Классификация абразивных материалов

Помимо  вышеупомянутых  методов прочность  зерен  оценивают также на основе испытаний:

• ударом специального бойка;
• падающим с разной высоты грузом;
• качающимся грузом.

Расчетные  методы  определения напряжений в шлифовальных кругах и соответственно их прочности дают недостаточную сходимость  результатов  с  экспериментальными  данными,  поэтому  в  тех случаях,  когда  требуется  иметь  достоверный  результат  (например, при контроле прочности изготовленных инструментов), более предпочтительны  экспериментальные  методы.  К  наиболее  распространенным и общепринятым методам такого рода относится проверка прочности  шлифовальных  кругов  на  разрыв.  Все  круги,  подлежащие последующему испытанию вращением, проверяют на отсутствие трещин внешним осмотром и легкими ударами (простукиванием) деревянным молотком по торцевой поверхности. Для этого круг предварительно надевают на какой-либо стержень. Перед простукиванием инструменты должны быть просушены и очищены. Инструмент без повреждений должен издавать чистый звук (на керамической  связке  более  звонкий,  чем  на  органических). Инструменты с дребезжащим звуком бракуются.

Для реализации метода проверки прочности кругов на разрыв используются  специальные  станки  (типа  СИП,  АИП  и  др.).  Они имеют высокоскоростной привод, с помощью которого испытуемый шлифовальный  круг  постепенно  разгоняется  до  скоростей, в  1,5  раза  превосходящих  его  рабочую  скорость  (при  контроле прочности), или до скоростей, при которых он разрывается на части (при  определении  прочности).  Скорость  вращения,  при  которой круг разрывается,  и  служит  опосредованным  показателем  прочности, или же ее пересчитывают в значения разрывной прочности.

Отличительной особенностью таких станков является наличие у них стальных защитных кожухов с толщиной стенок, доходящей до  десятков  миллиметров,  предотвращающих  разлет  осколков  при разрыве круга.

Получение данных о прочности кругов путем испытания их на разрыв является довольно трудоемкой и дорогостоящей операцией, поэтому  для  такой  цели  часто  находят  применение  образцы  типа .восьмерок.,  изготавливаемые  из  той  же  смеси,  что  и шлифовальный круг. Образцы разрушаются растягивающими усилиями на разрывных машинах, а получаемый результат экстраполируется на разрывную  прочность  круга.  Но  при  сопоставлении  опытных  данных было  обнаружено  расхождение  между  прочностью  образцов и прочностью круга в 1,25A2,25 раза.

Аналогичным образом для  оценки прочности круга используются  результаты  прочности  на  изгиб  образцов  типа  брусков.  При этом выявилось еще большее расхождение между прочностью круга и прочностью образцов-брусков. С целью перехода от прочности на изгиб к прочности на растяжение  был  введен  коэффициент,  равный  отношению  величин этих прочностей. Однако, как показала практика, значение этого коэффициента  не  постоянно,  а  колеблется,  например,  для  кругов  на керамической связке в пределах 2,3A2,9.

Проанализировав  описанные  методы  определения  прочности шлифовальных кругов, можно прийти к выводу, что, в плане точности и достоверности получаемых результатов, приоритет следовало бы отдать испытаниям, основанным на вращении круга до разрыва.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Контроль неуравновешенности  шлифовальных кругов

 

Неуравновешенность шлифовальных кругов возникает при несовпадении их центра масс с центрами вращения. Причинами неуравновешенности могут быть погрешности установки круга на планшайбе и планшайбы с кругом на шпинделе станка, погрешности геометрической формы круга, его неравномерный износ в процессе шлифования и т.д.

Неуравновешенность круга приводит к появлению вибраций и, как следствие, к ухудшению качества обрабатываемой поверхности (появляются огранка, волнистость, прижоги и т.д.), преждевременному выходу из строя шпиндельного узла станка, а иногда и к разрушению круга.

Контроль неуравновешенности обычно производят на станках для статической балансировки, основной частью которых являются два параллельно расположенных цилиндрических валика одинакового диаметра (рис. 2). Суть статической балансировки заключается в следующем: круг на балансировочной оправке устанавливают на валики и легким толчком медленно вращают. При этом «тяжелая» часть круга стремится занять крайнее нижнее положение. После остановки круга отмечают верхнюю точку его периферии и к ней крепят зажим с грузом определенной массы. Груз подбирают до тех пор, пока круг не будет находиться в безразличном стоянии равновесия. Затем абразивный круг устанавливают на шлифовальный станок.

