Шлифовальный абразивный материал и инструмент

Абразивные материалы (фр. abrasif — шлифовальный, от лат. abradere — соскабливать) — это материалы, обладающие высокой твердостью и используемые для обработки поверхности различных материалов: металлов, керамических материалов, горных пород, минералов, стекла, кожи, резины и других [1] . Абразивные материалы используются в процессах шлифования, полирования, хонингования, суперфиниширования, разрезания материалов и широко применяются в заготовительном производстве и окончательной обработке различных металлических и неметаллических материалов.

С давних пор использовались естественные абразивные материалы (наждак, пемза, корунд, алмаз, кварц), с конца XIX века применяются искусственные (электрокорунд, карбид кремния, карбид бора, монокорунд, синтетический алмаз и другие) [1] .

Твердость (Мн/м²) определяется методом вдавливания алмазной пирамиды в поверхность испытуемого материала (например, для кварца 11000—11300, электрокорунда 18000—24000, алмаза 84250-100000). Абразивная способность характеризуется массой снимаемого при шлифовании материала в следующем порядке: алмаз, нитрид бора, карбид кремния, монокорунд, электрокорунд, наждак, кремень. Из абразивных материалов изготавливают жесткие и гибкие абразивные инструменты, которые широко применяются во всех отраслях машиностроения, особенно при изготовлении подшипников [1] .

Содержание

Виды абразивной обработки [ править | править код ]

Существуют следующие виды абразивной обработки:

  • шлифование круглое — обработка цилиндрических и конических поверхностей валов и отверстий;
  • шлифование плоское — обработка плоскостей и сопряжённых плоских поверхностей;
  • шлифование бесцентровое — обработка в крупносерийном производстве наружных и внутренних поверхностей (валы, обоймы подшипников и др);
  • шлифование бесцентровое 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 галтовка (отливки, поковки, метизы и др);
  • пескоструйная обработка — очистка субстратов от старой краски, ржавчины, окалины и других загрязнений, а также сглаживание поверхностей и очистка отливок и поковок;
  • ультразвуковая обработка — пробивка отверстий в твёрдых сплавах, извлечение сломанного инструмента, изготовление штампов;
  • магнитно-абразивная обработка — обработка магнитно-абразивным порошком в магнитном поле;
  • хонингование — обработка отверстий (цилиндры двигателей, насосов и др);
  • полирование — придание поверхности малой шероховатости и зеркального блеска;
  • 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.).

Инструменты абразивной обработки [ править | править код ]

Шлифовальный абразивный материал и инструмент

Шлифовальный абразивный материал и инструмент

Абразивные материалы для применения в промышленности должны быть закреплены или конструктивно выполнены в виде различных инструментов и составов.

Основные виды абразивных инструментов и составов:

  • Отрезные круги: различных диаметров (до 3500 мм), ширины, высоты и форм (профилей) рабочего (абразивного) слоя и способов закрепления его на корпусе круга.
  • Шлифовальные круги: различные абразивные материалы в виде кругов, дисков, конусов разных профилей и диаметров.
  • Бруски: абразивные и металлоабразивные разных размеров и профилей для хонингования, притирки, суперфиниширования.
  • Лента: синтетическая или растительнотканная лента разной ширины с приклеенными на её одной или двух сторонах зёрнами абразивных материалов.
  • Наждачная бумага: абразивный материал, нанесенный на тканевую или бумажную основу.
  • Пасты: абразивные притирочные и полировальные абразивы равномерно распределенные в связующем (парафин, церезин, олеиновая кислота, стеарин, масла, керосин и др).
  • Свободное зерно: сухие абразивные зерна для гидроабразивной, ультразвуковой и пескоструйной обработки.
  • Стальная вата: абразивный инструмент для шлифования и полировки.
  • Галтовочные тела: абразивный инструмент в виде изделий геометрической формы (цилиндр, призма, конус, куб и т. п.), предназначенный для галтовки.

Абразивные материалы [ править | править код ]

Шлифовальный абразивный материал и инструмент

Абразивные материалы классифицируются по твердости (сверхтвёрдые, твёрдые, мягкие), и химическому составу, и по величине шлифовального зерна (крупные или грубые, средние, тонкие, особо тонкие), величина зерна измеряется в микрометрах или мешах.

Зерном абразива называют отдельный кристалл, сростки кристаллов или их осколки при отношении их наибольшего размера к наименьшему не более 3:1.

Пригодность абразивных материалов зависит от физических и кристаллографических свойств; особенно важное значение имеет их способность при истирании разламываться на остроугольные частицы. У алмаза это свойство максимальное. Выбор абразивного материала зависит от физических свойств обрабатываемого и обрабатывающего материала, а также от стадии обработки (грубая обдирка, шлифовка и полировка), причём твёрдость абразивного материала должна быть выше твёрдости обрабатываемого (за исключением алмаза, который обрабатывается алмазом).

