Изучение типоразмеров шлифовальных кругов

Цель работы

Практическое ознакомление с формой, типоразмерами и маркировкой ха­рактеристик шлифовальных кругов.

 

Основные теоретические положения

Процессы шлифования широко используются как чистовые и отделочные при обработке наружных, внутренних, плоских и фасонных поверхностей. Наи­более экономичным методом получения поверхностей с точностью размеров по 6…7  квалитетам с шероховатостью Ra = 0,08…0,32 мкм во многих случаях яв­ляется шлифование. Режущим инструментом при шлифовании являются абра­зивные шлифовальные круги, геометрию которых определяют их форма и ти­поразмеры.   

Типы и основные размеры в соответствии с ГОСТ 2424 имеют следую­щие обозначения:

1 – прямого профиля;

2 – с двусторонним коническим профилем;

3 – с коническим профилем;

5 – с выточкой;

23 – с конической выточкой;

7 – с двусторонней выточкой;

2 – кольцевые;

6 – чашечные цилиндрические;

11 – чашечные конические;

12 и 14 – тарельчатые;

10 – с двусторонней выточкой и ступицей;

26 – с двусторонней конической выточкой;

36 – с запрессованными крепежными элементами.

Некоторые наиболее часто встречающиеся формы шлифовальных кругов приведены в табл. 1.

 

 

Таблица 1

Обозначение размера	Наименование	Тип круга
Д	Наружный диаметр	Все типы
Е	Высота основания чашечных   тарель­чатых кругов	6; 11; 12
F; G	Высота цилиндрической выточки	5;7;10;23;26
H	Внутренний диаметр	Все типы
J	Диаметр опорного торца чашечных тарельчатых кругов, кругов c кониче­ским профилем	3; 10; 11; 12; 13; 14
К	Диаметр конических выточек, диа­метр внутреннего основания	11;12
N;О	Высота конических выточек	14; 21; 23; 26
Р	Диаметр цилиндрических выточек	5; 7; 23; 26
Т	Высота	Все типы
И	Толщина боковых поверхностей	3;4;12;13; 14
W	Ширина рабочей части	2; 6;10;11;12

 

Диапазон размеров кругов достаточно широк: наружные диаметры  D = 1…900 мм; высота Т  0,1…150 мм. Для наружного шлифования наиболее распространены круги с  D = 200…400 мм и Т 10…40 мм.

Шлифовальный круг представляет собой многолезвийный режущий инст­румент. Роль режущих элементов в нем играют абразивные зерна, представ­ляющие собой (осколки) частицы неправильной формы различных весьма твер­дых абразивных материалов.

Рис. 11. Маркировка характеристики шлифовальных кругов

 

Эти зерна скреплены между собой в единой само­стоятельное изделие вспомогательным связующим веществом, называемым связкой круга. Технология изготовления абразивных кругов всегда обеспечи­вает наличие в нем воздушных пор. Это значит, что объем любого абразивного инструмента состоит из объемов, занимаемых абразивными зернами , связ­кой  и порами :

 = + + .

Шлифовальные круги имеют следующие характеристики: форму, размеры, материал абразивных зерен, их размеры (зернистость), твердость круга, струк­туру круга, материал связки.

Выпускаемые шлифовальные материалы и области их применения:

Нормальный электрокорунд: 13А – для абразивного инструмента на органической связке; 14А – для абразивного инструмента на керамической и органической связках, шлифовальной шкурки, для обработки свободным зер­ном; 15А – для абразивного инструмента на керамической связке, в том числе прецизионного классов АА, А, шлифовальной шкурки.

Белый электрокорунд: 23А; 24А – для абразивного инструмента, шли­фовальной шкурки, обработки свободным зерном; 25А – для абразивного инст­румента на керамической связке, в том числе прецизионного инструмента клас­сов АА, А.

Титанистый электрокорунд 37А – для инструментов на керамической связке для обработки сталей.

Циркониевый электрокорунд 38А – инструменты для обдирочного шлифования.

Сферокорунд ЭС – для инструментов на различных связках для обра­ботки мягких и вязких материалов: цветных металлов, резины, пластмассы, кожи и др.

Техническое стекло 71Г – изготовляют шлифовальную шкурку для об­работки дерева.

Корунд 92Е – изготовляют инструменты и микропорошки для полирова­ния деталей из стекла и металлов.

Кремень 81Кр – изготовляют шлифовальную шкурку для обработки де­рева, кожи, эбонита.

Наждак – для обработки свободным зерном, для мельничных жерновов.

