Абразивные инструменты

Затачивание металлорежущего инструмента – один из видов обработки материалов шлифованием. Шлифование производится абразивным инструментами, режущими элементами которых являются твердые зернаабразивных материалов.

Абразивные инструменты характеризуются геометрической формой и размерами, материалом и размерами (зернистостью) режущего абразивного зерна, твердостью, структурой, материалом связки, классом точности и классом дисбаланса.

Наиболее распространенными абразивными инструментами являются шлифовальные круги. Форма поперечных сечений шлифовальных кругов и их размеры регламентированы ГОСТ 2424-83, который предусматривает 22 профиля и несколько сот типоразмеров. Для заточ­ки резцов чаще всего используются шлифовальные круги плоские прямого профиля (ПП), чашечные цилиндрические (ЧЦ) и чашечные конические (ЧК).

Абразивные материалы делятся на естественные: алмаз, кварц, корунд, наждак, кремень, гранат, и искусственные: электрокорунд, карбидкремния, карбид бора, кубический нитрид бора (эльбор, кубонит, боразон), искусственные алмазы. В настоящее время для изготовления абразивных инструментов используются, в основном, искусственные абразивные материалы. Характеристики искусственных абразивных материалов приведены в таблице 8.2.

Зернаабразивного материала разделяют по крупности на группы (шлифзерно, шлифпорошок и микропорошки) и номера внутри групп. В обозначении зернистости (например, 32П) цифра указывает размер зерна основной фракции (в нашем случае 315 - 400 мкм), буква - содержание зерна основной фракции (в нашем примере 55 %).

Подтвердостью абразивного инструмента понимают прочность удержанияабразивных зерен в инструменте при помощи связки. Твердость определяется количеством к свойствами связки, введенной в инструмент. По твердости абразивные инструменты разделяются на семь групп – мягкие (М), среднемягкие (СМ), средние (С) и т. д. С подразделением на две или три степени твердости внутри каж­дой группы (M1, M2, МЗ, СМ1, СМ2, C1, С2 и т. д.).

Структура абразивного инструмента характеризует его внут­реннее строение-соотношение объемов абразивных зерен, связки и пор ГОСТ предусматривает двенадцать номеров структуры. Чем выше номер, тем больший объем занимают поры, т.е. тем более от­крытая структура инструмента. Для заточки инструмента исполь­зуются шлифовальные круги с номерами структуры 8 -10.

Связки в абразивных инструментах бывают неорганические (керамическая, магнезиальная, силикатная), органические (баке­литовая, вулканитовая) и металлические.

Установлено два класса точности абразивных инструментов - А и Б. Допуски на предельные отклонения наружного диаметра, по­садочного отверстия, смещения оси отверстия и высоты кругов для класса А в 1,5-2 раза меньше, чем для класса Б.

Класс дисбаланса характеризуется неуравновешенностью массы шлифовального круга. Установлено четыре класса дисбалан­са для инструмента разной сортности, зернистости и размеров.

Рассмотрим пример маркировки шлифовального круга 14 А 40 П С2 6 К5, А, 2 кл ПП500x50x305, 35 м/сек:

14A-вид абразивного материала, 40П-номер и индекс зернистости, С2 - степень твердости, 6-номер структуры, К5-вид связки, А-класс инструмента, 2 кл - класс дисбаланса, ПП - форма крута, 500-наружный диаметр, 50-высота, 305 -диаметр отверстия, 35 м/сек - допустимая окружная скорость круга.

В последнее время широкое распространение получила заточ­ка резцов и другого металлорежущего инструмента алмазными и эльборовыми кругами. Алмазные и эльборовые круги в 3-4 раза превосходят по износостойкости описанные выше абразивные инструменты. В отличие от абразивных материалов, где повышение твердости сопровождается уменьшением прочности, в алмазах наивысшая твердость сочетается с прочностью, превышающей прочность электрокорунда и карбида кремния в 2-3 раза. Однако алмаз име­ет невысокую термостойкость и химически активен к железу, поэтому алмазные круги не рекомендуется применять для заточки инструментов, изготовленных из углеродистых, легированных и быстрорежущих сталей.

В эльборе (кубическом нитриде бора) в отличие от алмаза сочетаются высокая твердость с высокой термостойкостью и химической инертностью к железу. Благодаря этому эльборовые ин­струменты весьма эффективны при высокоскоростной заточке инструментов из инструментальных сталей. Круги из эльбора, обладая высокой износостойкостью, длительно сохраняют высокие режущие свойства и заданный профиль.

Основные характеристики алмазных и эльборовых кругов такие же, как и кругов из обычных абразивных материалов. Отличия заключаются в следующем. Абразивный материал со связкой в ал­мазных и эльборовых кругах наносится в виде слоя на основу, в маркировке указывается ширина и высота этого слоя.

Алмазный и эльборовый инструмент характеризуется концентрацией алмазного или эльборового порошка в абразивном слое. Содержа­ние алмазов или эльбора, равное 25 %от объема слоя, принято за концентрацию 100 %. Алмазные и эльборовые круги изготавливают с концентрацией от 25 %до 200 %.

Кроме этого, в маркировке ука­зывается общее количество алмаза или эльбора винструменте в каратах. Для изготовления алмазных кругов используют порошки синтетических и природных алмазов.

Таблица 8.2 Характеристики искусственных абразивных материалов

Абразивный материал	Химическая формула	Микро твёрдость кгс/мм	Термостойкость, °С	Стойкость к динамическим нагрузкам	Инертность к железу
Электрокорунд		1900-2400	1700-1800	Высокая	Инертен
Карбид кремния		3300-3600	1300-1400	Повышенная хрупкость	–
Карбид бора		4000-4500	Низкая, окисляется при t > 500°С	Очень хрупок	–
Кубический нитрид бора		8000-9600	1500-1600	Выше, чем у карбида бора, но ниже, чем у алмаза	Инертен
Алмаз		До 10060	Пониженная, окисляется при t > 750°С	Высокая	Химически активен к железу

Для заточки инструмента ре­комендуется использовать круги из порошков АСР, АСК, АСВ. Эльборовые круги изготовляют из порошка эльбора ЛО (обычной проч­ности) и ЛП (повышенной прочности).

Рассмотрим пример маркировки алмазного круга: А 4К 150х 32x32x5x3, AСP 63/50 IOOK C2 307 35 м/сек. А4К-форма круга чашечный конический (у алмазных кругов перед обозначением формы ставится буква А, а у эльборовых - буква Л), 150-наружный диаметр, 32-высота круга, 32- диаметр отверстия, 5-ширина алмазного слоя, 3-высота алмазного слоя, АСР -материал, 63/50-зернистость, 100-концентрация 100 %, К-связка, С2- твердость, 30-количество карат алмаза, 7-структура, 35 м/сек - допустимая окружная скорость.