книги из ГПНТБ / Вульф А.М. Резание металлов

Таблица 55

Зернистость абразивных инструментов из синтетических алмазов и кубического нитрида бора ,

П р и м е ч а н и я : 1. АСМ — о б л а д а ю т н о р м а л ь н о й , а А С Н — п о в ы ш е н н о й

т р у д н о о б р а б а т ы в а е м ы х м а т е р и а л о в .

421

производства абразивных инструментов с синтетическими алмаз­ ными зернами (СА) и кубическим нитридом бора (КНБ) . В табл 55 показаны зернистость алмазных абразивных и эльборовых инстру­ ментов.

Связки абразивных инструментов

В качестве цементирующих веществ при изготовлении абра­ зивных инструментов применяют следующие основные группы

левой шпат, кварц) — самая распространенная, так как обладает рядом достоинств: прочна, огнеупорна водостойка, отличается жесткостью и химической стойкостью. В соответствии с производ­ ственными требованиями можно создать связки, различные по

Однокомпонентная мелкозернистая керамическая связка СД повышает однородность абразивных инструментов из карбида кремния, повышая чистоту обработанной поверхности. Изготовле­ ние брусков методом литья вместо прессования также способ­ ствует получению инструмента равномерной твердости и струк­ туры, что обеспечивает 12—13-й класс чистоты обработанных ими поверхностей. Литые абразивные инструменты меньше нагре­ вают обрабатываемые детали.

Для чистовой обработки изготовляют абразивные инструменты со стеклянной связкой и мелким зерном М14—М28, обеспечива­ ющие 11—12-й класс чистоты. Для разнообразных целей при­

цемент). Изделия с подобной связкой имеют пониженную проч­ ность, повышенную склонность к износу, гигроскопичность, слабую формоустойчивость; их достоинство: при шлифовании незначительно нагревают обрабатываемые детали. Применяются при заточке простейшего инструмента с небольшими скоростями

422

лями (окисью цинка, мелом, глиной). По своим эксплуатационным свойствам уступает керамической: абразивные зерна удерживаются слабее, форсируется самозатачивание, что допустимо при заточке режущего инструмента и в случаях, где нежелателен нагрев обрабатываемых деталей.

После керамической наиболее распространенной связкой яв­ ляется б а к е л и т о в а я с в я з к а (Б), представляющая собой синтетическую фенолформальдегидную смолу в жидком или порошкообразном состоянии. Изделия прессуются в формах, затем подвергаются термической обработке (бакелизации), при­ дающей бакелиту твердость и прочность. Бакелитовые шлифоваль­ ные круги успешно применяются при отрезке, обдирочных и отделочных операциях, а также для заточки твердосплавных инструментов благодаря своей эластичности, прочности и способ­ ности работать при небольшом нагреве обрабатываемых деталей. Но механическая прочность бакелитовой связки и сила сцепления

13-й класс чистоты обработанной поверхности (при исходной чистоте не ниже 8—9-го классов), хороши шлифовальные круги с бакелитовой связкой и графитовым наполнителем. С этой же целью в абразивную массу иногда вводят добавки глинозема. При обдирочных операциях с высокими скоростями (60—65 м/с) для повышения прочности бакелитовых кругов их армируют текстильными прокладками; отдельные опыты показали, что стойкость этих кругов в три раза больше по сравнению с обычными бакелитовыми.

близки к бакелитовым, но несколько уступают им по прочности, хотя превосходят по водостойкости и упругости. Глифталевая смола получается при взаимодействии глицерина и фталевого

синтетического каучука, подвергнутого вулканизации. Для же­ стких абразивных инструментов применяются каучуки, способ­ ные при вулканизации давать эбонит. Подобные шлифовальные круги находят широкое применение в промышленности для отрезки и различных отделочных операций. Успешно шлифуют мелкую резьбу круги со связкой на синтетическом нитрильном каучуке СКН с высокой механической прочностью.