 

Рис. 2. Балансировочный станок:

1 — параллельные цилиндрические валики; 2 — станина; 
3 – шлифовальный круг; 4 — оправка

Балансировку алмазных и эльборовых кругов производят либо путем высверливания или растворения металла «тяжелой» части кругов, либо путем нанесения компенсирующего расплава на «легкую» часть кругов.

В зависимости от допускаемых неуравновешенных масс и по мере их возрастания установлены четыре класса неуравновешенности шлифовальных кругов: 1, 2, 3 и 4.

Круги класса точности АА должны иметь наименьшую неуравновешенность 1 класса. Круги класса точности А могут иметь неуравновешенность 1 и 2 классов, а класса точности Б — 1, 2 и 3 классов неуравновешенности.

Круги класса точности АА  легко балансируются и в большинстве случаев могут работать в процессе эксплуатации до полного износа без периодической балансировки.

Круги классов точности А и Б рекомендуется после первой балансировки править не только по периферии (рабочей поверхности), но и по торцам круга. Это позволяет уменьшить или даже полностью исключить появление эксплуатационной неуравновешенности при шлифовании.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Оценка твердости абразивных  инструментов

 

Твердость  абразивных  инструментов  является  важной  характеристикой абразивного инструмента. Под твердостью абразивного инструмента понимают свойство оказывать сопротивление проникновению в него другого тела.

Установлено семь классов твердости:

• мягкий
• среднемягкий
• средний
• среднетвердый
• твердый
• весьма твердый
• чрезвычайно твердый

Степень твердости абразивного круга характеризует прочность удержания зерна в теле круга. Она практически не зависит от твердости абразивного зерна. Чем легче абразивное зерно выкрашивается из инструмента, тем он мягче,  и наоборот. Показателем твердости абразивного инструмента является глубина лунки на поверхности  круга  (при  использовании  пескоструйного  метода  измерения твердости  по  ГОСТ  18118–79)  или  показания  шкалы  прибора Роквелла  (при  использовании  метода  вдавливания  шарика  по ГОСТ 19202–80).

Первый метод определения твердости применяют для  инструментов  на  всех  видах  связок,  зернистостью  50  и  менее и при высоте круга 8 мм и более, второй – на керамической и бакелитовой связках, зернистостью 12 мм и менее и при высоте круга не

более  8  мм.  Твердость  кругов  на  вулканитовой  связке  определяют в соответствии с ГОСТ 21323–5.

В ряде случаев для повышения плотности и твердости кругов последние изготовляют из смеси зерен двух или трех номеров. Этим достигается более плотная укладка зерен при прессовании.

После  изготовления  круги  проверяют  на  точность  размеров и степень уравновешенности. Далее круги, в соответствии со стандартом  (ГОСТ  2424–3, ГОСТ 12.3.028–2),  испытывают  на  механическую  прочность  путем  вращения  на  специальных  испытательных  станках,  а  затем  проверяют  на  твердость.  Крупнозернистые круги испытывают на пескоструйных приборах мод. 909 и 910 завода Калибр, мелкозернистые – на твердомерах ТК-2.

 

При  выборе  твердости  абразивных  инструментов  учитывают физико-механические  свойства  обрабатываемого  материала,  требования  к  точности  и  качеству  поверхности.  В  абразивных  инструментах класса А регламентируется равномерность твердости в пределах  одной  степени  твердости,  а  для  класса  Б  – в  пределах  двух степеней твердости.

Твердость  абразивных  инструментов  в  значительной  степени влияет на производительность процесса обработки и качество обработанной детали.

При выборе твердости круга необходимо руководствоваться следующими основными положениями:

1. При обработке твердых материалов абразивные зерна быстрее истираются и затупляются; удаление затупившихся зерен легче происходит в  сравнительно  мягких  кругах,  поэтому  для обработки твердых материалов следует применять мягкие и среднемягкие абразивные  инструменты,  а  для  обработки  материалов  невысокой твердости  – более  твердые;  исключение  составляют  медь,  алюминий,  свинец,  нержавеющая  и  жаропрочная  сталь,  которые  обрабатывают мягким инструментом.

