книги из ГПНТБ / Терган, В. С. Плоское шлифование учеб. пособие

стеклосеткой. Абразивный порошок смешивается с бакелитовой смолой и помещается в пресс-форму между слоями ткани. При сжа­ тии и нагреве пресс-формы получают монолитные абразивные кру­ ги, упрочненные прокладками. Такие круги обладают большой прочностью и позволяют работать со скоростью 70—100 м/сек.

В последнее время в маркировку связок введен ряд условных обозначений, указывающих на специфические свойства связок. Так, например, керамическая связка, обозначаемая КЗ, предназначает­ ся для кругов из карбида кремния, керамическая связка К51 — для скоростных кругов, керамическая связка К5 — для кругов из элек­ трокорунда белого.

Структура круга. При изготовлении кругов и других абразив­ ных инструментов между отдельными частицами абразива и связ­ кой образуются пустоты — поры. Внутреннее строение, т. е. коли­ чественное соотношение и взаимное расположение зерен, связки и пор называются структурой круга. Важнейшей характеристикой структуры круга является объем зерен в абразивном инструменте.

Рис. 5. Структуры шлифовального круга: a — закрытая, б — открытая, в — высокопористая

20

Порами называют маленькие пустоты в круге, в которых разме­ щается стружка, образующаяся при шлифовании. Стружка долж­ на выпадать из пор при выходе круга из соприкосновения с обра­ батываемой деталью. Если стружка задержится в порах, то при со­ прикосновении с обрабатываемой поверхностью стружка нагреется, расплавится и плотно закроет все поры, в результате режущая спо­ собность круга снизится.

На рис. 5 схематично показаны шлифовальные круги одной и той же зернистости, изготовленные на одной и той же связке, но имеющие разную структуру. Чем плотнее структура, тем больше приходится зерен на единицу поверхности и меньше связки и пор. В открытой структуре количество пор в круге больше и абразивные зерна располагаются дальше друг от друга.

Изготовляются структурные круги, т. е. круги с заранее задан­ ной структурой.

Структура кругов обозначается номерами. Шкала структуры кругов состоит из 12 номеров. Каждый номер характеризуется со­ отношением объемов и взаимным расположением зерен, связки и пор в круге.

Структуре 1 соответствует объем зерен, составляющий 60% об­ щего объема, каждый последующий номер обозначает объем зерен меньше на 2%.

Структуре 5 круга твердостью СМ1 соответствует объем зерен, составляющий 52%, объем связки 9% и объем пор 39%.

Структура 6 круга той же твердости характеризуется следую­ щими объемами: зерна — 50%, связка— 11%, поры — 39%.

Объемное содержание зерна (в процентах) в абразивных инструментах различных структур:

При выборе структуры круга нужно руководствоваться следую­ щими соображениями.

Круги плотной структуры № 1, 2, 3, 4 предназначаются для об­ работки твердых материалов, для чистовых и доводочных работ, обеспечивающих получение малой шероховатости.

Круги средней структуры № 5, 6, 7, 8 предназначаются для об­ работки металлов с высоким сопротивлением разрыву.

Круги открытой структуры № 9, 10, 11, 12 предназначаются для обработки вязких металлов с низким сопротивлением разрыву. При этом шлифованная поверхность получается невысокого каче­ ства, но обеспечиваются лучший отвод стружки и лучшие условия охлаждения. Круг изнашивается значительно.

В настоящее время применяются высокопористые шлифоваль­ ные круги, имеющие структуры 13—18. У этих кругов количества пор, их размеры больше, чем у обычных кругов. Поверхность таких кругов напоминает губчатое тело. Они значительно меньше по плот­ ности, чем структурные круги. Высокопористый круг меньше заса­

21

ливается и, кроме того, большие поры позволяют воздушному по­ току, образующемуся при шлифовании, охлаждать режущие зерна и тем самым улучшать режущую способность круга. Такими круга­ ми можно обрабатывать закаленные и незакаленные стали, мягкие вязкие материалы — медь, латунь, пластмассы, кожу и т. д. Зернис­ тость высокопористых кругов должна быть на 1—2 номера меньше, чем у обычных. Например, обычный круг имеет зернистость 40, а высокопористый должен иметь зернистость 25 или 16.

Высокопрочные круги на керамической связке имеют крупные поры (0,2—1,5 мм), равномерно расположенные в теле круга. По­ ры образуются при обжиге круга выжиганием порообразующего наполнителя, который добавляется в абразивную массу формуемо­ го круга. В кругах зернистостью 16, 25, 40, твердостью от СМ1 до Т2, диаметром 50—600 мм и высотой от 6 до 75 мм можно создать 10, 15, 20, 25 и 30-процентную пористость, применяя порообразующее вещество зернистостью 40, 80 и 125. Нельзя применять высо­ копористые круги для шлифования стальных деталей, у которых должны быть острые кромки.

