Зернистость шлифовального круга указывает размер (крупность) шлифовальных зерен, из которых изготовлен данный инструмент. В зависимости от размера зерен они делятся на следующие группы: шлифзерно от № 200 до № 16, шлифпорошки от № 12 до
Ns 3, микрошлифпорошки от М63 до М14 и тонкие микропорошки от М10 до М5.
Шлифзерно и шлифпорошки получают путем просеивания шлифовальных частиц на специальных ситах.
Номер зернистости соответствует одной десятой размера ячеек сита (мкм), на котором зерно задерживается (рис. 1.5). Например, номера зернистостей 40, 25, 16 соответствуют размеру ячеек сит 400, 250, 160 мкм.
Для мнкрошлифпорошков номер зернистости с добавлением индекса М указывает размер зерна в мкм. Например, номера зернистостей М40, М28, М10 соответствуют размерам зерен 40, 28 и 10 мкм.
|
Рис. 1.5. Шлифовальные зерна разной крупности |
Индекс зернистости шлифовального круга. На практике шлифовальный круг состоит из абразивных зерен разной крупности. Кроме основной зернистости, указанной на маркировке круга (называемой основной фракцией), вводится часть более мелких и более крупных зерен.
Однородность зернового состава характеризуется процентом основной фракции. Чем выше однородность зернового состава, тем меньше шероховатость обрабатываемой поверхности, выше режущие свойства и стойкость инструмента. Поэтому зернистость дополняется буквенным индексом, определяющим процент основной фракции в инструменте (см. табл. 1.1).
Влияние зернистости на работоспособность круга и качество шлифования. С увеличением крупности зерен растет пористость шлифовального круга, увеличиваются размеры срезаемой стружки и общая производительность шлифования, одновременно растет шероховатость шлифованной поверхности, увеличивается хрупкость абразивных зерен и уменьшается стойкость инструмента.
С уменьшением размера зерен они становятся более прочными и более острыми, лучше сохраняют профиль режущей кромки, уменьшают шероховатость шлифованной поверхности. На операциях окончательного шлифования твердых и хрупких материалов уменьшение
зернистости способствует повышению режущей способности и производительности инструмента за счет увеличения числа зерен на единице режущей поверхности шлифовального круга.
Общие правила по выбору зернистости шлифовального круга.
Крупнозернистые инструменты (зернистость № 200—50) следует применять:
для снятия больших припусков, когда шероховатость поверхности не лимитируется;
при обработке вязких материалов, когда срезаемые стружки быстро заполняют поры инструмента и вызывают его засаливание;
при плоском шлифовании торцом круга и внутреннем шлифовании, когда большая поверхность контакта круга с деталью может вызвать прижоги на шлифуемой поверхности.
Среднезернистые инструменты (зернистость № 40—16) применяются:
для большинства операций шлифования закаленных сталей, чу — гунов и твердых сплавов с получением шероховатости поверхности Ra = 0,63 4-0,16 мкм;
при шлифовании и заточке режущего инструмента.
Мелкозернистые инструменты (зернистость № 12 и мельче) используются:
для получения шероховатости поверхности Ra — 0,16-f — 0,04 мкм;
для отделочного шлифования и резьбошлифования и обработки сложных точных профилей;
для чистовой заточки и доводки режущего инструмента;
при хонинговании и суперфинишировании.
Учебно-производственное задание по теме
* Выбор зернистости шлифовального круга»
1. Объясните, как влияет зернистость на кромкостойкость шлифовального круга и шероховатость шлифованной поверхности.
2. Всегда ли нужно выбирать более крупную зернистость круга для повышения производительности съема металла?
3. Что характеризует индекс зернистости круга и как он влияет на работоспособность круга?
4. Выбрать зернистость шлифовального круга для следующих операций шлифования:
обдирочное шлифование наружного диаметра цилиндрической стальной заготовки (до термообработки) со снятием припуска 0,8 мм на диаметр и параметром шероховатости Ra = 2 мкм;
чистовое шлифование наружного диаметра цилиндрического вала после закалки со снятием припуска 0,4 мм на диаметр и получением параметра шероховатости Ra — 0,4 мкм.
Под твердостью шлифовального круга понимается нетвердость режущих зерен, а прочность удержания этих зерен при помощи связки. Поэтому твердость круга определяется усилием, которое нужно приложить к зерну, чтобы вырвать его из связки. Степень твердости круга зависит от вида и количества связки. Так, твердый шлифовальный круг может быть получен из сравнительно мягких шлифовальных зерен, а мягкий круг — из весьма твердых (например, алмазных зерен).
С увеличением связки на 1,5 % твердость инструмента повышается на одну степень, при этом объем связки увеличивается за счет уменьшения объема пор. Расстояние между зернами остается неизменным. На рис. 1.6, а, б показано строение соответственно мягкого и твердого шлифовальных кругов.
Влияние твердости круга на его работоспособность. Твердость оказывает влияние на режущие свойства и кромкостой — кость инструмента, а также на характер и интенсивность его изнашивания в процессе шлифования.
В зависимости от твердости круга он может работать в режиме затупления или самозатачивания.