Абразивные материалы характеризуются твёрдостью, хрупкостью, абразивной способностью, механической и химической стойкостью.

Твёрдость — способность материала сопротивляться вдавливанию в него другого материала. Твёрдость абразивных материалов характеризуется по минерологической шкале твёрдости Мооса 10 классами, включающей в качестве эталонов: 1 — тальк, 2 — гипс, 3 — кальцит, 4 — флюорит, 5 — апатит, 6 — полевой шпат, 7 — кварц, 8 — топаз, 9 — корунд, 10 — алмаз.

Абразивная способность характеризуется количеством материала, сошлифованного за единицу времени.

Механическая стойкость — способность абразивного материала выдерживать механические нагрузки, не разрушаясь при резке, шлифовке и полировке. Она характеризуется пределом прочности при сжатии, который определяют, раздавливая зерно абразивного материала, фиксируя нагрузку в момент его разрушения. Предел прочности абразивных материалов при повышении температуры снижается.

Химическая стойкость — способность абразивных материалов не изменять своих механических свойств, будучи во взаимодействии с растворами щелочей, кислот, а также в воде и органических растворителях.

Абразивные материалы, применяемые для механической шлифовки и полировки полупроводниковых материалов, отличаются между собой размером (крупностью) зёрен, имеющих номера 200, 160, 125, 100, 80, 63, 50, 40, 32, 25,20, 16, 10, 8, 6, 5, 4, 3, М40, М28, М20, М14, М10, М7 и М5 и подразделяются на четыре группы:

  • шлифзерно (от № 200 до 15),
  • шлифпорошки (от № 12 до 3),
  • микропорошки (от М63 до М14) и
  • тонкие микропорошки (от М10 до М5).

Классификацию абразивных материалов по номерам зернистости проводят рассеиванием на специальных ситах, номер которого характеризует размер зерна. Номер зернистости абразивных материалов характеризуется фракцией: предельной, крупной, основной, комплексной и мелкой. Процентное содержание основной фракции обозначают индексами В, П, Н и Д.

В настоящее время абразивные материалы добываются и производятся синтетически, причём новые синтетические материалы, как правило, более эффективны, чем природные. Ниже приведены списки известных абразивных материалов.

Природные абразивы [ править | править код ]

  • Алмаз: Алмазоподобная кубическая аллотропическая форма элементарного углерода, добывается в коренных (кимберлитовые трубки) и россыпных месторождениях. Наиболее ценный по своим абразионным свойствам материал. Лучшим считается его чёрная разновидность — карбонадо (карбонат), добываемая в Бразилии и на острове Борнео. Второе место занимает борт — радиально-лучистая разновидность алмаза. На рынке под именем борта продаётся всякий непригодный для огранки алмаз. Из общего количества 20 % карбонадо, 20 % настоящий борт, остальное — алмазный порошок и осколки. Применяется при обработке твердого камня, а также для шлифовки и полировки самого алмаза.
  • Гранат: Природный минерал, состоит из: R 2+ 3 R 3+ 2 [SiO4]3, где R 2+ — Mg, Fe, Mn, Ca; R 3+ — Al, Fe, Cr.
  • Инфузорная земля: осадочная горная порода, состоящая преимущественно из останков диатомовых водорослей. Химически кизельгур на 96 % состоит из водного кремнезёма (опала). Применяется в виде тонкого порошка для полировки камня и металла.
  • Кварц: Кристаллическая двуокись кремния, один из наиболее дешевых и доступных абразивных материалов. В сухом виде вызывает силикоз. Использование только совместно с подачей воды. Кварц и кремень с раковистым изломом при раскалывании дают остроугольные частицы. Применяются в порошке для обработки мягких камней (мрамор), в пескоструйных аппаратах для обработки металла, для очистки камней в строительном деле и для изготовления шлифовальных шкурок. Из кремневых конкреций изготавливали шары для шаровых мельниц.
  • Корунд: Кристаллический оксид алюминия, то же и сапфир, добывается в россыпях и иногда в рудах. Добытая корундовая руда измельчается, обогащается и сортируется по величине зерна. Применяется в порошке и для изготовления из него искусственных кругов, брусков и шкурок.
  • Красный железняк: широко распространённый минералжелеза Fe2O3. В особо чистых разновидностях применяется для полирования железа и стекла.
  • Мел: Карбонат кальция, для тонких видов абразивной обработки (притирка, полирование).
  • Наждак: Природный минерал, состоит из: корунда и магнетита — чёрного магнитного оксида железа Fe3O4
  • Пемза: пузыристое вулканическое стекло. Для шлифовки пригодна пемза с тонкими пластинками стекла, образующими перегородки между ячейками. Самая лучшая пемза — с острова Липари, близ Сицилии. Применяется для шлифовки дерева, мягких камней и металлов.
  • Полевой шпат: группа породообразующих минералов из класса силикатов. Большинство полевых шпатов — представители твёрдых растворов тройной системы изоморфного ряда К[АlSi3O8] — Na[АlSi3O8] — Са[Аl2Si2O8], конечные члены которой соответственно — альбит (Ab), ортоклаз (Or), анортит (An). В размолотом виде, наклеенный на полотно или бумагу, применяется в тех случаях, когда требуется мягкий шлифовальный материал.
  • Трепел: рыхлая или слабо сцементированная, тонкопористая опаловая осадочная порода. Применяется в виде тонкого порошка для полировки камня и металла.
Читайте также:  Затирочная машина по бетону своими руками

