Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

Материалы для абразивного инструмента. Обзор.

# 07, июль 2013
DOI: 10.7463/0713.0577449
Файл статьи: Ovchinnikov_P.pdf (351.12Кб)
автор: Овчинников А. И.

УДК 621.921

Россия, МГТУ им. Н.Э. Баумана

alex-ai@yandex.ru

 

Введение

Абразивный инструмент применяется, в основном, на окончательных (финишных) операциях обработки функциональных поверхностей деталей, поэтому от его характеристик зависит  работоспособность изделия в целом. За многие столетия  существования, несомненно, была проведена серьезная оптимизация параметров его структуры, что резко повысило производительность, точность и качество обработки. В то же время исследования в этом направлении продолжаются и в настоящее время.

Современной тенденцией является унификация обозначений различных характеристик абразивных материалов и инструмента в целом. Выгода при таком подходе очевидна – начиная от адекватной расшифровки маркировки на абразивном инструменте и заканчивая технически правильным оформлением заказа на изготовление или покупку инструмента под конкретные потребности предприятия. К сожалению, сейчас наблюдается переходный период, когда еще широко используются инструменты со старыми обозначениями, российские производители частично начинают выпускать абразивные инструменты с новыми обозначениями, а на рынке превалируют импортные инструментами со своей маркировкой. В данной статье сделана попытка на основе современных ГОСТов восполнить этот информационный пробел.

 

Общие положения

Режущий инструмент, рабочая часть которого содержит классифицированные частицы абразивного материала, называют абразивным.Измельченный и классифицированный абразивный материал, твердость которого превышает твердость обрабатываемого материала и который способен осуществлять обработку резанием, называют шлифовальным. В зависимости от вида используемого абразивного материала различают алмазные,эльборовые. электрокорундовые, карбид-кремниевые и другие абразивные инструменты. За исключением алмаза, другие природные абразивные материалы (наждак, корунд, кремень и др.) практически не используются в промышленности из-за нестабильности их свойств, поэтому в дальнейшем не рассматриваются.

Основные понятия и определения по абразивной обработке, материалам и инструментам приведены в соответствующих стандартах [1-3].

 

Таблица 1

Основные свойства шлифовальных материалов

Абразивный материал

Микротвердо-сть, ГПа

Предел прочности на сжатие, МПа

Тепло-

стойкость, ОC

Относительная абразивная способность

Алмаз природный

96...100

500

700...800

1,0

Алмаз синтетический

85...98

500

650...800

0,9

Эльбор (кубический нитрид бора – КНБ)

75...98

400

1400...1500

0,78

Карбид бора

35...45

-

700...800

0,65

Карбид кремния

29...36

2 200

1300...1400

0,5

Электрокорунд нормальный

18...20

1 800

1250...1300

0,19

Электрокорунд хромистый

20...22

1 600

1700...1800

0,13

Электрокорунд белый

20...21

1 800

1700...1800

0,2

Примечание: свойства шлифовальных материалов приведены ориентировочно.

 

Марки шлифовальных материалов

Таблица 2

Марки шлифовальных материалов и области их применения [4, 5]

Шлифовальный материал

Обозначение

Область применения

Абразивный инструмент

Обработка

Электрокорунды:

нормальный с содержанием

α-Al2O3,

91%

12А

Абразивный инструмент на керамической и органической связках, шлифовальная шкурка, свободное зерно

Грубая, черновая абразивная обработка

92%

13А

93%

14А

Круги, шлифовальная шкурка, бруски

95%

15А

Абразивный инструмент на керамической связке, в том числе прецизионный классов АА, А, шлифовальная шкурка

Шлифование сталей в закаленном состоянии, заточка быстрорежущих инструментов, отделочная обработка шкуркой

97%

16А

Круги, бруски, шлифовальная шкурка

белый с содержанием

α-Al2O3,

97%

23А

Круги, бруски,свободное зерно, пасты, шлифовальная шкурка

Шлифование стальных заготовок, отделочная абразивная обработка

98%

24А

Круги, бруски, шлифовальная шкурка

Чистовое и профильное шлифование закаленных сталей, заточка быстрорежущих инструментов, отделочная абразивная обработка