§ 5. ТВЕРДОСТЬ ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ

Твердость шлифовального круга определяет силу, с которой аб­ разивные зерна удерживаются связкой. Согласно ГОСТ 3751—47 под твердостью абразивного инструмента понимается сопротивляе­ мость связки вырыванию абразивных зерен с поверхности инстру­ мента под влиянием внешних усилий. Чем тверже круг, тем боль­ шее усилие нужно чтобы вырвать зерно из связки. Шкала твердости

•абразивного инструмента по ГОСТ дана в табл. 1.

Т а б л и ц а 1

Твердость абразивных инструментов

Цифры 1, 2, 3 справа от буквенных обозначений характеризуют степень твердости инструмента в порядке ее возрастания.

Исследования кругов разной твердости показали, что количест­ во режущих кромок, находящихся на поверхности круга, зависит от твердости. Чем большая твердость круга, тем больше режущих кромок, ибо зерно сразу не выкрашивается из связки под действи­ ем усилий шлифования, а разрушается по поверхности. При этом об­

22

нажаются новые режущие кромки. В производстве применяют про­ питку круга бакелитовым лаком, реже жидким стеклом по специ­ альным режимам, чтобы повысить твердость круга на 1—3 степени.

На керамической и бакелитовой связке выпускаются инструмен­ ты всех твердостей, а на вулканитовой — только СМ1; СМ2; С1;

С2; СТ1; СТ2; СТЗ; TI; Т2.

Твердость круга оказывает большое влияние на процесс шли­ фования. Мягкими кругами выполняют чистовую обработку та­ ких твердых материалов, как закаленная сталь, твердые сплавы. Для обдирочных работ применяют более твердые круги. Кругами средней твердости и твердыми обрабатывают непрочные и более мягкие металлы — незакаленную сталь, серый чугун и др.

При выборе круга по твердости руководствуются следующими рекомендациями:

1) при шлифовании тонких изделий применяют более мягкие круги;

2)при профильном (фасонном) шлифовании следует использо­ вать более твердые круги;

3)при шлифовании деталей небольшого размера, прерывающих­

ся поверхностей, углов, радиусов и т. д. следует применять более твердые круги;

4)при шлифовании с охлаждающей жидкостью применять бо­ лее твердые круги, чем при сухом шлифовании;

5)при замене кругов на керамической связке кругами на баке­ литовой связке следует применять более твердые круги;

6)круги с мелким зерном следует выбирать более мягкие, чем применяемые для таких же условий обработки круги с более круп­ ным зерном.

Твердость шлифовальных кругов определяют тремя методами: пескоструйным, вдавливанием шарика, высверливанием лунки.

Пескоструйный метод состоит в том, что на поверхность испыты­ ваемого круга под давлением направляется струя кварцевого песка, который оставляет на поверхности лунку. По глубине лунки судят

отвердости круга. Этим методом определяют твердость кругов на керамической и бакелитовой связках зернистостью от 200 до 12.

При втором методе в поверхность круга под определенной на­ грузкой вдавливается закаленный шарик. В мягком круге он остав­ ляет более глубокую лунку, чем в твердом. По глубине лунки судят

отвердости кругов. Этим методом определяют твердость кругов на бакелитовой и вулканитовой .связках зернистостью от М12 до М14.

Третий метод заключается в высверливании лунки определенной глубины специальным сверлом при постоянном давлении на сверло. По количеству оборотов сверла судят о твердости круга.

Этим методом проверяют твердость кругов на вулканитовой связке зернистостью от 80 до 10.

Кроме указанных методов, для определения твердости вулканитовых кругов применяют прибор ТКН (твердомер конусный). Ко­ нус прибора нагревается до температуры 100° С и вдавливается в круг. По глубине вдавливания судят о твердости круга.

23;

§ 6. ФОРМА КРУГОВ И ИХ МАРКИРОВКА

Форма круга. Шлифовальные круги изготовляют различными по

•форме и размерам. Форма и размеры круга зависят от конструкции

•станка, его мощности, размеров и формы обрабатываемых детален

и условий шлифования.

Круги больших размеров облегчают условия резания. Умень­ шается нагрузка на одно зерно, ибо в работе участвует большее ко­ личество зерен, чем у кругов меньших размеров.

В табл. 2 приведены формы сечений и обозначения шлифоваль­ ных кругов (ГОСТ 2424—67) и шлифовальных сегментов (ГОСТ

2464—67).

Круги ПП, ПВ, ПВК, ВПДК работают преимущественно пе­ риферией, а круги ПР, ПН, К, ЧЦ, ЧК, наборные абразивные бло­ ки и головки из сегментов СП, 5С, 7С — торцом.

