Содержание.
Содержание. *
ЧТО ТАКОЕ ШЛИФОВАНИЕ. *
ВСТУПЛЕНИЕ, *
АБРАЗИВНЫЙ ИНСТРУМЕНТ. *
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. *
ЧТО ТАКОЕ ШЛИФОВАНИЕ.
ВСТУПЛЕНИЕ,
Процесс резания образцов с помощью абразивного материала, режущими элементами которого являются абразивные зерна, называется шлифованием. Чаще всего данный процесс применяется для отделочных работ, но может использоваться для некоторой “черновой” обработки.
Основным движением при шлифовании является вращение режущего инструмента с большой скоростью. В качестве шлифовального инструмента обычно используются шлифовальные круги. Абразивные зерна расположены в круге беспорядочно и удерживаются связующим материалом. С помощью них снимается стружка с материала.
В процессе резания при шлифовании при вращательном движении круга часть зерен срезает материал в виде очень большого числа тонких стружек (до 100 000 000 в минуту), скорость вращения шлифовальных кругов при этом достигает 125 м/с. Процесс резания каждым зерном осуществляется почти мгновенно, причем часть зерен ориентирована так, что не может резать обрабатываемую поверхность. После обработки поверхность образца представляет собой совокупность микро следов абразивных зерен; и достигается снижение шероховатости материала. Зерна, не режущие обрабатываемую поверхность, производят работу трения по поверхности резания.
Абразивные зерна могут также оказывать на заготовку существенное силовое воздействие. Происходит поверхностное пластическое деформирование материала, вследствие чего кристаллическая решетка материала искажается. Это происходит из-за того, что деформирующая сила вызывает сдвиг одного слоя атомов относительно другого и обработанная поверхность упрочняется. Однако этот эффект оказывается менее ощутимым, нежели при обработке металлическим инструментом.
С помощью шлифования обрабатывается закаленная сталь.
АБРАЗИВНЫЙ ИНСТРУМЕНТ.
Зерна абразивных материалов являются режущими элементами абразивных инструментов, основным видом которых являются шлифовальные круги, форма и размер которых определяет ГОСТ 2424-60, предусматривающий 22 пофиля с диаметрами от 3 до 1100 мм. Применяющиеся формы: плоские прямые (ПП), плоские с выточкой (ПВ), чашечные цилиндрические (ЧЦ) и конические (ЧК), кольца (1К), тарельчатые (2Т) и т.д..
В промышленности находят применение как естественные, так и искусственные абразивные материалы.
К естественным абразивным материалам относятся алмаз, корунд, наждак и некоторые другие. Однако ввиду того, что свойства этих материалов нестабильны, а запасы их ограничены, основное применение в промышленности получили искусственные материалы, а именно:
Электрокорунд представляет собой кристаллический оксид флюминия Al2O3. D зависимости от содержания оксида алюминия различают три типа электрокорунда: нормальный электрокорунд (Э), содержащий до 95% Al2O3, электрокорунд белый (ЭБ), содержащий 95-98% Al2O3 , режущая способность которого значительно выше (на 30-40%), и монокорунд, содержащий 98-99% Al2O3. Чем выше содержание кристаллического оксида алюминия в электрокорунде, тем выше его режущие свойства. Электрокорунд применяется для шлифования сталей, чугунов и цветных металлов. Абразивные материалы из монокорунда предназначены для получистового и чистового шлифования деталей из цементированных, закаленных и высоколегированных сталей.
Карбид кремния (карборунд SiC) по сравнению с электрокорундом обладает большей твердостью, но и хрупкостью. При дроблении его зерна имеют более острые кромки, что обеспечивает повышенную производительность обработки.Карбид кремния выпускают двух марок. Карбид кремния черный (КЧ) содержит 95-97% SiC и применяется для обработки хрупких металлических материалов, цветных металлов и неметаллов. Карбид кремния, содержащий не менее 97% SiC, имеет зеленый цвет (КЗ) и обладает более высокими свойствами. Он преимущественно используется для заточки твердосплавного режущего инструмента.
Карбид бора (B4C) отличается чрезвычайно высокой прочностью, но очень хрупок и дорог. Используется в основном в виде несвязанных абразивных зерен для доводки твердосплавного режущего инструмента, притирки, резки драгоценных камней и т.д..
Синтетические алмазы (СА) получают из графита (99,7%С и 0,3%примеси) в специальных камерах при давлении около 1,3 ГПа в присутствии катализатора и температурах 1200-2400 С. В зависимости
от температуры получается различная форма кристаллов и окраска от черного цвета при низких
температурах до светлого при высоких. Синтетические алмазы имеют большую остроту
режущих кромок по сравнению с естественными и потому более производительны в качестве
абразивного инструмента. Алмаз имеет чрезвычайно высокие режущие свойства, так как он является
самым твердым веществом, обладает очень высокой теплопроводностью и износостойкостью, имеет
малый коэффициент трения по металлу. Однако он недостаточно теплостоек (до 800С), что
позволяет его использовать в основном для обработки хрупких материалов, цветных металлов и
неметаллов.