99%

25А

Круги, бруски, шлифовальная шкурка, пасты

Окончательное, профильное шлифование и резьбошлифование заготовок из закаленных сталей

хромистый с содержанием

α-Al2O3,

97%

32А

33А

34А

Круги на керамической связке, бруски, сегменты, шлифовальная шкурка, пасты, прецизионный абразивный инструмент

Шлифование на интенсивных режимах сталей в закаленном и незакаленном состоянии, заточка быстрорежущих инструментов, отделочное шлифование

титанистый

37А

Отрезные и шлифовальные круги, шлифовальная шкурка

Обдирочное, предварительное шлифование с увеличенным съемом материала

циркониевый

38А

монокорунд с содержанием

α-Al2O3,

96,5%…97,4%

43А

Свободное зерно, пасты, шлифовальная шкурка, бруски

Окончательная обработка легированных, коррозионностойких, жаропрочных сталей и сплавов

97,7%

98,5%

44А

45А

Круги, шлифовальные шкурка, бруски

Шлифование труднообрабатываемых сталей и сплавов, заточка и доводка режущего инструмента

сферокорунд с содержанием

α-Al2O3- 99 %:

 

СФК(ЭС)

Круги, бруски из полых сферических зерен

Обработка вязких и мягких материалов: цветных металлов, пластмасс, резины и др.

Карбид кремния:

черный с

содержанием SiC,

95%

53С

Свободное зерно, пасты, круги

Грубая предварительная обработка, зачистные операции

97%

98%

54С

55С

Круги, бруски, шлифовальная шкурка, сегменты

Обработка твердых и хрупких материалов: твердых сплавов, высокопрочных чугунов, неметаллических материалов

зеленый с

содержанием SiC,

97%…99,5%

63С

Круги, бруски, сегменты

Шлифование твердых сплавов и твердых неметаллических материалов; заточка и доводка твердосплавного инструмента; правка абразивных кругов

96%…97%

64С

Круги, бруски, шлифовальная шкурка, свободное зерно

Окончательная заточка и доводка твердосплавного инструмента; хонингование, суперфиниширование

Карбид бора

B4C- 93%

КБ

Свободное зерно, пасты

Доводка деталей из твердых сплавов и чугунов, обработка рубинов и сапфиров

Кубический нитрид бора BN (эльбор)

ЛО, ЛП,

ЛВМ, ЛПМ

Круги, бруски, шлифовальная шкурка, пасты

Шлифование закаленных сталей, заточка и доводка быстрорежущего инструмента, доводка, суперфиниширование, полирование

Алмаз C:

природный

А1…А8, АМ, АН

Лезвийный режущий инструмент, круги, бруски, пасты, инструмент для правки шлифовальных кругов, буровой инструмент

Характеристика и области использования см. табл. 3.

синтетический

АС2... ...АС16,

 АР и др.

 Алмазные шлифпорошки в зависимости от вида сырья, из которого они изготовлены, обозначают буквенными индексами [6]: А - из природных алмазов; АС - из синтетических алмазов; АР - из синтетических поликристаллических алмазов.

Микропорошки и субмикропорошки из природных алмазов обозначают буквенными индексами AM,из синтетических алмазов - ACM.

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

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

Помимо буквенных обозначений добавляютцифровые индексы:

- в шлифпорошках из природных алмазов цифровой индекс соответствует десяткам процентов содержания зерен изометричной формы, например: A1, 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 Ньютонах, например: АС2; АС4; АС6; АС15; АС20; АС32; АС50; АС65; АС80; АС100; АС125; АС160;

- в шлифпорошках из синтетических поликристаллических алмазов индекс соответствует сотойчасти среднеарифметического значения показателей нагрузки на сжатие единичных зерен всех зернистостей данной марки,  выраженную в  Ньютонах.

- в субмикропорошках цифровой индекс означает долю зерен крупной фракции в процентах, например: АМ5; АСМ5;AM1;АСМ1.

Основные характеристики алмазных порошков приведены ниже. Некоторые марки алмазныхпорошков применяются в других областях техники и технологий, которые выходят за рамки машиностроения, поэтому здесь не рассматриваются.