Синтетические абразивы [ править | править код ]

  • Минеральный шлак (купрошлак или никельшлак): применяются для наружной очистки металлических, каменных, бетонных, кирпичных, деревянных поверхностей.
  • Колотая стальная дробь: Применяется для удаления плотной окалины и обработки мягкого камня.
  • Искусственный алмаз: Синтез при высоком давлении, обработка твердых сплавов, камня, стекла, цветных металлов.
  • Кубический нитрид бора боразон (В России кубический нитрид бора знают как эльбор): Синтез при высоком давлении, применяют при шлифовании деталей из различных сталей и сплавов.
  • Сплав бор-углерод-кремний: Сплавление бора с углеродом и кремнием в дуговой печи, обработка черных, и цветных металлов, камня, стекла и др.
  • Карбид бора (B4C): тугоплавкое соединение, по твёрдости уступает лишь алмазу. Применяется для обработки твердых сплавов, стекла, черных металлов.
  • Карбид кремния (SiC) или Карборунд: Химическое соединение кремния с углеродом. Впервые получен в электрической печи в 1891 году. Лучшим считается американский — Carborundum С°, Norton; немецкий из-за примесей хуже. Чем меньше размеры его зёрен, тем больше их прочность. Применяется в порошке для изготовления искусственных кругов и шкурок для обработки твёрдых сплавов, цветных металлов и титана.
  • Нитрид кремния: обработка черных и цветных металлов.
  • Нитрид алюминия: обработка металлов.
  • Электрокорунд (Al2O3): кристаллическая окись алюминия. Применяется при обработке 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.
  • Двуокись титана: полирование цветных металлов.
  • Крокус красный (железный) получается прокаливанием щавелевокислого железа; полировальный порошок для металла и стекла.
  • Крокус зеленый (окись хрома): для полировки твёрдых камней (кварц, агат, нефрит), черных и цветных металлов.

Разрабатываются новые перспективные абразивные материалы:

Отдельно следует выделить метод магнитоабразивной обработки и материалов для её осуществления. Суть метода заключается в использовании материалов с высокими абразивными и магнитными свойствами, что позволяет производить так называемую мягкую обработку и выполнять полирование на более высоком уровне.

На станках шлифовальной группы применяется абразивный режущий инструмент.

Абразивным инструментом называется тело определенной геометрической формы, состоящее (или содержащее рабочий слой) из абразивных зерен, скрепленных между собой связкой.

К абразивным инструментам относятся шлифовальные круги, шлифовальные головки, бруски, сегменты, абразивные ленты.

Достоинства абразивных инструментов по сравнению с лезвийными: высокая точность обработки, низкая шероховатость обработанной поверхности, возможность обработки твердых материалов и закаленных металлов.

Недостатки: снижение эксплуатационных свойств поверхностного слоя деталей вследствие больших растягивающих напряжений, прижогов и шаржирования обработанной поверхности абразивными отходами. Чтобы уменьшить отрицательное влияние указанных факторов, обработку ведут при малой глубине резания, с обильной подачей охлаждающей жидкости в зону резания.

Рис. 41. Основные виды шлифования: а) – круглое шлифование с продольной подачей; б) – круглое шлифование с поперечной подачей; в) – плоское шлифование периферией круга; г) – плоское шлифование торцом круга
а).
б).
в).
г).

Из всех видов абразивного инструмента шлифовальные круги наиболее распространены. Они представляют собой тела вращения различного профиля. Насчитывается 17 видов шлифовальных кругов. Они приведены на рис. 7.7.1.

В зависимости от формы и назначения круги бывают плоские прямого профиля (ПП, наиболее распространены), плоские с цилиндрическими и коническими выточками (ПВ, ПВД, ПВК, ПВКД), плоские с двух- и односторонним коническим профилем (2П, 3П, 4П), диски (Д), кольца (1К, 2К), чашки цилиндрические (ЧЦ) и конические (ЧК), тарелки с различным углом профиля (1Т, 2Т, 3Т) и круги специального назначения: (С, И, Кс, М).

