ГОСТ 9206—59 обозначались буквой А и цифрой, соответствую­ щей пределам крупности зерен, синтетические алмазы — АС. По ГОСТ 9206—70 после букв, указывающих абразивный материал, имеется дробь. В числителе дроби проставляется наибольший раз­ мер зерна, а в знаменателе — наименьший. Размеры синтетиче­ ских алмазов, изготовляемых промышленностью, указаны в спра­ вочниках.

Микропорошки из природного алмаза обозначаются AM и АН, из синтетических алмазов — ACM и АСН. а за буквенным обозна­ чением указываются размеры зерен основной фракции от — до. Микропорошки марок АСН и АН обладают повышенной абразив­ ной способностью. Они применяются для обработки природных и синтетических алмазов, корундов, спецкерамики и других сверх­ твердых и хрупких труднообрабатываемых материалов. Микропо­ рошки из эльбора обозначают ЛМ.

Применение алмазных и эльборовых кругов позволяет получать шероховатость поверхности 12—14-го класса.

§ 4. СВЯЗКИ И СТРУКТУРА ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ

Абразивные зерна после сортировки по размерам соединяют в единую прочную массу для образования шлифовального круга опре­ деленной формы при помощи связующего вещества.

Связующие вещества делятся на неорганические и органические. К неорганическим относят металлическую, керамическую, силикат­ ную и магнезиальную связку, к органическим — бакелитовую, глифталевую и вулканитовую.

Связки. Алмазные зерна и зерна эльбора соедишнет металлыческой или бакелитовой связками. Металлическая Ісв^& р бывает вольфрамо-кобальтовой, железо-никелевой, меднр-о^о^фй'ной. На

металлической связке изготовляют кольца с 100%-ной концентра­ цией алмаза, что соответствует содержанию в 1 мм3 алмазоносного слоя 0,878 мг алмаза, или 150 и 200%-ной концентрации. На бакели­ товой связке изготовляют круги 50 и 25%-ной концентрации (при 50%-ной концентрации — 0,439 мг\ при 25%-ной — 0,219 мг алмаза).

К е р а м и ч е с к а я с в я з к а представляет собой стекловидную или фарфороподобную массу, составные части которой — огнеупор­ ная глина, полевой шпат, кварц и другие материалы. Смесь из связ­ ки и абразивного зерна прессуется в форме или отливается. Литые круги более хрупки и пористы, чем прессованные. Различная твер­ дость кругов достигается путем подбора состава связки, а порис­ тость— режимами прессования.

Керамическая связка устойчива при высоких температурах, об­ ладает большой химической стойкостью, а потому допускает при шлифовании применение различных смазывающих и охлаждающих жидкостей. На керамической связке изготовляют шлифовальные круги из электрокорунда нормального, электрокорунда белого, кар­ бида кремния черного и зеленого.

Для выполнения ответственных шлифовальных операций инст­ рументы применяют из электрокорунда на керамических борных связках. Окись бора улучшает процесс затвердевания (кристалли­ зации) связки, увеличивает прочность и уменьшает объем связки. Керамические борные связки позволяют повысить производитель­ ность кругов на 20—30%.

Скорость кругов на керамической связке может достигать 65 м/сек. Однако при работе со скоростью вращения круга более 50 м/сек необходимо упрочнять защитный кожух круга и произво­ дить ужесточение конструкции станка. Тонкие круги на керамиче­ ской связке не могут воспринимать боковых нагрузок.

обеспечивает прочного закрепления зерен в круге, так как жидкое стекло слабо сцепляется с абразивными зернами. Круги на сили­ катной связке применяются в тех случаях, когда обработка выпол­ няется без охлаждения и в то же время обрабатываемая поверх­ ность не должна перегреваться. Круги на этой связке достаточно водо- и щелочноустойчивы. Они обеспечивают большую производи­ тельность, чем круги на бакелитовой связке. При нагреве затупив­ шиеся зерна легко освобождаются из связки и в работу вводятся новые зерна. Скорость кругов на этой связке — до 30 м/сек.

М а г н е з и а л ь н а я с в я з к а представляет собой смесь каус­ тического магнезита и хлористого магния (цемент Сореля). Приме­ няется для изготовления кругов из наждака и природного корунда.

Круги на магнезиальной связке неоднородны, быстро и неравно­ мерно изнашиваются, т. е. малостойки. Они очень чувствительны к сырости, под действием которой разрушаются, а также к повышен­

18

смолу в виде порошка или бакелитового лака. Это наиболее рас­ пространенная из органических связок.

Круги на бакелитовой связке изготовляют из различных абра­ зивных материалов. Они обладают высокой прочностью и эластич­ ностью, устойчивы при переменных нагрузках, но пористость их ни­ же, чем у кругов на керамической связке.

В настоящее время начали изготовлять круги на бакелитовой связке с добавлением наполнителя — криолита, что позволило уве­ личить стойкость кругов на 50% по сравнению с кругами, не напол­ ненными криолитом.

Круги на бакелитовой связке работают при скоростях 35— 70 м/сек и более. На этой связке изготовляют круги малой толщи­ ны (высоты) для отрезных работ.

При работах, когда температура круга достигает более 300° С, связка быстро выгорает, а зерна легко выкрашиваются. Под дейст­ вием щелочных жидкостей бакелитовая связка частично разрушает­ ся, а потому применение охлаждающих жидкостей с содержанием соды более 1,5% не рекомендуется.

Г л и ф т а л е в а я с в я з к а получается при взаимодействии глицерина и фталевого ангидрида. Она по виду напоминает кани­ фоль. На глифталевой связке инструмент изготовляют примерно так же, как и на бакелитовой. Зерна перемешивают с увлажните­ лем, затем с измельченной глифталевой смолой. Эту массу протира­ ют через сетку и формуют на гидравлических прессах в пресс-фор­ мах до получения заданного объемного веса. Затем производится термообработка в камерных сушильных печах с электроподогревом. Водостойкость и упругость таких кругов больше, чем кругов на ба­ келитовой связке, но прочность и теплостойкость меньше. Приме­ няется для окончательного шлифования и доводки поверхностей до шероховатости V 10—V 11. Скорость кругов на этой связке —

35—50 м/сек.

Для шлифования высокоуглеродистых сталей во избежание прижогов и трещин применяют круги на бакелитовой и глифталевой связках.

В у л к а н и т о в а я с в я з к а в своей основе имеет синтетиче­ ский каучук. Для изготовления кругов абразивный материал сме­ шивают с каучуком, а также серой и другими компонентами в ма­ лых количествах. В специальных формах под прессом абразив­ ную смесь вулканизуют, при этом каучук становится твердым и эластичным. При температуре выше 150° С каучук размягчается и набивается в промежутки между зернами абразива. Круги на такой связке засаливаются и часто требуют правки.

Круги на вулканитовой связке благодаря их эластичности ус­ пешно используют для прорезных и отрезных работ. Они обладают хорошей полирующей способностью и позволяют работать со ще­ лочными охлаждающими жидкостями. Скорость кругов на вулка­ нитовой связке 18—80 м/сек.

С в я з к и с у п р о ч н я ю щ и м и м а т е р и а л а м и . В на­ стоящее время освоен выпуск кругов с тканевыми прокладками или