Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Рекомендации по выбору абразивного инструмента

2.4.1 Выбор зернистости абразивного круга

Основным факторам, влияющими на выбор зернистости инструмента, являются: количество снимаемого при обработке материала, желаемая чистота обработки, физические свойства обрабатываемого материала, форма обрабатываемой поверхности.

Для быстрого снятия припуска необходимо брать крупнозернистые круги, так как они позволяют шлифовать с большей глубиной резания.

Круги с более крупным зерном используются в следующих случаях:

1) при полуобдирочных и обдирочных работах;

2) на станках значительной мощности.

Круги с более мелким зерном используются в следующих условиях:

1) при высоких требованиях к чистоте поверхности;

2) при обработке закаленных сталей и твердых сплавов (твердые сплавы оказывают большое сопротивление внедрению, поэтому мелкие зерна, число которых на единице поверхности больше, а радиусы закруглений их вершин меньше, легче проникают в металл);

Области применения абразивных инструментов различной зернистости приведены в таблице 3.[33]

Номер зернистости инструмента

Предварительное и окончательное шлифование различных деталей, заточка режущего инструмента

Чистовое шлифование, обработка профильных поверхностей, заточка мелкого инструмента, шлифование хрупких материалов

Отделочное шлифование, доводка твердых сплавов и режущего инструмента, предварительное хонингование, заточка тонких лезвий

2.4.2 Выбор связки.

Для грубых обдирочных работ рекомендуются круги на керамической и бакелитовой связках, для чистовых операций — круги на различных связках. Обычно круги на бакелитовой, глифталевой и вулканитовой связках обеспечивают меньшую шероховатость поверхности.

Для увеличения производительности обдирочные операции следует вести кругами на бакелитовой связке на режимах скоростного шлифования.

Рекомендации по выбору связки абразивных инструментов приведены в таблице 4.[33]

Область применения абразивных инструментов на различных связках

Все виды шлифования

Плоское шлифование торцом круга

Чистовые операции фасонного шлифования; отделочное шлифование и полирование (гибкие круги) и др.; ведущие круги при бесцентровом шлифовании.

2.4.3 Выбор твердости.

С твердостью инструмента связана производительность процесса и качество обрабатываемой детали.

При правильном выборе твердости круга абразивные зерна по мере затупления обновляются путем скалывания и выкрашивания частиц большей или меньшей величины. При слишком твердом круге связка продолжает удерживать затупившиеся и почти потерявшие способность к резанию зерна, на работу расходуется большая мощность, изделие нагревается, возможно их коробление; на поверхности появляются следы дробления, риски, прижоги и пр. Если круг слишком мягкий для данной работы, то зерна быстро выкрашиваются; круг теряет правильную форму, увеличивается его износ; трудно получить необходимые геометрическую форму и размер, появляются вибрации, требуется более частая правка круга. Как при слишком мягком, так и при слишком твердом круге увеличивается шероховатость поверхности изделия и снижается производительность.

К основным факторам, влияющим на выбор твердости абразивного инструмента, относятся: физико-механические свойства шлифуемого материала, величина площади контакта между инструментом и изделием, режим работы, мощность электродвигателя станка, состояние станка.

Выбранное практикой правило гласит: твердые шлифовальные круги должны применятся для мягких материалов, а мягкие круги — для твердых. Твердые обрабатываемые материалы быстро истирают абразивные зерна, затупляя их. Удаление затупившихся зерен скорее производится в кругах сравнительно мягких; их и следует брать для обработки твердых материалов.

Предварительные операции ведут более твердыми инструментами.

При шлифовании в сухую требуются более мягкие круги, чем при работе с охлаждением.

Мелкозернистые инструменты для операции общего назначения берутся меньшей твердости, а крупнозернистые инструменты — большей твердости.

При одинаковых условиях шлифования абразивные инструменты на бакелитовой связке берутся на две-три степени тверже, чем инструменты на керамической.

Мягкие круги экономичнее твердых, так как реже правятся и позволяют вести обработку с более интенсивными режимами. Однако твердость их должна быть не настолько низкой, чтобы они быстро изнашивались и теряли форму. Рекомендации по выбору абразивных инструментов по твердости приведены в таблице 5.[32]

Область применения абразивных инструментов (по твердости).

Ведущие круги для бесцентрового шлифования

Предварительное круглое наружное и бесцентровое шлифование сталей (преимущественно не закаленных)

Чистовое и комбинированное круглое наружное, бесцентровое и внутреннее шлифование стали.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Рекомендации по выбору абразивного инструмента

В настоящее время задача проектирования операций шлифования решается по нормативным справочникам, в основе которых заложен типовой алгоритм решения технологических задач проектирования операции шлифования: все рекомендации по выбору характеристики круга и режимов шлифования представлены для обработки одного материала – стали 45, на измененные условия обработки введены поправочные коэффициенты [9, 10]. Для обработки заготовок разных деталей, отличающихся материалом, требованиями по точности и шероховатости, нормативы рекомендуют другую характеристику шлифовального круга и режимы шлифования, т.е. нормативы представляют собой строго детерминированные рекомендации, конкретные для каждого шлифуемого материала, наилучшие условия использования круга конкретной характеристики.

