Порядок проведения работы

1 2 3 4 5 6 7

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ

ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ

Цель работы

1.1.1. Изучение основных характеристик и типоразмеров шлифовальных кругов.

1.1.2. Освоение методики определения основных размеров шлифовальных кругов.

Оборудование и инструменты

1.2.1. Шлифовальные круги различных типоразмеров и характеристик.

1.2.2. Штангенциркуль ШЦ-I-500-0,1 ГОСТ 166-89.

Теоретическая часть

Абразивный инструмент – это режущий инструмент, предназначенный для абразивной обработки. Абразивный инструмент широко используют при обработке различных деталей машин, механизмов и приборов. Его применение обеспечивает точность обработки до 1÷4 мкм и шероховатость поверхности по параметру Rа до 0,20÷0,08 мкм. Более 20 % всего парка металлорежущих станков работают с использованием абразивного инструмента. В подшипниковой, автомобильной и моторостроительной промышленности общее количество станков для абразивной обработки достигает 50 %.

Абразивный инструмент состоит из зерен абразивного материала оп-

ределенного размера (зернистости), скрепленных между собой связкой, и пор.

Абразивные материалы делятся на природные (алмаз, корунд, наждак, кварц и др.) и искусственные (электрокорунд, карбид кремния, карбид бора, синтетический алмаз, кубический нитрид бора). Для изготовления абразивных инструментов применяют в основном искусственные абразивные материалы.

Электрокорунд – абразивный материал, состоящий из корунда (Аl₂O₃) и небольшого количества примесей. Промышленность производит несколько разновидностей электрокорундов, из которых наиболее широко используется электрокорунд нормальный, белый и хромотитанистый.

Электрокорунд нормальный содержит 91-96 % кристаллической окиси алюминия Аl₂O₃ и рекомендуется в основном для обдирочного шлифования. Его изготавливают из боксита и выпускают следующих марок: 16А, 15А, 14А и 13А.

Электрокорунд белый изготавливают из глинозема, и он содержит 97-99 % Аl₂O₃. Электрокорунд белый и хромотитанистый (с легирующими элементами) применяют для окончательного шлифования стальных заготовок в закаленном и незакаленном состояниях. Круги из хромотитанистого электрокорунда обладают лучшими эксплуатационными свойствами и обеспечивают повышение производительности на 20-30 %. Электрокорунд белый выпускают следующих марок: 25А, 24А, 23А и 22А, электрокорунд хромотитанистый – 95А, 94А, 93А, 92А, 91А.

Карбид кремния представляет собой химическое соединение кремния с углеродом (SiC). Промышленность производит два вида карбида кремния абразивного назначения: зеленый и черный. По химическому составу и физическим свойствам зеленый и черный карбиды кремния отличаются незначительно, но зеленый карбид кремния содержит меньше примесей, имеет более высокую хрупкость и абразивную способность. Карбид кремния зеленый используется преимущественно для чистового шлифования твердых сплавов, керамики, камня, цветных металлов. Карбид кремния черный используется в основном на операциях чернового шлифования. Карбид кремния зеленый выпускают следующих марок: 65С, 64С, 63С; карбид кремния черный – 55С, 54С, 53С.

Алмаз синтетический – абразивный материал, получаемый синтезом из графита при высоких давлениях и температурах. Алмазные инструменты рекомендуется применять при обработке твердых сплавов, камней, керамики и цветных металлов на операциях отрезки и чистового шлифования.

Кубический нитрид бора (эльбор) – абразивный материал, содержащий не менее 90 % кубического нитрида бора b-ВN. Его получают из гексагонального нитрида бора a-ВN при высоких давлениях и температурах. Применяют для обработки заготовок из стали и чугуна. Эльбор особенно эффективен при окончательном и профильном шлифовании термообработанных заготовок из высоколегированных, конструкционных, жаропрочных, коррозионно-стойких сталей высокой твердости, заточки инструментов из быстрорежущих сталей. Поскольку производство данного абразивного материала достаточно трудоемко, то при изготовлении обычно большую часть шлифовальных кругов изготавливают из менее дорогих материалов (например, из электрокорунда) и лишь рабочий слой из эльбора.

