Выбор характеристики шлифовального круга

 

Пример условного обозначения характеристики шлифовального круга из традиционных абразивных материалов приведен в табл. 3.1.

Рассмотрим основные положения, касающиеся выбора характеристик абразивных инструментов.

Выбор абразивного материала обусловливается его свойствами, свойствами обрабатываемых материалов и видом обработки. Рекомендации по выбору абразивных материалов приведены в табл. 3.2.

Зернистость абразивного инструмента выбирают в зависимости от величины площади контакта круга с поверхностью заготовки, величины снимаемого припуска, требований к шероховатости поверхности, физико-механических свойств обрабатываемых материалов и др.

Крупнозернистые инструменты используются: на обдирочных операциях при удалении больших припусков; для обработки материалов, которые приводят к засаливанию поверхности инструмента, например, таких, как латунь, медь, алюминий, незакалённые стали и др.

При шлифовании кругами на органической связке целесообразно использовать инструменты с большей зернистостью, чем при шлифовании кругами на керамической связке.

Абразивные инструменты со средней и мелкой зернистостью применяются при обработке закалённых сталей и твёрдых сплавов, при высоких требованиях к точности и шероховатости обработанной поверхности и при профильном шлифовании.

Рекомендации по применению абразивных инструментов из электрокорундов и карбидов кремния различных зернистостей приведены в табл. 3.3.

Таблица 3.1

Условное обозначение характеристики шлифовального круга и значения

наиболее часто встречающихся ее параметров

	25А		СМ1		К
Абразивный материал	Зернистость	Степень твердости круга	Номер структуры	Вид связки	Марка связки
Наиболее часто встречающиеся параметры характеристики круга	Электрокорунд нормальный (14А, 15А); Электрокорунд белый (24А, 25А); ` Электрокорунд сложнолегированный (92А, 95А); Карбид кремния черный (54С, 53С); Карбид кремния зеленый (64С, 63С)	63; 50; 40; 32; 25; 16; 12; 10; 8;	ВМ1; ВМ2; М1; М2; М3; СМ1; СМ2; С1; С2; СТ1; СТ2; СТ3; Т1; Т2	3…4 – плотная; 5…6 – средняя; 7…9 – открытая	К – керамическая; Б – бакелитовая; В – вулканитовая	1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 10; 12; 15; 20;

 

 

Таблица 3.2

Рекомендуемые марки абразивных материалов для шлифования

заготовок из металлов и неметаллов

Обрабатываемый материал	Марка абразивного материала
Стали конструкционные и легированные хромом и никелем в сочетании с марганцем, кремнием, вольфрамом, титаном, молибденом, ванадием; инструментальные углеродистые стали (45; 18ХНВА; ХВГ; 30ХГСНА; 30ХГТ; 33ХМЮА; 40ХФА; 18Х2НУВА; 30Х3МФ; 20Х2Н3М; 4ХВ2; ШХ15; У8; У12 и др.)	Электрокорунд, Эльбор
Стали конструкционные, легированные хромом и никелем (40ХНВА; 20ХН3А; 40ХНА; 37ХНЗА и др.)
Стали коррозионно-стойкие, жаропрочные (20Х13; 12Х18; Х17Н2; Х14; Х25 и др.)
Жаропрочные никелевые сплавы (ХН77ТЮ; Х20Н80ТЗ; ХН67ВМТЮ и др.)
Быстрорежущие стали (Р18; Р6М5; Р9; Р9Ф4; Р6М5К6; Р9К5 и др.)
Высокопрочные и жаропрочные чугуны, незакаленные или без отбеленной корки (ВЧ45-0; ВЧ50-2; АВЧ-1 и др.)	Электрокорунд нормальный	Эльбор
Высокопрочные и жаропрочные чугуны, закаленные или с отбеленной коркой (ЖЧХ-1,5; ЖЧС-5,5 и др.)	Карбид кремния зеленый и черный
Чугуны без отбеленной корки, мягкие бронзы (СЧ12; КЧЗО-6; АСЧ-1; АКЧ-1 и др.)	Электрокорунд нормальный
Чугуны с отбеленной коркой, твердые бронзы (БрОЦ8-1; БрОНС 11-4-3; БрОНЦ5-2-5; БрОС8-12; БрОЦСЗ-12-5; БрАЖ9-4; БрАЖН11-6-6 и др.).	Карбид кремния зеленый и черный
Твердые сплавы (ВК6; ВК8; Т15Кб; Т30К4 и др.)	Карбид кремния зеленый и черный, алмаз природный и синтетический
Керамика, стекло, ситалы, природные камни, композиционные материалы

