Абразивные инструменты

Абразивный инструмент — это инструмент, предназначенный для механической обработки поверхностей различных материалов.
В основном абразивный инструмент используется в таком виде, как шлифовальные круги, бруски, оселки, шлифовальные шкурки.
Абразивный инструмент состоит из большого числа беспорядочно расположенных частиц абразивного материала, таких как корунд, наждак, кремень, соединенных между собой связующим материалом.

В процессе работы частицы абразива затупляются и скалываются, обнажая под собой новые слои острых зерен. Такое свойство абразивного материала называют самозатачивемостью. Чем сильнее происходит разрушение наружного слоя абразива, тем лучше самозатачивание.
При неполном самозатачивании необходимо проводить правку инструмента путем удаления поверхностного слоя абразива. В процессе правки поправляется форма абразивного инструмента.

Наждачная бумага (шкурка) — вид абразивного материала.
Основой наждачной бумаги является бумажный либо тканевый материал, на который нанесен абразивный порошок.
Наждачная бумага с закрытой структурой, в которой абразивный порошок занимает 100% площади, используют для шлифовки металлических поверхностей. Для обработки деревянных, пластиковых и других волокнистых поверхностей больше подходит наждачная бумага с открытой структурой, в которой площадь, покрытая абразивным материалом, составляет 60%.
В зависимости от зернистости наждачные бумаги различают по номерам. Самая мелкозернистая наждачная бумага значится как № 40, а бумага с самым крупным зерном имеет № 240. Наждачные бумаги, предназначенные для «мокрого» шлифования поверхностей, имеют более высокие номера, вплоть до 600.

Оселок — мелкозернистый абразивный инструмент. Оселками правят и доводят лезвия заточенных инструментов.
Плоские оселки используются наиболее часто. Инструментальные лезвия, имеющие более сложный профиль, доводят оселками, имеющими круглое, полукруглое, квадратное сечение.
После заточки лезвий стругов, стамесок и других инструментов, на затачиваемой поверхности образуется непрочный, легко обламывающийся заусенец. При работе этот заусенец затупляет лезвие.
Правка или доводка инструмента заключается в сошлифовке заусенца путем кругового движения инструмента по оселку. В процессе доводки оселок смачивают водой, маслом либо керосином.

Отрезной круг — инструмент для углошлифовальной машины, предназначенный, в основном для резки металлов.
Круги различаются по марке абразивных зерен, по материалу связки, по твердости.
Чем тверже и крупнее абразивные зерна, тем быстрее отрезной круг способен резать металл.
Размер абразивных зерен указывается в маркировке отрезного круга:
32 — размер абразивных зерен 320 мкм (для кругов с размером зерен больше 50 мкм);
М32 — максимальный размер абразивных зерен 32 мкм.
В маркировке круга указывается также материал абразивных зерен:
А — электрокорунд, материал основой которого является оксид алюминия. Такими кругами режут сталь.
С — карбид кремния. Такими кругами режут неметаллические материалы и цветные металлы.
Материал связки указывается таким образом:
Б — бакелитовая связка. Круги предназначены для грубой резки металла;
В — вулканитовая связка. Резка чугуна, титановых сплавов.
Для резки стали желательно применять круги с маркировкой БУ — бакелитовая связка с упрочнением.
На этикетке отрезного круга максимальная скорость вращения отмечена цветом:
100 м/с — зеленая диаметральная полоса;
80 м/с — красная полоса;
60 м/с — желтая.
В маркировке также указывается диаметр отрезного круга и диаметр посадочного отверстия.

Полировальная паста — абразивная смесь из микропорошка и связующего.
По консистенции полировальные пасты бывают твердыми и в виде мази.
Полировальные пасты разделяют на водяные и жировые. Жировые полировальные пасты имеют в своем составе масла, жировые кислоты, парафин. На заключительном этапе полировки такие составы не смываются водой, а удаляются сухой чистой тканью.
При ручной и полумеханической полировке используются, как правило, твердые полировальные пасты.
В специализированных полировальных станках методом непрерывной подачи используются суспензии, т. е. жидкости с взвешенными абразивными частицами.
Некоторым полировальным пастам присваивают названия организаций, в которых разработаны данные материалы. Например, паста ГОИ создана в Государственном оптическом институте или паста ЗМ разработана компанией ЗМ.