Описанные рекомендации применимы в условиях массового производства деталей машиностроения: для изготовления партий больших объемов, при редком изменении ассортимента выпускаемой предприятием продукции действительно выгодно при освоении нового вида продукции затрачивать вспомогательное время на подготовку производства – заменять установленные шлифовальные круги на рекомендуемые справочниками, осуществлять их длительную правку и многократную балансировку. Эффективность операций, спроектированных по таким рекомендациям, обеспечивается применением наилучшей характеристики инструмента, рекомендованной для обработки конкретной заготовки.

Мировое машиностроение развивается в условиях быстрой и частой смены деталей, обрабатываемых малыми партиями. В связи с этим в настоящее время на машиностроительных предприятиях кругом одной характеристики, установленной на станке, обрабатывают большое количество деталей, отличающихся как требованиями чертежа, так и материалом. Поскольку в настоящее время отсутствуют рекомендации по проектированию операций шлифования различных деталей кругом одной характеристики, то для успешного функционирования машиностроительного производства в современных рыночных условиях необходим совершенно иной подход к проектированию операций шлифования.

Кроме того, задача выбора характеристики шлифовального круга в этих условиях приобретает несколько иную значимость: на этапе проектирования операции абразивной обработки при выборе необходимо подобрать такую характеристики инструмента, которая позволила бы с наименьшим падением производительности процесса обработать как можно большее количество заготовок, различающихся не только требованиями качества, но и исходным материалом.

В современном машиностроении отсутствует методическая база для проектирования операций абразивной обработки, т.к. область эффективного использования инструмента в изменяющихся технологических условиях не определена, либо определяется эмпирическим путем, что для успешного функционирования предприятия недостаточно.

В основу создаваемой информационно-методической базы проектирования операций абразивной обработки для условий многономенклатурного производства должна быть положена взаимосвязь между эксплуатационными показателями шлифовальных кругов через режимы их эксплуатации с выходными показателями процесса шлифования – качеством обработанной детали. Для этого необходимы сведения о работоспособности абразивных инструментов в изменяющихся технологических условиях – эмпирические либо расчетные.

Для получения эмпирических численных значений эксплуатационных показателей кругов был разработан испытательный стенд, оборудованный специальными регистрирующими контурами [5, 6].

Была разработана функциональная характеристика, представляющая собой технологические эксплуатационные паспорта шлифовальных кругов [1–3] и позволяющая решать ряд важнейших технологических задач [4, 12, 13]:

• сравнение инструментов разных характеристик либо производителей без проведения сравнительных или тестовых испытаний;

• определение эффективного времени работы круга – периода его стойкости в различных технологических условиях;

• назначение режимов шлифования;

• определение стабильности выходных показателей процесса шлифования и др.

Поскольку разработанные паспорта созданы в условиях шлифования заготовок из стали 45, то в настоящее время стоит задача разработки прогнозных моделей, позволяющих расширить применение эталонного паспорта для проектирования операций шлифования различных сталей и сплавов. Система прогнозирования эксплуатационных абразивных инструментов позволит расчетным способом наполнять и постоянно обновлять информационную базу для проектирования операций шлифования.

Основным параметром процесса шлифования, в значительной степени влияющим на выходные показатели процесса шлифования, является износ шлифовального круга, следовательно, при разработке прогнозных моделей необходимо, прежде всего, учесть интенсивность и величину различных механизмов износа шлифовального круга.

Решение поставленных задач. Обсуждение результатов

В качестве основных механизмов износа были выделены два основных – механический (усталостный) и физико-химический.

Для исследований усталостной прочности абразивных зерен был выбран ряд сталей и сплавов, прошедших термическую обработку, соответствующую операциям шлифования. Испытания проводились на образце, предварительно нагретом до температур 20, 200, 400, 600 °С. В качестве индентора принималось единичное зерно формокорунда, имитировался шлифовальный круг и на образце наносились риски [11].

Для количественного определения износа единичных абразивных зерен измерялись следующие выходные параметры процесса:

• величина радиального износа зерна y за все время микрорезания, мм;

• количество циклов нагружения n за все время микрорезания, шт;

• суммарная длина контакта абразивного зерна с материалом f, мм;

• коэффициент термомеханической усталости, рассчитываемый по формуле

(1)

• коэффициент истирания, рассчитываемый по формуле

(2)

Результаты измерений показателей взаимодействия зерен с обрабатываемым материалом приведены в табл. 1. Износ абразивных зерен и коэффициент термомеханической усталости рассчитывался по результатам трехкратных повторов испытаний при каждой температуре образца [7].

Характер изменения интенсивности износа абразивных зерен из белого электрокорунда при обработке второй группы исследуемых материалов – высоколегированных сталей – примерно одинаков: изменение концентраций никеля и титана изменяют лишь величину интенсивности примерно в 1,5 раза.

Некоторые общие рекомендации по выбору шлифовальных кругов

Размер круга. При выборе размеров круга рекомендуются возможно большие диаметры и ширина, что улучшает условия шлифования. Верхний предел размеров круга ограничивается конструкцией и размерами станка, а также формой и размером инструмента или изделия.

Читать еще:  Основы технологии лазерной резки металла

Материал круга. Выбор материала круга зависит от физико-механических свойств материала инструмента (изделий), от требования к чистоте обработки и от допустимого изменения структуры и свойств металла в тонких поверхностных слоях.

