Конструкции абразивных инструментов.

 

Абразивные инструменты имеют свои конструктивные особенности. Шлифовальные круги, бруски, сегменты, головки применяют для различных операций шлифования, хонингования, полирования и т. п.

Конструктивные особенности абразивных инструментов рассмотрим на конкретном примере шлифовального круга по его маркировке: ПП 500x60x305 34А 40 СТ2 6 К5 35 м/с А 1 кл. В маркировку инструмента входят тип круга и его размеры (ПП 500x60x305), марка абразивного материала (34А), зернистость и индекс зернистости (40), твердость (СТ2), структура (6), связка (К5), допустимая окружная скорость (35 м/с), класс точности (А), класс неуравновешенности (1 кл).

Абразивные материалы. Рабочими элементами любого абразивного инструмента являются классифицированные частицы абразивного материала, твердость которых выше твердости обрабатываемого материала. В качестве абразивного материала широко используются электрокорунды, карбид кремния, алмаз, кубический нитрид бора (эльбор). Алмазно-абразивной обработке подвергают самые различные поверхности и материалы. Наиболее широкое применение в машиностроении находят круги из электрокорунда и карбида кремния по ГОСТ 2424 – 83, алмазные круги по ГОСТ 16167– 80, 16172 –80Е и др., а также эльборовые круги по ГОСТ 17123—79Е.

Электрокорунды (кристаллическая окись алюминия А1₂О₃) получают из естественных бокситов с незначительными примесями некоторых материалов. По мере возрастания номера индекса растет процентное содержание окиси алюминия и увеличивается

Рис.3.11. Форма сечений шлифовальных кругов по ГОСТ 2424 – 83:

а – с прямым профилем (ПП); б – с двусторонним коническим профилем (2П); в – с коническим

профилем (ЗП); г – с выточкой (ПВ); д – с конической выточкой (ПВК); е – с двусторонней выточкой (ПВД); ж – с двусторонней конической выточкой (ПВДК); з – специальный (ПН); и – кольцевой (К); к – чашечный цилиндрический (ЧЦ); л – чашечный конический (ЧК); м – тарельчатый (Т);

н – с двусторонней выточкой и ступицей (ПВДС).

 

режущая способность. Легируя глинозем в процессе плавки титаном, цирконием, хромом, получают абразивные материалы с требуемыми свойствами.

Карбид кремния (карборунд) содержит 97 – 99 % SiC и незначительные примеси других элементов. Выпускают две разновидности карбида кремния: черный (53С, 54С) и зеленый (63С, 64С). Зеленый карбид кремния более хрупок, чем черный, и применяется для обработки чугуна, твердых сплавов цветных металлов, камня. Черный карбид кремния более прочен и применяется в аналогичных случаях, но более тяжелых условиях обработки.

Алмазные инструменты (круги, правящий инструмент, некоторые виды лезвийного инструмента, порошки) необходимы для прогрессивной технологии в машиностроении и потребность в них непрерывно растет. В инструментах природный алмаз условно обозначают А, синтетические алмазы АС. По ГОСТ 9206 – 80Е выпускают алмазные шлифпорошки следующих марок: АСО, АСР, АСВ, АСК, АСС (шлифзерно 2000 – 160 мкм, шлифпорошки 125 – 40 мкм, микропорошки 63 – 14 мкм; тонкие шлифпорошки 10 – 3 мкм).

В 1957 г. был синтезирован новый абразивный материал — кубический нитрид бора. Кубический нитрид бора можно встретить под названиями: борозон, композит гексанит, эльбор, кубонит, КНБ. По своим прочностным характеристикам и режущей способности эльбор близок к алмазу. Его условное обозначение Л. Плотность эльбора (3,48 г/см3) немного уступает плотности алмаза (3,5 г/см8).

Абразивные инструменты из белого электрокорунда применяют в основном для обработки закаленных заготовок и инструментов из углеродистых легированных быстрорежущих сталей. Абразивные материалы из карбида кремния SiC имеют большую твердость, чем зерна электрокорунда, и меньшую химическую связь.