Эластичные шлифовальные круги изготовляются на вулканитовой связке с низким модулем упругости; отличаются большой гибкостью и нередко применяются для полирования фасонных поверхностей или для декоративной отделки.

423

Абразивные инструменты на вулканитовой связке, получен­ ные прессованием, особенно вальцеванием, отличаются большой плотностью и склонны к засаливанию. Этому способствует малая

поры инструмента и работа прекращается. В таком случае тре­ буется более частая правка круга.

Алмазные круги имеют связки: органические (О),, металличе­ ские (М) и керамические (К). Основа органической связки — бакелит. Связка Б1 состоит из карбида бора и пульверкарбида. Связка Б2 включает металлический наполнитель, что уменьшает количество алмазов почти вдвое сравнительно с Б1 и дает более высокую точность. Имеет место прочный контакт металлического порошка с алмазными зернами; здесь требуется более частая правка. Недостаток связок Б1 и Б2 заключается в необходимости строгого соблюдения определенного режима обработки.

Органические связки с металлическим наполнителем свободны от недостатков, присущих связкам Б1 и Б2. Металлические связки включают порошки меди, олова, алюминия и др.

Физико-механические и эксплуатационные

сопротивление связки инструмента вырыванию зерен с его по­ верхности под влиянием приложенных сил и (в меньшей степени) твердость самих абразивных зерен. Твердость определяют раз­ личными средствами: пескоструйным аппаратом, стальным зака­ ленным роликом, вращающимся под определенной нагрузкой по испытуемому абразивному инструменту, прибором Роквелла и

Предложены и другие приборы, оценивающие твердость абра­ зива по глубине отпечатка, оставляемого на испытуемом образце после вдавливания индентора. Но все эти методы не характеризуют полностью эксплуатационные свойства шлифовальных инстру­ ментов.

Более удачными критериями качества абразивов является стойкость кругов, измеряемая временем работы между правками или количеством обработанных изделий за это же время. Еще лучше было бы оценивать круги удельным износом их, определя­ емым в см3 изношенного абразива, отнесенного к 1 см3 снятого метал­ ла, или обратной величиной — удельной производительностью.

По ГОСТ 3751—47 для абразивных инструментов установлена следующая шкала твердости, выраженная обобщенными харак­ теристиками:

424

425

высокие номера структур. На рис. 247 схематично показаны различные структуры круга: плотная, высокопористая и средняя между ними.

Основные характеристики абразивного инструмента марки­ руются на его поверхности (рис. 248). Однако маркировка не

Рис. 247. Структуры абразивного инструмента: а — плотная; б — сред­ няя; в — открытая (высокопористая)

отражает некоторых - важных элементов характеристики, суще­ ственно влияющих на процесс резания и качество обработанной поверхности. К ним относятся: состояние и геометрия рабочей поверхности, равномерность дисперсной структуры, разная вы­ сота расположения зерен, расстояние между ними, радиусы

промышленности на базе Якутских месторождений и развитием производства искусственных алмазов надо ожидать широкого использования в металлообработке алмазного абразивного инстру­ мента.

426

разрезка высокопрочных материалов алмазными дисковыми пи­ лами; тонкое точение цветных металлов и сплавов, а также пласт­ масс алмазными резцами и др.

При алмазном шлифовании можно получить точность обра­ ботки до 1-го класса включительно и чистоту обработанной по­ верхности до 12-го класса.

ским алмазом на металлической связке эффективнее, чем такие же "круги на керамической или бакелитовой связке.

Рекомендуются алмазные круги: для предварительного .шли­ фования АС 16—АС12, для окончательного шлифования АС12—• АС6; для доводки АС5—АСМ28, для окончательной доводки и полирования АСМ20—АСМ6.