Гранат – для обработки дерева, кожи, пластмасс шлифовальной шкур­кой; для обработки стекла свободным зерном.

Монокорунд: 43А, 44А – для абразивного инструмента на керамической связке, шлифовальной шкурки и др.; 45А – для абразивного прецизионного инструмента на керамической связке, шлифовальной шкурки.

Черный карбид кремния: 53С, 54С, 55С – для абразивного инстру­мента, шлифовальной шкурки, обработки свободным зерном.

Карбид бора – изготовляют порошки и пасты для доводочных операций.

Кубический нитрид бора (эльбор): ЛО, ЛП – для абразивного инстру­мента на органической, керамической и металлокерамической связках, шлифо­вальной шкурки, абразивных паст; ЛВМ, ЛПМ – для микрошлифпорошков с высоким и повышенным содержанием основной фракции для абразивных паст.

Природный алмаз: А8 – для бурового и правящего инструментов, инст­рументов для камнеобработки и стройиндустрии; А5 – для шлифовальных кру­гов на металлических связках, в том числе изготавливаемых гальваническим ме­тодом, для обработки камня из твердых пород, прочных бетонов, твердой кера­мики; для правящего, бурового инструментов, инструментов для строительной индуст­рии и камнеобработки;

А4, А3, А2, А1 – для инструментов на металлических связках при обра­ботке технического стекла, керамики, камня, бетона;

АМ – для доводки и полирования деталей машин и приборов из закален­ных сталей, сплавов, керамики, стекла, полупроводниковых и других материа­лов;

АН – для доводки и полирования твердых и сверхтвердых труднообраба­тываемых материалов, корунд, керамики, алмазов, драгоценных камней;

АМ5, АМ1 – для сверхтонкой доводки и полирования поверхностей из­делий при обработке полупроводниковых материалов.

Синтетический алмаз: АС2, АС4 – для инструментов на

 органических связках, применяемых на чистовых и доводочных операциях при обработке твердого сплава;

АС6, АС15, АС20 – для инструментов на органических, металлических, керамических связках, применяемых при обработке твердого сплава, керамики стекла, других хрупких материалов;

АС32, АС50 – для инструментов на металлических связках, применяемых для шлифования камня, резания мягких горных пород, обработки стекла, ру­бина, лейкосапфира, ситалла, корунда, чернового хонингования;

АС65, АС80 – для инструментов на металлических связках, применяемых при обработке природного камня, стройматериалов, горных пород средней

твердости, керамики, стекла, бетона, в буровом инструменте, сверлах;

АС100, АС125, АС160 – для инструментов на металлических связках, применяемых для резки, сверления природного камня, бетонов, стекла, кера­мики, правки шлифовальных кругов, обработки огнеупоров, в буровом инстру­менте;

АРВ1 – для инструментов на металлических связках, применяемых для чернового хонингования чугунов, резки и шлифования стеклопластиков и дру­гих неметаллических материалов;

АРК4 – для инструментов на низкотемпературных металлических связ­ках, применяемых при резке и обработке камня низкой и средней твердости, огнеупоров;

АРС3, АРС4 – для инструментов на металлических связках, применяе­мых для обработки природного камня, бетона, стройматериалов, правки шли­фовальных кругов, бурения пород средней твердости;

АСМ – для доводки и полирования деталей машин и приборов из зака­ленных сталей, сплавов, керамики, стекла, полупроводниковых и других материалов;

АСН – для доводки и полирования твердых и сверхтвердых труднообра­батываемых материалов, корунда, керамики, алмазов, драгоценных камней;

АСМ5, АСМ1 – для сверхтонкой доводки и полирования поверхностей изделий, при обработке полупроводниковых материалов.

Алмазные шлифпорошки в зависимости от вида сырья, из которого они изготовлены, обозначают буквенными индексами по ГОСТ 9206-80: А – из при­родных алмазов; АС – из синтетических алмазов; АР – из синтетических поли­кристаллических алмазов.

Микропорошки и субмикропорошки из природных алмазов обозначают буквенными индексами АМ, из синтетических алмазов – АСМ.

При обозначении микропорошков из природных и синтетических алмазов повышенной абразивной способности индекс М заменяют на индекс Н, то есть АН, АСН.

Шлифпорошки из синтетических поликристаллических алмазов типа «баллас» (В), «карбонадо» (К) или «спеки» (С) обозначают соответственно АРВ, АРК, АРС в зависимости от типа поликристаллического алмаза.