Шлифовальный круг представляет собой диск, полученный путем спекания зерен абразивного материала со связующими веществами.

1. Стружка

2. Абразивные зерна

3. Связка

4. Незаполненное
пространство между
зернами

На поверхности круга располагается множество абразивных зерен, отрывающих своими режущими кромками мелкую стружку с поверхности металла, к которому прижимается круг. Абразивные зерна распределяются по всей массе круга, они связываются и удерживаются между собой с помощью связок. Связки покрывают абразивные зерна и соединяют их между собой, не заполняя полностью пространство между зернами. В результате образуются пустые промежутки, которые определяют пористость, или структуру круга. В процессе шлифования абразивные зерна снимают стружку с металла. Одновременно происходит вырывание зерен из круга или они раскрашиваются. Вырывание зерен приводит к обнажению новых зерен. Выкрашивание зерен приводит к образованию новых режущих кромок. Связка вырывается вместе с зернами, и круг постепенно изнашивается.
Область применения шлифовальных кругов существенное зависит от применяемого связующего вещества.
Шлифовальные круги, в которых использована бакелитовая связка, применяются в ручных шлифовальных машинах для обработки известняка и песчаника, мрамора и гранита, кирпича и бетона, чугуна.
Кругами с керамической связкой обрабатываются твердые сплавы. Поверхность материалов, обработанная такими кругами, имеет достаточно низкую шероховатость.
Абразивные круги с вулканитовой связкой используются для финишной обработки поверхности. Такими кругами производят полировку металлов и минералов.

Скажите “спасибо” автору.

> Абразивные материалы

Виды абразивных материалов

Абразивные материалы делятся по твердости (сверхтвердые, твердые, мягкие), химическому составу и величине шлифзерна (крупные или грубые, средние, тонкие, особо тонкие), величина зерна измеряется в микрометрах (мк) и мешах(mesh), величине более распространенной в мире.

Абразивы – это твердые мелкие частицы, используемые в свободном или связанном виде для механической обработки изделий. Принцип их действия заключается в удалении материала обрабатываемой поверхности острыми выступами абразива. При этом от абразивных частиц, имеющих, как правило, кристаллическую структуру, откалываются микроскопические крупицы, образуя новые рабочие кромки. Основные характеристики абразивных материалов – микротвердость, механическая прочность, хрупкость и размер зерна.

Материалом для изготовления абразивов могут быть как продукты природного происхождения, так и искусственно созданные. Искусственные применяются шире, отчасти из-за химического состава и физико-механических свойств. Из большого списка искусственных абразивов широкое распространение получили синтетический алмаз, карбиды бора и кремния, кубический нитрид бора (торговая марка – эльбор), электрокорундовые материалы.

Особое значение имеют сверхтвердые абразивные материалы, к которым относятся алмаз и кубический нитрид бора. Инструменты из алмаза эффективны при обработке хрупких и высокотвердых материалов, при чистовом шлифовании, заточке и доводке твердосплавных режущих инструментов, хонинговании. Однако для алмазного инструмента есть ограничение: при обработке сталей происходит диффузионный износ шлифовального зерна, так как углерод из алмаза отбирается сталью. Поэтому стали обрабатываются инертным для них эльбором. В свою очередь, эльбор вступает в химическую реакцию с твердыми сплавами, – здесь необходимы алмазные абразивы.

Производство абразивных материалов

В настоящее время абразивные материалы добываются и производятся синтетически, причем новые синтетические материалы, как правило, более эффективны, чем природные.

Абразивные материалы бывают двух видов по происхождению:

Природные абразивные материалы

Алмаз: Алмазоподобная кубическая аллотропическая форма элементарного углерода, добывается в коренных (кимберлитовые трубки) и россыпных месторождениях.
Корунд: Кристаллический оксид алюминия, то же и сапфир, добывается в россыпях и иногда в рудах.
Гранат: Природный минерал:
Наждак: Природный минерал, состоит из: корунда и магнетита — черного магнитного оксида железа Fe3O4
Кварц: Кристаллическая двуокись кремния, один из наиболее дешевых и доступных абразивных материалов.
Мел: Карбонат кальция, для тонких видов абразивной обработки(притирка, полирование).