Круги ПВ с выточкой удобны тем, что крепежные фланцы в них находятся в углублении и потому не мешают подводу круга к месту шлифования. Выточки позволяют уменьшить габариты шлифоваль­ ной бабки. Круги ПП самые простые и применяются на большинст­ ве шлифовальных станков.

При шлифовании двух или трех взаимно перпендикулярных плоскостей применяются круги ПВК и ГІВДК, причем основная плоскость шлифуется периферией, а остальные — торцом.

Детали сложной формы, не удобной для крепления, предвари­ тельно шлифуются кругами ПР.

Круги ПН, имеющие высоту в два-три раза большую, чем кру­ ги ПР, используют для черновой и чистовой обработки.

Круги К диаметром 200—450 мм, высотой 100—150 мм исполь­ зуют для черновой и чистовой обработки.

Круги ЧЦ крепятся на шпинделе очень надежно, но захватыва­ ют малую зону шлифования. Диаметр абразивных чашечных кру­ гов достигает 300 мм, ширина 100 мм.

Круги чашечные конические ЧК применяются в тех случаях, когда подход к месту шлифования затруднен. Кругами ЧЦ и ЧК затачивают инструменты, шлифуют направляющие станин станков и другие детали.

Шлифовальные сегменты представляют собой бруски различ­ ной формы. В специальном патроне укрепляется несколько, брус­ ков, таким образом создается шлифовальный круг или блок с не­ сплошной торцевой поверхностью. Подобный круг имеет ряд пре­ имуществ по сравнению со сплошным, уменьшаются зона шлифо­ вания и нагрев детали, улучшается охлаждение детали, обеспечи­ ваются лучший отвод стружки и промывка поверхности, уменьшают­ ся усилия, сдвигающие обрабатываемую деталь, лучше использует­ ся абразив.

Маркировка круга. Все абразивные инструменты маркируют. В марке указывают завод-изготовитель, абразивный материал, его зернистость, твердость, структуру, связку, форму круга, наружный диаметр, высоту и внутренний диаметр, допускаемую окружную ско­ рость, класс инструмента. Все эти данные обозначают условными

24

знаками в определенной последовательности. Так, например, Челя­ бинский абразивный завод обозначается ЧАЗ, Запорожский абра­ зивный завод — ЗАЗ и т. д.

Зернистость обозначают согласно ГОСТ 3647—71. Твер­ дость абразивного материала указывают в соответствии с обозна­

По ГОСТ 4785—64 шлифовальные круги на керамической и ба­ келитовой связках изготовляются двух классов — А и Б. Круги класса А отличаются более высоким качеством. В их составе не до­ пускается присутствие железистошлаковых включений, а в клас­ се Б допускается небольшое количество включений малых разме­ ров. Повреждение кромок крута в классе А не допускается, а в клас­ се Б допускаются незначительные повреждения (не более Уго вы­ соты, радиуса и длины окружности).

Допуски по наружному диаметру, высоте и внутреннему диа­ метру для круга класса А примерно в два раза меньше, чем для класса Б.

Все круги поставляются отбалансированными с маркировкой. Если на торце круга имеется обозначение КАЗ Э940С25К

35 м/сек ПП 350Х40Х127А ГОСТ 4785—64, то его можно расшиф­ ровать так:

КАЗ — Косулинский абразивный завод; 39 — марка абразивного материала — электрокорунд белый с

содержанием А120 3 99%; 40 — номер зернистости;

С2 — степень твердости — средняя вторая; 5 — номер структуры; К — вид связки — керамическая;

35 м/сек — окружная скорость, при которой обеспечивается бе­ зопасная работа;

ПП — форма круга — плоский прямого профиля;

350X40X127 — размеры наружного диаметра, высоты, внутрен­ него диаметра;

А — класс круга.

В марке высокопористых кругов указывают материал порообразующего наполнителя, номер его зернистости и процентное со­ держание в круге:

Например, марка высокопористого круга:

Э9А 16 СТ1 13К

Б. 125. 30

В числителе указана обычно принятая марка круга, а в знаменате­ ле: материал порообразующего наполнителя (Б — бисер), номер зернистости (125), процентное содержание наполнителя в круге

(30).

2S

Т а б л и ц а 2

Форма кругов и сегментов, применяющихся при плоском шлифовании

26

f f

Продолжение табл. 2~

* Круги из синтетических алмазов маркируют соответственно их обозначе­ нию, например, АССПП.

Шлифовальные круги, предназначенные для скоростного шли­ фования, имеют красную диаметральную полосу и обозначение

50 м/сек.

При получении партии шлифовальных кругов на заводе прово­ дят контрольный осмотр 20% кругов (но не менее 10 шт.), изме­ ряют их, проверяют твердость и дисбаланс.