Круги ПП и ПВ используются для круглого наружного, внутреннего, бесцентрового и плоского шлифования. Цилиндрические выточки с одной или с двух сторон (ПВ, ПВД) делают тогда, когда зажимные фланцы могут помешать подводить круг к зоне шлифования. Конические выточки у плоских кругов ПВК и ПВКД служат для уменьшения площади контакта боковой поверхности круга с заготовкой при шлифовании буртиков, что уменьшает тепловыделение и улучшает качество шлифуемой поверхности. Плоские круги с коническим профилем (2П, 3П, 4П) применяют при ограниченном пространстве в зоне шлифования для заточки многолезвийных инструментов.

Шлифовальный абразивный материал и инструмент

Рис. 7.7.1. Шлифовальные круги

Диски (Д) изготовляют тонкими 0,5–5 мм, диаметром 80–500 мм и используют для разрезания заготовок, прорезания канавок и шлифования глубоких пазов. Кольца (1К и 2К) применяют для плоского шлифования. К планшайбе шлифовального станка их крепят цементирующим веществом. Форма 2К обеспечивает более надежное крепление. Круги ЧЦ и ЧК используются для заточки инструментов и для плоского шлифования. Тарелки 1Т, 2Т, 3Т применяют для заточки режущих инструментов, когда свободное пространство в зоне шлифования резко ограничено: 1Т – для заточки передней поверхности зубьев фрез, 2Т – для заточки червячных фрез, более узкие 3Т – для шлифования долбяков и цилиндрических зубчатых колес.

Специальные круги имеют наименование в соответствии с родом работы: С – для шлифования калибровых скоб, И – для заточки иголок, Кс – для заточки ножей косилок, М – для разрезания минералов.

Шлифовальными головками называют шлифовальные круги малых размеров. Существует семь разновидностей шлифовальных головок, основные из которых приведены на рис. 7.7.2.

Шлифовальный абразивный материал и инструментШлифовальный абразивный материал и инструмент

Рис. 7.7.2. Шлифовальные головки Рис. 7.7.3. Шлифовальные сегменты

Их применяют для внутреннего шлифования, а также для обработки фасонных поверхностей и снятия заусенцев. На шпинделе станка головку закрепляют при помощи резьбовой шпильки. На другом конце шпилька имеет насечку, которая входит в глухое отверстие головки и фиксируется клеящим веществом.

Шлифовальные круги больших размеров делают сборной конструкции, состоящими из нескольких сегментов. Сегменты зажимают в гнездах патрона, который крепится на шпинделе станка. После закрепления сегменты образуют прерывистую плоскую кольцевую поверхность. Изготовляют сегменты различной формы: плоские, выпукло-вогнутые и т. д. На рис. 7.7.3 показаны основные разновидности шлифовальных сегментов.

Различная форма и размеры сегментов обусловлены существующими конструкциями корпусов для их крепления. Сегментные круги применяют для плоского торцового шлифования деталей больших размеров.

Абразивные бруски, ленты и шкурки. Алмазные круги

Брусками называют абразивный инструмент, имеющий по длине одинаковый профиль. Бруски изготовляют квадратными, плоскими, трехгранными, круглыми, полукруглыми диаметром 2–90 мм и длиной до 200 мм. Их применяют для слесарных работ, для хонинговальных и суперфинишных головок.

Ленты и шкурки – абразивный инструмент, представляющий собой тонкую гибкую основу с закрепленным на ней слоем абразивного зерна. Основа – металлическая лента, тканевое или бумажное полотно. Закрепление абразивных зерен производится мездровым клеем, техническим казеином, лаком ЯН-153 или синтетическим лаком ПФШ-4. Шлифование лентами выполняется на специальных станках, шкурками – на станках и вручную.

Алмазные круги выпускают 16 типов. Их формы и обозначения те же, что и абразивных кругов, только впереди ставятся буквы А для природных алмазов и АС – для синтетических алмазов, например, АПП, АЧК, АСПП, АСЧК и т. д. Толщина алмазоносного слоя на круге 1–5 мм.

Маркировка шлифовальных кругов

Маркировка включает в себя основные характеристики круга. Например, маркировка

ПП–500´50´305–14А–25–С2–7–К5–35 м/с расшифровывается следующим образом:

ПП– форма круга (плоский прямой профиль, см. рис. 7.7.1).

500´50´305 – габаритные размеры круга (наружный диаметр 500 мм, внутренний посадочный диаметр 305 мм, ширина круга 50 мм).