Помимо буквенных обозначений добавляют цифровые индексы:

– в шлифпорошках из природных алмазов цифровой индекс соответствует де­сяткам процентов содержания зерен изометричной формы, например: А1, А2, А3, А5, А8;

– в шлифпорошках из синтетических алмазов цифровой индекс соответствует среднеарифметическому значению показателей нагрузки при сжатии единич­ных зерен всех зернистостей данной марки, выраженному в ньтонах, например: АС2, АС4, АС6, АС15, АС20, АС32, АС50, АС65, АС80, АС100, АС125, АС160;

– в шлифпорошках из синтетических поликристаллических алмазов индекс со­ответствует среднеарифметическому значению показателей нагрузки на сжатие единичных зерен всех зернистостей данной марки, выраженному в сотых долях ньютона;

– в субмикропорошках цифровой индекс означает долю зерен крупной фракции в процентах, например: АМ5, АСМ5, АМ1, АСМ1.

Основная характеристика алмазных порошков по ГОСТ 9206-80 приве­дена ниже.

Шлифпорошки из природных алмазов, получаемые дроблением, содержат зерна изометрической формы, не менее:

А1 – 10%; А2 – 20%; А3 – 30%; А5 – 50%; А8 – 80%.

Шлифпорошки из синтетических алмазов:

АС2 – повышенная хрупкость; зерна представлены преимущественно аг­регатами с развитой поверхностью;

АС4 – зерна представлены агрегатами и сростками;

АС6 – зерна представлены отдельными кристаллами с развитой поверх­ностью, агрегатами и сростками;

АС15, АС20 – зерна представлены агрегатами и сростками, а также удли­ненными кристаллами с коэффициентом формы зерен от 1,3 до 3,0;

АС32, АС50, АС65 – зерна представлены кристаллами, а также сростками и агрегатами с коэффициентом формы зерен не более 1,2;

АС80, АС100, АС125, АС160 – зерна представлены кристаллами, а также сростками с коэффициентом формы зерен не более 1,1.

Шлифпорошки из синтетических поликристаллических алмазов:

АРВ1 – алмазы, получаемые путем дробления синтетических поликри­сталлических алмазов типа «баллас»;

АРК4 – алмазы, получаемые путем дробления синтетических поликри­сталлических алмазов типа «карбонадо»;

АРС3 – алмазы, получаемые дроблением алмазов типа «спеки»;

АРС4 – алмазы, полученные путем дробления синтетических поликри­сталлических алмазов типа «спеки», с коэффициентом формы зерен не более 1,5.

Коэффициент формы зерен представляет отношение длины проекции зерна к ширине проекции. Изометричным считается зерно, у которого коэффи­циент формы не превышает 1,3.

Показатель прочности шлифпорошков из синтетических алмазов опреде­ляют по величине статической нагрузки, вызывающей разрушение алмазного зерна, помещенного между двумя параллельными пластинами из твердого сплава ВК6 или из корунда. Пластины по мере разрушения их поверхности за­меняют новыми или перешлифовывают. Средний показатель прочности по­рошка определяют по результатам последовательного разрушения 50 зерен.

Шлифовальные зерна из электрокорунда и карбида кремния проверяют на разрушаемость, под которой понимают безразмерную величину, равную отно­шению массы разрушенных абразивных зерен к общей массе зерен, испытуе­мых в шаровой мельнице при соблюдении определенных заданных условий ис­пытания. Нормы разрушаемости шлифматериалов зернистостью 25 высшей ка­тегории качества следующие: электрокорунд 52…53%, карбид кремния 47%.

 

Таблица 3

 

Материал	Обозначение по ГОСТ	Происхож­дение	Микротвер­дость, МПа	Плот­ность, кг/м
Алмаз	А, АМ, АН	Природ­ный	8600-10060	До 3,5
Алмаз	АСО, АСР, АСВ, АСК, АСС	Синтетиче­ский	5300-9600	2,45-3,50
Эльбор	ЛО, ЛП	-“-	8000-10000	3,45
Карбид кремния: зеленый черный	64, С, 63С 55С, 54С. 53С	-“- -“-	3300-3600 3300-3600	3,22 3,15
Электрокорунд: нормальный белый хромистый тита­нистый	16А, 15А, 14А, 13А, 12А 25А,24А,23А,22А 34А, 33А, 32А, 37А	-“-   -“- -“- -“-	1900-2000   2000-2100 2000-2200 2200-2300	3,90   3,95 3,95 3,95
Монокорунд	45А, 44А, 43А.	-“-	2300-2400	3,99

Материалы абразивных зерен. Наиболее распространенные абразивные ма­териалы представлены в табл. 3. Они делятся на три группы: сверхтвердые син­тетические (эльбор, алмаз), карбидные (карбид кремния) и корундовые (элек­тро- и монокорунд).