Круги из электрокорунда белого предпочтительны на чистовых и доводочных операциях шлифования закаленных деталей и инструментов из углеродистых, быстрорежущих и легированных сталей. Круги из электрокорунда нормального широко используют при обдирочных и черновых операциях для изделий из углеродистых и легированных сталей.

Инструмент из карбида кремния применяют в основном для обработки чугуна и других твердых материалов. Крупнозернистые круги из карбида кремния используют для обработки неметаллических материалов и для правки шлифовальных кругов.

Круги из монокорунда рекомендуются при получистовых и чистовых операциях для изделий из средне- и высоколегированных сталей.

Круги из электрокорундов ЭХ и ЭГ обладают более высокими режущими свойствами и выделяют меньше тепла при шлифовании по сравнению с кругами Э и ЭБ, что позволяет использовать их на операциях, когда нежелательны прижоги, что особенно важно при заточке дереворежущих инструментов.

Выбор круга по твердости. Мягкие и среднемягкие круги применяют для заточки инструментов из твердых сплавов и закаленных углеродистых и легированных сталей, среднемягкие и среднетвердые — для шлифования изделий из незакаленных углеродистых и легированных сталей и сплавов, чугуна и других материалов.

Среднетвердые и твердые круги рекомендуются для обдирочного и предварительного шлифования, очень твердые и чрезмерно твердые — для правки шлифовальных кругов обкаткой и шлифованием.

При выборе твердости кругов необходимо учитывать следующее: при шлифовании периферией круга используют более твердые круги, чем при шлифовании торцом; при шлифовании с применением смазочно-охлаждающих жидкостей применяют более твердые круги, чем при шлифовании без охлаждения. При замене керамической связки на бакелитовую, электрокорунда нормального на электрокорунд белый или электрокорунда белого на монокорунд, а также при замене крупнозернистых кругов на мелкозернистые следует повысить твердость круга на одну-две ступени.

Структура круга. Чаще всего применяются круги со структурами № 5—8. Более пористые структуры № 9—16 используют в кругах для изменения теплообразования, для устранения ожогов и трещин при шлифовании (заточки) инструмента, а также для скоростного шлифования.

Выбор круга по зернистости. Наиболее широкое применение нашли абразивные круги средней зернистости 40—16, которые при обеспечении необходимой чистоты поверхности и точности обработки обеспечивают высокую производительность. Если возникает опасность ожогов на рабочих участках инструмента или деталей в связи с засаливанием круга, номер зернистости следует увеличить, а возможно применить круг с другой связкой.

Маркировка абразивных шлифовальных кругов.

Каждый шлифовальный круг имеет маркировку, которую наносят на его поверхность несмываемой краской. Условным обозначением указываются форма круга и его характеристика, сокращенное наименование завода-изготовителя или его товарный знак (марка), размеры инструмента, вид абразивного материала, рабочая окружная скорость (для кругов диаметром 150 мм и более), сорт инструмента. На кругах для скоростного шлифования дополнительно наносят красную полосу или надпись «скоростной». На высокопористых кругах наносят дополнительное обозначение номера зерна-наполнителя, например: Э40 (80С1К16), где Э — электрокорунд, 40 — номер шлифовального зерна, 80 — номер зерна наполнителя, С1—твердость круга, К — керамическая связка, 16 — номер структуры.

На рис. 17 показана маркировка обычного круга: ЧАЗ — круг изготовлен на Челябинском абразивном заводе; ЭБ8 — электрокорунд белый, с содержанием Аl2O3 не менее 98%, 40 — зернистость, СМ2 — твердость, К — керамическая связка, 8 — номер структуры (в объеме круга содержится 46% абразивных зерен), ГШ — геометрическая форма (плоский, прямого профиля), 500 — наружный диаметр в миллиметрах, 305 — диаметр отверстия в миллиметрах, 50 — высота в миллиметрах, 35 м/сек — рабочая окружная скорость.

Рекомендации по выбору абразивного инструмента

Выбор связки абразивного инструмента

Связка определяет прочность и твердость инструмента, оказывает большое влияние на режимы, производительность и качество обработки. Связки бывают неорганические (керамическая) и органические (бакелитовая, вулканитовая).
КЕРАМИЧЕСКАЯ СВЯЗКА обладает высокой огнеупорностью, водостойкостью, химической стойкостью, хорошо сохраняет профиль рабочей кромки круга, но чувствительна к ударным и изгибающим нагрузкам. Инструмент на керамической связке применяют для всех видов шлифования кроме обдирки (из-за хрупкости связки): для резки и прорезки узких пазов, плоского шлифования желобов колец шарикоподшипников. Инструмент на керамической связке хорошо сохраняет профиль, имеет высокую пористость, хорошо отводит тепло.
БАКЕЛИТОВАЯ СВЯЗКА обладает более высокой прочностью и упругостью, чем керамическая. Абразивный инструмент на бакелитовой связке может быть изготовлен различных форм и размеров, в том числе и очень тонких — до 0,5 мм для отрезных и прорезных работ. Недостатком бакелитовой связки является невысокая стойкость против действия охлаждающих жидкостей, содержащих щелочные растворы. При шлифовании кругами на бакелитовой связке охлаждающая жидкость не должна содержать более 1,5 % щелочи. Бакелитовая связка имеет более слабое, чем керамическая, сцепление с абразивным зерном, поэтому инструмент на этой связке широко используется на операциях плоского шлифования, где необходимо самозатачивание круга. Инструмент на бакелитовой связке применяют для грубых обдирочных работ, выполняемых в ручную и на подвесных стенках: плоского шлифования торцом круга, отрезки и прорезки пазов, заточки инструментов, при обработке тонких изделий, где опасен прижог. Бакелитовая связка оказывает полирующее действие.

