Абразивные материалы и инструмент на их основе

Абразивные материалы. Абразивными назы­вают мелкозернистые или порошковые неметал­лические вещества (химические соединения эле­ментов), обладающие очень высокой твердостью и имеющие острые режущие грани. Абразивные материалы разделяют на природные (наждак, кварцевый песок, кремень, корунд), которые находят ограниченное применение вследствие не­однородности свойств, и искусственные (синтетический алмаз, электрокорунд, карбид бора, карбид кремния и др.), широко используемые в промышленности. Их используют для получения шлифовальных кругов, сегментов, головок, брус­ков; гибких шлифовальных и полировальных лент и шкурок, а также в виде полировальных паст. Абразивные зерна используют для гидро­абразивной (абразивно-жидкостной), абразивно-импульсной (ультразвуковой) и абразивно-хими­ческой обработки твердых сплавов.

Абразивные материалы характеризуются аб­разивной (режущей) способностью, высокой красностойкостью (1800—2000°С), зернистостью, твердостью и износостойкостью. Абразивная спо­собность — это основной показатель качества абразива. Абразивная способность характери­зуется массой снимаемого, при шлифовании ма­териала до затупления зерен. По абразивной способности абразивные материалы располага­ются в следующем порядке: алмаз, нитрид бора, карбид кремния, монокорунд, электрокорунд, наждак, кремень. Зернистость характеризует раз­мер и однородность зерен.

Абразивные материалы подразделяют на че­тыре группы: шлифзерно, шлифпорошки, микро-порошки и тонкие микро-порошки. Материалы каждой группы различаются по номерам зерни­стости. Зернистость абразивных шлифзерна и шлифпорошков определяют в сотых долях мил­лиметра, а микропорошков — в микрометрах. По крупности абразивные материалы указанных групп разделяют на 28 номеров: шлифзерно 200, 160, 125, 100, 80, 63, 50, 40, 32, 25, 20, 16; шлифпорошки 12, 10, 8, 6, 5, 4, 3; микропорошки М63, М50, М40, М20, М14; тонкие микропорош­ки Ml, М7, М5.

Абразивный инструмент. Твердость абразив­ных инструментов принято обозначать буквами М — мягкий, СМ — срёднемягкий, С — сред­ний, СТ — среднетвердый, ВТ — весьма твер­дый, ЧТ — чрезвычайно твердый. Процесс изго­товления абразивных инструментов слагается из следующих операций: размола; измельчения аб­разивных материалов; сортировки по номерам в зернистости; смешивания со связкой и увлажне­ния; формования для получения определенной формы и размеров изделий; сушки и тепловой обработки.

Связка — цементирующее вещество, которое скрепляет друг с другом абразивные зерна. Связ­ки бывают керамическими, бакелитовыми, вул-канитовыми и др. Путем тонкого измельчения и смешивания глины, полевого шпата, кварца и других веществ в определенных пропорциях при­готовляют керамическую связку. Искусственная смола — бакелит является основой бакелитовой связки. Вулканитовая связка — искусственный каучук, подвергнутый вулканизации для превра­щения его в прочный, твердый эбонит.

Для зачистки и отделки поверхностей изде­лий пользуются шлифовальными шкурками. Это бумага или ткань с наклеенными на нее зернами абразивов.

Доводку или притирку и полирование выпол­няют абразивными и алмазными пастами. До­водку (притирку) осуществляют изготовленным из более мягкого материала, чем обрабатываемая заготовка, притиром с нанесенным на него абразивным порошком или пастой. Притиркой достигается высокая точность обработки и умень­шение шероховатости поверхности. Полирова­ние осуществляют быстродвижущейея абразив­ной лентой, насыщенной мягкими абразивами или мягким полировальным кругом (из войлока, фетра, бязи) с нанесенной на него полироваль­ной пастой. Полирование не повышает точность обработки, а улучшает лишь качество поверх­ности (шероховатость).

Пасты состоят из жидких, полужидких или твердых смесей абразивных материалов с добав­ками химически активных веществ. Все абразив­но-доводочные пасты в зависимости от применяе­мого материала делят на две группы: твердые (алмаз, карбид бора, наждак) и мягкие (окись хрома, окись железа, кварц). Кроме абразивных материалов в состав паст для связки входят: хи­мически активные олеиновая и стеариновая кис­лоты, парафин, а также скипидар, канифоль и другие вещества.

Алмазы широко применяют для изготовления высокопроизводительных алмазных инструмен­тов, порошков и паст. Алмазные пасты являются наиболее эффективными средствами для выполнения доводочных и притирочных работ. Пасты из синтетических или природных алмазов ис­пользуют для окончательной доводки деталей и изделий.

Абразивный инструмент принято маркировать обозначениями, характеризующими абразивный материал, связку, зернистость, твердость. По этим данным выбирают инструмент для той или иной технологической операции. Марка простав­ляется краской на абразивном инструменте.

На­пример: маркировка на шлифовальном круге ПП450Х50Х1273АЗЭ50С1Б означает: ПП — крут плоский прямоугольного профиля; 450 — наружный диаметр круга; 50 — высота круга; 127 — диаметр отверстия круга (все размеры в миллиметрах); ЗАЗ — Златоустовский абразив­ный завод; Э - электрокорунд; 50 — зернис­тость; С1 — средняя твердость 1; Б — бакелито­вая связка.

Форма поперечных сечений шлифовальных кругов и их размеры регламентированы ГОСТ 2424—75, которым предусматривается 22 профи­ля и несколько сотен типоразмеров. Для изго­товления абразивных кругов используют естест­венные минералы — алмаз, кварц, корунд, наж­дак, кремень, гранат — и искусственные — элек­трокорунд нормальный (Э), электрокорунд бе­лый (ЭБ), монокорунд (М), карбид кремния зе­леный (КЗ) и черный (КЧ), карбид бора, борсиликокарбид, электрокорунд хромистый (ЭХ), электрокорунд титанистый (ЭТ). По твердости абразивные инструменты подразделяют на семь групп и 16 степеней твердости. При этом под твердостью абразивного инструмента понимают способность связки сопротивляться вырыванию абразивных зерен с рабочей поверхности инстру­мента под действием внешних сил. Структура абразивного инструмента характеризуется соот­ношением между объемным содержанием абра­зивных зерен, связки и пор к единице объема ин­струмента.

Алмазные круги используют для шлифования заготовок из твердых сплавов и высокотвердых материалов. Круг состоит из корпуса, изготов­ленного из алюминия, пластмассы или стали, и алмазоносного слоя толщиной 1,5—3 мм.