Свойства абразивного (шлифовального) инструмента

Добротворский Павел Федорович – магистр Воронежского государственного технического университета.

Аннотация: Произведен сравнительный анализ свойств абразивного инструмента.

Ключевые слова: Шлифование, свойства абразивного инструмента, шлифовальная обработка, технологический процесс.

Используемые для изготовления кругов шлифовальные материалы, полученные в результате измельчения и классификации исходных абразивов, состоят из совокупности зерен, условно подразделяемых на фракции. Фракция, содержащая наиболее количество (% по массе) зерен, называется основной [1]. Порошки алмаза также содержат фракции, отличающиеся размерами зерен – основную, крупную, предельную, мелкую. Требования к содержанию основной фракции для алмаза – 70 – 80%. Соответственно, содержание крупной и мелкой фракции для суперабразивов уменьшается.

Таблица 1.Состав групп шлифовальных материалов по фракциям.Суперабразивы.

Группа материала	Содержание фракций, % по массе
Эльбор: шлифзерно шлифпорошки микропорошки	Предельная, не более	Крупная, не более	Основная, не менее	Мелкая, не более
	0,1	15	60	2
	0,1	15	60	2
	—	6 – 10	58 – 70	2 – 5
Алмаз	0,1	10 – 15	75 – 90	2

Индекс зернистости указывает на содержание зерен основной фракции в круге и означает: В – высокий (55 – 60 %), П – повышенный (45 – 55 %), Н – нормальный (40 – 45 %), Д – допустимый (39 – 43 %) [2].

Зернистость алмазного порошка определяет производительность обработки, шероховатость получаемых поверхностей и удельный расход алмазов. При работе крупнозернистыми кругами производительность увеличивается, а удельный расход алмазов уменьшается, однако шероховатость поверхности ухудшается. И наоборот при работе мелкозернистыми кругами производительность уменьшается, удельный расход алмаза увеличивается, но при этом улучшается шероховатость, обрабатываемой поверхности.

Основной задачей при шлифовании является подбор связки абразивного инструмента. Согласно ГОСТ 16181-82 при шлифовании используются следующие типы связок:

1. Керамическая
2. Органическая
3. Металлическая

Таблица2.Свойства связок необходимые для шлифования.

Тип связки	Прочность круга	Прочность связи с зерном	Теплостойкость	Жесткость	Водостойкость, химическая стойкость	Взаимодействие с обрабатываемым материалом	Пористость круга
Керамическая	Высокая	Высокая	Наиболее высокая	Высокая	Высокая	Низкое	Высокая
Органическая	Высокая	Средняя	Низкая	Средняя	Средняя	Среднее	Низкая
Металлическая	Наиболее высокая	Средняя	Высокая	Высокая	Высокая	Высокое	Низкая

Прочность взаимодействия керамической связки с зерном наиболее высокая, так как в процессе высокотемпературного (1000... 1250 °С) обжига кругов образуются химические соединения материалов связки и зерна.

Керамические связки отличаются высокой жёсткостью, круги на этих связках не деформируются мод действием сил резания, что обеспечивает высокую точность размеров и формы деталей.

Важным свойством керамических связок является пористость, способствующая размещению снимаемых микростружек и уменьшению поверхности трения круга по детали.

Органические связки также обладают высокой прочностью. Для шлифования и отрезки со скоростями 80...100 м/с круги упрочняют стеклосеткой, металлическими кольцами.

Взаимодействие органической связки с зерном основано на адгезионной связи, менее прочной, чем химическая связь. Для увеличения прочности адгезии зерна и связки в кругах из суперабразивов зерна эльбора и алмаза металлизируют.

Жесткость органических связок ниже, чем керамических, они отличаются упругостью, а в ряде случаев — эластичностью. Упругость связок позволяет использовать круги на их основе для грубого шлифования заготовок с неравномерным припуском, а на основе наиболее эластичных связок (глифталевой, эпоксиднокаучуковой) — для финишного шлифования с получением шероховатости Ra ≤ 0,1 мкм.

Пористость кругов па органических связках значительно ниже, чем на керамических. Поэтому изнашивание кругов на органических связках происходит путем самозатачивания с периодическим более интенсивным износом рабочей поверхности круга при ее затуплении [3].

Недостатком органических связок является низкая теплостойкость (180 – 220 ºС); наибольшей теплостойкостью обладают связки из полиамидных смол до 300 – 350 º C.

Прочность металлических связок наиболее высока и позволяет шлифовать при скорости круга 125 – 160 м/с и более.

Связь металлической связки с зерном является адгезионной и механической (защемление зерна в связке).

Металлические связки могут в большей степени взаимодействовать с обрабатываемым металлом путем адгезии, что приводит к увеличению износа кругов и повышенному тепловыделению.

Жёсткость металлических связок достаточно высока и обеспечивает получение высокой точности размеров и формы детали.

Пористость в кругах па металлических связках практически отсутствует; в кругах на гальванической связке это компенсируется увеличением расстояний между выступающими вершинами крупных зёрен [3].

Металлические связки характеризуются высокой теплостойкостью и теплопроводностью; в круг отводится большие тепла, чем при использовании кругов на керамической и органической связке.

Список литературы

1. ГОСТ 9206-80 Порошки алмазные. Технические условия (с Изменениями N 1, 2, 3) М.: Издательство стандартов, 1989 г.
2. А.М. Колокатов, В.Н. Байкалова. Учебное пособие. «Шлифование абразивным и алмазным инструментом» Москва. Издательство РГАУ-МСХА, 2015 г. – Ст. 71.
3. З.И. Кремень, В.Г. Юрьев, А.Ф. Бабошкин. Производственно – практическое издание. «Технология шлифования в машиностроении» Санкт – Петербург. Издательство «Политехника», 2007 г. – Ст. 424.
4. ГОСТ 16181-82 Круги алмазные шлифовальные.