Выбор марки абразивного материала

Абразивные материалы (фр. abrasif — шлифовальный, от лат. abradere — соскабливать) — это материалы, обладающие высокой твердостью, и используемые для обработки поверхности различных материалов. Абразивные материалы используются в процессах шлифования, заточки, полирования, разрезания материалов и широко применяются в заготовительном производстве и окончательной обработке различных металлических и неметаллических материалов. Естественные абразивы — кремень, наждак, пемза, корунд, гранат, алмаз и другие. Искусственные: электрокорунд, карбид кремния, боразон, эльбор, синтетический алмаз и другие.

Марка абразивного материалаХарактеристика обрабатываемого материала
14A

ЭЛЕКТРОКОРУНД НОРМАЛЬНЫЙ

Обладает отличной теплостойкостью, высокой сцепляемостью со связкой, механической прочностью зерен и значительной вязкостью, что важно для выполнения операций с переменными нагрузками Обработка материалов с высоким сопротивлением разрыву. Это обдирка стальных отливок, проволок, проката, высокопрочных и отбеленных чугунов, ковкого чугуна, получистовая обработка различных деталей машин из углеродистых и легированных сталей в незакаленном; и закаленном виде, марганцовистой бронзы, никелевых и алюминиевых сплавов.25A

ЭЛЕКТРОКОРУНД БЕЛЫЙ

По физическому и химическому составу более однородный, обладает более высокой твердостью, острыми кромками, хорошей самозатачиваемостью, лучше устраняет шероховатости обрабатываемой поверхности по сравнению с электрокорундом нормальным Обработка закаленных деталей из углеродистых, быстрорежущих и нержавеющих сталей, хромированных и нитрированных поверхностей. Обработка тонких деталей и инструментов, заточка, плоское, внутреннее, профильное и отделочное шлифование.38А

ЭЛЕКТРОКОРУНД ЦИРКОНИЕВЫЙ

Мелкокристаллический, плотный и прочный материал. Стойкость инструмента на обдирочных операциях в 10-40 раз выше аналогичного инструмента из электрокорунда нормального Обдирочное шлифование стальных заготовок при высокой скорости, подаче и усилии прижима. Силовое обдирочное шлифование стальных заготовок.54C

КАРБИД КРЕМНИЯ ЧЕРНЫЙ

Обладает высокой твердостью, абразивной способностью и хрупкостью. Зерна имеют форму тонких пластинок, из-за чего увеличивается их хрупкость в работе.Обработка твердых материалов с низким сопротивлением разрыву (чугун, бронзовое и латунное литье, твердые сплавы, драгоценные камни, стекло, мрамор, графит, фарфор, твердый каучук, кости и т.п.), а также очень вязких материалов (жаропрочных сталей, сплавов, меди, алюминия резины).63C

КАРБИД КРЕМНИЯ ЗЕЛЕНЫЙ

Отличается от карбида кремния черного повышенной твердостью, абразивной способностью и хрупкостью Для обработки деталей из чугуна, цветных металлов, гранита, мрамора, твердых сплавов, обработки титановых, титано-танталовых твердых сплавов, хонинговальные, доводочные работы для деталей из серого чугуна, азотированной и шарикоподшипниковой стали.95А

ЭЛЕКТРОКОРУНД ХРОМТИТАНИСТЫЙ

Обладает более высокой механической прочностью и абразивной способностью по сравнению с электрокорундом нормальным

Обдирочное шлифование с большим съемом металла

Выбор зернистости инструмента

ЗернистостьВид обработки
КрупнаяF6-F24Обдирочные операции с большой глубиной резания, зачистка заготовок, отливок.
Обработка материалов, которые вызывают засаливание поверхности круга (латунь, медь, алюминий).
F24 — F36Плоское шлифование торцом круга, заточка резцов, правка абразивного инструмента, отрезка.
СредняяF30 — F60Предварительное и комбинированное шлифование, заточка режущего инструмента.
F46 — F90Чистовое шлифование, обработка профильных поверхностей, заточка мелкого инструмента, шлифование хрупких материалов.
МелкаяF100-F180

Отделочное шлифование, доводка твердых сплавов, доводка режущего инструмента, стальных заготовок, заточка тонких лезвий, предварительное хонингование.

