Алмазно-абразивная обработка изделий из композитов

В целях устранения интенсивного изнашивания инструментов из быстрорежущих сталей и твердых сплавов порой необходимо приме­нять при обработке изделий из композитов алмазно-абразивный инст­румент. Применение такого инструмента целесообразно тогда, когда он является единственно возможным (обработка боропластиков), а также в следующих случаях:

- при обработке наружных поверхностей оболочек, когда следует снять небольшую толщину, главным образом, полимеризованного свя­зующего, обеспечив высокое качество обработанной поверхности;

- при изготовлении образцов для исследования физико-меха­нических характеристик;

- при разрезке изделий из композитов и нарезании резьбы.

Шлифование как метод обработки изделий из композитов наиболее целесообразно применять в двух случаях. Во-первых, при наружной об­работке - круглое продольное шлифование, когда необходимо обеспе­чить высокое качество поверхности при отсутствии сколов, расслоений, разлохмачивания и других дефектов. Обработка по своему характеру чистовая, с глубинами резания до 1 мм. Как правило, в этом случае снимается верхний слой полимеризованного связующего с минималь­ным нарушением армирующих волокон. Во-вторых, при изготовлении образцов для исследования физико-механических характеристик мате­риала, в данном случае применяется схема плоского шлифования пе­риферией круга. Толщина снимаемого слоя невелика и не превышает 0,5-1,0 мм. Требования к качеству обработанной поверхности высоки и аналогичны первому случаю.

В то же время, обработка шлифованием обладает рядом положи­тельных качеств, особенно в тех случаях, когда при снятии относитель­но небольшого припуска (не более 1 мм) следует получить достаточно высокое качество поверхности. При обработке композитов шлифовани­ем обработанная поверхность имеет меньший дефектный слой и малую высоту микронеровностей. Поэтому изделия, обработанные шлифова­нием, обеспечивают более надежную и долговечную работу конструк­ций, чем аналогичные, обработанные лезвийным инструментом.

При определении физико-механических характеристик изделий из композитов с помощью образцов, полученных шлифованием, их вели­чины более близки к действительным, чем у образцов, полученных лез­вийным инструментом, например, фрезерованием.

Как известно, производительность шлифования, качество шлифо­ванных поверхностей, расход абразивного или алмазного инструмента определяются, главным образом, стойкостью круга, т.е. периодом вре­мени между его двумя правками. Она является основным эксплуатаци­онным свойством, характеризующим шлифовальный круг. Под стойко­стью шлифовального круга понимают его способность противостоять процессам затупления его режущих зерен, налипанию материала на рабочую поверхность и изменению его геометрической формы. Рабочая поверхность круга характеризуется макро- и микрогеометрией. Под макрогеометрией понимают правильность его геометрической формы, а под микрогеометрией - размер абразивных зерен, их форму, углы и ра­диусы закругления вершин и т.д. При обработке композитов происходят изменения макро- и микрогеометрии, причем характерным для шлифо­вания этих материалов является смешанное изнашивание круга, заклю­чающееся в откалывании от зерен небольших частиц, выпадении целых зерен из-за интенсивно истирающейся связки, затуплении зерен и по­рой интенсивном забивании пор стружкой и продуктами деструктированного полимера.

Производительность шлифования, качество поверхностного слоя, стойкость круга, силы резания и температура в зоне резания зависят от зернистости круга, вида связки, ширины круга, концентрации (для алмазных и эльборовых кругов), свойств обрабатываемого материала и режимов резания.

Важнейшим фактором при назначении характеристик шлифовального круга и режимов обработки является стойкость. Износ шлифоваль­ного круга может происходить как за счет его засаливания, главным об­разом, продуктами деструктированного полимера, так и за счет измене­ния геометрической формы круга, что влияет на точность и качество поверхности. Кроме того, в процессе обработки происходит затупление зерен, отрыв их отдельных частиц из-за имеющихся дефектов типа микротрещин, а также вырыв отдельных зерен вследствие интенсивно­го истирания связки круга.

Установлено, что для шлифования изделий из стеклопластиков наиболее применимы круги из эльбора с частотой вращения - 2500-3000 об/мин. Наиболее сложным является шлифование органопластика. Применяется, главным образом, для изготовления образцов для прове­дения испытаний по определению физико-механических характеристик. В процессе шлифования происходит интенсивное засаливание круга и, как следствие этого, получение поверхности невысокого качества, с ворсистостью и прижогами. Поэтому требуется частая правка круга. Процесс усугубляется и тем, что в большинстве случаев применение охлаждающей жидкости недопустимо.