Характеристика шлифовальных кругов

Шлифовальные круги характеризуются следующим: материалом абразива, зернистостью, связкой, твердостью, структурой, формой и размерами.

1. Абразивные материалы: оцениваются по твердости (по шкале Мооса), теплостойкости и абразивной способности таблице.

Виды абразивных материалов и их свойства

Абразивный материал		Свойства			Область применения
Материал	Марки	Тв-ть	Теплостойкость	Абраз. спос.
1. Алмаз	А	10	700…800	1	Изготавливают карандаши для правки шлифовальных кругов
2. Синтетический алмаз	АС, АСО, АСП, АСВ, АСС	10		0,75-0,8	Для изготовления шлифовальных кругов на металлическом корпусе, шлифование и заточка инструмента ТС и керамики
3. Кубический нитрид бора КНБ	Л-эльбор К- кубот Г-гексонит	9,8-10	1400… 1500	0,6-0,65	Шлиф круги на металлическом корпусе, для заточки инструмента из быстрорежущей стали, чистовое шлифование сталей и чугунов
4. Карбид кремния зеленый	64С, 63С	9,2	1200… 1300	0,45	Для заточки инструмента и шлифования закаленных сталей
черный	55С, 54С	9,0		0,25
5. Электрокорунды Монокорунд (единые кристаллы)	44А, 45А	9… 9,15	1500… 1700	0,25	Широкое применение. Для чистового и чернового шлифования сталей. Цветных сплавов и чугуна, термообработанных сталей, заточки инструментов
Электрокорунд белый (электрокорунды дробят)	24А, 25А			0,12
Электрокорунд нормальный	14А, 15А
Электрокорунд легированный	33АХ, 37А, 92А

2. Зернистость абразивных кругов

Характеризуется размером абразивных зерен, получается дроблением и разделением фракций по ситам. Зернистость обозначается номером, соответствующей ячейки сита в сотых долях мм

Различают: шлифзерно (200, 160, 125, …. 20, 16), шлифпорошки (12, 10, 8, 6, 5,4), микрошлифпорошки обозначаются в микронах (М63, М40, М28, М20, М14) и тонкие микрошлифпорошки (М10…М3).

Номер зернистости дополняется буквенным обозначением В (высокое содержание основной фракции), П (повышенное), Н (низкое), Д (допустимое).

Зернистость определяет шероховатость обработанной поверхности и производительность шлифования.

Выбирают в зависимости от вида шлифования и обрабатываемого материала: мягкие материалы – крупнозернистый круг, твердые – мелкозернистый; черновая обработка 125-100, чистовая 28 и меньше.

3. Связка

Связка – это цементирующее вещество, соединяющее абразивные зерна.

Различают на органической и неорганической основах.

На неорганической основе:

1. Керамическая связка. (К1…К8) Состоит из огнеупорной глины и добавок (полевой шпат, кварц, растворенное стекло). Свойства: высокая водостойкость, термическая и химическая стойкость, наибольшая пористость, круги меньше засаливаются. Недостатки: чувствителен к ударным и изгибным нагрузкам. Применение: широкое применение, все виды шлифования, за исключением отрезных и прорезных работ. v_кр <35 м/с

2. Силикатовая связка (С). Состоит из растворимого стекла (силикат Na). Характерна малая сцепляемость зерен со связкой (эффект самозатачивания). Размягчаются при охлаждении. Рекомендуется к шлифованию чувствительных к перегреву деталей.

3. Магнезиальная (М). Состоит из магнезита хлористого. Быстро изнашивается, чувствителен к влаге и охлаждению. Применяется для работ, не требующих высокой точности. Изготавливают круги больших диаметров 2м, работают с малой окружной скоростью V<20м/с.

На органической основе:

1. Бакелитовая (Б1, Б2, Б3…). Состоит из искусственных смол фенолформальдегидной группы. Характеризуются высокой прочностью и упругостью. Недостатки: разрушаются под действием СОЖ, содержащей щелочи, не выдерживает высоких температур (до 250С). Применение: для прорезных и отрезных работ (круги толщиной до 0,5 мм). V=50…80м/с.

