8. Шлифование

8.1. Особенности процесса шлифования

Шлифование - технологический метод обработки при помощи абразивных инструментов, режущими элементами которых явля­ются твердые зерна абразивных материалов.

Шлифование является процессом массового скоростного резания с образованием очень мелких стру­жек.

Шлифование чаще всего выполняется на окончательной стадии обработки (на чистовых и отделочных операциях), выполняемой после лезвийных операций резания (точения, фрезерования, строга­ния и др.), т.к. позволяет обеспечивать 6…7 квалитеты точности раз­меров при малой шероховатости поверхностей (R_а = 0,08...0,32 мкм).

Особенности процесса шлифования:

- срезание абразивным зерном небольшого слоя металла, в виде ограниченной длины и малого поперечного сечения;

- в процессе резания участвует одновременно большое число зерен;

- повы­шенное трение и нагрев детали, т.к. зерна на поверхности инструмента ориентированы по раз­ному (хаотично), поэтому часть из них не режут, а упруго деформируют обрабатываемую поверхность;

- необходимо непрерывное обильное охлаждение (СОЖ) зоны резания.

Инструментом при шлифовании могут быть: абразивные круги, головки, бруски, сегменты, листы, ленты, пасты и свободные зерна. Наибольшее применение из них имеют шлифовальные круги.

8. 2. Характеристика и маркировка абразивного инструмента

Абразивный инструмент представляет собой массу абразивных зерен, связанных между собой связующим веществом (связкой).

Абразивный инструмент характеризуется следующими параметрами: формой и размерами, материалом и размерами зерен, связкой, твердостью и структурой.

Абразивный инструмент изготовляется в соответствии со стандартами и техническими условиями.

● Абразивные материалы

Абразивные материалы могут быть природного происхождения (естественные) и искусственные.

Природные абразивные материалы (корунд, наждак, кварцевый песок, гранат, кремень, алмаз и др.) имеют ограниченное примене­ние из-за нестабильности их физико-механических характеристик.

В машиностроении в основном используют искусственные абразивные материалы, такие как:

электрокорунды, карбиды кремния и бора,

синтетические алмазы и эльбор.

Электрокорунд - искусственный корунд на основе оксида алю­миния (Аl₂О₃), выпускается в виде нескольких разновидностей (маркируется двумя цифрами и буквой «А»):

- нормальный: марок 13А, 14А, 15А, 16А;

- белый: 22А, 23А, 24А, 25А;

- хромистый: 32А, 33А, 34А;

- хромотитанистый: 91А, 92А., 93А, 94А;

- монокорунд: 43А, 44А, 45А;

- сферокорунд: ЭС.

Карбид кремния (карборунд) состоит из SiC и имеет две

раз­новидности:

- черный: 52С, 53С, 54С, 55С;

- зеленый: 62С, 63С, 64С.

Карбид бора (содержит до 94% В₄С) - марки КБ.

Синтетические алмазы выпускаются в виде:

- шлифпорошков: АСО, АСР, АРВ, АРК, АРС;

- микропорошков: АСМ, АСН.

Эльбор (кубический нитрид бора): ЛО, ЛП, ЛКВ, ЛВМ, ЛПМ.

● Зернистость абразивных материалов

Зернистость характеризует размеры зерен в поперечнике. В зависимости от размера различают 4 группы зерен:

- шлифзерна (номера от 16 до 200) размеры от 160 до 2000 мкм;

- шлифпорошки (от 3 до 12) - размеры от 40 до 125 мкм;

- микропорошки (от Ml 4 до М63) - размеры от14 до 63 мкм;

• тонкие микропорошки (от М5 до M10) - от 3 до 10 мкм.

Зернистость алмазных и эльборных порошков обозначается дробью: в числителе - наибольший размер, в знаменателе - наименьший размер зерен данной фракции, в микрометрах (например: 200/160).

Содержание основной фракции зерен указывается после зернистости буквенным индексом В, П, Н, Д (в %).

● Связка абразивных инструментов

Связка - вещество, применяемое для закрепления в абра­зивном инструменте и придания необходимой формы и размеров инструмента. Связка определяет прочность и твердость инстру­мента, оказывает влияние на геометрию рельефа рабочей поверх­ности инструмента, износ инструмента, производительность и каче­ство обработки.

Связки бывают: неорганические, органические и металлические.