14А– вид абразивного материала (электрокорунд нормальный марки 14А). В качестве абразивного материала может использоваться электрокорунд нормальный (марок 12А . 16А), электрокорунд белый (марок 22А . 25А), легированный электрокорунд (марок 32А . 34А, 37А, 38А), монокорунд (марок 43А . 45А), карбид кремния черный (марок 52С . 55С), карбид кремния зеленый (марок 62С . 64С), природные и синтетические алмазы (марок АСО, АСР, АСВ, АСК, АСС, АСМ, АСН), эльбор и другие материалы.

25 – зернистость шлифовального круга (номер 25, шлифзерна, размер зерен основной фракции 250 мкм). Зернистость характеризует крупность зерен. Существует 26 номеров зернистости для всех абразивных материалов, кроме алмазов. Размер абразивных зерен и их обозначение приведены в табл. 7.7.1. Для алмазных зерен принято другое обозначение зернистости в виде дроби, в которой числитель соответствует наибольшему, а знаменатель – наименьшему размеру основной фракции зерен в мкм. Размер алмазных зерен и их обозначение приведены в табл. 7.7.2.

Читайте также:  Автоподъемники для частного гаража

Таблица 7.7.1. Размер абразивных зерен и их обозначение

Интервал номеров200. 1612. 3М40. М5
Размер зерен основной фракции2000. 160 мкм125. 28 мкм40. 3 мкм
Название зеренШлифзернаШлифпорошкиМикропорошки

Таблица 7.7.2. Размер алмазных зерен и их обозначение

Интервал размеров зеренот 630/500 до 50/40 мкмот 60/40 до 1/0 мкм
Название зеренШлифпорошкиМикропорошки

С2 – степень твердости круга (средний класс твердости). Под твердостью абразивного инструмента понимают сопротивление связки вырыванию абразивных зерен внешней силой. Установлено 7 классов твердости, которые приведены в табл. 7.7.3.

Таблица 7.7.3. Твердость абразивного инструмента

Класс твердостиОбозначения
МягкийМ1, М2, М3
СреднемягкийСМ1, СМ2
СреднийС1, С2
СреднетвердыйСТ1, СТ2, СТ3
ТвердыйТ1, Т2
Весьма твердыйВТ1, ВТ2
Чрезвычайно твердыйЧТ1, ЧТ2

7 – номер структуры (объемное содержание зерна в круге 48 %). Структурой абразивного инструмента называют соотношение в процентах объемов, занятых в нем абразивными зернами, связкой и порами. Различают 12 основных номеров структур. Большей пористости круга отвечает больший номер. Объем связки при увеличении номера также возрастает. Основой системы обозначения структур является объемное содержание зерна в инструменте, которое приведено в табл. 7.7.4.

Таблица 7.7.4. Структуры абразивного инструмента

Номер Структуры
Объемное содержание зерна, %

Структуры № 1. 4 называют закрытыми или плотными, № 5. 8 – средними, № 9. 12 – открытыми. При шлифовании на обычных скоростях (до 35 м/с) чаще используют круги с закрытыми структурами, на повышенных скоростях (35. 50 м/с) круги со средними структурами, при больших скоростях – с открытыми структурами.

К5 – вид материала связки круга (керамическая связка марки К5).

Связка может быть неорганической, органической и металлической.

Из неорганических связок наиболее широко используются керамическая (К) и силикатная (С) связки.

Из органических связок наиболее распространены бакелитовая (Б) и вулканитовая (В) связки. Бакелит – синтетическая смола. Вулканит – синтетический каучук, подвергнутый вулканизации. Также применяется глифталевая связка (ГФ), которая представляет собой синтетическую смолу, состоящую из глицерина и фталевого ангидрида.

Металлические связки (М) состоят из металлической основы (порошки олова, алюминия, меди) и наполнителя. Они обычно применяются в алмазных кругах, так как прочнее удерживают зерна и позволяют полнее использовать режущие свойства алмазов;

35 м/с – допустимая окружная скорость резания при шлифовании. Предельная скорость вращения круга зависит от вида абразивного материала и вида связки, обрабатываемого материала и характера обработки (вид шлифования, глубина резания, подача и т. д.). Она ограничивается в первую очередь прочностью круга на разрыв. На кругах диаметром более 150 мм обязательно должна быть указана предельная окружная скорость. Если на круге нет указания скорости, то для кругов на керамической и бакелитовой связках она не должна превышать 35 м/с, на вулканитовой связке – 40 м/с. Любой круг перед использованием должен быть испытан при скорости вращения в 1,5 раза выше предельной.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Увлечёшься девушкой-вырастут хвосты, займёшься учебой-вырастут рога 9589 — Шлифовальный абразивный материал и инструмент | 7565 — Шлифовальный абразивный материал и инструмент или читать все.

