фоминых ргр / шлиф

УДК 621.923(07) Ш695

Составитель: В.В. Фоминых

Шлифование деталей машин: учебное пособие / В.В. Фоминых. – Киров: изд-во ВятГУ, 2007. – 96 с.

Вучебном пособии приведены физико-механические характеристики

связках. Показаны основные схемы обработки на шлифовальных станках общего назначения. Приведены основные методы правки абразивных инструментов.

тонкостенных, нежёстких, т.к. усилия резания при этом значительно меньше, чем при лезвийной обработке.

Методы абразивной обработки можно разделить на две группы: обработка связанным зерном и свободным зерном.

К первой группе относятся:

o шлифование;

o заточка инструмента; o хонингование;

o суперфиниширование; o ленточное шлифование;

o электрохимическое шлифование.

Ко второй группе относится:

o притирка;

o полирование;

o виброабразивная; o магнитоабразивная;

oгидроабразивная.

Вданной работе будет рассматриваться только шлифование деталей. Применяются следующие виды шлифования:

·наружное круглое:

·методом продольной подачи;

·методом врезания (поперечной подачи);

·планетарное;

5

·внутреннее круглое:

·методом продольной подачи;

·методом поперечной подачи;

·планетарное;

·плоское;

·периферией круга при поступательном движении детали;

·периферией круга при вращательном движении деталей;

·торцом круга при поступательном движении деталей;

·торцом круга при вращательном движении деталей;

·бесцентровое:

·внутреннее;

·наружное круглое методом продольной подачи;

·наружное круглое методом поперечной подачи.

Шлифование (от немецкого schleifen)– это процесс скоростного микрорезания поверхностных слоёв твёрдых тел большим числом мельчайших абразивных зёрен, сцементированных в инструмент с помощью связки.

Рабочая поверхность абразивного инструмента– это множество зёрен, которые своими выступающими частями срезают мельчайшие стружки.

Процесс шлифования существенно отличается от процесса резан лезвийным инструментом и имеет следующие особенности:

o на поверхности абразивного инструмента расположено и закреплено множество мельчайших (5…2000 мкм) зёрен;

o зёрна не находятся на одной высоте(при глубине резания 0.025мм в работе участвует до 50% зёрен, при глубине 0.1мм – 100%). В связи с

o зёрна ориентированы по отношению к обрабатываемой поверхности произвольно. Вершины зёрен, как правило, округлены и имеют отрицательные (от – 50 до – 800) передние углы;

oпри высокой окружной скорости резания(~30м/сек) зёрна участвуют в срезании стружки очень короткий промежуток времени (~10-5сек);

oбольшие динамические нагрузки на зёрна и высокие скорости резания способствуют мгновенному повышению температуры в зоне контакта зерна с обрабатываемой поверхностью до значительных величин.

6

1 Абразивные материалы

Слово «абразив» произошло от латинского«abrasio»- соскабливание. В машиностроении для обработки используются различные абразивные материалы. Из них изготовляются пасты, шкурки, ленты и абразивные круги различных форм. Абразивные материалы должны быть твёрдыми, теплоустойчивыми, иметь при изломе острые кромки.

Абразивные материалы подразделяются на естественные и искусственные. К

7

1.1 Естественные абразивные материалы

Алмаз природный - это модификация чистого углерода с кубической кристаллической решеткой. Он обладает уникальными Физико-механическими свойствами. Это самый твердый из всех природных и искусственно созданных материалов. Слово «алмаз» по-арабски переводится как твердейший. По-гречески переводится, как непреодолимый, непобедимый, несокрушимый. Алмаз стоек к

(баллас), либо в виде микрокристаллических плотных агрегатов неправильной формы (кабонадо). Масса алмазов измеряется в каратах. Один карат – это примерно 0.2 грамма. Масса добываемых алмазов обычно 0.1-1.0 карат. Крупные кристаллы встречаются очень редко. Обычно они получают название или имя. Самый крупный в мире алмаз «Куллиан» массой 3106 карат был найден в Южной Африке. В зависимости от качества(размера, формы, цвета, количества и вида дефектов) и назначения алмазы делятся на7 категорий и 23 группы. На мировом рынке различают два вида алмазов– ювелирные и технические. Технические применяют в виде порошков и отдельных кристаллов, которым придают путем огранки нужную форму (резцы, инденторы, фильеры и др.). Твердость алмаза в

железосодержащих материалов, так как в указанных процессах в зоне резания температура весьма низка. Природный алмаз прекрасно режет и шлифует только хрупкие, твердые, но не содержащие железо материалы(твердые сплавы, керамику, стекло, гранит, сапфир, кремний и др.).

Корунд 92Е – минерал, природный глинозём Al2O3 имеет твёрдость по минералогической шкале 9 и плотность около4г/см3.Корунд характеризуется высокой химической стойкостью и температурой плавления(2020-2050 0С). Цвет корунда зависит от примесей. Чаще встречается окраска буро-серая, розоватая до красного (рубин) или голубовато-серая до густосиней (сапфир). Красный (рубиновый) цвет корунд получает благодаря наличию примеси трёхвалентного хрома (до 2%). Сапфир, отличающийся синей или голубой окраской, имеет примеси Ti и Fe. Иногда встречается бесцветный корундлейкосапфир, содержащий менее 0.001% примесей. Зернистые агрегаты корунда серые непрозрачные применяется в качестве абразивного материала для шлифования и резки металла, твёрдых камней, стекла и . дрМикропорошки корунда используются для полирования деталей из стекла и металлов.