2. Вулканитовая (В1, В2…). Состоит из каучука и наполнителя (окись Mg, Zn). Большая упругость и эластичность, не боится влаги. Начинает выгорать при температуре до 200С. Образует плотную структуру, склонную к засаливанию. Рекомендуется для прорезных и отрезных работ. Также используется для чистовых работ, при которых обеспечивается качественный вид поверхности.

4. Твердость шлифовального круга. Под твердостью абразивного инструмента понимается сопротивляемость связки вырыванию абразивных зерен с поверхности инструмента под воздействием внешних усилий (т.е. твердость круга определяется прочностью связки). Маркируемые степени твердости приведены в таблице.

Шкала твердости абразивных кругов

Твердость	Степень твердости	Обознач. твердости	Область применения
Весьма мягкие	1 2	ВМ1 ВМ2
Мягкие	3 4 5	М1 М2 М3	Для плоского шлифования торцом круга (на бакелитовой связке), периферией круга (на керамической связке), для шлифования заготовок и заточки инструментов из ТС и керамики, закаленных сплавов.
Средне мягкие	6 7	СМ1 СМ2
Средние	8 9	С1 С2	Для чистового (круглого, бесцентрового, внутреннего, плоского периферией круга) заготовок из незакаленных сталей, чугунов и др.
Средне твердые	10 11 12	СТ1 СТ2 СТ3
Твердые	13 14	Т1 Т2	Для обдирочного и предварительного шлифования, шлифования профильных и прерывистых поверхностей, заготовок малого диаметра
Весьма твердые	15 16	ВТ1 ВТ2	Для правки шлифовальных кругов методом обкатки и шлифования, шлифования с малым съемом металла, шариков для подшипников
Чрезвычайно твердые	17 18	ЧТ1 ЧТ2

Мягкие – это круги, из которых легко выкрашивается зерно. Твердость определяется: пескоструйный метод (по глубине образовавшейся лунки); вдавливание шарика (для вулканитовой и бакелитовой связки); высверливанием лунки (по числу оборотов).

Если вырывание по всей поверхности равномерно, то происходит эффект самозатачивания. Для полного удаления затупившихся зерен, производят правку алмазным карандашом.

Выбирают твердость круга: в зависимости от свойств обрабатываемого материала – чем тверже обрабатываемый материал, тем мягче берут шлифовальный круг; чем больше площадь контакта круга с деталью, тем зерно скорее затупится и круг берется мягче.

5. Структура круга. Характеризует количественное соотношение в единице объема абразивных зерен связки и пор (для размещения стружки).

Обозначается номерами 1-18. Подразделяется на:

плотную 1…4. зерен наибольшее количество. 1 − 60% зерен по объему (каждый следующий номер -2%). Плотная структура лучше сохраняет форму, рекомендуется для профильного шлифования с сохранением профиля круга (отрезные, прорезные круги). Но есть склонность к засаливанию.

среднюю 5…8. Рекомендуется для заточки инструмента и шлифования закаленных сталей;

открытую 9…12. Используется при обработке вязких материалов торцом круга при плоском шлифовании;

высокопористую 13-18. Есть условия для циркуляции воздуха, не забивается стружка, иногда через круг подается СОЖ. Используют при скоростном шлифовании. V=60…80м/с. Поры сообщаются между собой за счет выгорания порообразователей или газообразующих веществ.

6. Форма и размеры абразивных кругов. Существует много форм шлифовальных кругов общего назначения, основные универсальные представлены в табл. 7.