По устоявшейся традиции один из самых распространенных инструментов для абразивной обработки – круг шлифовальный. Это связано с тем, что такие изделия с незапамятных времен производились в виде диска с отверстием посередине и использовались для вращательной шлифовки металла, дерева и камня. Применяемый для этих же целей современный инструмент имеет самые разнообразные формы (диск, цилиндр, конус, тарелка, чашка), но в обиходе и технической литературе по-прежнему называется шлифовальным кругом. Материалом для изготовления таких абразивных кругов служит композит, состоящий из прочной основы, равномерно заполненной мелкими режущими зернами. В древности для этих целей использовали природные минералы, в основном твердые песчанки, а в наше время все абразивные композиты искусственные. Шлифовальные круги имеют множество разновидностей и типоразмеров и применяются как при шлифовке приводным инструментом (на болгарках и прямошлифовальных машинках), так и для работы на промышленных шлифовальных станках.

Шлифовальный абразивный материал и инструмент

Назначение шлифовальных кругов

Шлифовальный инструмент предназначен для удаления поверхностного слоя материала в целях придания детали заданных геометрических размеров или требуемой шероховатости поверхности. Кроме того, прямой шлифовальный диск используется для обдирки литых заготовок, зачистки сварных швов, а также удаления окалины, ржавчины и других загрязнений с поверхности металлических изделий. Различные формы шлифовальных кругов позволяют производить механическую обработку и шлифовку не только прямых, но и криволинейных поверхностей. При этом абразивный инструмент может выступать в роли шаблона для профиля обрабатываемой поверхности. Тонкая шлифовка выполняется для придания поверхности изделия необходимого класса чистоты. Для этого используют полировальные диски с очень мелким зерном и мягкой связкой. Еще одна область использования шлифовальных кругов — заточка различного инструмента: столярного, слесарного и металлорежущего, используемого на станках.

Отдельную категорию составляют шлифкруги с хвостовиком, предназначенные для работы ручным приводным инструментом с зажимными патронами.

Виды шлифовальных кругов

Существуют различные классификации видов шлифовальных кругов, основанные на их технических характеристиках: по форме, по марке абразива, по виду связки, по зернистости. Совокупности таких параметров определяют вид обработки, для которой может использоваться тот или иной абразивный диск. По производственному назначению они делятся на шлифовальные (для грубой и тонкой шлифовки) и зачистные (обдирочные). Первые применяют для всех типов шлифования и заточки, а вторые — для очистки металлических поверхностей от различных загрязнений.

Один из самых распространенных подвидов шлифкругов, имеющий собственное название, — это наждачные круги, используемые в электроточилах.

Шлифовальные

Абразивные диски, используемые для механообработки, заточных операций, шлифовки и полировки, обобщенно называют шлифовальными. В основном, их применяют для удаления неровностей и уменьшения шероховатости поверхностей на изделиях из минеральных материалов и различных металлов. Существует большое количество форм и типоразмеров такого инструмента, большинство из которых предназначено для шлифовальных работ по металлу. Кроме самых обычных шлифкругов с прямым профилем, которые повсеместно используют для заточки инструмента и обработки плоских поверхностей, существует множество других типов специальной формы. К примеру, тарельчатые круги применяют для обработки зубьев долбяков и фрез, конические — для шлифовки резьбы, чашки — для торцевого шлифования. Также существуют шлифкруги для полировочных работ по плоским и профильным поверхностям.

Обдирочные

Одна из разновидностей вращательного шлифовального инструмента – круг зачистной. По этому названию можно понять, что их применяют для зачистки поверхностей перед основными операциями механообработки или сварки. Эти шлифкруги имеют прямой профиль (тип по ГОСТ № 1), и поэтому еще одно наименование такого инструмента — диск зачистной. Они используются для обработки литья и сварных швов, а также для удаления заусенцев, ржавчины и старых лакокрасочных покрытий. Если зачистной диск применяется для снятия корок и окалины с литых заготовок и поковок, то он называется обдирочный. В процессе работы зачистные круги подвергаются сильному ударному воздействию, поэтому в качестве связки в них используют бакелитовые смеси.

Обозначения шлифовальных кругов по ГОСТ

Основными характеристиками шлифовальных кругов являются его форма, геометрические размеры, типы абразива и связующего материала, твердость и скоростные параметры. При маркировке абразивных кругов различные производители ориентируется как на старые, так и на новые редакции ГОСТ, но в целом она содержит одну и ту же информацию с небольшими отличиями, которые, в основном, касаются обозначений зернистости и твердости. Технические параметры шлифкругов могут наноситься на внешнюю поверхность диска как в виде одной строки, так и отдельными информационными блоками.