Абразивный инструмент из природного и синтетических алмазов широко применяют для обработки заготовок и инструмента из твердых сплавов, стекла, керамики, камня, бурового инструмента.

Для обработки легированных труднообрабатываемых жаропрочных сталей и сплавов применяют шлифовальные круги, бруски, шкурки, лезвийный инструмент из эльбора.

Зернистость инструмента. Зернистость инструмента характеризует размер зерен основной группы. Шлифзерно сортируют специальными ситами с размером ячеек 200 – 16 мкм, а шлифпорошки с размером ячеек 12 – 3 мкм. Зернистость шлифовального материала на абразивном инструменте указывают в десятках микрометров, например зернистость 40 означает средний размер зерна 400 мкм. Мелкие зерна называют микропорошками (М63 – Ml4) или тонкими микропорошками (М10 – М5).

Твердость инструмента. Способность связки предотвращать вырывание абразивных зерен в процессе резания при сохранении инструментом характеристики в пределах установленной нормы называют твердостью инструмента. Чем выше степень твердости, тем прочнее связь между абразивными зернами в инструменте. И чем выше твердость, тем больше связки и меньше пор. Таким образом, абразивные инструменты из одного и того же материала, с одной и той же связкой могут иметь различную твердость.

Каждая степень твердости имеет несколько подгрупп и на маркировке круга степень твердости указывают индексом, например СТ2, ЧТ5 и т. п. Твердость – очень важный показатель работоспособности инструмента: в чрезвычайно мягком круге еще работоспособные зерна могут вырываться из связки, увеличивая расход инструмента. В чрезмерно твердом круге затупившиеся зерна остаются в инструменте, ухудшая параметры качества обработанной поверхности. Определенной твердости всегда соответствует определенный объем пор, %.

 

Твердость абразивного инструмента Ml М2 МЗ СМ1 СМ2 С1 С2 СТ1 СТ2 СТЗ

Объем пор.. 46,5 45 43,5 42 40,5 39 37,5 36 34,5 33

 

Из сказанного выше следует, что изменение твердости достигается изменением доли связки ДУСБ и соответствую­щим изменением объема пор при постоянном объеме зерен для определенной структуры круга. Для объема круга

V s + (УСЕ ±AVQB) + (Va Т АУд) – ЮО %,

где V s — суммарный объем зерен в круге, %; VCB – суммарный объем пор в чугуне, %; Vn – суммарный объем пор в круге, %.

По степени твердости абразивные инструменты подразделяют на 8 групп и более чем на 20 степеней твердости (см. табл. 22.2).

22.2. Шкала твердости абразивных инструментов

Твердость инструмента	Обозначение	Твердость инструментов, на связках
керамической и бакелитовой	вулканитовой
Чрезвычайно мягкий Весьма мягкий Мягкий Среднемягкий Средний Среднетвердый Твердый Весьма твердый Чрезвычайно твердый	ЧМ ВМ, ВМ1, ВМ2 М СМ С СТ т,ВТ,чт	Ml, M2, МЗ CMl, CM2, Cl, C2, CTl, CT2, СТЗ Tl, T2 BTl, BT2, ЧТ1, ЧТ2, ЧТЗ, ЧТ4, ЧТ5, ЧТ6, ЧТ7, ЧТ8, ЧТ9, ЧТ10	С,ст, т

 

Структура шлифовального круга. Процентное соотношение трех основных фазовых составляющих (зерен, связки и пор) в объеме абразивного инструмента называют структурой. Структуры абразивных инструментов обозначают номерами от 0 до 20.

 

Структура
плотная	средняя	открытая	очень открытая
№	Объем зерен, %	№	Объем зерен, %	№	Объем зерен, %	№	Объем зерен, %
						13 – 14 15 – 16 17 – 18 19 – 20	36 – 34 32 – 30 28 – 26 24 – 22