 

Таблица 3.3

Области применения абразивных инструментов из электрокорундов и карбидов кремния различных зернистостей

Зернистость инструмента	Область применения
250…160	Обдирочное шлифование отливок
125…80	Зачистка отливок, поковок, сварных швов
80…50	Плоское шлифование торцом круга, ручная заточка средних и крупных резцов, абразивная отрезка
50…25	Черновое и чистовое шлифование, заточка режущего инструмента, черновое шлифование шкуркой
25…16	Чистовое шлифование, профильное шлифование, чистовая заточка режущего инструмента, шлифование хрупких материалов
12…6	Тонкое шлифование, доводка режущего инструмента, заточка тонких лезвий, чистовое шлифование шкуркой
6…M20	Тонкое шлифование металлов, стекла, мрамора, резьбошлифование

 

Наряду с буквенными символами степень твёрдости может обозначаться звуковыми индексами (ЗИ).

Твёрдость абразивных инструментов выбирается в соответствии со следующими положениями:

1. Для обработки твёрдых материалов (закалённые стали) следует применять мягкие абразивные инструменты, а для обработки мягких материалов – более твёрдые. Исключения составляют медь, свинец, алюминий, нержавеющие и жаропрочные стали. Их шлифуют мягкими кругами.

2. С увеличением площади контакта инструмента с заготовкой целесообразно использовать инструмент с меньшей твёрдостью.

3. Мелкозернистые инструменты следует применять меньшей твёрдости.

4. Чем больше рабочая скорость круга при прочих равных условиях, тем более мягкий инструмент следует использовать.

5. При черновом шлифовании используются более твёрдые круги.

6. При шлифовании без охлаждения следует использовать более мягкие круги, чем с охлаждением.

7. При одинаковых условиях обработки абразивные инструменты на бакелитовой связке должны быть на две степени твёрже инструментов на керамической связке.

8. При шлифовании прерывистых поверхностей используются более твёрдые круги, чем при обработке гладких.

9. При шлифовании тонкостенных заготовок применяют мягкие круги.

10. На станках с ручной подачей используются более твёрдые круги, чем на станках с автоматической подачей.

Изложенные выше правила носят общий характер и относятся, в основном, к абразивным инструментам из электрокорундовых и карбидкремниевых материалов.

Структура абразивных инструментов выбирается в соответствии со следующими положениями:

- при шлифовании мягких материалов (незакалённые стали и др.) необходимо использовать круги открытых структур, при шлифовании твёрдых и хрупких материалов – круги закрытых структур;

- для чистовой обработки следует использовать круги более закрытых структур, чем для грубой обработки.

Рекомендации по выбору структуры абразивных инструментов приведены в табл. 3.4.

Таблица 3.4

Выбор структуры абразивных инструментов

Характер абразивной обработки	Номер структуры
Обдирочное шлифование; абразивная отрезка и прорезка; профильное и бесцентровое шлифование (ведущие круги)	до 4
Круглое наружное шлифование, в т.ч. бесцентровое; плоское шлифование периферией круга	5…6
Внутреннее шлифование; плоское шлифование торцом круга; резьбошлифование и др.	7…9
Заточка режущих инструментов, оснащённых твёрдым сплавом; хонингование; суперфиниширование.	8…10
Шлифование вязких металлов и сплавов, в т.ч. цветных; шлифование со съёмом припуска за 1…4 хода (глубинное шлифование)	более 10 (высокопористые круги)

 

Структура абразивного круга – это соотношение объемов, занимаемых в круге абразивным зерном, связкой и порами. Объемное содержание абразивного зерна (в процентах) положено в основу условных обозначений – номеров структуры.

В кругах на керамической связке всегда имеется определенный объем «естественных» пор, размер которых составляет от 10 до 50 мкм, количество – 46,5…33 объемных процентов для кругов твердостью М1…СТ3 [6]. В кругах на органической и металлической связке пористость минимальна.