8

Наждак - это мелкозернистая горная порода, в которой корунд(до 60%) находится в тесном срастании с другими минералами(магнетитом, сульфидами). Из наждака изготовляются шлифовальные круги и наждачные шкурки.

Гранат (от латинского granatus – зернистый) минерал, относящийся к силикатам и представляющий собой соединения Al,Fe,Cr,Ca,Mg,Mn c кремниевой кислотой. Применяется гранат для абразивной обработки дерева, кожи, пластмасс и др.

Кремень 81Кр – минеральное образование, состоящее из кристаллического и аморфного кремнезёма (SiO2).Твёрдость по шкале Мооса7.При скалывании кремень образует острые режущие кромки. Кремень имеет теплостойкость около 15000С. Из него изготовляют шлифовальные шкурки, которые применяются для обработки неметаллических материалов: дерева, кожи, эбонита.

1.2 Искусственные абразивные материалы

Природный алмаз очень дорогой материал. В россыпях концентрация алмаза иногда достигает лишь 1.0-1.5 карата на 5 тонн кимберлитовой породы. В южно-африканской кимберлитовой трубке Дебрис, считающейся очень богатой, для добычи одного карата надо переработать12-20 тонн породы. Вот почему учеными давно велась работа по искусственному синтезу алмаза. В начале 60 Х годов 20 го века советские ученые разработали метод получениясинтетических алмазов. Была создана установка, в которой из углеродосодержащего материала в присутствии металлического катализатора при давлении48-50 тысяч атмосфер и температуре 1.2-1.7 тысяч градусов был получен . алмазДальнейшие исследования показали, что если на такой же исходный материал воздействовать мощной взрывной ударной волной, то за микросекунды можно получить алмаз. При температуре 3000-3400 0С и давлении 160-270 Кбар (16-27 МПа) происходит полиморфное превращение графита. Полученный алмаз состоит из агломератов размером до 15 мкм. Размеры зерен в них примерно30-120 Å. Эти зерна ввиду

большой дисперсности и большого числа острых граней обладают высокой абразивной способностью.

Прошли успешные опыты по наращиванию атомов углерода на алмазную затравку при температуре1.0-1.2 тысячи градусов и атмосферном давлении.

СССР из порошков синтетических алмазов был получен новый сверхтвердый поликристаллический материал «баллас» (АСБ). Поликристаллы балласа массой

9

0.4-0.8 карата вполне были пригодны для изготовления пластинок режущих инструментов. Годом позже сотрудники того же института создали еще один тип алмаза – поликристаллический синтетический «карбонадо» (АСПК). Баллас и кабонадо являются плотно сцементированной массой совершенных по форме мелких кристаллов. У мелких синтетических алмазов вероятность получения

Электрокорунд нормальный – содержит до 95% корунда и примесей. В зависимости от состава и количества примесей цвет может меняться от светлодо тёмно – коричневого. Электрокорунд нормальный выпускается нескольких марок: 12А, 13А, 14А, 15А, 16А. Он обладает высокой твёрдостью, механической прочностью и вязкостью. Поэтому электрокорунд нормальный применяют для обработки материалов повышенной прочности: углеродистой и легированных сталей и никелевых сплавов. Из электрокорунда изготовляют шлифовальные шкурки абразивные пасты.

10

Электрокорунд белый марок 22А, 23А, 24А, 25А – состоит из корунда (9899%) и примесей. По химическому и физическому составу белый электрокорунд является более однородным. По сравнению с электрокорундом нормальным он более твёрдый и, следовательно, имеет повышенную хрупкость и абразивную способность. Зёрна белого электрокорунда обладают высокой прочностью, а при изломе образуют острую кромку. Электрокорунд белый более дорогой, чем

электрокорунд нормальный. Поэтому его применяют для опера окончательного шлифования.

повышенную вязкость и поэтому может успешно применяться на операциях предварительного шлифования с увеличенным припуском.

Применяется электрокорунд хромистый для круглого шлифования деталей из конструкционных и легированных сталей. Производительность шлифования на 20-30% больше, чем при использовании электрокорунда белого.

Электрокорунд циркониевый марки 38А содержит некоторое количество оксида циркония. Электрокорунд циркониевый имеет высокую прочность и поэтому применяется в основном для обдирочных работ.

труднообрабатываемых талей и сплавов, для профильного шлифования.

Сферокорунд ЭС получается благодаря особой технологии в виде сфер. При шлифовании сферы разрушаются, образуя острые кромки. Применяется сферокорунд для обработки неметаллических материалов.

Карбид кремния (карборунд)- соединение кремния с углеродом(SiC) получают в электропечах при2000-22000C из смеси кварцевого песка(51-55%), кокса (35-40%) с добавкой NaCl (1-5%) и древесных опилок(5-10%). В чистом виде карбид кремния бесцветный кристалл с алмазным блеском. Технический карбид кремния зелёного или сине-чёрного цвета.

Карбид кремния черный53С, 54С, 55С – используется для изготовления абразивных кругов, применяемых для обработки чугуна.