 

Таблица 3

Алмазный шлифовальный материал и области его использования [6]

Марка

Характеристика

Рекомендуемая область применения

Шлифпорошки

А1

Из природных алмазов, получаемые дроблением, содержащие изометрических зерен не менее 10%

Для инструментов на металлических связках при обработке технического стекла, керамики

А2

То же, не менее 20%

А3

А4

То же, не менее 30%

То же, не менее 40%

А5

То же, не менее 50%

Для шлифовальных кругов на металлических связках в том числе изготавливаемых гальваническим методом,  для обработки керамики; для правящего инструмента

А8

То же, не менее 80%

Для правящего инструмента

АС2

 

 

 

АС4

Из синтетических алмазов повышенной хрупкости, зерна которых представлены агрегатами с развитой поверхностью.

То же, представлены агрегатами и сростками

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

 

АС6

 

 

АС15

 

 

 

 

АС20

 

Из синтетических алмазов, зерна которых представлены кристаллами, агрегатами и сростками.

То же, представлены агрегатами и сростками (не более 60%), а также удлиненными кристаллами с коэффициентом формы зерен 1,3…3,0.

То же, представлены агрегатами и сростками не более 40%.

 

 

 

 

 

Дляинструментов на различных связках, применяемыхпри обработке твердого сплава, керамики, стекла и других неметаллических

материалов

АС32

 

 

 

 

АС50

 

Из синтетических алмазов, зерна которых представлены кристаллами, а также агрегатами и сростками (не более 15%) с коэффициентом формы зерен не более 1,2.

То же, представлены агрегатами и сростками не более 12%

Для инструментов на металлических связках, применяемых для обработки стекла, рубина, лейкосапфира, ситалла, корунда, чернового хонингования

АС65

 

 

 

 

АС80

 

Из синтетических алмазов, зерна которых представлены кристаллами, а также агрегатами и сростками (не более 10%) с коэффициентом формы зерен не более 1,2.

То же, зерна которых представлены кристаллами, а также агрегатами и сростками (не более 8%) с коэффициентом формы зерен не более 1,1

Для инструментов на металлических связках, применяемых при обработке керамики, стекла, валмазных сверлах

АС100

 

 

 

 

АС125

 

АС160

 

Из синтетических алмазов, зерна которых представлены кристаллами, а также агрегатами и сростками (не более 6%) с коэффициентом формы зерен не более 1,1.

То же, представлены агрегатами и сростками не более 4%.

То же, представлены агрегатами и сростками не более 2%.

Для инструментов на металлических связках, применяемых для резки, сверления стекла, керамики, правки шлифовальных кругов

 

 

АРВ1

 

 

Из синтетических поликристаллических алмазов типа «баллас»

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

АРК4

 

 

 

Из синтетических поликристаллических алмазов типа «карбонадо»

В машиностроении практически не используются

АРС3

 

 

АРС4

 

Из синтетических поликристаллических алмазов типа «спеки»

То же, с коэффициентом формы зерен не более 1,5

Для инструментов для правки шлифовальных кругов

Микропорошки

 

АМ

 

АСМ

Из природных алмазов нормальной абразивной способности

Из синтетических алмазов нормальной абразивной способности

Для доводки и полирования дета­лей машин и приборов из закаленных сталей, сплавов, керамики, стекла, полупроводниковых и других материалов

 

АН

 

АСН

Из природных алмазов повышенной абразивной способности

Из синтетических алмазов повышенной абразивной способности

Для доводки и полирования твер­дых и сверхтвердых труднообрабатываемых материалов, корунда, керамики, алмазов, дра­гоценных камней

 

Субмикропорошки

 

АМ5

 

АМ1

 

АСМ5

 

АСМ1

Из природных алмазов с содержанием крупной фракции до 5%

То же, с содержанием крупной фракции до 1%

Из синтетических алмазов с содержанием крупной фракции до 5%

То же, с содержанием крупной фракции до 1%

Для сверхтонкой доводки и полирования поверхностей изделий, при обработке полупроводниковых материалов

 

 

     

 

AM-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, корунда, керамики, алмазов, драгоценных камней;

АМ5, АМ1 - для сверхтонкой доводки и полирования поверхностей изделий при обработкеполупроводниковых материалов.