§ 7. ИСПЫТАНИЯ ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ

Шлифовальные круги перед установкой на станке должны быть проверены на уравновешенность (балансировку) и прочность.

Балансируют круги на специальных станках в специальных при­ способлениях. В процессе балансировки выявляют неуравновешен­ ность круга и устраняют ее (рис. 6).

Так как круги вращаются с большой скоростью и имеют боль­ шие размеры, то при неуравновешенности возникает большая цент-

27

робежная сила, стремящаяся отклонить круг от оси. Такой режим работы сказывается на подшипниках шпинделя станка — они быст­

ро изнашиваются.

Неуравновешенность ухудшает обработку, поверхность полу­ чается шероховатой и дробленой, появляются выхваты. Основные причины неуравновешенности круга следующие:

Рис. 6. Балансировочные станки:

эксцентричное расположение отверстия относительно наружной поверхности;

эксцентричная установка круга на шпинделе станка или во фланцах;

неправильная форма наружной поверхности; неодинаковая плотность материала круга.

Перед балансировкой круг очищают от грязи и опилок, внима­ тельно осматривают и насаживают па специальную оправку.

Если диаметр отверстия круга больше диаметра оправки, то по­ верхность отверстия может быть наращена специальной массой, причем толщина слоя массы при диаметре отверстия круга более 50 мм может достигать 5 мм.

Круги балансируют за несколько приемов на балансировочных станках, имеющих опоры в форме валиков, призм и дисков, и на балансировочных весах.

Величина груза в граммах, устраняющая неуравновешенность, вызванную смещением центра тяжести круга относительно геомет­ рического центра круга на 0,01 см, называется единицей дисбалан­

са Е (ГОСТ 3060—55).

П2 _ //2 Е = 0,0377 ----- — Н,

D

где D — наружный диаметр круга, см; d — диаметр отверстия круга, см; Н — высота круга, см.

28

Различают 4 класса дисбаланса в зависимости от вида связки, зернистости и высоты круга.

Оправка для балансирования круга приведена на рис. 7. Круг 7 с насаженной конусной оправкой 8 вращается на .направляющих станка для балансировки. Чтобы на результаты испытаний не ска­ зывался наклон направляющих, горизонтальность их тщательно ре­ гулируют и контролируют уровнем. На фланце 4 круга имеется кольцевой паз 6, в котором перемещаются три грузика 2. Оправку кладут на опоры балансировочного станка и слегка поворачивают. При наличии неуравновешенной массы в какой-то части круга он повернется так, что эта масса окажется внизу, под осью вращения. Нижнюю точку круга отмечают мелом и проводят мелом прямую, соединяющую эту точку с центром. Затем круг поворачивают на 90° (отмеченная линия становится горизонтальной) и отпускают его. Из-за наличия неуравновешенной массы круг повернется отмечен­ ной точкой вниз. Вновь нужно отметить мелом положение верти­ кального радиуса. Так повторяют трижды и затем находят среднее положение 3 отмеченных точек. Это положение и будет уравнове­ шиваться грузиками, место расположения которых отмечают ме­ лом противоположно найденному положению неуравновешенной массы. Перемещая грузики по кольцевому пазу, добиваются такого положения, чтобы при любом повороте круга на небольшой угол круг не возвращался в исходное положение, т. е. уравновешивают круг. На вращение круга с оправкой влияет трение между оправкой и опорами. Поэтому смещение центра тяжести примерно равно ко­ эффициенту трения.

Отбалансированный круг крепят на шпинделе плоскошлифо­ вального станка и подвергают первой правке — придают кругу пра­ вильную геометрическую форму. После этого первоначальная ба­ лансировка нарушается, так как при правке круга снимается не­ равномерный слой абразива. Затем круг снимают со станка и по­ вторно тщательно балансируют. После второй балансировки круг окончательно правят, затем используют для работы. При высоких требованиях к шероховатости поверхности обрабатываемых дета­ лей круги балансируют более двух раз. Балансировку круга мож­ но выполнять и на самом станке, не снимая круг. Балансировка кру­ га на станке обеспечивает большую точность, чем вне станка. По­ этому современные станки снабжаются специальными балансиро­ вочными устройствами. Такой способ балансировки описывается в главе 5.

При профильном шлифовании точных деталей необходима ба­ лансировка не только абразивного круга, но и всех быстровращаю­ щихся деталей станка.

Шлифовальный круг считается сбалансированным в том слу­ чае, если его центр тяжести и ось вращения совпадают. Сбаланси­

рованный шлифовальный круг спокойно работает на высоких ско­ ростях.

При износе круга с уменьшением его диаметра уменьшается ли­ нейная скорость. В этом случае число оборотов круга может быть

29