Шлифовальный абразивный материал и инструмент

Однострочная маркировка шлифовального круга, изображенного ниже, выглядит так: 125х20х32 63С 40 К-L V 35 м/с ГОСТ 52781-2007. Если с размерами и скоростью в этой строке все понятно, то остальные параметры требуют расшифровки. 63С означает, что шлифовальный круг изготовлен из зеленого карбида кремния, 40 — код зернистости, K-L — тип твердости, V — керамическая связка. Хотя полный формат ГОСТ маркировочной строки включает в себя десять полей: [Тип] [Размеры] [Марка абразива] [Зернистость] [Твердость] [Структура] [Связка] [Линейная скорость] [Класс точности] [Класс неуравновешенности] [Нормативный документ], – обозначения некоторых характеристик в маркировке реальных изделий могут опускаться.

Шлифовальный абразивный материал и инструмент

Форма круга

ГОСТ 52781—2007 описывает шлифовальные круги двадцати четырех форм, каждому из которых присвоено название и цифровой код, указываемый в первом поле маркировки. К примеру, самый массовый шлифкруг прямого профиля имеет код «1», а чашечный конический, который в обиходе называют «чашка шлифовальная» — «11». Кроме них, в перечне ГОСТ присутствует множество форм с различными вытачками и профилированными рабочими поверхностями, среди которых самые распространенные — это тарельчатые шлифовальные круги.

Читайте также:  Работа осциллографа для чайников

Размер

В этом же ГОСТ приводятся таблицы с нормативными размерами каждой формы шлифовальных кругов, которые указываются во втором поле маркировочной строки. Для шлифкруга прямого профиля установлен размерный ряд из тридцати диаметров в интервале от 6 до 1250 мм, при этом каждому диаметру соответствует определенный набор значений посадочных отверстий и толщин. Профильные шлифовальные круги имеют гораздо меньше вариантов диаметров: от четырех до десяти.

Вид абразива

Третье поле маркировки шлифовального круга содержит код марки абразива, использованного при его изготовлении. Самыми распространенными среди них являются электрокорунд и карбид кремния. В зависимости от процентного содержания оксида алюминия электрокорунд делится на белый (обозначение сортов — от 22А до 25А) и нормальный (12А÷16А). Кроме того, существует несколько его разновидностей с добавками оксидов хрома, циркония и титана, которые применяют в шлифкругах специального назначения. В качестве абразива используют два вида карбида кремния: черный и зеленый. Сорта первого обозначаются литерами от 52С до 55С, а второго — от 62С до 64С.

Карбид кремния тверже электрокорунда, но более хрупок, менее теплостоек и хуже удерживается связующим материалом шлифовального круга.

Шлифовальный абразивный материал и инструмент

Зернистость

Значение зернистости указывают в четвертом поле маркировки. Этот параметр определяет класс чистоты поверхности после ее обработки шлифовальным кругом: чем меньше размер зерна абразива, тем меньше ее шероховатость. Но мелкое зерно не позволяет снимать большие припуски, что снижает производительность шлифования. Этот параметр необходимо выбирать в соответствии с видом обработки: для обдирки использовать шлифкруги с крупным зерном, а для шлифовки и заточки — с мелким.

В разных ГОСТ и для разных материалов используют отличные друг от друга системы обозначения зернистости шлифовальных кругов. В приведенном выше примере применено обозначение по ГОСТ 3647-80, в соответствии с которым код зернистости необходимо умножить на десять, в результате чего получится примерный размер зерна в микронах. «Примерный» — потому что по таблице ГОСТ числу 40 соответствует интервал в 400–500 мкм. В ГОСТ Р 52381-2005 используется международное обозначение зернистости, которое состоит из буквы F и числа. Эта кодировка подчиняется следующему правилу: чем больше число в обозначении, тем меньше размер зерна. Например, при F 10 размер зерна равен 2085 мкм, а при F 100 — 129 мкм.

Твердость

Коду твердости отведено пятое поле маркировки шлифкругов. В данном случае речь идет не об абразиве, а о твердости шлифовального круга, которая в большей степени зависит от вида и качества связующего материала. Этот параметр напрямую влияет на способность шлифовального круга самозатачиваться в процессе обработки материала, т. е. очищаться от поврежденных и затупившихся частиц абразива и таким образом восстанавливать свою режущую поверхность. В соответствии с ГОСТ Р 52587-2006 установлено восемь видов твердости, каждому из которых присвоено несколько латинских букв для обозначения диапазона твердости внутри отдельного вида. Первый вид именуется «весьма мягкий» и обозначается литерами F и G, а последний — «чрезвычайно твердый» (буквы от V до Z). В нашем примере шлифовальный круг обозначен K-L и относится к среднемягким.