Аналоги некоторых распространенных обозначений марок шлифовальных материаловиностранных фирм приведены в табл. 4.

Таблица  4

Марки иностранных шлифовальных материалов [4]

Стандарт

Марка

Материал

ANSI B 74.13-1977;

ISO 525;

EN 12413

FEPA

A

C

D

Z

B

Электрокорунд

Карбид кремния

Алмаз

Корунд циркониевый

Кубический нитрид бора

DIN 69100

AS

CS

Электрокорунд улучшенный

Карбид кремния улучшенный

Фирмы:

August Ruggeberg

AD

AW

AR

AN

AH

ADW

ARN

CN

CU

Электрокорунд красный

Электрокорунд белый

Электрокорунд розовый

Электрокорунд  нормальный

Сферокорунд

Смешанный электрокорунд (AD+ AW)

Смешанный электрокорунд (AR+ AN)

Карбид кремния зеленый

Карбид кремния  серый

Варианты других фирм:

TYROLIT;

CARBORUNDUM и др.

NC

HK

EKW

SC

SCg

Электрокорунд  нормальный

Электрокорунд полубелый

Электрокорунд белый

Карбид кремния черный

Карбид кремния зеленый

 

Зернистость и зерновой состав шлифовальных материалов

Шлифовальные материалы делят на группы в зависимости от размера зерен.

Группы материалов (размеры в мкм):

Шлифзерно........................................................................... от 2000 до 160

Шлифпорошки..................................................................... от 125 до 40

Микрошлифпорошки..........................................................  от 63 до 14

Тонкие микрошлифпорошки............................................. от 10 до 3

 

Шлифзерно и шлифпорошки получают ситовым рассевом, микрошлифпорошки - осаждением в жидкости (гидроклассификация). Совокупность абразивных зерен шлифовального материала в установленном интервале размеров называют фракцией. Фракцию, преобладающую по массе, объему или числу зерен, называют основной (39...60% зерен). Характеристику конкретной совокупности абразивных зерен, выраженную размерами зерен основной фракции, называют зернистостью.

Зернистость шлифзерна и шлифпорошков обозначают как 0,1 размера стороны ячейки сита в свету в микрометрах, на котором задерживаются зерна основной фракции, например, зернистость 40 означает размер ячейки сита 400 мкм. Зернистость микрошлифпорошков обозначают по верхнему пределу размера зерен основной фракции в мкм, например, М20.

Однородность зернового состава характеризуется процентным содержанием основной фракции (табл. 5), поэтому условное обозначение зернистости дополняют буквенным индексом, соответствующим этому процентному содержанию: В – высокое, П – повышенное, Н - номинальное, Д - допустимое.

Таблица 5

Минимальное содержание основной фракции шлифовальных материалов, %

Индекс

Зернистость

200...8

6...4

М63...М28

М20...М14

М10...М5

В

-

-

60

60

55

П

55

55

50

50

45

Н

45

40

45

40

40

Д

41

-

43

39

39

 

ГОСТ[7]устанавливает понятие «шлифовальный порошок» как абразивный материал, размеры зерен которого находятся в пределах 4750 – 45 мкм.

Шлифпорошки могут быть двух сортов: F– первый сорт и Р – высший сорт. Сорт Р отличается от сорта F«лучистостью», наличием большего числа режущих вершин.

Для изготовления абразивного инструмента, исключая инструмент на гибкой основе, а также для использования шлифовальных порошков при обработке свободным абразивным зерном, изготовляют шлифовальные порошки зернистостей: F4, F5, F6, F7, F8, F10, F12, F14, F16, F20, F22, F24, F30, F36, F40, F46, F54, F60, F70, F80, F90, F100, F120, F150, F180, F220. Пример условного обозначения шлифовального порошка из карбида кремния зернистостью F100: Карбид кремния F100 ГОСТ Р 52381-2005.