Синтетические абразивные материалы

Искусственный алмаз: Синтез при высоком давлении, обработка твердых сплавов, камня, стекла, цветных металлов.

Нитрид бора (боразон): Синтез при высоком давлении, обработка твердых сплавов, камня, черных металлов.
Сплав бор-углерод-кремний: Сплавление бора с углеродом и кремнием в дуговой печи, обработка черных, и цветных металлов, камня, стекла и др.
Карбид бора: обработка твердых сплавов, стекла, черных металлов.
Карбид кремния: обработка твердых сплавов, цветных металлов и титана.
Нитрид кремния: обработка черных и цветных металлов.
Нитрид алюминия: обработка металлов.
Электрокорунд: обработка черных металлов, изредка камня и стекла.
Оксид циркония(фианит): обработка черных и цветных металлов.
Двуокись церия: обработка стекла (полирит).
Двуокись олова: обработка стекла, полирование металлов.
Окись хрома: полирование черных и цветных металлов.
Двуокись титана: полирование цветных металлов.

Новые перспективные абразивные материалы:

Нитрид углерода
Сплав карбид титана-карбид скандия

Применение абразивных материалов и виды абразивной обработки

Абразивные материалы с успехом применяются в следующих видах абразивной обработки:

Шлифование круглое: обработка цилиндрических и конических поверхностей валов и отверстий
Шлифование плоское: обработка плоскостей и сопряженных плоских поверхностей
Шлифование безцентровое кругами:обработка в крупносерийном производстве наружных и внутренних поверхностей (валы, обоймы подшипников и др)
Шлифование безцентровое лентой: наружные поверхности, в том числе сложные профили
Шлифование лентой сложных профилей: например шлифование лопаток турбин
Отрезание и разрезание заготовок: заготовительное и монтажное производство, демонтаж конструкций
Притирка: абразивное притирание поверхностей (например седло и игла дизельной форсунки)
Гидроабразивная обработка: струйная и галтование (отливки, паковки, метизы и др)
Пескоструйная обработка: сглаживание поверхностей и очистка отливок и поковок
Ультразвуковая обработка: пробивка отверстий в твердых сплавах, извлечение сломанного инструмента, штампы
Хонингование: обработка отверстий большого диаметра (цилиндры двигателей, насосов и др)
Полирование: окончательное придание зеркального блеска изделиям (чистота поверхности высокая)
Суперфиниширование: окончательное придание наружным, внутренним и сложным профилям высочайшей точности и чистоты поверхности, в том числе алмазное суперфиниширование (точные механизмы, инструмент, детали особо точных приборов, инструментов, оружия и т.д).

Абразивные инструменты принято делить на три вида: гибкие, жесткие и инструменты в виде свободных абразивов и паст.

Свободный (несвязанный) абразив и пасты вызывают меньше всего вопросов. Если вы в походе вышли к водоему, чтобы почистить песком закопченный котелок – вы воспользовались свободным абразивом. Пастами называются смеси абразивных материалов с неабразивными различной густоты, от твердых брикетов до абсолютно жидких. В качестве связки в пастах используются жиры и масла, главным образом, олеин, стеарин и вазелин. Характеристики паст следующие: используемый абразивный материал, зернистость, рецептура неабразивных материалов, концентрация, консистенция. И пасты, и свободный абразив используются для операций доводки.

Гибкие инструменты. К ним относятся шлифовальные шкурки, ленты, лепестковые круги, сетчатые и фибровые диски, щетки из абразивонаполненных волокон.

Шлифовальная шкурка (или наждачная бумага), представляет собой измельченный абразивный материал, нанесенный на основу из бумаги, ткани или синтетического материала. В зависимости от клеящего элемента, они могут быть водостойкими или нет. Из шкурки можно вырезать ленты различной длины и ширины. При склейке концов получается «бесконечная лента». Также из шкурки вырезаются лепестковые круги, хорошо обрабатывающие детали со сложным профилем.

Сетчатые диски получаются путем нанесения абразивного материала на сетчатую основу и используются для полирования и зачистки поверхностей. Жесткие сетчатые диски, изготовленные на основе стекловолокна и лавсана, пригодны для разрезки небольших деталей из дорогостоящих материалов.