Крупнозернистые инструменты применяются:
— при обдирочных и предварительных операциях с большой глубиной резания, когда удаляются большие припуски;
— при работе на станках большой мощности и жесткости;
— при обработке материалов, которые вызывают заполнение пор круга и засаливание его поверхности, например при обработке латуни, меди и алюминия;
— при большой площади контакта круга с обрабатываемой деталью, например при использовании высоких кругов, при плоском шлифовании торцом круга, при внутреннем шлифовании.
Средне- и мелкозернистые инструменты применяются:
— для получения шероховатости поверхности 0,320—0,080 мкм;
— при обработке закаленных сталей и твердых сплавов;
— при окончательном шлифовании, заточке и доводке инструментов;
— при высоких требованиях к точности обрабатываемого профиля детали.
С уменьшением размера абразивных зерен повышается их режущая способность за счет возрастания числа зерен на единице рабочей поверхности, уменьшения радиусов округления зерен, меньшего износа отдельных зерен. Уменьшение размера зерен приводит к значительному уменьшению пор круга, что вызывает необходимость снижения глубины шлифования и величины снимаемого на операции припуска. Чем мельче абразивные зерна в инструменте, тем меньше в единицу времени снимается материала с обрабатываемой заготовки. Однако, мелкозернистые инструменты обладают меньшей способностью к самозатачиванию по сравнению с инструментом более крупной зернистости, в результате чего быстрее притупляются и засаливаются. Рациональное сочетание режима обработки, правки инструмента и зернистости позволяет получать высокую точность и отличное качество обработки поверхности.

Читать еще:  Мотор-редукторы 220В и 380В переменного тока

Выбор твердости инструмента

ТвердостьВид обработки
Чрезвычайно твердаяU-WПравка абразивных инструментов, шлифование шариков для подшипников, обдирочные операции.
ТвердаяR-SОбдирочные операции, ведущиеся вручную (обработка крупных отливок и поковок). Круглое наружное шлифование методом врезания при необходимости сохранения профиля круга (обработка шеек коленчатых валов). Бесцентровое шлифование ведущими кругами, хонингование отверстий небольших диаметров.
Cреднетвердая

O, P, Q Профильное шлифование, обработка прерывистых поверхностей, хонингование и резьбошлифование деталей с крупным шагом.CредняяM-NПлоское шлифование сегментами и кольцевыми кругами, хонингование и резьбошлифование кругами на бакелитовой связке. CреднемягкаяK-L Чистовое и комбинированное круглое, наружное бесцентровое и внутреннее шлифование стали, плоское шлифование, резьбошлифование, заточка режущих инструментов.МягкаяH-F Заточка и доводка режущего инструмента, оснащенного твердым сплавом, шлифование труднообрабатываемых специальных сплавов, полирование.

Твердость инструмента в значительной степени определяет производительность труда при обработке и качество обработанной.
Абразивные зерна по мере их затупления, должны обновляться путем скалывания и выкрашивания частиц. При слишком твердом круге связка продолжает удерживать затупившиеся и потерявшие режущую способность зерна. При этом на работу расходуется большая мощность, изделия нагреваются, возможны их коробления, на поверхности появляются следы огранки, царапины, прижоги и другие дефекты. При слишком мягком круге зерна, не утратившие свою режущую способность, выкрашиваются, круг теряет правильную форму, увеличивается его износ, в результате чего трудно получить детали необходимых размеров и формы. В процессе обработки появляется вибрация, необходима более частая правка круга. Таким образом, следует ответственно подходить к выбору твердости абразивного инструмента и учитывать характеристики обрабатываемых изделий.

Выбор характеристик шлифовальных кругов. Оптимизация процесса выбора в реальных условиях предприятий

The use of abrasive materials in modern machine-building is fast becoming one of the most productive methods for metals machining, successfully replacing blade-cutting operations. The use of abrasive operations can grow further if a comrehensive classification and standards for choosing machining parameters and abrasive discs characteristics are worked out for given technological operations. Recommendations on choosing abrasive discs for some operations were crated back in the previous century and can be used as reference today. The table provided helps to easily choose the necessary disc parameters.

Директор департамента технологий и инноваций
ООО «Торговый дом «Александр»
С. Н. Эсмантович,
esmantovych@mail.ru

Из опыта известно, что уровень подготовки специалистов в области металлообработки на наших предприятиях достаточно высокий и при наличии объективной информации и соответствующих рекомендаций позволяет им эффективно и быстро оптимизировать процесс шлифования заготовок и подобрать оптимальный вариант характеристик шлифовальных кругов. Ни для кого не секрет, что технология изготовления абразивного инструмента отечественных производителей мало уступает зарубежной, существует разница приблизительно лишь на 10% специальных кругов

Современная абразивная обработка в машиностроении уже не является лишь способом получения необходимого класса чистоты поверхности деталей, а становится одним из наиболее производительных методов обработки разнообразных металлов, успешно заменяя операции лезвийной обработки.

В настоящий момент в отечественной индустрии объем абразивной обработки составляет более 30% всей металлообработки, а в подшипниковой промышленности — свыше 70%. В зарубежной практике общий объем абразивной обработки достигает 50%.

Общеизвестно, что вопрос влияния составляющих абразивного инструмента на его свойства и эксплуатационные показатели остается предметом полемики, что является одной из причин отсутствия общепринятой взаимосвязи свойств абразива и параметров шлифования. Это выгодно, в первую очередь, производителям абразивного инструмента. Наиболее контрастно это проявляется на шлифовальных кругах на керамической связке. Для отечественных производителей абразивов низкий уровень технологий в машиностроении позволяет выпускать универсальную продукцию крайне низкого качества, без предоставления каких-либо гарантий и получения рекомендаций. При заказе шлифовальных кругов от покупателей требуют «полную характеристику, согласно ГОСТ», тем самым снимая всю ответственность за результаты эксплуатации круга. Это позволяет производителям не напрягаться по поводу разработки новых технологий производства и сфер применения своей продукции.