Абразивные ленты, изготовленные на бумажной или тканевой основе, находят все более широкое применение не только для отделки, но и при шлифовании со значительным съемом металла (до 50—100 см3 /мин). Для качества обработки существенное зна­ чение имеет правильное соединение концов абразивной ленты. Шлифовальные шкурки с микропорошком зеленого карбида крем­ ния (МЗ—М10) могут обеспечить 13-й класс чистоты поверх­ ности. Исследования [107] показали, что при обдирочном шлифо­ вании лентами Э60 незакаленной стали 45 средний удельный съем металла почти в четыре раза выше, чем при шлифовании кругами, и в других случаях до десяти раз. Объясняется это понижением трения связки о металл, а также температуры.

В заключение необходимо отметить некоторые мероприятия, повышающие режущие свойства абразивного инструмента. К ним относятся попытки создать шлифовальные круги, ленты или бруски с направленным зерном. Для этого абразивные зерна из карбида кремния или А 1 2 0 3 наносятся на подложку из плотной бумаги или ткани (саржи), крепятся к ней двумя слоями медленно сохнущего мездрового клея и синтетической смолы. Дл я равно­ мерного распределения абразивных зерен применяют транспор­ теры в сочетании с силовым воздействием магнитного поля, бла­ годаря чему зерна перемещаются, своими длинными осями располагаются перпендикулярно подложке и занимают более выгод^ ное геометрическое положение [154]. Это способствует повышению производительности и качества обработки. Значительное внима­ ние уделяется выбору материала, твердости и диаметра контакт­ ных дисков.

427

Большое значение для хорошей работы абразива имеет тща­ тельная правка его алмазным правящим инструментом или новым весьма твердым славутичем.

В литературе отмечается новый химический метод баланси­ рования шлифовального круга путем пропитки его химическими составами с различным удельным весом: окисью железа, сульфатом бария и легким аморфным веществом.

Тщательная балансировка и правка инструмента, а также воздействие магнитного поля способствуют уменьшению разновысотности в расположении режущих зерен, что повышает их работоспособность. Геометрия и пространственное распределение

В зависимости от требований технологического процесса раз­ личают следующие виды шлифовальных работ.

К р у г л о е в н е ш н е е ш л и ф о в а н и е , обычно при­ меняющееся для обработки наружных цилиндрических поверх­

ход (в одну сторону и обратно) обрабатываемой детали углуб­ ляется на некоторую величину t, номинально определяющую глубину резания. Подобная комбинация движений дает высокое качество обработки, но при этом требуется станок больших габа­ ритов, что затруднительно при обработке крупных изделий. Поэтому имеют место и другие схемы.

2.Изделие только вращается, а шлифовальным кругом выпол­ няются вращательное и оба поступательных движения (рис. 249).

3.Изделие вращается, шлифовальный круг вращается и

одновременно перемещается в поперечном направлении (рис. 250, а); в этом случае изделие сразу шлифуется по всей рабочей длине, что обычно применяется при шлифовании фасонных деталей.

Глубина шлифования в зависимости от требуемой точности колеблется от нескольких микрон до десятых долей миллиметра. Если жесткость системы достаточна, иногда при обдирке при­ меняется так называемое в р е з н о е ш л и ф о в а н и е (рис. 250, б), когда величина t достигает нескольких миллиметров»

428

но в этом случае уменьшается подача s. При обычном шлифовании интенсивность съема металла на протяжении рабочего цикла непостоянна; отставание съема от заданной подачи составляет до 50%; оно тем больше, чем менее жестка система. Только после двух—четырех проходов толщина снятого слоя достигает значе-

а)

5е - f r

Рис. 250. Врезное шлифование

ний поперечной подачи. Продольная подача за время одного

известным методом как частное от деления объема снятого ме­ талла W на путь режущего

инструмента в единицу времени L :

Согласно формуле (270), можно сделать вывод, что средняя площадь среза при шлифовании уменьшается с увеличением скорости круга, а также с уменьшением скорости изделия, глу­

429