Для изготовления абразивного инструмента на гибкой основе изготовляют шлифовальные порошки зернистостей: Р12, Р16, Р20, Р24, Р30, Р36, Р40, Р50, Р60, Р80, Р100, Р120, Р150, Р180, Р220. Пример условного обозначения шлифовального порошка из карбида кремния зернистостью Р80: Карбид кремния Р80 ГОСТ Р 52381-2005.

Таблица 6

Ориентировочное соответствие зернистостей шлифовальных порошков

Обозначение зернистостей

ГОСТ Р 52381-2005

ГОСТ 3647-80

ГОСТ Р 52381-2005

ГОСТ 3647-80

F4

-

F36, Р36

50

F5

-

F40, Р40

-

F6

-

F46

40

F7

-

F54, Р50

32

F8

-

F60, Р60

25

F10

200

F70

20

F12, Р12

160

F80, Р80

-

F14

-

F90, Р100

16

F16, Р16

125

F100, Р120

12

F20, Р20

100

F120, Р150

10

F22

-

F150, Р180

8

F24, Р24

80

F180, Р220

6

F30, Р30

63

F220

5

Стандарт [8] действует только в части микрошлифпорошков и устанавливает группы шлифовальных материалов, указанных в табл. 7.

Таблица 7

Обозначения группы микрошлифпорошков

Группа

Размер зерен основной фракции, мкм

Обозначение зернистости

Микрошлифпорошки

6314

М63…М14

Тонкие микрошлифпорошки

103

М10…М3

Для микрошлифпорошков обозначения зернистости - по верхнему пределу размера зерен основной фракции с добавлением индекса М. Например, М40, М28, М10 (соответственно 40, 28, 10 мкм).

Для алмазных и эльборовых порошков, микропорошков и тонких микропорошков обозначения зернистости - дробью, числитель которой соответствует наибольшему, а знаменатель - наименьшему размеру зерен основной фракции в мкм. Например: 28/20; 10/7.

Зернистость и зерновой состав шлифпорошков из алмаза и кубического нитрида бора (эльбора) регламентируется стандартом [9], где применены следующие термины и определения:

- шлифпорошок: абразивный материал, размеры зерен которого находятся в пределах 1830-38 мкм.

- зернистость, мкм, (меш): размер зерен, определяемый размером стороны ячейки двух смежных контрольных сит («верхнее» и «нижнее»), через одно из которых зерна должны проходить, а на другом задерживаться, или определяемый числом отверстий на 1 дюйм (меш).

Ориентировочное соответствие обозначений зернистостей шлифпорошков по настоящему ГОСТ Р 53922-2010 [9] и зернистостей (меш) по ГОСТ Р 51568-99 [10] приведено в табл. 8 (для узкого диапазона зернистости).

Таблица  8

Соответствие зернистостей шлифпорошков по различным стандартам

Обозна-
чение зернис-
тости по ГОСТ

Р 53922

Зернис-
тость,
(меш)

Размер ячейки сита по ГОСТ
Р 51568
, мкм

Обозна-
чение зернис-
тости по ГОСТ

Р 53922

Зернис-
тость,
(меш)

Размер ячейки сита по ГОСТ
Р 51568
, мкм

1181

16/18

1180/1000

213

70/80

212/180

1001

18/20

1000/850

181

80/100

180/150

851

20/25

850/710

151

100/120

150/125

711

25/30

710/600

126

120/140

125/106

601

30/35

600/500

107

140/170

106/90

502

35/45

500/425

91

170/200

90/75

501

35/40

500/425

76

200/230

75/63

426

40/45

425/355

64

230/270

63/53

356

45/50

355/300

54

270/325

53/45

301

50/60

300/250

46

325/400

45/38

251

60/70

250/212

 

 

 

Шлифпорошки широкого диапазона изготовляют зернистостями: 1180/850 (16/20), 850/600 (20/30), 600/425 (30/40), 425/300 (40/50), 250/180 (60/80). В скобках указаны зернистости в мешах.

Обозначение алмазных шлифпорошков состоит из буквы D и обозначения зернистости. Пример условного обозначения алмазного шлифпорошка с обозначением зернистости 151:

Шлифпорошок D151 ГОСТ Р 53922-2010.