Шлифовальные материалы выпускают определенной зернистости ГОСТ Р 52381. Зернистость – это условная числовая характеристика зернового состава шлифовальных порошков. Зерновой состав – распределение абразивных зерен по размерам, выраженное в массовых долях и определяемое путем рассева шлифовальных порошков на контрольных ситах. Шлифовальный порошок – Абразивный материал, размеры зерен которого находятся в пределах 4750 – 45 мкм. Для изготовления абразивного инструмента, исключая инструмент на гибкой основе, а также для использования шлифовальных порошков при обработке свободным абразивным зерном изготовляют шлифовальные порошки зернистостей: F4, F5, F6, F7, F8, F10, F12, F14, F16, F20, F22, F24, F30, F36, F40, F46, F54, F60, F70, F80, F90, F100, F120, F150, F180, F220.

Для изготовления абразивного инструмента на гибкой основе изготовляют шлифовальные порошки зернистостей: Р12, Р16, Р20, Р24, Р30, Р36, Р40, Р50, Р60, Р80, Р100, Р120, Р150, Р180, Р220. Условное обозначение фракции указывается в характеристике инструмента после условного обозначения зернистости.

Связка – материал или совокупность материалов, применяемых для закрепления абразивных зерен в абразивном инструменте. Виды связок представлены в таблице 1.1. Из общего количества выпускаемых абразивных инструментов 60 % приходится на керамическую связку, 30 % –на бакелитовую, 5-7 % – на вулканитовую и 3-5 % – на остальные. К остальным связкам относятся металлические, магнезиальные, комбинированные и пр.

Таблица 1.1

Связки абразивного инструмента

Связка	Обозначение
Бакелитовая	B
Бакелитовая с усилением	BF
Шеллаковая	E
Металлическая	M
Магнезиальная	O
Вулканитовая	R
Вулканитовая с усилением	RF
Силикатная	S
Керамическая	V

Твердость абразивного инструмента определяется свойством связки оказывать сопротивление проникновению в абразивный инструмент другого тела. По твердости абразивные инструменты делятся на восемь основных групп ГОСТ Р 52587: F, G – весьма мягкие, H, I, J – мягкие, K, L – среднемягкие, M, N – средние, O, P, Q – среднетвердые, R, S – твердые, T, U – весьма твердые, V, W, X, Y, Z – чрезвычайно твердые. Таким образом, различают 18 степеней твердости – от F до Z.

Структура абразивного инструмента – это соотношение объемов шлифовального материала, связки и пор в абразивном инструменте. Структуры абразивного инструмента обозначают номерами, установленными в нормативно-технической документации. Чем больше номер структуры, тем меньший объем шлифовального материала находится в абразивном изделии. Инструменты изготавливают со структурой от 1 до 21 и выше.

В зависимости от объема пор структуры подразделяются на закрытую или плотную (1-4), среднюю (5-8), открытую (9-12) и высокопористую. Плотная структура имеет более тесную связь между зернами и более мелкие поры. Для лучшего отвода стружки и снижения температуры в зоне шлифования применяют высокопористые круги, объем пор в которых достигает 75 % (рисунок 1.1).

а – плотная; б – открытая; в – высокопористая

Рисунок 1.1. – Структура абразивного инструмента

Абразивные инструменты изготавливаются в виде кругов, дисков, головок, сегментов, брусков различных форм.

Типы шлифовальных кругов регламентированы ГОСТ Р 52781. К наиболее широко применяемым типам относятся (рисунок 1.2): прямой профиль (условное обозначение 1), чашечный цилиндрический (6), чашечный конический (11), тарельчатые (12, 13, 14).

Рисунок 1.2. – Некоторые типы шлифовальных кругов

По точности изготовления круги делят на три класса: АА, А и Б. Круги класса АА выпускают из зерна с повышенным содержанием основной фракции. Эти круги имеют наименьшую неуравновешенность и наименьшее отклонение от заданных размеров.

Шлифовальные круги, как любое тело вращения, обладают неуравновешенностью, т.е. несовпадением центра тяжести круга с его геометрическим центром. По ГОСТ 3060-86 предусмотрены четыре класса неуравновешенности. Наименьшая неуравновешенность соответствует классу 1, наибольшая – классу 4.

В соответствии с ГОСТ 52781 условное обозначение шлифовального круга включает обозначение типа, размера и характеристики.

