Характеристики и выбор шлифовального круга

Шлифовальный круг представляет собой твердое тело, в котором режущие абразивные зерна равномерно распределены по объему и соеди- нены в едином объеме режущего инструмента с помощью связующего ма- териала (связки). Кроме того, в круге имеются поры, формируемые при из-

готовлении инструмента. Они исполняют роль стружечных канавок на ра- бочей поверхности круга и каналов для подвода смазочно-охлаждающей жидкости через инструмент к зоне резания.

В зависимости от вида абразивного материала, размера абразивных зерен, материала связки, процентного соотношения зерен, связки и пор шлифовальные круги обладают различными эксплуатационными свойст- вами. Поэтому правильный выбор круга является необходимым условием для успешной обработки заготовок.

Характеристики шлифовального круга маркируют на одной из его поверхностей. В маркировке шифром указывают марку абразивного мате- риала, зернистость, степень твердости, номер структуры, материал связки и класс точности круга. Отдельно от этих данных на круге маркируют за- вод-изготовитель, шифр формы и размеры круга, допускаемую окружную скорость и некоторые другие характеристики.

Материал абразивных зерен. Широко применяемыми абразивными материалами являются электрокорунды, основу которых составляет оксид алюминия (Al2O3), карбиды кремния (SiC), алмазы синтетические и куби- ческий нитрид бора BN (КНБ).

Из электрокорундов наиболее известны следующие виды: электро-

корунд нормальный с содержанием 92–95 % Al2O3 (марки 12А, 13А, 14А,

15А, 16А); электрокорунд белый с содержанием 97–99 % Al2О3 (марки

22А, 23А, 24А, 25А); электрокорунд хромистый (марки 32А, 33А, 34А);

монокорунд (марки 43А, 44А, 45А).

Карбиды кремния могут быть двух видов: карбид кремния черный (марки 52С, 53С, 54С, 55С) и карбид кремния зеленый (62С, 63С, 64С). Алмазы синтетические в абразивном инструменте представлены следую- щими марками: АСО, АСР, АСВ, АСК, АСС, АСМ, АСН. Из кубического нитрида бора изготавливают зерна марок ЛО, ЛР, КО, КР.

Выбор абразивного материала определяется главным образом свой- ствами обрабатываемого материала и требованиями к обработанной по- верхности. Электрокорунд нормальный применяют для шлифования угле- родистых и конструкционных закаленных и незакаленных сталей. Для об- работки тех же материалов, но с большей производительностью и с луч- шим качеством обработанной поверхности, используют хромистый элек-

трокорунд. Из электрокорунда белого изготавливают круги для шлифова- ния легированных сталей и заточки быстрорежущих инструментов. Моно- корунд используют при обработке труднообрабатываемых сталей и спла- вов.

Карбид кремния черный из-за достаточно высокой хрупкости приме- няют при шлифовании материалов с небольшим пределом прочности на разрыв (чугуны, цветные сплавы, бронзы, твердые сплавы вольфрамоко- бальтовой группы). Карбид кремния зеленый используют для обработки материалов высокой твердости, в частности для заточки инструментов из металлокерамических титановольфрамокобальтовых и титанотантало- вольфрамокобальтовых твердых сплавов.

Синтетические алмазы нашли распространение при заточке (АСО и АСР) и доводке (АСМ) инструментов, оснащенных твердыми сплавами, при шлифовании стекла, керамики и других материалов, не содержащих углерод. Абразивные круги из КНБ применяют при чистовом шлифовании закаленных сталей, труднообрабатываемых и жаропрочных сталей и спла- вов, при заточке (доводке) инструментов из быстрорежущих сталей.

Зернистость. Под «зернистостью» понимают размер абразивных зерен основной фракции. Этот размер указывают в маркировке круга чис- лом, соответствующим: для шлифзерна – числу десятков микрометров (400, 315, 200, 160, 125, 100, 80, 63, 50, 40, 32, 25, 20, 16); для шлифпорош- ков – числу десятков микрометров (12, 10, 8, 6, 5, 4, 3); для микропорошков

– числу микрометров (М63, М50, М40, М28, М20, М14); для тонких мик- ропорошков – числу микрометров (М10, М7, М5, М3, М2, М1). Зерни- стость алмазных и эльборовых кругов указывают в виде дроби, в которой числитель соответствует наибольшему размеру, а знаменатель – наимень- шему размеру зерен порошка в микрометрах.

Для чернового шлифования рекомендуется выбирать шлифовальные круги зернистостью 80–20, что обеспечивает шероховатость обработанной поверхности в диапазоне Ra от 6,3 до 1,6 мкм. Для чистового шлифования с шероховатостью обработанной поверхности Ra от 0,8 до 0,2 мкм выби- рают круги зернистостью 10–5. Для алмазных кругов и кругов из КНБ можно использовать абразивные зерна от 200 (Ra = 1,6 мкм) до 40 (Ra =

0,16 мкм).

