Резание абразивным инструментом.

Абразивный инструмент в форме шлифовальных, наждачных кругов, абразивных лент (шкурок) используется как для грубой обработки заготовок и деталей (строжка, зачистка сварных швов, отрезка и т.п.), так и для получения точных поверхностей высокого качества (шлифование). Схемы обработки таким инструментом приведены на рис. 6. 24.

На рис. 6.24,а изображена схема, когда вращающимся шлифовальным кругом (1) обрабатывается плоская поверхность заготовки (2). При этом после пробега в направлении u по всей заданной длине происходит некоторое смещение заготовки в направлении, перпендикулярном u. Таким способом обрабатывается вся заданная поверхность.

На рис. 6.24,б,в показы схемы наружного и внутреннего круглого шлифования. Здесь вращаются и инструмент и заготовка.

Рис.6.24. Схемы способов абразивной обработки (1- абразивный инструмент;

1- заготовка): а) плоское шифование; б) наружное круглое шлифование;

в) внутреннее круглое шлифование; г) обрезка абразивным диском; д) обработ-ка фигурных поверхностей чашеобразным кругом; е) обработка лепестковым шлифовальным кругом.

При этом частота вращения круга существенно превышает частоту вращения заготовки. Для обработки всей заданной поверхности происходит также осевое перемещение заготовки.

На рис. 6.24,г показана схема отрезки трубы с помощью плоского абразивного круга, имеющего кроме собственного вращения и радиальное перемещение.

Фигурные поверхности заготовок обрабатываются с помощью чашеобразных шлифовальных кругов 1 (рис. 6.24, д) или с помощью лепестковых кругов 1, в радиальных пазах которых вставлены лепестки абразивной шкурки.

Режущей поверхностью здесь является поверхность, в которой лежат выступы абразивных зерен, расположенных на рабочем участке инструмента. В качестве инструмента используются разного рода шлифовальные круги, ленты или бумага с абразивосодержащим покрытием.

Структура абразивного круга показана на рис. 6.25.

В процессе движения по обрабатываемой детали абразивным зерном, как режущим зубом, срезается небольшой слой металла и на детали остается небольшая царапина. Обработанная поверхность- это совокупность царапин.

Рис.6.25

Строение шлифоваль-ного круга

(а) на керамической и (б) на вулканитовой

связках :

1- абразивное зерно;

2- пора; 3- связка

а) б)

Во время работы на вершинах выступающих режущих зерен образуются изношенные поверхности и их высота уменьшается. Это приводит к включению в работу зерен, расположенных ниже. По мере изнашивания число режущих зерен увеличивается. Чем больше суммарная изношенная поверхность, тем ниже режущие свойства инструмента.

В некоторый момент для круга возникает необходимость правки с целью удаления изношенных зерен и восстановления рельефа режущей поверхности из зерен ниже лежащего слоя. Правка специальным карандашом повторяется до полного использования объема круга.

Геометрические параметры лезвий абразивных зерен имеют случайный характер.

Из рис. 6.26 видно, что резание в основном производится зернами, имеющими большие отрицательные передние углы. Этим объясняются наклеп и остаточные напряжения сжатия на обработанных поверхностях.

Одним из абразивосодержащих инструментов являются шлифовальные круги, представляющие собою тела, состоящие из абразивных зерен и связки, соединяющих их в единую конструкцию.

Для нормальной работы круга между зернами и связкой должны оставаться некоторые промежутки (поры), играющие роль впадин, где размещается стружка. От соотношения зерен, связки и пор зависят режущие свойства круга. Структура круга может быть плотной, средней, открытой и очень открытой.

m

g - 0,3 a

-

- 0,1

| | | | | | | |

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 , град

Рис. 6.26 Относительная частота (m) наблюдений передних ( g) и задних (a) углов резания абразивных зерен.

Табл. 6.4

Применяются такие структуры следующим образом:

0…3- для доводочных операций; 4- для предварительного шлифования; 5..6- для чистового шлифования; 7..8- для финишного шлифования; 9…12- при высоких режимах резания; 13…20- для мягких и вязких материалов (резина, дерево, пластмассы).

Абразивные материалы могут быть природными или специального изготовления. Природные (кварц, корунд, алмазы); искусственные- (электрокорунд нормальный, электрокорунд белый,…монокорунд, карбид кремния (черный, зеленый); алмазы искусственные; нитрид бора. Они имеют соотвествующее обозначение, например: электрокорунды- 1А, 12А, 14А, 2А, …25А, 3А, … …37А; карбид кремния- 5С, …55С, 6С,…64С.