Обозначение шлифпорошков из кубического нитрида бора состоит из буквы В и обозначения зернистости. Пример условного обозначения шлифпорошка из кубического нитрида бора с обозначением зернистости 251:

Шлифпорошок В251 ГОСТ Р 53922-2010.

Допускается обозначения зернистости шлифпорошка указывать в мешах.

 

Связка абразивных инструментов

Вещество или совокупность веществ, применяемых для закрепления зерен шлифовального материала называют связкой. В некоторых случаях применяется наполнитель в связке, предназначенный для придания инструменту необходимых физико-механических, технологических или эксплуатационных свойств.

Новый стандарт [15] определяет связку абразивных инструментов как керамическую (V), вулканитовую (R), вулканитовую с упрочняющими элементами (RF), бакелитовую (В), бакелитовую с упрочняющими элементами (BF), бакелитовую с графитовым наполнителем (B4),шеллаковую (Е), магнезиальную (MG), полимерную (PL), глифталевую (BE) связки. Существует множество различных составов связки, и во многих случаях производители могут использовать свои фирменные обозначения. Как правило, при этом к обозначению добавляются дополнительные буквы или цифры, например: VBE, V750.

Устаревшие и практически применяемые обозначения наиболее применяемых связок абразивных инструментов и их области примененияприведены ниже[5].

Керамические связки (К)К1К6, К8., К10 - для всех основных видов шлифования, кроме прорезки узких пазов. Керамические связки являются многокомпонентными смесями огнеупорной глины, полевого шпата, борного стекла, талька и других минеральных материалов, составленными по определенной рецептуре с добавками клеящих веществ: растворимого стекла, декстрина и др. Спекающиеся керамические связки К2, КЗ используют для закрепления зерен из карбида кремния. В процессе термической обработки они частично расплавляются и по своему состоянию и составу близки к фарфору.

Плавящиеся керамические связки Kl, К5, К8 используют для закрепления зерен из электрокорундовых материалов, с которыми они вступают в химическое взаимодействие и обеспечивают прочное закрепление зерен. По своему составу и состоянию такие связки являются стеклами. Керамическая связка К1 - для шлифования и заточки инструментов при обработке твердого сплава совместно со стальной державкой или корпусом.

 

Таблица  9

Органические связки

Применяемое обозначение связки

Старое обозначение связки

Назначение

 

 

B2-01

Б1

Чистовое шлифование и доводка твердосплавного инструмента с охлаждением и без него. Шлифование твердосплавных деталей.

B1-02

Б156

Обработка твердого сплава, твердого сплава совместно со сталью и некоторых неметаллических материалов при силовом шлифовании.

B1-01

БП2

Чистовое шлифование и доводка твердосплавного инструмента, совместно с касанием стальной державки на повышенных режимах с охлаждением и без него.

B1-09

БСТ

Заточка инструмента из безвольфрамовых твердых сплавов, а также других сверхтвердых материалов.

B1-11П

В1-11П

Заточка и доводка деревообрабатывающего твердосплавного инструмента на повышенных режимах с охлаждением и без него.

В1-13

В1-13

Шлифование, заточка и доводка твердосплавного инструмента.

В2-02

01

Обработка твердого сплава, твердый сплав совместно со сталью.

 

Бакелитовые связки (Б). Для бакелитовой связки используют порошкообразный или жидкий бакелит в качестве связующего компонента с соответствующими наполнителями и увлажнителями.

Вулканитовые и прочие связки (В). Основным компонентом вулканитовой связки является синтетический каучук. Введение в связку различных наполнителей, ускорителей вулканизации, позволяет изменять технологические и эксплуатационные свойства абразивных инструментов.

 

Таблица  10

Металлические связки

Применяемое обозначение связки

Старое обозначение связки

Назначение

М2-01

М1

Для плоского, круглого, внутреннего, продольного шлифования изделий из твердых неметаллических материалов - стекла, керамики, мрамора, гранита, полупроводниковых материалов.

М1-01

МВ1

Шлифование титановых сплавов, шлифование, заточка и доводка твердосплавного инструмента.