Зернистость.Размеры зерен абразивных материалов обозначаются номе­рами зернистостей. В зависимости от величины различают три группы зерни­стости (табл. 4).

Таблица 4

 

Шлифзерно		Шлифпорошки		Микропорошки порошки
Зернистость	Размеры зерен, мм	Зернистость	Размеры зерен, мм	Зернистость	Размеры зерен, мм
200	2,50-2,00	12	0,16-0,12	М0	|40-28
160	2,00-1,60	10	0,12-0,10	М26	28-20
125	1,60-1,25	8	0,10-0,08	М20	20-14
100	1,25-1,00	6	0,08-0,06	М14	14-10
80	1,00-0,80	5	0,06-0,05	М10	10-7
63	0,80-0,63	4	0,05-0,04	М7	7- 5
50	0,63-0,50			М5	5- 3
40	0,50-0,40
32	0,40-0,32
25	0,32-0,25
20	0,25-0,20
16	0,20-0,16

 

Указанное обозначение номера зернистости является единым и одинако­вым для всех абразивных материалов, за исключением синтетических: алмазов.

Кроме условных обозначений абразивных материалов введены условные обозначения свойств самого зернового продукта (содержание основной фрак­ции, прочность зерна и т.д.) Например, эльбор обычной прочности обознача­ется ЛО, а повышенной прочности – ЛП. Зерно № 16 эльбора обычной прочно­сти маркируется соответственно Л016, а повышенной прочности – ЛП16. Ана­логичным образом маркируется и шлифовальное зерно синтетических алмазов.

Твердость абразивного инструмента.Абразивные круги характеризуются твердостью, то есть сопротивляемостью связки вырыванию абразивных зерен с по­верхности круга. Шкала твердости абразивного инструмента приведена в табл. 5.

Но необходимо учесть, что твердость абразивного инструмента не явля­ется твердостью зерен. Из весьма твердых зерен можно при­готовить мягкий круг и наоборот.

Таблица 5

Условное обозначение твердости инструмента и его расшифровка	Условное обозначение степени твердости  инструмента на связках
	керамической и бакелитовой	вулканитовой
ЧМ - чрезвычайно мягкий	ЧМ	-
ВМ - весьма мягкий	ВМ1,ВМ2	-
М - мягкий	М1, М2, М3	-
СМ - среднемягкий	СМ1, СМ2	СМ
|С - средний	С1, С2	С
СТ - среднетвердый	СТ1, СТ2, СТ3	СТ
Т - твердый	Т1, Т2	Т
ВТ - весьма твердый	ВТ1, ВТ2	-
ЧТ - чрезвычайно твердый	ЧТ1,ЧТ2,ЧТЗ,ЧТ4,ЧТ5,ЧТ6,ЧТ7,ЧН8, ЧТ9, ЧТ10

Структура круга.Степень сближения зерен характеризуется понятием структуры круга, т.е. объемным соотношением зерен, связки и пор. В настоя­щее время все структуры шлифовальных кругов подразделяются на 18 групп, из которых наибольшее распространение получили 12. Структура абразивного ин­струмента обозначается цифрами: закрытая (плотная) 1, 2, 3; средняя 4, 5, 6, 7, 8; открытая 9, 10, 11, 12.

Шлифовальные круги с плотной структурой используются на доводочных операциях. Круги со структурой № 4 содержат крупные абразив­ные зерна и применяются для предварительного шлифования. Шлифовальные круги со структурами № 5 и 6 имеют менее крупные зерна и применяются для чистового шлифования, а шлифовальные круги со структурами № 7 и 8 применяются для обработки вязких материалов и финишного шлифования. Круги открытой структуры используются для шлифования металлов при высоких режимах ре­зания.

Связка абразивных кругов. Для придания шлифовальным кругам необхо­димой формы и размеров в состав кругов входят связывающие вещества, кото­рые используются для закрепления зерен в инструменте. Связки бывают неор­ганические (керамические), органические (бакелитовые, вулканитовые, глиф­таливые) и металлические. В некоторых случаях применяют композиций мате­риалов связок: металлоорганические, металлокерамические. Иногда для алмаз­ных и эльборовых кругов применяют металлические связки. Наиболее распро­страненные виды связок приведены в табл. 6.