Структура

В шестом поле маркировочной строки указывают код структуры шлифовального круга. В данном случае слово «структура» означает соотношение объема абразивных частиц к общему объему изделия. Этот параметр характеризуется понятием «плотность»: чем больше зерен в единице объема, тем выше плотность структуры, а ее состав более абразивен. Плотность структуры имеет 12 градаций, разбитых на четыре группы: от «плотной» (1÷4) до «высокопористой» (11 и 12). У нашего шлифовального круга этот параметр в маркировке отсутствует, но на верхней части этикетки написано: «для электрических точил». Поэтому он, скорее всего, имеет среднюю структуру (5÷7).

Вид связки

Шлифовальные круги сохраняют свою форму и эксплуатационные качества благодаря связующим материалам (связкам), которые обеспечивают работу на заданных скоростях и удерживают в своем объеме абразивные зерна. Основных видов таких связок всего три, и их коды указываются в седьмом поле маркировки шлифкругов. Керамическая состоит из смеси традиционных неорганических веществ (кварцевого песка, глины, полевого шпата и пр.), которые спекаются в жесткий и теплостойкий, но достаточно хрупкий композит. Этот вид связки обозначается буквой V. Бакелитовую связку изготавливают на основе бакелита — твердого и прочного термореактопласта, и она обозначается латинской буквой B. Это два наиболее распространенных вида связующих материалов, используемых при производстве шлифовальных дисков. Основой третьей связки, которая применяется гораздо реже, является вулканизированный синтетический каучук, поэтому она называется «вулканит» (обозначается буквой R). На рисунке ниже по центру бакелитовый, а по краям — керамические шлифкруги.

Шлифовальный абразивный материал и инструмент

Скорость вращения

В восьмом поле маркировочной строки указано максимальное значение окружной скорости (т. е. предельной скорости резания). В нашем случае она равна 35 м/с. Скорость резания — это один из главных параметров любого режущего инструмента, и она легко пересчитывается в количество оборотов в минуту. Тем не менее, большинство производителей на своих шлифовальных кругах помимо окружной скорости также указывают предельную скорость вращения.

Класс точности

Классы точности шлифовальных кругов регламентируют допустимые отклонения всех трех геометрических размеров, допуски на эксцентричность и непараллельность, возможность наличия и размер дефектов, а также размер и плотность посторонних включений. Всего существует три класса точности, которые указывают в девятой позиции маркировки. Первый обозначается буквами АА и относится к шлифкругам, предназначенным для высокоточной обработки. По двум другим (А и Б) изготавливают инструмент общего назначения.

Класс неуравновешенности

Последний параметр, код которого завершает маркировочную строку, — это класс неуравновешенности шлифовального круга, который указывает на равномерность распределения массы по объему. Его величина зависит от качества подготовки и обработки смеси связки и абразива, а также от геометрической точности круга. Всего существуют четыре класса неуравновешенности, которые в маркировке обозначаются цифрами с 1 до 4.

Роль связок

В отличие от резиновых, войлочных, проволочных и фибровых шлифовальных кругов для болгарок и другого приводного инструмента абразивные круги являются монолитными изделиями, работающими на высоких скоростях и испытывающими при этом значительные центробежные, ударные и температурные нагрузки. И если главную роль в обеспечении качества и производительности шлифовки играют абразивные зерна, то механические характеристики, термоустойчивость и способность к самозатачиванию обеспечивают связующие материалы.

Идеальных связок с универсальными параметрами не существует. Керамические обладают достаточной жесткостью, хорошей износостойкостью, устойчивы к воздействию высоких температур и химических веществ. Но они довольно хрупки, и поэтому очень чувствительны к нагрузкам на изгиб и ударным воздействиям. Бакелитовые довольно эластичны и хорошо самозатачиваются. Но в силу особенностей связующего материала они менее износостойки и не могут работать при высоких температурах. Частичное улучшение качества связующих материалов достигается путем использования специальных добавок.

Как правильно выбрать шлифовальный круг

При выборе шлифовального круга надо хорошо представлять, для чего и на каком устройстве он будет использоваться. К примеру, если это электроточило, то для него необходим круг для работы по обычному металлу (сталь, алюминий, бронза). При этом необходимо точно знать диаметр посадочного отверстия и установочный размер. Очень важно, чтобы скорость вращения электроинструмента не превышала параметр, указанный на маркировке шлифовального круга. Зернистость и вид абразива также имеют значение, но в эти параметры можно особо не вникать, если приобретается обычный круг универсального назначения (как правило, это указано на этикетке). Если же предполагается обрабатывать какие-либо мягкие или особо твердые материалы, то к выбору шлифовального круга надо подойти более внимательно и в случае необходимости проконсультироваться у специалистов.

В маркировке многих шлифкругов почему-то отсутствует такой параметр, как структура, хотя из его описания следует, что он должен напрямую влиять на уровень биения нового диска. Так ли это и действительно ли значение структуры напрямую связано с биением? Если кто-нибудь может ответить на этот вопрос, то, пожалуйста, сделайте это в комментариях к данной статье.