Особенности процесса резания при шлифовании

При шлифовании удаление припуска с заготовки проводят огром­ным множеством миниатюрных резцов — абразивных зерен, соеди­ненных связкой так, что между ними имеется пространство для раз­мещения стружки.

Для шлифования характерны высокие скорости резания и малые сечения срезаемого слоя металла.

При высоких скоростях резания стойкость режущих лезвий зе­рен мала, однако ввиду периодического вступления в работу новых зерен стойкость круга в целом достаточно велика.

Каждое зерно срезает весьма тонкую стружку, но, так как одно­временно в работе принимает участие большое количество зерен, а скорость резания велика, в единицу времени срезается большое количество металла.

Режущие способности шлифовального круга определяются свой­ствами материала абразивных зерен, качеством связующего мате­риала и структурой абразивного инструмента.

Абразивные материалы. От этих материалов требуются высокая твердость и прочность, теплостойкость, острота зерен, экономич­ность.

Электрокорунд (А1₂0₃)— продукт плавки в электропечах по­род, содержащих окись алюминия — бокситы. После плавки блоки размалывают до размеров от нескольких микрон до 1—2 мм. Разли­чают электрокорунд нормальный (89—95% А1₂0₃), электрокорунд белый (95—98% А1₂0₃) и монокорунд (98—99% А1₂0₃). Чем выше содержание А1₂0₃, тем прочнее, тверже зерна, тем они острее.

Электрокорундовые круги используют для шлифования сырых и закаленных сталей.

Карбид кремния (SiC) получают сплавлением пород, содержащих кремнезем и углерод, при весьма высокой температуре. При шли­фовании используют карбид кремния зеленый (98—98,5% SiC) и черный (97% SiC).

Теплостойкость, твердость и острота зерен у карбида кремния выше, чем у корунда.

Карбид бора (В₄С) — химическое соединение бора с углеродом — имеет очень высокую твердость. Используют в виде паст, главным образом, для полирования и доводки.

Абразивные зерна имеют различную зернистость. Согласно ГОСТ 3647—71, величину зерен определяют в сотых долях милли­метра и обозначают определенным номером зернистости. Абразив­ные материалы делят на зерна (200—16) и порошки (12—3).

Для полировальных паст, полотен, лент, а также брусков исполь­зуют микропорошки (М40—М5), размер зерен которых измеряют в микронах.

Связка. Режущая способность шлифовального круга зависит не только от материала зерен, но и от связующего материала.

Основное назначение связки — закрепление абразивных зерен в инструменте и обеспечение высокой прочности круга.

При неправильном выборе связки даже очень износостойкие зерна не будут работать эффективно из-за разрушения связки и вы­падения еще неизношенных зерен из рабочей поверхности круга.

В зависимости от сочетания пары абразивное зерно — связка прочность их соединения может быть различной. Связка должна быть водостойкой, теплостойкой, устойчивой к агрессивным средам и дешевой.

Различают связки неорганического и органического происхождения.

К неорганическим связкам относится прежде всего керамическая. Ее достоинства: теплостойкость, водостойкость, стойкость к агрес­сивным средам. Недостатки: относительно высокая хрупкость, чув­ствительность к ударам. Обычный состав керамических связок: огнеупорная глина, полевой шпат, кварц, тальк, жидкое стекло и др.

Органические связки. Наиболее распространена органическая связка — бакелитовая, основой которой является фенолформаль-дегидная смола. Круги на основе бакелитовой связки прессуют в формах, после чего подвергают термической обработке, придающей связке твердость и прочность. Особое достоин­ство ее — эластичность. Круги на бакелитовой связке успешно при­меняют при обдирочном и отделочном шлифовании, особенно при отрезании, фасонном шлифовании и шлифовании узких пазов и канавок.

Недостатки: относительно невысокая теплостойкость. При тем­пературе 200—250° С прочность сцепления с зерном уменьшается. Эти связки менее стойки к агрессивным охлаждающим жидкостям.

Для повышения прочности круга применяют текстолитовые про­кладки, а иногда и металлические кольца.

Твердость круга. Под твердостью шлифовального круга пони­мают способность связки удерживать зерно от вырывания его внеш­ней силой.

ГОСТом предусмотрено семь классов твердости шлифовальных кругов: мягкие Ml, М2, МЗ; среднемягкие СМ1, СМ2; средние С1, С2; среднетвердые СТ1, СТ2, СТЗ; твердые Tl, Т2; весьма твер­дые ВТ1, ВТ2; чрезвычайно твердые ЧТ1, ЧТ2.

Шлифовальный круг выбран правильно, если в процессе шлифо­вания заготовку происходит его самозатачивание.

Если выбран слишком твердый круг, то он засаливается, если слишком мягкий, то он будет интенсивно изнашиваться (осыпаться) и быстро потеряет свою форму. Обычно для мягких материалов вы­бирают твердый круг, а для твердых материалов мягкий круг.

Структура круга. Количественное соотношение объемов зерна, связки и пор характеризуется номером структуры, с увеличением которого плотность круга уменьшается. По структуре различают круги: плотной структуры (0—3) (60—56% зерен), среднеплотной структуры (4—6) (54—48% зерен), открытой структуры (7—12) (38-46% зерен).

Кроме того, круги различаются по форме на плоские прямого профиля, чашечные, тарельчатые, дисковые и др. Характеристика круга маркируется на его торце, например Э40СМ2К5 означает, что круг из электрокорунда, зернистость круга — 40, твердость — СМ2, связка керамическая — К, структура — 5.

Электроискровая обработка

Впервые предложенная советскими учеными Б. Р. Лазаренко и Н. И. Лазаренко основана на использовании явления электро­эрозии — направленного разрушения металла под действием импуль­сных искровых электрических разрядов между электродами.

Основой любой электроискровой установки является ее электри­ческая часть, генерирующая импульсы тока определенной мощности и характеристики.

При этом часто используют простейшую релаксационную схему (RС), которая состоит из источника постоянного тока, переменного балластного сопротивления (R) и переменной емкости (конденсатор­ной батареи — С), которая включена параллельно электродам. Схема обеспечивает получение энергии большой мощности от весьма маломощных источников тока и позволяет легко регулировать по величине импульсы тока в зависимости от требуемой точности и чистоты обрабатываемой поверхности. Общая емкость батареи кон­денсаторов составляет приблизительно 500 мкф и состоит из несколь­ких групп для регулирования режима.

На рис. 2 приведена принципиальная схема электроискрового станка.

Обрабатываемую заготовку (анод) закрепляют через изоляцион­ную прокладку на столике 1, который имеет установочное верти­кальное перемещение.

Рис. 2. Принципиальная схема