Кубический нитрид бора (КНБ)- эльбор, боразон и другие - синтетический сверхтвердый материал
близок по твердости к алмазам, но имеет теплостойкость почти вдвое более высокую (до 1500С).
Высокая теплостойкость и малое химическое сродство с железом позволяет успешно использовать его
для обработки высокопрочных и закаленных сталей и сплавов на основе железа.
Свойства абразивных инструментов и их работоспособность будут определяться маркой абразивного материала, а также характеристиками инструмента: зернистостью абразива, видом связки, твердостью и структурой. По размеру абразивные зерна подразделяются на 26 номеров зернистости и делятся на шлиф зерна (номера зернистости 200-16), шлиф порошки (номера 12-3) и микро порошки (номера М40-М5). Номер шлиф зерна и шлиф порошка соответствуют размеру зерен в сотых долях миллиметра, а номер микро порошков показывает размер зерна в микрометрах.
Выбор зернистости абразивного инструмента определяется величиной припуска на обработку, чистотой обработанной поверхности и точностью обработки. Для грубой предварительной обработки и обработки вязких материалов рекомендуется крупнозернистые инструменты, обеспечивающие высокую производительность, но низкое качество. Отделочные работы производятся мелкозернистыми кругами.
Для соединения абразивных зерен в абразивный инструмент служит связка. Связки подразделяют на органические и неорганические. Из неорганических связок наиболее часто применяются керамические (К) и силикатные (С):
Керамическая связка состоит из огнеупорной глины, полевого шпата, талька и жидкого стекла. Благодаря высокой прочности, водостойкости и жаропрочности она является самой распространенной. Ее недостатком является значительная хрупкость.
2) Силикатная связка представляет собой жидкое стекло и имеет небольшую прочность. Круги на силикатной связке предназначены для обработки деталей в тех случаях, когда не допускается повышение температуры и нельзя применять смазочно-охлаждающие жидкости.
К органическим связкам относятся вулканитовая (В) и бакелитовая (Б):
Вулканитовая связка состоит из 70% каучука и 30% серы. Абразивные инструменты на такой связке обладают большой прочностью, но имеют малую теплостойкость. Связка применяется для узких фасонных кругов.
Бакелитовая связка представляет собой синтетическую смолу. Круги, изготовленные на этой связке, прочны, эластичны, допускают большие окружные скорости, но могут применяться при температуре не выше 180С.
Абразивные инструмент должен обладать определенной твердостью. Под твердостью понимается способность связки удерживать абразивные зерна. В соответствии с этим разработана шкала твердости, согласно которой все абразивные делятся на 16 степеней твердости. Для каждого конкретного случая обработки необходимо подбирать инструмент определенной твердости. В круге повышенной твердости при работе продолжают удерживаться притупившиеся зерна, что приводит к повышению температуры в зоне резания и прижогу обрабатываемой поверхности. Такой круг требует частичной правки для восстановления режущей способности. Слишком мягкий круг будет сильно изнашиваться, при этом будут выкрашиваться зерна, не потерявшие еще своей остроты.
Вообще, алмазные круги состоят из стального, алюминиевого или пластмассового кольца (основания) и закрепленного на нем алмазного слоя толщиной 1,5-5,0 мм.
При подборе круга для данных условий обработки стремятся добиться "самозатачивания". В этом случае своевременно будут выкрашиваться затупившиеся зерна и открываться новые, острые.
В любом абразивном инструменте наряду с абразивными зернами и связкой имеются поры, называемые также пустотами. Они способствуют охлаждению инструмента в процессе работы. Структура абразивного инструмента определяется количественным соотношением в нем зерен, связки и пор. Имеется 13 номеров структур. Чем больше номер структуры, тем меньше в единице объема зерен и больше пор.
Характеристики абразивных кругов маркируются на нерабочей поверхности круга, где приводятся их условные обозначения: вид абразивного материала, зернистость, форма, размер и допустимая максимальная скорость вращения.
В процессе работы шлифовального круга абразивные зерна изнашиваются и теряют режущую способность, а круг засаливается продуктами обработки. Для восстановления режущих свойств и геометрической формы производится периодическая правка круга. Наиболее качественная правка производиться алмазными инструментами. Более грубая правка осуществляется шарошками, оснащенными монолитными твердосплавными дисками, металлическими дисками и звездочками из износостойких сталей или правочными кругами из карбида кремния, термокорунда т.д..
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
В заключении отметим, что все большее применение находит обработка с применением абразивной ленты. Этот метод применяется для черновой, чистовой и отделочной обработки и во многих случаях обеспечивает значительное повышение производительности труда.
Обработка же абразивными материалами является малоотходной и, в перспективе, будет вытеснять обработку металлическим инструментом.