Ведущие мировые производители практикуют другую крайность: на любую операцию шлифования имеется рекомендация и «специальный шлифкруг» со сложной системой идентификации, что не позволяет потребителю обдуманно выбирать характеристики абразивного инструмента под конкретную операцию шлифования. При этом покупателю навязывается много ненужных опций, которые приводят к значительному удорожанию шлифовальных кругов. Но покупатель, при необходимости, получает и рекомендации по режимам шлифования. Понятно, что «лидеры абразивов» используют много марок связок и абразивных материалов, но никогда не афишируют, что 90% продукции выпускают по самой обычной технологии, ничем не лучшей «совковой».

Говоря проще, отечественная абразивная отрасль не может предоставить информацию покупателю по выбору абразивов, зарубежная же не хочет терять влияние на выбор покупателя и, соответственно, прибыль. В любом случае, предприятия являются заложниками ситуации, при которой можно было бы приобрести недорогой абразивный инструмент у отечественного производителя, но надо правильно поставить задачу.

При социалистическом государственном устройстве было все понятно. Практически на каждую операцию был разработан типовой техпроцесс, утвержден норматив на параметры и режимы, с однозначной характеристикой необходимого абразива. Более того, для каждого предприятия согласовывались «портфели заказов» на абразивный инструмент, которые с избытком закрывали потребность предприятий. Абразивную сферу обслуживали соответствующие ведомства, научно-исследовательские учреждения. Высшая школа также имела госзаказ на проведение НИР в области абразивной обработки.

В условиях рыночной экономики научно-техническая составляющая отечественной абразивной отрасли нивелировалась. НИИ абразивов расформированы, высшая школа самоустранилась от изысканий в области абразивов. Студентам в вузах преподают морально и физически устаревшие «основы абразивной обработки».

Как следствие, информационный вакуум по производству и эксплуатации абразивного инструмента заполняют технические издания 50‑летней давности и интернет-источники узконаправленного содержания.

Однако не все так печально. Уровень подготовки специалистов по абразивной обработке на предприятиях достаточно высокий, и оптимизировать процесс выбора абразивного инструмента абсолютно реально. Для этого достаточно:

а) иметь информацию, которая позволит правильно выбрать характеристику абразивного инструмента;

б) правильно заказать у отечественного производителя необходимый абразивный инструмент по всем характеристикам (и изыскать возможность законно проверить качество).

Исчерпывающие рекомендации по выбору шлифовальных кругов на конкретные операции шлифования были разработаны в 70–80 годы прошлого века учеными отраслевых НИИ и высшей школы, но эти разработки не получили широкого внедрения на предприятиях, хотя были учтены при создании нормативных документов (ГОСТы, ОСТы, ТУ) и отраслевых нормативов. Достаточно много информации печаталось в отраслевых научных изданиях.

Для наглядности можно привести выдержки из ряда документов, с помощью которых можно выбрать или проверить правильность выбора параметров обработки и характеристик шлифовальных кругов на конкретной производственной операции. Например, для операций круглого наружного врезного шлифования:

— в ГОСТ 2424–83 «Круги шлифовальные. Технические условия», действующем до настоящего времени в Украине, кроме технических параметров кругов для указанной операции, в табл. 25 приведены требуемые эксплуатационные показатели:

При этом приводится примечание, позволяющее определить показатели для других абразивных материалов:

Для кругов из нормального электрокорунда значения коэффициента шлифования должны быть умножены на 0,8; из хромтитанистого и хромистого электрокорундов — на 1,2; из монокорунда — на 1,5 по сравнению с коэффициентом для кругов из белого электрокорунда. Для кругов из черного карбида кремния значение коэффициента должно быть умножено на 0,8 по сравнению со значением для кругов из зеленого карбида кремния.

С помощью приведенной таблицы можно определить расширенные характеристики кругов, но зернистость, твердость приведены в широком диапазоне. Для уточнения этих параметров есть общеизвестные правила.

По зернистости кругов следует учесть:

Шлифовальные круги с использованием крупных номеров зернистости применяются на обдирочных операциях с удалением больших припусков, при обработке материалов, которые вызывают заполнение пор круга (например, при обработке латуни, меди, алюминия и при большой площади контакта круга с обрабатываемой деталью).

Средне- и мелкозернистые круги применяются для получения шероховатости в пределах Ra 0,32–0,03; при обработке закаленных сталей и твердых сплавов, при окончательном шлифовании, заточке и доводке инструментов; при высоких требованиях к точности обрабатываемого профиля детали.

С уменьшением размера абразивных зерен повышается их режущая способность за счет возрастания числа зерен на единице рабочей поверхности, но уменьшается съем материала с обрабатываемой детали за единицу времени.

Уменьшение размера зерен приводит к значительному уменьшению пор круга, что вызывает необходимость снижения глубины шлифования и величины снимаемого на операции припуска.

Существует прямая зависимость между зернистостью круга и шероховатостью обработанной поверхности. Чем крупнее зернистость абразивного материала, тем больше значения высотных параметров шероховатости Ra.

