Шлифование

Шлифование осуществляется абразивными инструментами и применяется в основном для выполнения чистовых операций. Шлифование иногда используют вместо лезвийных инструментов на обдирочных операциях для снятия больших припусков, например в прокатном производстве.. Шлифование обеспечивает минимальную шероховатость и высокую точность при обработке различных материалов, в том числе труднообрабатываемых, а также материалов, не поддающихся обработке лезвийными инструментами.

К недостаткам шлифования относятся: 1) высокий уровень энергии, затрачиваемой на удаление единицы объема припуска (примерно в 10 раз больший, чем при лезвийной обработке), вызываемый неблагоприятной геометрией режущих элементов - зерен,снимающих очень тонкие стружки; 2) высокая мгновенная температура (1000... 1600 °С), приводящая к появлению прижогов на обработанной поверхности; 3) шаржирование обработанной по-

верхности частью выкрошившихся зерен, что ускоряет износ сопрягаемых деталей машин.

Шлифовальные инструменты по своему устройству намного сложнее лезвийных инструментов и состоят из огромного числа режущих элементов - абразивных зерен, сцементированных связкой.

Шлифовальные инструменты изготавливают в виде кругов различной конфигурации и размеров, брусков, сегментов, а также в виде лент, шкурок, порошков и паст.

Характеристиками шлифовальных инструментов, изготавливаемых на жесткой основе, являются материал и размеры режущих зерен, материал связки, структура и твердость кругов; дополнительная характеристика алмазных и эльборовых абразивных инструментов - концентрация зерен в режущем слое инструмента.

Далее кратко рассмотрим основные характеристики абразивных инструментов.

Абразивные зерна представляют собой монокристаллы, поликристаллы и обломки кристаллов неправильной геометрической формы, обладающие высокой твердостью, теплостойкостью и износостойкостью. Абразивные зерна химически инертны к большинству обрабатываемых материалов. В качестве материалов зерен применяют в основном синтетические материалы.

1. Электрокорунды - кристаллы оксида алюминия (А1203) Теплостойкость электрокорундов 1700...1800 °С.

Монокорунд (43А, 44А, 45А) содержит до 99 % кристаллов. обладает высокой режущей способностью и

применяется для обработки труднообрабатываемых сталей и сплавов. В последние годы применяют легированные электрокорунды: хромистый, титановый, циркониевый, обладающие лучшими режущими свойствами и повышенной стойкостью.

2. Карбиды кремния {карборунды) - химические соединения кремния с углеродом (SiC). В зависимости от содержания примесей карбиды кремния бывают двух видов: черный (КЧ) и зеленый (КЗ). Карбид кремния зеленый имеет меньше примесей, поэтому он обладает более высокой режущей способностью и применяется при заточке твердосплавных инструментов. Карбид кремния черный используют для шлифования металлов с малым пределом прочности на разрыв, например таких, как чугуны, медь, латунь, бронза и алюминий. В целом за счет более высокой микротвердости режущие свойства карбидов кремния выше, чем у электрокорундов, однако теплостойкость у них несколько ниже (1300... 1400 °С).

3. Синтетические алмазы Они имеют сложную алмазоподобную кристаллическую решетку и обладают наивысшей твердостью.

4. Кубический нитрид бора - КНБ (эльбор и др.) - сверхтвердый искусственный материал из гексагонального нитрида бора («белый» графит) Эльбор имеет такую же кубическую кристаллическую решетку, как и алмаз, но несколько меньшую твердость. В отличие от алмаза, эльбор нейтрален к железу, не вступает с ним в химическое

взаимодействие и имеет более высокую теплостойкость (до 1200 °С).

Размеры режущих зерен шлифовальных инструментов определяются их зернистостью, которая обозначается, например, для шлифзерна следующими номерами: от 200 до 16. При этом номер 200 означает размеры фракции зерен от 2,0 до 2,5 мм, а номер 16, соответственно, - от 0,6 до 0,2 мм.

Связка, скрепляющая зерна в круге, может быть неорганического и органического происхождения. До 90 % абразивных инструментов изготавливают с неорганической керамической связкой, состоящей из многих компонентов: белой глины, полевого шпата, мела, кварца, жидкого стекла и др. Керамические связки обладают высокими влагостойкостью и термостойкостью, хорошо сохраняют форму круга. Однако керамические связки достаточно хрупки и поэтому не допускаются к работе с ударами, например, при отрезке и прорезке узких пазов.

К органическим связкам относятся: бакелитовая (на основе бакелитовой смолы) и вулканитовая (на основе каучука) связки, обеспечивающие более высокую прочность и эластичность. Круги на органических связках работают на больших скоростях и могут иметь малую толщину.В алмазных и эльборовых кругах кроме этих связок применяют металлические связки, получаемые спеканием порошков из медных и алюминиевых сплавов, или связки на никелевой основе, получаемые методом гальванического закрепления зерен на металлическом корпусе.

Важными характеристиками шлифовальных инструментов являются твердость и структура круга.

Твердость круга - это не твердость собственно абразивного зерна, а условная величина, характеризующая способность связки удерживать зерна в круге при их затуплении Важным свойством абразивных инструментов является способность к самозатачиванию в процессе резания, которая заключается в автоматическом удалении затупленных зерен и включением в работу новых зерен. Для обеспечения нормального протекания процесса самозатачивания для каждого обрабатываемого материала и режима резания необходимо правильно выбрать твердость круга. При этом чем тверже обрабатываемый материал, больше глубина резания и подача, способствующие увеличению нагрузки на зерно и интенсивности его износа, тем мягче должен быть круг и тем лучше будет протекать процесс самозатачивания. Если же круг будет иметь высокую твердость, то он «засаливается», срезание стружек прекращается и круг начинает скользить затупленными зернами по обрабатываемой поверхности. При этом возникают большие температуры и на поверхности детали появятся прижоги и микротрещины.

Структура круга характеризует соотношение объемов зерен, связки и пор в единице объема круга. Важной характеристикой структуры алмазных и эльборовых кругов является концентрация зерен.