При слишком твердом круге связка продолжает удерживать затупившиеся зерна, на них образуются площадки (см. рис. 1.3, д), поры между зернами заполняются стружкой (см. рис. 1.3, с), круг начинает «засаливаться» и теряет свои режущие свойства, производительность шлифования уменьшается, растут силы и мощность резания, вызывая упругие отжатия технологической системы и нагревание детали, а на обрабатываемой поверхности появляются следы дробления, риски, прижоги, растут погрешности геометрической формы и возможно даже коробление обрабатываемой детали. В этом случае для восстановления режущих свойств необходимо срезать затупившийся слой абразива, что достигается правкой круга.
Когда круг слишком мягкий, самозатачивание сопровождается интенсивным выкрашиванием еще незатупившихся зерен (см. рис. 1.3, в), увеличивается его износ, круг теряет правильную форму, появляются вибрации, все это затрудняет получение заданных параметров точности, формы и шероховатости поверхности, однако круг сохраняет высокую режущую способность и работает с минимальным тепл овы дел ен ием.
При выборе твердости круга всегда следует учитывать, что интенсивное самозатачивание допустимо лишь на операциях обдирочного и проходного шлифования, где сквозной проход обрабатываемых деталей по режущей поверхности круга автоматически выравнивает неравномерный износ круга и обеспечивает минимальное тепловыделение.
При врезном, профильном и резьбошлифовании погрешности геометрической формы круга будут копироваться на обрабатываемой поверхности, поэтому необходимо применять круги повышенной твердости, чтобы обеспечить шлифование в режиме частичного самозатачивания (за счет скалывания частиц зерна) и преобладающего затупления режущих зерен, требующих периодической принудительной правки круга.
Наибольшая стабильность и экономичность процесса достигаются при самозатачивании круга за счет преобладающего скалывания абразивных зерен и образования новых режущих кромок, что также способствует сбрасыванию прилипающих к зерну стружек.
При выборе твердости круга надо руководствоваться следующими правилами.
1. Для обработки твердых материалов следует применять мягкие абразивные инструменты (чтобы вызвать выкрашивание быстро затупившихся зерен), а для обработки мягких материалов — более твердые инструменты. Исключение составляют медь, алюминий, свинец, нержавеющая и жаропрочная стали, которые шлифуют мягким инструментом, так как при обработке этих материалов вязкая стружка заполняет поры круга и необходимо вызвать выкрашивание зерен с одновременным удалением стружки.
2. С увеличением площади контакта между кругом и деталью (например, при шлифовании торцом круга) давление на единицу поверхности круга уменьшается, выкрашивание затупившихся зерен затрудняется. Поэтому следует использовать более мягкий инструмент, чтобы вызвать его самозатачивание.
3. С повышением окружной скорости круга следует применять более мягкий инструмент. При интенсивных режимах работы — большой скорости детали и увеличенной поперечной подаче — применяются более твердые круги.
4. Для предварительных операций применяются более твердые инструменты, чем для окончательных.
5. При шлифовании всухую следует использовать круги на одну степень мягче, чем при работе с охлаждением.
6. На автоматических станках устойчивых и жестких конструкций со спокойным ходом шпинделя применяются более мягкие круги, чем на станках с ручными подачами. При наличии люфтов в шпинделе станка применяют круги повышенной твердости.
7. Мелкозернистые инструменты должны быть меньшей твердости, а крупнозернистые — большей.
8. Абразивные инструменты на бакелитовой связке должны быть на две степени твердже инструментов на керамической связке при выполнении ими однотипной работы.
9. Мягкие круги экономичнее твердых, так как реже правятся. Однако твердость их не должна быть столь низкой, чтобы они быстро изнашивались и теряли форму.
10. При выборе твердости круга нужно учитывать также тип станка и вид шпинделя. При бесцентровом шлифовании выбираются более мягкие круги, чем при круглом. Внутреннее и плоское шлифование ведется кругами более мягкими, чем круглое наружное шлифование. Для шлифования периферией круга применяются более твердые круги, чем при шлифовании торцом.
11. При шлифовании деталей, не допускающих значительного теплообразования (острых режущих кромок инструмента, тонкостенных цилиндров, тонких пластин и т. д.), следует применять более мягкие круги.
12. При профильном шлифовании и резьбошлифовании для обеспечения точности и стойкости заданного профиля круга используются более твердые круги.
13. При шлифовании деталей малого диаметра, прерывистых поверхностей, галтелей, радиусов и т. п. следует выбирать более твердые круги.
Для решения практических задач по выбору твердости шлифовального круга приводится табл. 1.3.
|
1.3. Твердость абразивных инструментов
|
Степень твердости инструмента
Обозначение твердости инструмента
Область применения
Примечание. Дана шкала твердостей для инструмента на керамической и бакелитовых связях. Инструмент на вулканитовой связке выпускается твердостью С, СТ и Т
Учебно-производственное задание по теме
« Выбор твердости шлифовального круга»
1. Объясните, чем отличается твердость шлифовального круга от твердости режущего абразивного зерна.
2. Объясните, почему для обработки твердых материалов нужно применять мягкий круг, а для обработки мягких материалов — твердый круг.
3. Объясните, чем отличается структура мягкого круга от структуры твердого круга и какое влияние это оказывает на работоспособность шлифовального круга.
4: Выберите твердость шлифовального круга для следующих операций шлифования:
плоское шлифование периферией круга закаленных пластин из стали 45;
окончательное врезное шлифование шатунных шеек чугунных коленчатых валов;
силовое обдирочное шлифование чугунных отливок (вручную на точилах) с целью снятия заусенцев и литников.