Если нанести абразивный материал на фибровую основу (целлюлоза, пропитанная хлористым цинком), то получится фибровый диск для зачистки и полирования. Для подготовки поверхности к нанесению грунта и краски, например, для кузовных работ, такой диск незаменим.

И, наконец, существуют щетки различной формы с металлической или синтетической «щетиной». Щетки применяются для удаления заусенцев, очистки поверхности от окалины, ржавчины, лака и краски, обработки сварных швов, а также для отделки поверхности: матирование, сатинирование, шлифование. Рабочий материал щеток варьируется от стальной и латунной проволоки до пластмассы с карбидом кремния. По структуре проволока может быть плетеной, не плетеной и гофрированной.

Жесткие инструменты

Инструменты фиксированной формы – это круги всех типов, кольца, сегменты, шлифовальные головки, бруски. Помимо абразивного материала определенной зернистости в состав этого вида инструмента входят органическая или керамическая связка и упрочняющие элементы. Инструменты на основе органической связки имеют тепловые ограничения, что требует осторожного использования охлаждающих жидкостей, и подвержены воздействию щелочей. Но эластичность органики делает незаменимым такой инструмент для операций по снятию больших припусков, например, при обдирке.

Плюсы керамической связки – высокая огнеупорность, химическая и водостойкость. К их недостаткам относится хрупкость и, как следствие, непригодность для работ с высокой ударной нагрузкой. При этом керамическая связка хорошо «держит» форму, что важно при высокоточном шлифовании, имеет высокую износостойкость и выдерживает высокие температуры.

К жестким абразивным инструментам относятся также и многочисленные напильники, рашпили и надфили.

Шлифовка

Шлифовальные операции делят на предварительное и чистовое шлифование.

Примером первого этапа может служить обдирка, то есть удаление больших припусков, которая производится крупнозернистыми обдирочными кругами на органической связке. Обдирка позволяет, например, зачищать дефекты отливок.

При чистовом шлифовании снимается основной припуск, придается форма и достигаются конечные размеры детали. Добиваются этого при помощи различных шлифовальных кругов, подобранных в соответствии с обрабатываемой поверхностью.

Специальные операции

Хонингование – отделочная (чистовая) обработка внутренних цилиндрических поверхностей абразивными мелкозернистыми брусками, закрепленными в специальных «держателях» брусков – «хонах». Это финишная операция, дающая высокую точность обработки: величина припусков при хонинговании не превышает 0,1 – 0,2 мм. Бруски чаще всего изготовляются из электрокорунда и карбида кремния зеленого. Качество автомобильных цилиндров зависит именно от этой операции, потому что малейшая шероховатость немедленно скажется на здоровье “железного коня”.

Суперфиниширование также характеризуется очень малым съемом материала, позволяет полностью избавиться от волнистости поверхности, удалить дефектный слой металла, возникающий при предшествующих операциях. После суперфиниша образуется поверхностный слой без структурных изменений, что крайне важно для деталей, работающих в условиях трения. Бруски для суперфиниширования изготавливаются из тех же материалов, что и инструмент для хонингования. Детали из бронзы, латуни и других цветных металлов обрабатывают в два приема, меняя мягкие бруски на более твердые. Использование инструмента из эльбора на керамической связке придает процессу обработки стабильность.

Галтовка – процесс очистки поверхности небольших заготовок и деталей от заусенцев, окалины, формовочной земли, коррозии и для полирования. Этим способом можно обрабатывать одновременно большое количество деталей, причем они могут быть разных размеров и форм. Во вращающихся барабанах детали избавляются от всевозможных дефектов, перечисленных выше. Перфорированные барабаны, помещенные в водные растворы, используются для полирования. В качестве абразивов применяется бой шлифовальных кругов или специально сделанные из различных материалов галтовочные тела (конусы, призмы, цилиндры).

Более аккуратная обработка получается в вибрационных камерах с абразивные наполнителями. В отличие от барабанов, тонкостенные и хрупкие детали обрабатываются здесь без повреждений. Вибрационное шлифование обеспечивает обработку закрытых и внутренних поверхностей.