Твердость круга. Этот параметр характеризует способность связки удерживать абразивные зерна круга от вырывания их с рабочей поверхно- сти в процессе резания под действием внешних сил. По степени твердости различают круги: мягкие (М1, М2, М3); среднемягкие (СМ1, СМ2); сред- ние (С1, С2); среднетвердые (СТ1, СТ2, СТ3); твердые (Т1, Т2); весьма твердые (ВТ1, ВТ2) и чрезвычайно твердые (ЧТ1, ЧТ2). Круг относят к мягким, если его зерна относительно легко вырываются из связки и, напро- тив – к твердым, если зерна прочно удерживаются связкой.

При выборе твердости круга учитывают следующее основное прави- ло: чем тверже обрабатываемый материал, тем мягче должен быть круг. Исключением являются весьма мягкие и вязкие материалы и сплавы (алю- миний, медь, свинец, латунь и др.). Их лучше обрабатывать мягкими кру- гами (М1, М2, М3). Эти же круги используют при заточке быстрорежущих и твердосплавных инструментов. Круги среднемягкие и средней твердости (СМ1, СМ2, С1, С2) применяют для чистового шлифования закаленных сталей. Круги средней твердости (С1, С2, СТ1, СТ2, СТ3) находят приме- нение при отрезке, предварительном шлифовании незакаленных сталей, чугунов, бронз. Для выполнения обдирочных операций, прорезки канавок, пазов в незакаленных сталях, чугунах и бронзах рекомендуют круги твер- достью от СТ1 до Т2.

Структура абразивного инструмента. Процентное соотношение между объемами абразивных зерен, материала связки и пор в теле круга регламентируется номером структуры. С увеличением номера структуры уменьшается процентное содержание зерен и увеличивается доля объема, приходящаяся на поры. Различают плотные (1–4), средние (5–8), открытые (9–12) и высокопористые (13–18) структуры. Чем выше номер структуры, тем меньше режущих абразивных зерен находится на рабочей поверхности круга, но тем лучше условия для размещения стружки в порах круга и проникновения через них к зоне резания смазочно-охлаждающей жидкости при подводе ее через тело круга.

Выбор структуры круга зависит от вида шлифования и характера об- рабатываемой поверхности. Плотные структуры используют при отрезке, шлифовании с большими и переменными нагрузками, при шлифовании сложных профильных поверхностей. При круглом и плоском шлифовании,

заточке инструментов из инструментальных сталей выбирают средние структуры. Для шлифования с большими припусками (резьбо–, зубо– и шлицефрезерование, глубинное шлифование), а также для заточки инстру- ментов из металлокерамических твердых сплавов используют круги с от- крытыми и даже высокопористыми структурами.

У алмазных кругов и кругов из КНБ структуру определяют относи- тельной процентной концентрацией (25, 50, 75, 100, 125, 150 %), которая характеризует долю объема абразивного слоя круга, занимаемую алмазны- ми зернами или зернами КНБ. Например, под стопроцентной концентраци- ей (100) понимают, что абразивные зерна занимают 25 % объема алмазосо- держащего слоя круга, а остальной объем приходится на связку, поры и наполнители.

Связка существенно влияет на прочность круга, допустимую ско- рость резания, производительность процесса шлифования и качество обра- ботанной поверхности. Связки делят на органические и неорганические. Из последних наибольшее распространение получили керамические связки (К, от К1 до К10). Для изготовления алмазных и эльборовых кругов чаще все- го используют металлические связки (М, МС, М1, М2, М3, М4, М5, М6). Они состоят из композиции порошков меди, олова, железа, алюминия, цинка. Эти связки достаточно прочны и позволяют работать с окружными скоростями до 70 м/с.

Из органических связок наиболее распространены вулканитовые (В, В1, В2, В3, В4, В5), состоящие из каучука и серы; бакелитовые (Б, Б1, Б2, Б3, Б4) и глифталевые (ГФ), изготавливаемые на основе искусственных

смол.

Керамические связки используют при всех видах шлифовальных ра- бот, кроме обдирки, разрезки, прорезки узких пазов. Эти круги не боятся влаги, достаточно дешевы, но обладают большой хрупкостью и боятся ударов. Допустимые скорости резания такими кругами не превышают 60 м/с.

Органические связки прочнее керамических и служат при изготовле- нии кругов, предназначенных для следующих видов работ: вулканитовые – для отрезки, прорезки пазов, фасонного и доводочного шлифования (ϑ ≤ 80

м/с), бакелитовые – для обдирочного и силового шлифования, отрезки, за- точки твердосплавных инструментов (ϑ ≤ 70 м/с); глифталевые – для отде- лочного шлифования и доводки (ϑ ≤ 50 м/с).