Металлорежущие станки
Профессиональное образование

2.22. Основные характеристики абразивных инструментов

Абразивные инструменты состоят из абразивных зерен, соединенных связкой. Свойства абразивных инструментов, помимо абразивного материала и его зернистости, зависят от связки, твердости и структуры.

Связка. Для изготовления абразивных инструментов применяют две группы связок: неорганические (керамическая, магнезиальная и силикатная) и органические (бакелитовая, глифталевая и вулканитовая).

Керамическая связка — многокомпонентная смесь, составленная из измельченных материалов: огнеупорной глины, полевого шпата, борного стекла, талька и др. В целях повышения пластичности в абразивно-керамическую массу добавляют клеющие вещества: растворимое стекло, декстрин и др. Керамическая связка обладает высокой огнеупорностью, водоупорностью, химической стойкостью и относительно высокой прочностью. В зависимости от поведения в процессе термической обработки различают плавящиеся (стекловидные) и спекающиеся (фарфоровидные) керамические связки. Абразивный инструмент из электрокорунда изготовляют на плавящейся связке, а из карбида кремния — на спекающихся связках. Плавящиеся связки обеспечивают большую прочность абразивного инструмента. Недостатками керамической связки являются ее хрупкость и пониженный предел прочности при изгибе.

Магнезиальная связка состоит из каустического магнезита и хлористого магния, которые при смешивании образуют твердеющую на воздухе массу. При работе кругов на такой связке происходит небольшое выделение тепла. К недостаткам инструментов на этой связке относятся гигроскопичность, повышенный износ, нестойкий профиль. Круги на магнезиальной связке имеют ограниченное применение.

Силикатная связка. Основным связующим веществом является растворимое стекло (силикат натрия), которое при смешивании с окисью цинка, мелом, пластической глиной и другими составляющими позволяет получить инструменты, пригодные для шлифования тонких длинных пластин. При работе кругов на силикатной связке снижается выделение теплоты. Недостаток таких кругов — низкая прочность удержания зерен связкой. Круги на силикатной связке имеют ограниченное применение.

Из органических связок наибольшее распространение получила бакелитовая. Абразивный инструмент, изготовленный на бакелитовой связке, обладает высокой прочностью и обеспечивает возможность работы при высоких скоростях резания. Бакелитовая связка обладает малой теплостойкостью и недостаточно устойчива к действию охлаждающих жидкостей, содержащих щелочные растворы (особенно содержащих свыше 1,5 % щелочи), в результате чего постепенно снижается твердость абразивного инструмента.

Глифталевая связка. Круги на такой связке отличаются повышенной упругостью и применяются на отделочных операциях. Глифталь представляет собой синтетическую смолу из глицерина и фталевого ангидрида. При работе инструментом на глифталевой связке снижается шероховатость обрабатываемой поверхности.

Для изготовления алмазного инструмента применяют органические (в основном бакелитовые) и металлические (в основном бронзовые) связки. Реже применяют керамическую и никелевую (гальваническую) связки. При работе кругами на этой связке снижается высота микронеровностей, необходима меньшая сила резания, меньше выделяется теплоты, но стойкость их ниже по сравнению с кругами на металлических связках.

Вулканитовая связка обладает повышенной эластичностью, поэтому круги, изготовленные на ней, применимы не только для предварительного шлифования, но и для полирования. В таком абразивном инструменте при увеличении давления на обрабатываемую деталь зерна углубляются в связку и режут с меньшей глубиной, вследствие чего обрабатываемая поверхность детали получается менее шероховатой. При работе инструментом на вулканитовой связке происходит повышенный нагрев обрабатываемой детали. На вулканитовой связке можно изготовить очень тонкие круги (десятые доли миллиметра) при относительно больших диаметрах (150...200 мм).

Структуру абразивного инструмента характеризует содержание абразивного материала (%) в единице его объема. Абразивные инструменты имеют номера структуры от 1 до 12. Чем выше номер структуры, тем больше связки и меньше абразива в единице объема инструмента. Структуры 1 ...4 называют закрытыми (плотными), 5...8 — средними, 9... 12 — открытыми.

Помимо кругов с заранее заданной структурой, на керамической связке изготовляют высокопористые круги (размер пор 2...3 мм). Поры в таких кругах создаются наполнителями, выгорающими в процессе термической обработки (уголь, пластмассы, древесная мука). Высокопористый круг хорошо охлаждается поступающим в процессе работы воздухом, при этом лучше удаляется стружка.

Твердость абразивного инструмента характеризуется прочностью связи абразивных зерен между собой, поэтому из зерен самого твердого абразивного материала можно изготовить мягкие абразивные инструменты и наоборот. В мягких абразивных инструментах (в отличие от твердых) абразивные зерна легко выкрашиваются. Абразивные инструменты требуемой твердости получают при соответствующей технологии их изготовления, устанавливающей соотношение абразивного зерна и связки, давление при прессовании, температуру и длительность термообработки.

Установлены шкала степеней твердости абразивных инструментов и их условные обозначения:

  • Весьм мягкие - ВМ1; ВМ2
  • Мягкие - Ml; М2; М3
  • Среднемягкие - СМ1; СМ2
  • Средние - Cl; С2
  • Среднетвердые - СТ1; СТ2; СТЗ
  • Твердые - Tl; Т2
  • Весьма твердые - ВТ
  • Чрезвычайно твердые - ЧТ

Цифра справа от буквы показывает твердость в порядке ее возрастания.

Контроль твердости абразивных инструментов производится несколькими методами.

Контрольные вопросы

  • От чего зависят свойства абразивных инструментов, помимо абразивного материала?
  • Какие группы связок применяют для изготовления абразивного инструмента? Чем характеризуются керамическая и вулканическая связки?
  • Чем характеризуются структура и твердость абразивного инструмента?
  • Расскажите об условных обозначениях степени твердости абразивного инструмента.

Рейтинг@Mail.ru