Роль пор в круге заключается в создании пространства для размещения срезаемых зернами микростружек. Однако, вследствие малых размеров «естественных» пор, они удовлетворительно выполняют свою функцию только при легких режимах шлифования, когда микростружки очень малы. При интенсивных режимах (при глубинном шлифовании), а также при шлифовании высокопластичных материалов – жаропрочных сплавов на основе никеля, титановых и цветных сплавов – когда размеры и количество стружек возрастают, «естественных» пор недостаточно для размещения стружки, которая налипает на поверхность круга, приводя к ее засаливанию, т.е. к снижению режущей способности и стойкости круга. Этот недостаток удалось устранить, создав высокопористые круги на керамической связке. Высокопористые круги содержат, кроме «естественных» пор, специально полученные крупные поры, образующиеся при выгорании или расплавлении порообразующих наполнителей, введенных в формовочную массу. Размер крупных пор составляет от 80 до 1000 мкм, объем крупных пор в круге составляет от 15 до 30%. В результате общая пористость достигает 54…62%.

Крупные поры выполняют две основные функции: увеличение межзеренного пространства, причем практически каждое зерно имеет «собственную» пору для размещения стружки; улучшение подвода СОЖ (или воздуха при сухом шлифовании) в зону контакта круга с деталью через сообщающиеся поры под действием центробежных сил.

Марка и размеры основной фракции частиц наполнителя или соответствующий им код маркируются на круге. Так, код КФ40 обозначает размер основной фракции порообразователя 0,40 мм, код КФ16 обозначает размер основной фракции 0,16 мм.

Высокопористые круги применяют при шлифовании вязких, высокопластичных сталей и сплавов – нержавеющих, жаропрочных, титановых, цветных; шлифовании сложнолегированных термообработанных сталей, склонных к образованию прижогов; глубинном шлифовании, когда доступ СОЖ в зону контакта круга с заготовкой затруднен; плоском шлифовании торцом круга, при заточке режущего инструмента чашечными и тарельчатыми кругами; шлифовании резиновых и полимерных покрытий.

Выбор связки абразивного инструмента. Абразивные инструменты практически из всех марок материалов изготавливаются на керамической и органической связках. Инструменты из эльбора и алмаза могут изготавливаться так же на гальванической и металлической связках. Области применения инструментов на различных связках приведены в табл. 3.5.

Таблица 3.5

Область применения абразивных инструментов

на различных связках

Характер абразивной обработки	Связка
Все виды шлифования, обеспечивающие высокую точность размеров и формы; хонингование; суперфиниширование	Керамическая
Плоское шлифование торцом круга, в том числе, собранного из сегментов; обдирка на подвесных станках и ручных машинках; абразивная отрезка; абразивная прорезка; тонкое шлифование; хонингование; полирование	Бакелитовая
Абразивная отрезка и прорезка; профильное шлифование; бесцентровое шлифование (ведущие круги); полирование	Вулканитовая
Тонкое шлифование магнитных сплавов; полирование	Глифталевая
Тонкое шлифование и заточка (иглы, бритвы и др.); полирование	На основе шеллака
Эластичные высокопористые инструменты для шлифования и полирования преимущественно цветных металлов и сплавов	Каучуковая, эпоксидно-каучуковая
Заточка, доводка и шлифование режущих инструментов без охлаждения	На основе полиамидных и фенолформальдегидных смол
Правка абразивных инструментов; высокоскоростное шлифование; внутреннее шлифование малых отверстий; шлифование неметаллических материалов	Металлическая, гальваническая

 

 

Для круглого наружного шлифования характеристика шлифовального круга (материал абразивного зерна, зернистость, степень твердости, структура, связка) выбирается в зависимости от обрабатываемого материала и его твёрдости, скорости шлифования, требуемой шероховатости обработанной поверхности (табл. 3.6) [7,8]. При шлифовании поверхностей с галтелями твёрдость круга увеличивается на 1…2 степени.

При выборе характеристики кругов для шлифования в центрах с осевым движением подачи рекомендуется принимать твердость на одну степень меньшей, а для врезного бесцентрового шлифования – на одну степень большей, чем указано в табл. 3.6.