При выборе твердости круга необходимо руководствоваться следующими положениями:

  • При обработке материалов с высокой твердостью абразивные зерна интенсивнее истираются и затупляются. Удаление затупившихся зерен скорее происходит в сравнительно «мягких» кругах. Поэтому для обработки твердых материалов следует применять «мягкие» круги, а для обработки материалов невысокой твердости — более твердые. Исключение составляют медь, алюминий, свинец, нержавеющая и жаропрочная стали, которые шлифуют мягким инструментом.
  • С увеличением площади контакта между кругом и изделием давление на единицу круга уменьшается и, следовательно, обновление затупившихся зерен затрудняется. В этом случае следует использовать более «мягкий» круг.
  • Чем больше окружная скорость круга, при прочих равных условиях, тем более мягкий инструмент следует применять. При интенсивных режимах работы — при большой скорости изделия и поперечной подаче — применяются более твердые круги.
  • При шлифовании без охлаждения (всухую) следует использовать более мягкие круги, чем при работе с охлаждением.
  • При шлифовании неровных, прерывистых поверхностей применяют более твердые инструменты, чем при шлифовании ровных поверхностей.
  • На автоматических станках устойчивых и жестких конструкций со спокойным ходом шпинделя применяются более мягкие круги, чем на станках с ручными подачами.
  • Мелкозернистые инструменты должны быть относительно меньшей твердости, а крупнозернистые — большей.
  • При заточке лезвий закаленных инструментов, при шлифовании и заточке пластинок из твердых сплавов, при обработке поверхностей изделий, плохо отводящих тепло, тонких, с отверстиями (типа труб) и т. п. применяют мягкие шлифовальные круги.
  • При одинаковых условиях шлифования абразивный инструмент на бакелитовой связке должен быть на две степени тверже, чем аналогичный на керамической связке.
  • «Мягкие» круги экономичнее «твердых», так как реже правятся и позволяют вести обработку с более интенсивными режимами. Однако твердость их не должна быть низкой, чтобы они быстро не изнашивались и не теряли форму, особенно при врезном профильном шлифовании.
  • От твердости круга в значительной степени зависит и шероховатость обработанной поверхности. Прямой зависимости не выявлено. Опытным путем устанавливается оптимальное значение.
Читать еще:  Линия по производству саморезов: Выбираем станки и начинаем!

Если обобщить приведенные рекомендации, то можно привести следующую таблицу, с помощью которой легко безошибочно выбрать характеристику шлифовального круга:

Чтобы сориентироваться по режимам правки и шлифования, достаточно посмотреть табл. 26 того же ГОСТ 2424–83. При этом установленный стандартом коэффициент шлифования кругов достаточно высокий, и указанные режимы должны его обеспечить. Это можно потребовать от производителя шлифовальных кругов.

В нормативном пособии «Межотраслевые укрупненные нормативы времени на работы, выполняемые на шлифовальных станках» можно уточнить эти режимы.

Более подробную информацию по режимам, нормативам и стандартам на весь спектр шлифовальных операций можно получить на сайте.

ООО «Торговый дом «Александр»

Высокопористый инструмент на керамической связке

К высокопористому инструменту относится абразивный инструмент с пористостью 50% и выше, Главным отличием шлифовального высокопористого инструмента является его структурное строение с уменьшенным содержанием абразивного зерна в объеме инструмента.

Преимущества применения высокопористого инструмента на керамической связке

Увеличение пористости шлифовального круга создает более благоприятные условия для интенсивного резания материалов, уменьшает количество и степень прижогов и микротрещин на шлифованной поверхности деталей. Положительный эффект при этом создается благодаря уменьшению потери режущей способности «засаливаемости» и увеличению самозатачиваемости круга.

Крупные поры обеспечивают хорошее размещение срезаемой зернами стружки, а также способствует дополнительному охлаждению обрабатываемой заготовки, за счет лучшего проникновения СОТС в зону резания и пропитывания ею самого круга. В результате, сохраняя постоянной температуру в зоне резания, можно повысить производительность обработки в 2-2,5 раза за счет форсирования режимов резания.

Основные области применения высокопористых шлифовальных кругов на керамической связке

  • глубинное шлифование замков турбинных лопаток из жаропрочных никелевых сплавов авиационных двигателей, газоперекачивающих и энергетических установок, включая елочный профиль;
  • профильное глубинное шлифование деталей из титановых сплавов, в т.ч. хвостовиков компрессорных лопаток;
  • круглое наружное шлифование деталей гидроприводов из легированных сталей, имеющих азотированную поверхность;
  • плоское шлифование деталей гидроагрегатов из цементированных закаленных легированных сталей без охлаждения;
  • при обработке высокоточных и ответственных деталей из коррозионностойких сталей без охлаждения;
  • обработка конструкционных материалов, чувствительных к структурно-фазовым превращениями, термодинамическим дефектам, характерным для процесса шлифования-прижогам, сколам, трещинам.
  • прецизионное шлифование;
  • резьбошлифование.

Рекомендации по выбору характеристики шлифовального высокопористого круга

Круги изготавливаются из белого электрокорунда марки 25А, хромотитанистого электрокорунда марки 91А, карбида кремния зеленого марки 64С. Для обработки легированных закаленных и жаропрочных никелевых сплавов применяют электрокорунд марок 25А,91А, для обработки чугуна и титановых сплавов — карбид кремния 64С.

