Характеристики абразивого инструмента
Производительность труда при шлифовании, себестоимость и высокое качество обработки детали в значительной степени зависят от характеристики абразивного инструмента. Поэтому при его выборе должны учитываться следующие параметры:
- характеристика обрабатываемого материала (химический состав, структура, физико-механические свойства);
- размеры заготовки, форма обрабатываемой поверхности (сплошная, прерывистая), необходимая точность обработки;
- величина снимаемого припуска, исходная шероховатость поверхности, требуемое качество обработки детали (шероховатость поверхности, структура поверхностного слоя);
- тип станка (круглошлифовалыный, плоскошлифовалыный, заточный), размеры, жесткость, мощность электродвигателя, соответствие техническим требованиям;
- режим работы: рабочая скорость круга и скорость заготовки, величина подачи и ее способ (автоматическая или ручная), охлаждение (вид, количество, способ подачи в зону резания).
Операции абразивной обработки большей частью являются заключающими процесс механической обработки, определяющими качество поверхности и надежность при эксплуатации обрабатываемых деталей. Поэтому при выборе характеристики абразивного инструмента и назначении режимов обработки нужно учитывать большое количество переменных факторов, участвующих в процессе резания и формирования обрабатываемых поверхностей заготовок.
Неправильные выбор характеристики инструмента и назначение режимов работы приводят к браку обрабатываемых заготовок, снижению экономической эффективности операций (уменьшению производительности труда и стойкостной наработки абразивного инструмента, повышению объемного износа инструмента, снимаемого при правке, и времени на ее проведение).
Химический состав обрабатываемого материала существенно влияет на качество шлифования, которое определяется степенью окисления стружки и обрабатываемой поверхности. Процесс коррозии зависит от природы химических элементов, составляющих сплав. Например, алюминий, кремний, никель и другие способны образовывать химически устойчивую пленку, увеличивая стойкость сплавов к окислению. Наоборот, повышение содержания углерода снижает устойчивость сплавов против окисления и тем самым способствует процессу образования стружки и облегчает ее удаление с поверхности круга. Таким образом, повышение степени окисления облегчает процесс шлифования, а понижение - затрудняет. Поэтому углеродистые стали, например, лучше шлифуются, чем легированные конструкционные и инструментальные. Легирующие присадки способствуют образованию в сталях карбидных соединений, повышают их твердость и температуру плавления. Это ухудшает обрабатываемость сталей абразивными инструментами, увеличивает степень затупления абразивных зерен, понижает стойкостную наработку кругов.
Немаловажное значение для процесса шлифования имеют и физико-механические свойства материала - теплопроводность и теплостойкость, прочность и вязкость. Так, обработка сплавов с низкой теплопроводностью проходит при высоких температурах, что делает их труднообрабатываемыми. Высокая прочность в сочетании с большой вязкостью также затрудняет процессы шлифования. Например, серый чугун обрабатывается значительно легче, чем отбеленный или легированный.
Большое влияние на процесс шлифования оказывают характеристика абразивного инструмента и структура обрабатываемого материала. Например, стали по обрабатываемости шлифованием в зависимости от структуры можно расположить в следующем порядке: аустенитные, мартенситные, трооститные, сорбитные, перлитные. Исходя из этого, шлифование аустенитных сталей целесообразнее осуществлять кругами из белого электрокорунда и монокорудна. При опасности появления прижогов и шлифовочных трещин применяются круги открытых структур, иногда - круги из зеленого карбида кремния.
В настоящее время для шлифования труднообрабатываемых сталей и сплавов применяются инструменты из Эльбора. Они позволяют исключить при шлифовании термические удары и прижоги.
Обработка твердых сплавов производится инструментами из карбида кремния и алмазов. Применение алмазных инструментов исключает появление шлифовочных трещин, обеспечивает высокую точность и качество обработки.
Большие преимущества алмазных кругов по сравнению с кругами из электрокорунда, карбида кремния и Эльбора наблюдаются при шлифовании деталей из чугуна, твердых сплавов, титана, молибдена, ванадия, стекла, фарфора. Однако они не имеют преимущества при шлифовании сталей. Поэтому имеется строгое разделение области применения Эльбора и алмазов при шлифовании сталей и твердых, но хрупких материалов.
Многообразие сочетаний обрабатываемых материалов по химическому составу, физико-механическим свойствам и структуре с геометрическими параметрами деталей и кинематическими связями при шлифовании не позволяют однозначно устанавливать характеристику абразивного инструмента. Так, для обдирки стального литья и проката применяются круги на бакелитовой связке, для окончательного шлифования - на керамической. При шлифовании сталей лучшие результаты дают круги из белого или нормального злектрокорунда. Для операций доводки предпочтительнее использовать бруски из карбида кремния.
Многочисленные эксперименты и производственные наблюдения подтверждают, что для каждого конкретного обрабатываемого материала и условий обработки существует наиболее эффективный абразивный материал.