В зависимости от содержания различных компонентов, шлифовальные круги с электрокорундовыми зернами зернистостью 125…16 изготовляют на связке К8, мелкозернистые шлифовальные круги (зернистость 12…4) – на связке К7, круги, содержащие зерна из белого электрокорунда – на связке К1 и на боросодержащей связке К5, что позволяет получить повышенную износо­стойкость кромок и круга.

Шлифовальные круги, содержащие абразивные зерна из карбида, крем­ния зернистостью 50...16, изготовляются на связке КЗ, а мел­козернистые круги зернистостью 12...4  – на связке К2.

Шлифовальные круги на керамической связке (К1…К8) влаго- и темпера­туроустойчивы, но отличаются хрупкостью и не допускают работу с ударными нагрузками.

Таблица 6

Вид связки	Условные обо­значения вида связки	Разновидность связки	Маркировка раз­новидности связки
Керамическая (не­органическая)	К		К1...К8
Бакелитовая (органическая)	Б	Пульвербакелит с крилитом Пульвербакелит с другими на­полнителями Бакелит жидкий Специальная ГБ Связка для кругов, армиро­ванных стеклосеткой	Б   Б1   Б2 Б3 БУ
Вулканитовая (органическая)	В	Натрийбутадионовая, изготав­ливаемая на вальцах Специальная СК Специальная СКН Связка для инструментов, из­готовляемых прессованием (ВП)	В     В1 В2 ВЗ
Глифталевая (органическая)	ГФ	-	ГФ
Металлическая	М		М1, М5 ,

 

Классы точности изготовления шлифовальных кругов. Круги изготавли­ваются классов точности: АА; А и Б.

Зерновой состав шлифовальных материалов должен соответствовать классу по ГОСТ 3647. Классы неуравновешенности по ГОСТ 3060:

 1 – для кругов класса точности АА;

 1 и 2 – для кругов класса точности А;  

 1, 2 и 3 – для кругов класса точности В.

Выбор рабочих скоростей. Рабочие скорости регламентируются формой и ме­ханической прочностью кругов и определяется в соответствии с табл. 7.

Таблица 7

Тип круга	Рабочая скорость, м/с
I	30, 35, 40, 50, 60, 80
4	30, 35, 40, 50, 60
2	25, 30, 35
6, II, 12, 14	20, 25, 30
Прочие круги	15, 25, .30, 35, 50

Маркировка кругов. При маркировке круга указывается его полная ха­рактеристика, например:

I 500x50x305 24А 25Н    СМ2 7 К5 35 м/с   А1 кл,

где I – тип круга (круг прямого профиля);

500 – наружный диаметр D, мм;

50 – высота Т, мм;

305 – диаметр посадочного отверстия Н, мм; 

24А–абразивный материал (электрокорунд белый);

25Н – номер зернистости (минимальный) размер зерна 250 мкм;

СМ2 – твердость (средней мягкости);

7 – номер структуры (средняя);

К5 – вид связки (керамическая 5);

35 м/с – допустимая скорость круга в м/с;

А – класс точности;

1 кл – класс уравновешенности.

Для алмазных и эльборных кругов введено понятие концентрации сверх­твердого материала в связке. За 100%-ную концентрацию принято 25%-е содер­жание порошкового материала в объеме алмазо- или элбороносного слоя, что соответствует 4,29 карата в 1см  или 0,878 кг/мм .

Алмазные и эльборовые круги чаще всего изготавливаются на органиче­ских связках и в их маркировке не указывается твердость, структура, но обяза­тельно проставляется концентрация, т.е. процентное содержание алмаза и эль­бора в алмазо- или элбороносном слое. Кроме того, после обозначения мате­риала проставляется его прочность.

Пример маркировки алмазного и эльборового кругов:

1) АСП 8 мк – 100;

2) ЛО 6 Б 1 – 150,

где 1) алмаз синтетический повышенной прочности, номер зернистости – 8, связка металлокерамическая, 100%-ная концентрация; 2) эльбор обычной прочности, номер зернистости – 6, связка бакелитовая пер­вая, 150%-ая концентрация. Если круг на керамической связке, то в его характери­стику включается твердость. На кругах из алмаза и эльбора проставляется тол­щина алмазо- или эльбороносного слоя и вес зерен в каратах.

 

Порядок выполнения работы

1. Получить шлифовальные круги у лаборанта.

2. Охарактеризовать полученные круги.

 

Содержание отчета

Отчет должен содержать:

1. Характеристика кругов.

2. Эскиз круга заданной формы с полной маркировкой.