Файл: Маслов, Е. Н. Теория шлифования материалов.pdf

Из выражения (12) следует, что фактическая ширина шлифования равна цилиндрической части круга. При обычном шлифовании высота круга во много раз больше радиуса округления его «уголков», поэтому для расчетов можно принять В ^ Н. Из выражения (12) следует также, что при возрастании высоты круга Н можно получить

лагается в порах между шлифующими зернами и по выходе из зоны контакта с деталью выбрасывается наружу. При достаточно большом сечении стружки, но недоста­ точных размерах пор между шлифующими зернами стружка может быть настолько вдавлена в промежутки между зернами, что для ее отделения сила, развиваемая струей охлаждающей жидкости, может оказаться недо­ статочной. Отходы, образующиеся при шлифовании, кроме стружки, содержат также истертую в порошок связку и мельчайшие частицы шлифующего зерна.

Основные природные и синтетические шлифующие материалы

Природный алмаз (А) — модификация углерода кри­ сталлического строения, содержащая обычно небольшое количество примесей различных химических элементов. Природный алмаз добывается из коренных или россыпных месторождений. Месторождения алмазов весьма ограни-

25

чены, причем добываемые из недр земли или из россыпей природные алмазы являются разнородными по величине, форме (рис. 15), а также по цвету и качеству. Окраска

Рис. 15. Природные алмазы различной формы:

а — цельные; б — изометричные

алмазов зависит от содержащихся в них примесей. Кри­ сталлы алмазов имеют разнообразную геометрическую форму, лишь приближающуюся к геометрически правиль-

Рис. 16. Форма кристаллов природных алмазов:

ной. Наиболее часто встречаются следующие формы кри­ сталлов: плоскогранные — октаэдр, ромбододекаэдр, куб и их комбинация, а также кривогранные— октаэдроид, додекаэдроид, гексаэдроид и их комбинация (рис. 16).

26

Разнообразие кристаллов природных алмазов обуслов­ лено не только разными кристаллографическими фор­ мами, но и различным строением граней близких по форме кристаллов и разнообразной их деформацией.

Основной формой плоскогранных кристаллов можно считать октаэдр, у которого наиболее часто вместо острых ребер наблюдаются округлые поверхности, расширяю­ щиеся к вершинам кристалла. Многие из таких кристаллов

сложноскультивированные углубления в средней части граней.

У плоскогранно-кривогранных кристаллов вместо ре­ бер имеются заметно округлые поверхности, а грани у них нередко имеют ступенчатое строение, подчас до­ вольно сложной формы. Среди кристаллов алмаза встре­ чаются также и «двойники»— сросшиеся кристаллы раз­ личной формы. Кристаллы природного алмаза А250/200, сфотографированные в проходящем свете, приведены на рис. 17.

Алмаз обладает наивысшей твердостью, высоким моду­ лем упругости, хорошей теплопроводностью и др. Средние величины физико-механических свойств алмаза следую­

27

предел прочности при изгибе 294 МН/м2; коэффициент теплопроводности 146,6 Вт/(м-°С); коэффициент линей­ ного расширения 0,9 -ІО '6 1 /град.

Свойства алмаза, являющегося анизотропным кри­ сталлом, не одинаковы по различным граням (рис. 18). Например, микротвердость алмаза по граням октаэдра (111) является относительно наибольшей, по грани ромбо­ додекаэдра (ПО) меньшей и по грани куба (100) — еще

Ö)

Рис. 18. Направления твердости алмаза формы октаэдра (а) и ромбо­ додекаэдра (б). Длинными стрелками указаны направления большей твердости и короткими — меньшей твердости

меньшей, т. е. тв. (111) £>тв. (ПО) і>тв. (100). В соот­ ветствии с этим алмаз труднее обрабатывается (шли­ фуется) по грани октаэдра, легче — по грани ромбододе­ каэдра и еще легче — по грани куба.

Алмаз обладает низким коэффициентом трения по стали и другим металлам, причем по направлениям боль­ шей твердости коэффициент трения является меньшим, чем по направлениям меньшей твердости, а при повышении

28

является его отличная полируемость, позволяющая полу­ чать весьма острые режущие кромки у различных алмаз­ ных однокристальных режущих инструментов (резцов и др.). У этих алмазных инструментов можно получить радиус округления режущей кромки до долей микрона. Для изготовления алмазных порошков и паст обычно используют природный алмаз пониженного качества.

Природные абразивные материалы. Из природных аб­ разивных материалов применяют корунд, наждак и кре-

с примесью других минералов. Он является весьма твер­ дым и не очень хрупким материалом; в природе встречается много разновидностей корунда. Природный корунд кри­ сталлизуется в гексагональной сингонии в виде дипирамидальных длиннопризматических, ромбоэдрических и пинакоидальных кристаллов. Дипирамидальные формы образованы главным образом гранями пирамид с неболь­ шим развитием граней основного ромбоэдра.

Наждак (Н) — минерал на основе кристаллической окиси алюминия, содержащий не выше 60% А120 3 и имею­ щий посторонние примеси, снижающие его абразивные свойства по сравнению с корундом.

29

Кремень (Кр) — минерал, состоящий в основном из окиси кремния (до 97% S i0 2), с примесью других мине­ ралов.

Природные абразивные материалы успешно заменяются искусственными.

Синтетический алмаз (АС) получается" из алмазообра­ зующего материала, содержащего углерод, с применением катализатора. В качестве ал­ мазообразующего материала на­ иболее часто примбняют графит (реже — сажу или древесный

давления и температуры происходит расплавление ката­ лизатора с перестройкой атомов углерода из гексагональ­ ной структуры, которую имеет графит, в кубическую, которую имеет алмаз (рис. 21). При этом свойства веще­ ства резко изменяются и из мягкого графита образуется сверхтвердый материал — алмаз.

Согласно диаграмме состояния системы алмаз—графит (рис. 22) нижний предел давлений и температур, необходи­ мый для образования алмаза с применением данного ката-

30

лизатора, устанавливается кривой, определяющей гра­ ницу между алмазом и эвтектикой, состоящей из алмаза и метастабильного графита [184]. Алмаз синтезируется примерно при следующем режиме: давлении р = !0 000н- -г-20 000 МН/м2, температуре 1500н-2500° С, времени вы­ держки примерно 1 мин [184]. В результате синтеза обра­ зуются сравнительно мелкие кристаллы алмаза массой 0,2—0,8 кар., размером в поперечнике не свыше 1,0 мм. При повышении давления температура, необходимая для получения алмаза, снижается. Прочность и качество кри-

Таблица 1

Характеристика шлифпорошков

Марка

и название алмазного Свойства зерен Область применения

порошка

31