Прорезка. Отрезка. Заточка

Прорезка и отрезка отрезными кругами экономична и дает нужный срез, часто не требующий дополнительной обработки. Отрезать кусок металла абразивным кругом, вращающимся на большой скорости, наиболее простой способ.

Заточка и доводка режущих инструментов предпочтительнее на кругах с бакелитовой связкой как более прочных, в две операции. Круги из эльбора делают наиболее качественную заточку, так как обладают высокой режущей способностью, равномерным износом и отсутствием прожогов.

Полирование

Операцию можно разделить на два этапа – предварительное и зеркальное полирование. Один из способов полирования – использование войлочных и матерчатых кругов и головок в сочетании со шлифовальными пастами. Выбор зернистости пасты зависит от требуемого качества. Для достижения максимального блеска необходимо последовательно менять пасты различной зернистости, начиная с более грубой, в процессе работы не забывая менять и сами полирующие круги.

Детали сложной формы обрабатываются жидкостным полированием, когда жидкость под определенным давлением и углом распыляется по поверхности изделия. В зависимости от обрабатываемого материала здесь применяются зерно, порошки или микропорошки из электрокорунда, карбида кремния или гранулированного кварцевого песка. В результате получается матовая поверхность без следов обработки, прожогов и микротрещин, кроме того, процесс повышает износостойкость материала.

Абразивный инструмент (подгруппа 27) делится на следующие виды: шлифовальные круги общего и специального назначения, алмазные круги, шлифовальные и алмазные головки и шлифовальные и алмазные сегменты.

Шлифовальные круги. Основным абразивным инструментом для шлифования, заточки и доводки является шлифовальный круг, характеристиками которого являются: форма и геометрические размеры; абразивный материал и его зернистость; связка, твердость и структура.

Форму и размеры круга выбирают в зависимости от конструкции заточного станка и шлифуемого инструмента.

Форма и основные размеры шлифовальных кругов для заточки режущих инструментов даны в табл.

Связка. Абразивные шлифовальные круги изготовляют на керамической, силикатной, бакелитовой и вулканитовой связках (табл. 65). Выбор круга по связке производится в зависимости от способа обработки, допускаемых окружных скоростей, механической прочности круга.

Для заточки режущих инструментов с охлаждением применяют круги на керамической связке, а для заточки фасонных режущих инструментов — круги на бакелитовой связке, так как они долгое время сохраняют заданный профиль.

Твердость. Сопротивление связки вырыванию зерен принято называть твердостью шлифовального круга. Получение различной твердости круга при одних и тех же номерах зерна и структуры достигается для каждой связки изменением ее количества. Для облегчения подбора твердости ГОСТ 3751—47 предусматривает шкалу степеней твердости (табл. 66).

Структура. Под структурой понимается строение абразивного инструмента, характеризуемое количественным соотношением объема абразивных зерен, связки и пор. Различают три группы структур: структуры № 1—5 — закрытые или плотные, № 6—10 — средние и № 11— 18 — открытые (табл. 67).

При заточке режущего инструмента применяют круги со средними или открытыми структурами, так как это облегчает удаление стружки из зоны резания и уменьшает возможность образования дефектов на затачиваемом инструменте. Круги со структурами № 1—5 изготовляют на бакелитовой и со структурами № 6—18 — на керамической связке.

Маркировка кругов. Чтобы правильно выбрать круг, необходимо знать его характеристику. Эта характеристика в виде условных обозначений наносится несмываемой краской на поверхность круга. На рис. 27 приведен абразивный круг с такой маркировкой, которая по существу представляет паспорт абразивного инструмента.

С целью единообразия все условные обозначения в паспорте располагают в следующем порядке:

а) одной или двумя буквами обозначается наименование абразивного материала, а цифрой — маркировка абразива.

В нашем случае (рис. 27) ЭБ — электрокорунд белый, а цифра 8 указывает маркировку абразива;

б) следующие две (например, 40) или три цифры означают зернистость;

в) буквы с индексом 1, 2 или 3 (СМ2) означают твердость;

г) следующая буква (К) определяет материал связки;

д) последняя цифра (6) обозначает структуру.

Добавить комментарий

Закрыть меню