Формы шлифовальных кругов, их обозначение в маркировке
 и область применения

Тип	Форма	Применение
ПП – плоский прямой (Тип 1)		Универсальное применение.
2П – с двухсторонним коническим профилем (Тип 4)		Для шлифования резьбы, шлицев, зубьев, заточки некоторых видов многолезвийного инструмента
3П – с коническим профилем (Тип 3)
ПВ – плоский с выточкой (Тип 5)		Универсальное применение. Возможно одновременное шлифование в упор цилиндра и торца, уменьшенная площадь контакта по торцу и меньше тепловыделение.
ПВК – плоский с конической выточкой (Тип 23)
ПВДК – плоский с двухсторонней конической выточкой (Тип 26)
ПВД – плоский с двухсторонней выточкой (Тип 7)
К – кольцевой () (Тип 2)		Плоское шлифование торцом круга, круг крепят цементирующими веществами.
ЧЦ – чашечные цилиндрические (Тип 6)		Заточка режущего инструмента; плоское шлифование торцом круга
ЧК – чашечные конические (Тип 11)		Заточка режущего инструмента; плоское шлифование торцом круга; шлифование направляющих станин станков
1Т, 1ТП, 2ТП, 4ТП, 5ТП, 6ТП, 7ТП – тарельчатые (Тип 12, 13, 14)		Заточка и доводка многолезвийного режущего инструмента; шлифование зубьев шестерен и зуборезного инструмента
Д - дисковый		Для изготовления шлифовальных кругов для отрезных и прорезных работ

7. Классы точности и неуравновешенности. Шлифовальные круги изготавливают трех классов точности: АА, А, Б. Неуравновешенность – распределение масс, которое во время вращения шпинделя вызывает переменные нагрузки на опорах шпинделя станка и его изгиб. Есть 4 класса неуравновешенности 1-4. Маркируют после скорости резания. 35м/с 1кл. А.

Алмазные шлифовальные круги

Значительно повышается качество инструмента и деталей при алмазной доводке при заточке, повышается стойкость.

Алмазные круги состоят из корпуса (Ст 3, сталь 45) и алмазоносного слоя (зерна алмазов (0,2…1 карат), связка и наполнитель). Зернистость обозначается в микронах дробью  наибольшие и наименьшие размеры зерен. Связка занимает до 50% алмазоносного слоя.

Применяется:

 - органическая связка (бакелитовая) для чистовой заточки и доводочных работ;

- металлическая связка (хорошо сохраняют форму, но есть склонность к засаливанию, высокая теплопроводность и термостойкость) используется без наполнителя в алмазоносном слое, применяется для предварительных операций с большими объемами съема металлов, заточки ТС, профильного шлифования, шлифования труднообрабатываемых сплавов;

- гальваническая связка (одно или многослойное алмазо-никелевое покрытие на опорном металлическом корпусе) характеризуется высокой режущей способностью, исполнением любой геометрии, низкой ценой и хорошей теплопроводностью. Применяют для резки и шлифования полупроводниковых материалов, для изготовления притиров, алмазных головок, для ручного инструмента.

Наполнитель алмазоносного слоя выполняет функцию опоры для алмазных зерен 25…45%. Используют в качестве наполнителя 1 – карбид бора, 2 – железный порошок, 3 – белый электрокорунд, 4 – карбид кремния зеленый.

Концентрация алмазов указывается в %, так 100% - это 0,878 мг/мм³ (25%, 50%, 75%, 150%). При небольшой контактной поверхности между шлифовальным кругом и обрабатываемой деталью необходимо выбирать высокую концентрацию алмаза, благодаря чему обеспечивается износостойкость инструмента. При большой контактной поверхности требуется снизить температуру шлифования и уменьшить усилия шлифования, поэтому используют низкую концентрацию алмазов.

Режимы резания при шлифовании. (На примере продольного круглого шлифования)

1. Разработку режима резания начинают с установления характеристики инструмента и допустимой скорости вращения круга, опираясь на исходные данные и наличие станочного парка. . При этом ширину и диаметр круга берут максимально возможными.

2. Пересчет оборотов шпинделя с округлением до стандартного ряда. Далее пересчет фактической скорости резания.

3. Выбирают глубину резания на каждый ход или двойной ход.  меньшее значение для окончательных этапов обработки.

4. Назначают продольную подачу в долях от ширины круга

5. Определение круговой подачи – скорости вращения детали .

6. Пересчет часты вращения детали  с округлением до стандартного ряда с дальнейшим пересчетом фактической скорости вращения детали.

7. Расчет мощности резания

8. Основное время обработки

, где h – припуск на обработку, k – коэффициент выхаживания 1,2…1,4.