Неорганическими связками являются:

- керамическая: марки К0...К8;

- силикатная (С);

• магнезиальная (МГ).

Органические связки:

- бакелитовая: марки Б, Б1...Б4, БУ, БП2;

- вулканитовая: В, В1, В2, ВЗ, В5, СКН;

- глифталевая (ГФ);

- поропластовая - вспененный поливинилформаль (ПФ);

• эпоксидно-каучуковая (ЭК).

Металлические связки:

- из порошков медных сплавов: М1, М1П;

- на основе алюминиево-цинковых сплавов: М5, МО13, МВ1;

• гальванические на никелевой основе: МН и др.

Металлические связки используют для изготовления алмазных и эльбор- ных шлифовальных и заточных кругов.

Наиболее распространены керамические и бакелитовые связки.

● Твердость абразивных инструментов

Твердость характеризует прочность закрепления абразивных зерен в инструменте с помощью связки, поэтому она определяется количеством и свойствами связки, введенной в инструмент.

Твердость абразивных инструментов разделяют на 18 номеров (с 0 по 17), условно разделенных на 8 групп:

- весьма мягкая (ВМ1, ВМ2);

- мягкая (М1, М2, МЗ);

- среднемягкая (СМ1, СМ2,);

- средняя (С1, С2);

- среднетвердая (СТ1, СТ2, СТЗ);

- твердая (Т1, Т2);

- весьма твердая (ВТ1, ВТ2);

- чрезвычайно твердая (ЧТ1, ЧТ2).

● Структура абразивного инструмента

Структура абразивного инструмента характеризуется соотношением объемов абразивных зерен, связки, пор и наполнителя. Структура обозначается номерами (с 1 по 20).

Различают 4 группы структур:

- закрытые (с №1 по №4);

- средние (с №5 по №8);

- открытые (с №9 по №12);

- пористые (с №13 по №20).

Для каждой операции шлифовании необходимо использовать абразивный инструмент определенной структуры.

● Классы точности и неуравновешенности шлифовальных кругов

В зависимости от требований, предъявляемых к параметрам точности шлифкругов, установлено 3 класса точности: АА, А и Б.

Неуравновешенность кругов, вызываемая распределением не­уравнове-шенных масс и приводящая к вредным вибрациям, ухудшению качества поверхности и т.д., разделяется стандартом на 4 класса: 1, 2, 3 и 4.

● Форма и размеры абразивного инструмента

Абразивные инструменты выпускают различной формы в виде: дисков, тарелок, чашек, головок, колец, сегментов, брусков и др.

Форма абразивного инструмента указывается в маркировке с помощью условных обозначений, например:

ПП - круг плоский прямого профиля; ПВ - плоский с выточкой;

ПВД - с двусторонней выточкой; ПВК - с конической выточкой;

ПВДК - круг с двусторонней конической выточкой;

2П, ЗП, 4П - круг с коническим профилем; К - кольца; Д - диски;

ЧЦ, ЧК - чашки (цилиндрические и конические); Т - тарелки;

ГЦ, ГК, ГШ - головки (цилиндрические, конические и шаровые);

СП, 1С...9С - сегменты различного профиля;

БКв, БП, БТ, БКр, БПкр - бруски различного профиля.

Для алмазных и эльборных кругов к обозначению профиля круга добавляют буквы А или Л.

Размеры основных параметров шлифовальных кругов указаны в их маркировке, как: D x H x d,

где D - наружный диаметр,

Н - ширина круга,

d - диаметр посадочного отверстия.

Для алмазных и эльборных кругов ещё указывается толщина алмазо- или эльборонесущего слоя, например: D x H x d x S, где S - толщина слоя.

Для кругов сложной формы могут быть указаны и другие важные параметры

● Маркировка шлифовальных кругов

В маркировке шлифовальных кругов, располагаемой на нерабо­чей поверхности круга, содержатся основные характеристики:

- материал, зернистость и индекс фракции абразива;

- твердость, структура и связка;

- классы точности и неуравновешенности круга;

- форма и размеры круга;

- допустимая окружная скорость круга.

Рис. 8.1. Маркировка шлифкруга:

КАЗ – марка завода-изготовителя; 14А – материал абразива;

40 П - номер и индекс зернистости; С2 - степень твердости;

6 – номер структуры; К5 - вид связки;

А – класс точности; 2 кл - класс неуравновешенности; ПП – форма круга;