 

2. С увеличением площади контакта между кругом и деталью давление на единицу площади круга уменьшается и, следовательно, обновление  круга  затрудняется;  в  этом  случае  следует  применять более мягкий инструмент.
3. С повышением окружной скорости круга при прочих постоянных  условиях  следует  уменьшать  твердость  применяемого инструмента; при интенсификации процесса шлифования за счет повышения  скорости  обрабатываемой  детали  или  поперечной  подачи применяют более твердые круги.
4. Для предварительных операций шлифования применяют более твердые круги, чем для чистовых операций.
5. При шлифовании без охлаждения следует использовать менее твердые круги, чем при работе с охлаждением.
6. При шлифовании неровных, прерывистых поверхностей необходимо применять более твердые инструменты, чем при шлифовании ровных поверхностей.
7. На  автоматических  станках  с  повышенной  жесткостью шпинделя применяют более мягкие круги, чем на станках с ручной подачей.
8. Мелкозернистый инструмент  должен  иметь  относительно меньшую твердость, чем крупнозернистый.
9. При заточке режущих кромок закаленного инструмента, при шлифовании и заточке пластинок из твердых сплавов, при обработке  тонких  деталей  и  деталей,  плохо  отводящих  тепло,  применяют мягкие шлифовальные круги.
10. При  одинаковых  условиях  шлифования  абразивный  инструмент на бакелитовой связке должен быть на две степени тверже инструмента на керамической связке.

 

11. Мягкие круги в среднем экономичнее твердых, так как их реже правят и при их использовании можно вести обработку с более интенсивными  режимами,  однако  твердость  их  не  должна  быть столь  низкой,  при  которой  круги  быстро  изнашиваются  и  теряют форму.
12. Для  правки  абразивного  инструмента,  обработки  деталей часовых  механизмов,  шлифования  шариков  шарикоподшипников применяют наиболее твердые абразивные круги.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Оценка режущей способности  абразивных инструментов

 

В  общем  случае  под  режущей  способностью  абразивного  инструмента  понимают  количество  снятого  материала  за  определенный  период  времени  обработки.  Как  правило,  за  показатель  режущей способности принимают разность  массы шлифуемого  образца до обработки и после (весовой метод) либо разность его линейных размеров до и после обработки (размерный метод).

На данный показатель существенно влияют зернистость, форма зерна, а также марка абразивного материала.

Стандартным  методом  оценки  режущих  свойств  абразивных материалов  является  метод  истирания специального  диска  испытуемым  абразивом.  Для  алмазных  микропорошков  для  этой  цели используют ГОСТ 9206–70  и  прибор  модели УАС-2М,  а  для  абразивных  шлифматериалов  применяют  МУ2-036-104-85, МУ2-036-058-82 (разработка ВНИИАШ).

Суть  метода  состоит  в  том,  что  некоторое  количество  испытуемого абразива помещается между двумя вращающимися и прижимаемыми с определенным усилием друг к другу дисками.  В  результате  царапания  частицами  абразива  поверхностей дисков происходит постепенное их изнашивание, по величине которого судят об эффективности обработки данным абразивом.

Режущая  способность  абразива  определяется  после  совершения планшайбой определенного числа оборотов путем установления на аналитических весах потери массы испытательного диска. За результат  измерений  принимают  среднее  арифметическое  значение трех отдельных испытаний.

 

 

 

 

Среди  других  методов  оценки  режущих  свойств  абразивных материалов известны такие, как:

• резание единичным зерном, закрепленным во вращающемся диске;
• царапание единичным зерном обрабатываемого материала на низких скоростях относительного линейного движения;
• метод динамического абразивного изнашивания.

В качестве критерия оценки режущих свойств в этих методах используют  различные  показатели,  такие  как:

• предельная толщина срезанной  стружки
• длина  резания
• удельная  производительность
• работа резания
• коэффициент шлифования

Абразивные  материалы  предназначены  для  шлифования, и,  следовательно,  наиболее  целесообразно  при  определении  их режущих свойств воспроизводить  условия  реального  процесса  шлифования.