Например, условное обозначение круга прямого профиля, наружным диаметром D = 500 мм, высотой Н = 50 мм, диаметром посадочного отверстия d = 305 мм, из белого электрокорунда марки 25А, зернистости F 120, степени твердости H, номера структуры 7, на керамической связке V, с предельной рабочей скоростью 35 м/с, класса точности А, 1-го класса неуравновешенности, выглядит следующим образом:

1 500х50х305 25А F120 H 7 V 35 м/с А 1 кл.

Порядок проведения работы

1.4.1. Внимательно ознакомиться с методическим указанием к данной лабораторной работе.

1.4.2. Записать тип, размер и характеристику шлифовального круга.

1.4.3. Определить отклонение наружного диаметра D.

Для этого измерить наружный диаметр в двух взаимно перпендикулярных направлениях с помощью штангенциркуля. Затем произвести повторные измерения в двух взаимно-перпендикулярных направлениях, повернутых на угол 45° относительно первых. Измерения производить с точностью до 0,1 мм. Полученные значения D ₁, и D ₂, D ₃ и D ₄ записать в таблицу 1.2. Отклонения наружного диаметра от номинального значения определяются по формулам:

D D ₁ = | D – D_min |,

D D ₂ = | D – D_max |, (1.1)

где D_min и D_max – соответственно минимальное и максимальное значение диаметра из четырех измерений;

D – номинальное значение диаметра.

Наибольшее из полученных отклонений сравнивается с табличным (таблица А.1) и определяется соответствующий класс точности. Все необходимые значения записать в таблицу 1.2.

Таблица 1.2

D	D ₁	D ₂	D ₃	D ₄	D_max	D_min	D D ₁	D D ₂	D D	класс

1.4.4. Определить отклонение внутреннего диаметра d. Внутренний диаметр измеряют в двух взаимно-перпендикулярных направлениях. Затем произвести повторные измерения также в двух взаимно-перпендикулярных направлениях, повернутых по углом 45° относительно первых. Отклонения диаметра от номинального значения определяются по формулам:

D d ₁ = | d – d_min |,

D d ₂ = | d – d_max |, (1.2)

где d_min и d_max – соответственно минимальное и максимальное значение внутреннего диаметра из четырех измерений;

d – номинальное значение внутреннего диаметра.

Наибольшее из полученных отклонений сравнивается с табличным (таблица А.3) и определяется класс точности. Все значения записать в таблицу 1.3.

Таблица 1.3

d	d ₁	d ₂	d ₃	d ₄	d_max	d_min	D d ₁	D d ₂	D d	класс

1.4.5. Определить отклонение высоты круга D Т. Высоту круга измерить в четырех точках, равномерно расположенных на периферии инструмента. Отклонения высоты от номинального значения определяется по формулам:

D Т ₁ = | Т – Т _min|,

D Т ₂ = | Т – Т _max|, (1.3)

где Т_min и Т_max – соответственно минимальное и максимальное значения высот из четырех измерений;

Т – номинальное значение высоты.

Наибольшее из полученных отклонений сравнивается с табличным (таблица А.3) и определяется класс точности. Все необходимые значения записать в таблицу 1.4.

Таблица 1.4

Т	Т ₁	Т ₂	Т ₃	Т ₄	Т_max	Т_min	D Т ₁	D Т ₂	D Т	класс

Содержание отчета

Отчет включает: название работы, цель работы, тип, размер и характеристику измеряемого шлифовального круга с расшифровкой обозначений, расчетные формулы и рабочие таблицы 1.2, 1.3 и 1.4.

Контрольные вопросы

1.6.1. Что такое абразивный инструмент?

1.6.2. Состав абразивного инструмента?

1.6.3. Достижимая точность обработки при использовании абразивного инструмента?

1.6.4. Какой процент занимают станки с использованием абразивного инструмента от общего парка станков?

1.6.5. Разновидности абразивных материалов?

1.6.6. Разновидности и марки электрокорунда?

1.6.7. Разновидности и марки карбида кремния?

1.6.8. Области применения абразивного инструмента из электрокорунда?

1.6.9. Области применения абразивного инструмента из карбида кремния?

1.6.10. Области применения алмазных инструментов?

1.6.11. Области применения абразивных инструментов из эльбора?