Соответствие зернистостей шлифовальных материалов по стандартам ГОСТ, FEPA и ISO

Зернистость круга выбирается в зависимости от вида обработки и шероховатости обрабатываемой детали:

Зависимость шероховатости поверхности от зернистости абразивного инструмента

ЗернистостьШероховатость Ra, мкм
40-251,25 — 0,5
20-120,4 — 0,2
10-60,16 — 0,12

При выборе твердости круга необходимо руководствоваться следующими положениями:

  • твердые материалы скорее истирают абразивные зерна, затупляют их. Удаление затупившихся зерен скорее происходит в сравнительно мягких кругах. Поэтому для обработки твердых материалов следует применять мягкие абразивные инструменты, а для обработки материалов невысокой твердости — более твердые. Исключение составляют медь, алюминий, свинец, нержавеющая и жаропрочная стали, которые шлифуют мягким инструментом. При обработке вязких материалов отходы шлифования заполняют поры круга, и он становится не пригодным для работы. Тогда необходима правка круга, хотя абразивные зерна в этом случае могут быть еще достаточно острыми;
  • с увеличением площади контакта между кругом и изделием давление на единицу площади круга уменьшается, и, следовательно, обновление затупившихся зерен затрудняется. В этом случае следует использовать более мягкий инструмент;
  • чем больше рабочая скорость круга при прочих неизменных условиях, тем более мягкий инструмент следует применять. При интенсивных режимах работы — большой скорости изделия и поперечной подаче — применяются более твердые круги;
  • для предварительных операций применяются более твердые инструменты, чем для окончательных;
  • при шлифовании без охлаждения следует использовать более мягкие круги, чем при работе с охлаждением;
  • при шлифовании неровных, прерывистых поверхностей применяются более твердые инструменты, чем при шлифовании ровных, без разрывов поверхностей.

По принятой шкале твердостей, высокопористые круги изготавливают степенями твердости от F до L, которые определяются разрушающим методом контроля в зависимости от размера глубины лунок, полученных при измерении. Существует также акустический метод контроля проверки твердости по скорости распространения акустических волн в круге, и обозначается в звуковых индексах ЗИ. Акустический метод контроля твердости применяется на ответственных операциях обработки, например, при профильном глубинном шлифовании замков турбинных лопаток из жаропрочных никелевых сплавов, где интервал твердости ужесточается вплоть до конкретного звукового индекса (например, ЗИ33 вместо твердости ВМ1).

Примерное соответствие степеней твердости, полученное разными методами контроля, приведено в табл.

Глубинное шлифование высокопористыми кругами

Глубинное шлифование осуществляется на станках с горизонтальным расположением шпинделя и характеризуется относительно большой глубиной шлифования. При глубинном шлифовании в процессе обработки участвуют, как периферия круга, так и его торцевая поверхность, что обеспечивает условие лучшего самозатачивания. При обычном шлифовании величина глубины шлифования выбирается исходя из характеристик круга и в первую очередь – зернистости: чем выше зернистость, тем больше глубина обработки t и меньше скорость детали Vд. Оптимизация процесса позволяет перейти к бездефектному шлифованию со значительной глубиной, также определяемой скоростью детали (подачей стола).

Если при традиционном шлифовании, для удаления припуска и обеспечения точности обработки, требуется множество проходов с глубиной резания порядка 0,002…0,05 мм при подаче 50…250 м/мин, то при глубинном шлифовании — это достигается за 2. 3 прохода при глубине резания 1…10 мм и скоростью подачи 0,1…15 м/мин. Обычно выполняется один или несколько черновых проходов (в зависимости от величины удаляемого припуска) и последующий чистовой проход. За один установ детали, таким образом, выполняются операции черновой и чистовой обработки. Производительность глубинного шлифования может быть в 100 раз выше, чем традиционного. Глубинным шлифование обрабатывается широкая номенклатура материалов, включая конструкционные и инструментальные стали, сплавы на никелевой основе, титановые сплавы и др., что обеспечило широкое распространение этого метода в современном авиационном машиностроении.

Типовые технологические схемы глубинного шлифования поверхностей хвостовика турбинных лопаток:

а) контактной поверхности елочного профиля и основания хвостовика;
б) заднего торца.

Помимо авиационной промышленности глубинное шлифование применяется также при обработке вагонных колёсных пар и железнодорожных рельсов.

Обработка секции лопатки:
а) секция лопаток;
б) схема обработки.

Схемы глубинного шлифования замков лопаток компрессора:
а) односторонняя обработка;
б) двусторонняя обработка.

В некоторых случаях, например, при шлифовании «ёлочного» профиля замка турбинных лопаток из жаропрочных никелевых сплавов, может применяться циклическая правка алмазным роликом с заданной величиной удаляемого слоя (до 0,3 мм) с поверхности круга после одного или нескольких его рабочих ходов. Подобная схема возможна только на соответствующих станках с ЧПУ.

Режимы резания

Основными факторами, определяющими эффективность глубинного шлифования являются:

  • базирование, обеспечение жесткости и надежности закрепление заготовки;
  • характеристика шлифовального круга;
  • размеры и скорость вращения круга, продольная подача заготовки, глубина резания;
  • давление, температура и объем подаваемой СОЖ, ее тип, место расположения охлаждающих сопел и их форма;
  • способ и условия правки круга;
  • жесткость, мощность и точность технологического оборудования.

Общие рекомендации по глубинному шлифованию высокопористыми кругами (10 – 16 структур)

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector