АБРАЗИВНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ

Абразивные и алмазные инструменты широко применяют в машиностроении и приборостроении для шлифования, притирки, полирования деталей, а также для шлифования, заточки и доводки режущих и других инструментов с целью достижения высокой производительности, точности и низкой шероховатости обработки. В настоящее время парк станков, применяемых для абразивной и алмазной обработки, составляет 20 % общего числа металлорежущего оборудования. В подшипниковой промышленности удельный вес таких станков достигает 60 %. Потребность в шлифовальных, заточных и доводочных инструментах очень велика.

Абразивным инструментом называется тело определенной геометрической формы, состоящее (или содержащее рабочий слой)изабразивных зерен, скрепленных между собой связкой. К абразивным инструментам относятся шлифовальные круги, шлифовальные головки, бруски, сегменты, абразивные ленты. Кроме того, при обработке. деталей машин и приборов находят достаточное применение абразивные материалы, зерна которых не закреплены жестко между собой. Это абразивные пасты, которые могут быть жидкие, мазеобразные, твердые, а также гидроабразивные суспензии.

Из всех перечисленных абразивных инструментов наибольшее распространение имеют шлифовальные круги. Они представляют собой тела вращения, имеющие различные размеры и профили в осевом сечении, которых по ГОСТ 2424 - 75 насчитывают 17 видов. На рис.59 показаны основные виды шлифовальных кругов. В зависимости от формы и назначения они бывают плоские прямого профиля (ПП), плоские с цилиндрическими и коническими выточками (ПВ, ПВД, ПВК, ПВКД), плоские с двух- и односторонним коническим профилем (2П, ЗП, 4П), диски (Д), кольца (1К, 2К), чашки цилиндрические (ЧЦ) и конические (ЧК), тарели с различным углом профиля (IT, 2T, ЗТ) и круги специального назначения, например (С) – для шлифования калибровых скоб, (И) - для заточки иголок, (Кс) – для заточки ножей косилок и т. д.

Круги ПП и ПВ применяют для круглого наружного, внутреннего бесцентрового и плоского шлифования. Цилиндрические выточки с одной или с двух сторон делают тогда, когда зажимные фланцы могут помешать подводить круг к зоне шлифования. Конические выточки у плоских кругов ПВК и ПВКД служат для уменьшения площади контакта боковой поверхности круга с заготовкой при шлифовании буртиков, что уменьшает тепловыделение и улучшает качество шлифуемой поверхности. Плоские круги с коническим профилем применяют в тех случаях, когда в зоне шлифования ограничено пространство. Их используют в основном для заточки таких многолезвийных инструментов, как фрезы, пилы и т. д.

Диски (Д) делаются тонкими 0,5…5 мм, диаметром 80…500 мм. Служат для разрезки, прорезаиия канавок и для шлифования глубоких пазов. Круги кольца (1К и 2К) применяют для плоского шлифования. К планшайбе шлифовального станка их крепят цементирующим веществом. Форма 2К предназначена для более надежного крепления. Круги ЧЦ и ЧК используют для заточки инструментов и для плоского шлифования. Кроме того, ЧЦ с толстыми стенками применяют для внутреннего шлифования цилиндрических поверхностей с буртиком или же для глухих отверстий. Они крепятся планшайбами.

Тарелки применяют для заточки режущих инструментов, т. е. тогда когда свободное пространство в зоне шлифования резко ограничено. Форма П – для заточки передней поверхности зубьев фрез; 2Т – для заточки червячных фрез; более узкие ЗТ – для шлифования долбяков и цилиндрических зубчатых колес; 4Т – круги тарелки, применяемые для заточки инструментов.

Рис.59 Формы абразивных кругов

Рис. 60. Основные разновидности шлифовальных головок

Специальные круги (С, И, Кс, М) имеют наименование в соответствии с родом работы или формой обрабатываемой детали. С–круги для шлифования калибровых скоб, И – для заточки иголок, Кс – для заточки ножей косилок, М - для разрезания минералов. Шлифовальные круги малых размеров называют головками. По ГОСТ 2447 - 76 они имеют семь разновидностей. На рис. 2 показаны основные разновидности шлифовальных головок. Их применяют для внутреннего шлифования, а также для обработки фасонных поверхностей и снятия заусенцев. Закрепляют головку на шпинделе станка с помощью резьбовой шпильки. На другом конце она имеет насечку, которая входит в глухое отверстие головки и фиксируется клеящим веществом.

Шлифовальные круги больших размеров делают сборной конструкции, состоящие из нескольких сегментов. Сегменты зажимают в гнездах патрона, который крепится на шпинделе станка. После закрепления сегменты образуют прерывистую плоскую кольцевую поверхность. По ГОСТ 2464 - 82 шлифовальные сегменты делают различной формы: плоские, выпукло-вогнутые, вогнутовыпуклые, выпукло-плоские, плосковыпуклые, трапециевидные специальной формы.

Достоинством абразивных инструментов является то, что они обеспечивают высокую точность обработки, низкую шероховатость поверхности, позволяют обрабатывать твердые материалы, а также металлы в закаленном состоянии. Однако они имеют и существенные недостатки. При шлифовании возникают растягивающие напряжения в поверхностном слое, что отрицательно сказывается на эксплуатационных свойствах контактных поверхностей деталей машин и приборов. Они создают прижоги и шаржирование обработанной поверхности абразивными отходами.

Абразивные зерна имеют разную, неопределенную и совсем нерациональную геометрию. На поверхности инструмента они не ориентированы и расположены неравномерно. Все это создает более высокие напряжения процесса резания при шлифовании и, как следствие, ведет к повышению силового воздействия и контактной температуры в зоне резания.

Алмазные круги по ГОСТ 16167 - 80 выпускают 16 типов. Из формы и обозначения те же, что и абразивных кругов, только впереди ставятся буквы А для природных алмазов и AC - для синтетических алмазов, указывающие на класс алмазных кругов, например, АПП, АЧК, АСПП, АСЧК и т. д.

Из алмазов изготовляют также и другие абразивные инструменты: алмазные головки, отрезные круги и пилы, бруски и надфили, ленты и эластичные диски. Их применяют для шлифования, хонингования, суперфиниширования, притирки, полирования твердых сплавов, сталей и чугунов, полупроводников, цветных металлов и сплавов, хрупких неметаллических материалов; а также для заточки и доводки твердосплавных инструментов.

Круги выпускаются на органических металлических и керамических связках с концентрацией алмазов 50, 100 и 150 %, которые заключены в алмазоносном слое толщиной 1-5 мм. Алмазоносный слой состоит из алмазных зерен или порошков, связки и наполнителя.

При заточке и доводке инструментов из твердых сплавов эффективность алмазных кругов во много раз выше по сравнению с кругами из зеленого карбида кремния. Они обеспечивают высокую производительность и точность обработки. Алмазные круги отличаются высокими режущими свойствами, резко снижают силы и температуру резания. Вследствие этого уменьшаются или исключаются прижоги и образование сетки микротрещин.

Круги из эльбора выпускают той же формы, что и алмазные круги. Кроме того, делаются суперфинишные бруски и полировальная шкурка. Типы кругов обозначаются так же, как и алмазных, но вместо буквы А для эльборовых кругов ставится буква Л.

Их изготовляют также на металлической, керамической и органической связках со 100 %-ной концентрацией в рабочем слое, который в основном имеет ту же толщину, что и алмазоносный слой в алмазных кругах. По заказу предприятий эльборовые круги выпускаются с другой концентрацией эльбора от 25 до 150 %. Из эльбора делаются также шлифпорошки и микропорошки указанной ранее зернистости.

Инструменты из эльбора дают наиболее высокую эффективность при чистовом и окончательном шлифовании деталей из высоколегированных закаленных сталей и заточке инструментов из быстрорежущих сталей. Объясняется это тем, что.эльбор химически инертен к железоуглеродистым соединениям, не вступает с ними в химическое взаимодействие и имеет более высокую теплоемкость, чем алмаз. Инструменты из эльбора имеют более высокие режущие свойства для указанных обрабатываемых материалов, чем алмазные инструменты.

Они характеризуются низким удельным расходом, в 2 - 4 раза меньше алмазных и в 50 раз меньше абразивных кругов; высокой стойкостью рабочего профиля, что обеспечивает высокую точность обработки; меньшим тепловыделением в зоне резания, что повышает качество обработанной поверхности; малым засаливанием, а в ряде случаев отсутствием его, вследствие чего требуется более редкая правка кругов.

Круги и шлифовальные головки выпускаются из кубанита. Форма, размеры, связки и концентрация кругов те же, что и эльборовых. При обозначении вместо буквы Л для эльборовых кругов ставится буква К для кубанитовых кругов. Режущие свойства кубанита такие же, как и эльбора. Применяются кубанитовые инструменты для тех же целей, что и эльборовые.

Абразивные инструменты характеризуются формой, размерами, родом абразивного материала, зернистостью абразивного материала, видом связки, твердостью, структурой и прочностью".