Наиболее термостойким является электрокорунд белый хромистый.

Абразивные зерна в зависимости от размеров зерна делятся на группы: а) шлифзерна; б) шлифпорошки; в) микропорошки.

Внутри каждой группы есть разделение по номерам зернистости.

Абразивный материал закрепляется с помощью связующих веществ (связок):

I. Неорганические связки- керамика (стекло, полевой шпат). Обозначаются буквой «К». Такие круги влаго - и температуро-устойчивы, но хрупки. На этих связках возможен эффект замозатачивания, когда критические зерна выламываются, обнажая лежащие ниже абразивные зерна, вступающие затем в работу;

Рис.6. 27 Надписи на абразивном круге

II. Органические связки - бакелитовая, вулканитовая, глифталевая. Обозначаются Б, Б1,…Б3. На бакелитовой связке изготавливаются алмазные и эльборовые круги. Они устойчивы к влаге, имеют бо’льшую ударную вязкость и прочность на сжатие, чем на керамической связке.

Вулканитовая связка обозначается В1,…В3.

III. Металлические связки - порошковые, гальванические. Обозначаются - М1 (на основе бронзы); М5- (алюминиево- цинковый сплав ТМ2, М013, МВ1)

Абразивные круги могут быть разной твердости. Твердость- это сопротивление нарушению сцепления между зернами и связкой. Обозначаются следующим образом: мягкие (М1,…М3); среднемягкие (СМ1, СМ2); среднетвердые (СТ1, СТ2); твердые (Т1, Т2); чрезвычайно твердые (ЧТ1, ЧТ2).

Явление самозатачивания лучше всего используется при шлифовании твердых материалов мягкими шлифовальными кругами.

Чем мягче обрабатываемый материал, тем тверже выбирают круги.

§ 6.5. Механическое полирование

Полирование уменьшает шероховатость поверхности, но не устраняет дефектов формы. Получают с его помощью зеркальный блеск на ответственных частях деталей (дорожки качения подшипников качения…) или для декоративных целей.

Для этого используют полировальные пасты или абразивные смешанные со смазочным материалом. Эти материалы наносят на быстровращающиеся эластичные, например фетровые, круги. Используют также бесконечные абразивные ленты (шкурки).

В качестве абразива применяется тонкая пудра окислов Al₂O₃, MgO, Fe₂O₃, Cr₂O₃, частицы которых входят в состав пасты, например ГОИ, часто содержащая ПАВ. Двигаясь вдоль поверхности и прижимаясь к ней, частицы абразива срывают атомы металла, вызывают местное оплавление субмикроскопических объемов. Если температура плавления полирующего тела ниже, чем полируемого, то полировка не происходит. Обычно твердость полирующего тела роли не играет. Так, например, кальцит (Т_пл= 1383°С) полируется окисью цинка (Т_пл= 1800°С), но не окисью меди (Т_пл= 1235°С).

Под влиянием больших тангенцальных и нормальных к поверхности напряжений, испытываемых полируемым металлом, в отдельных местах происходит сильная пластическая деформация, течение металла и заполнение неровностей. Местное повышение температуры увеличивает пластичность, облегчая заполнение неровностей.

Из теории полировки следует, что химическое взаимодействие носителя абразива с полируемым металлом имеет большое значение. Вода или стеариновая кислота в пастах образуют на поверхности окислы металла. Пленки продуктов реакции срываются абразивными зернами, и в результате получается зеркальная поверхность. В химически инертных средах абразив просто царапает металл, т.е. шлифует, и поверхность остается матовой. Из-за химического взаимодействия и под механическим воздействием нарушается расположение атомов в решетке. Наружный слой оказывается мелкокристаллическим и даже аморфным. Его толщина составляет несколько десятых мкм.

Обычно полируют при скорости около 50 м/сек. Заготовка в процессе работы также может совершать движения (главные).

При магнитно-абразивном полировании порошок размещают в зазор между вращающейся деталью и колеблющимися вдоль оси заготовки под пульсирующим напряжением электромагнитами. Зерна порошка ориентируются вдоль магнитных линий большими осями и воздействуют на металл.

В случае абразивно-жидкостного полирования обработка деталей ведется струей антикоррозионной жидкости с взвешенными абразивными частицами.

§ 6.6. Механическая (лезвийная) обработка алмазом,