М3-04

МН-1

Обработка технического стекла.

М2-30

М2-30

Обработка оптического и технического стекла.

М5-08

М13

Хонингование отверстий стальных деталей в закаленном и незакаленном состоянии, серых и легированных чугунов.

М2-09

М016

Шлифование титановых сплавов, быстрорежущих сталей, высокопрочных закаленных чугунов.

М3-05

М3-05

Обработка оптического стекла.

М5-01

М73

Хонингование закаленных легированных сталей.

М5-04

МС-1

Хонингование сталей и чугунов.

М5-05

МС-3М

Хонингование легированных сталей.

М5-06

МК-3

Хонингование серых и легированных чугунов.

Металлические связки (М). Изготовление алмазного и эльборового инструмента повышенной износостойкости для обработки твердых сплавов (алмазные круги), для электрохимической абразивной обработки. Металлические связки (эльборовые круги) - для профильного и чистового шлифования и заточки инструмента из быстрорежущих сталей.

 

Твердость абразивного инструмента

Этот термин характеризует свойство абразивного инструмента сопротивляться нарушению сцепления между зернами и связкой при сохранении характеристик инструментов в пределах установленных норм. Твердость оценивают определенными показателями в зависимости от метода измерения (пескоструйный, вдавливанием шарика, конуса или цилиндра). Твердость абразивных инструментов для кругов на керамической, бакелитовой и вулканитовой связках определяют по стандарту [11] вместо утративших силу ГОСТ 18118 - 79, ГОСТ 19202 - 80 и ГОСТ 21323 - 75.

В настоящее время установлена следующая шкала степеней твердости абразивного инструмента (в скобках указаны старые обозначения):

F, G (ВМ1, ВМ2) - весьма мягкий;

H, I, J (Ml, М2, М3) - мягкий;

K, L (CM1, СМ2) - среднемягкий;

M, N (С1, С2) - средний;

O, P, Q (CT1, СТ2, СТЗ) - среднетвердый;

R, S (Т1, Т2) - твердый;

T, U (ВТ) - весьма твердый;

V, W, X, Y, Z (ЧТ) - чрезвычайно твердый.

Цифры 1, 2 и 3 характеризуют возрастание твердости абразивного инструмента внутри степени в старом обозначении твердости абразивных инструментов.

Для определения твердости шлифовальных кругов допускается применять акустический метод контроля [12].

 

Области применения абразивных инструментов различной твердости

Мягкие и среднемягкие круги - для плоского шлифования торцом круга (на бакелитовой связке), периферией круга (на керамической связке), для шлифования заготовок и заточки инструментов из твердых сплавов, минералокерамики и закаленных углеродистых и легированных статей, для шлифования цветных металлов и сплавов.

Среднемягкие и средние круги - для чистового (круглого, бесцентрового, внутреннего, плоского периферией круга) шлифования заготовок из закаленных статей; для шлифования резьб с крупным шагом.

Средние и среднетвердые круги - для шлифования (круглого, бесцентрового, профильного, резьбошлифования) заготовок из незакаленных углеродистых и легированных статей и сплавов, чугуна и другихметаллов и материалов; для плоского шлифования сегментами, хонингования брусками.

Среднетвердые и твердые круги- для обдирочного и предварительного шлифования профильных и прерывистых  поверхностей, заготовок малого диаметра: для снятия заусенцев, бесцентрового шлифования, хонингования закаленных сталей.

Весьма твердые и чрезвычайно твердые круги ВТ...ЧТ - для правки шлифовальных кругов методом обкатки и шлифования, шлифования деталей приборов с малым съемом материала (часовые механизмы), шлифования шариков для подшипников.

 

Структура абразивного инструмента и относительная концентрация шлифовального материала

Соотношение объемов шлифовального материала, связки и пор в абразивном инструменте определяет структуру инструмента. Принято обозначать структуру номерами (1-16). Различают плотные (1-4), средние (5-8), открытые (9-12) иоткрытые высокопористые (13-16) структуры.

Для обдирочного шлифования при съеме значительного припуска (при предварительной обработке материалов с небольшим сопротивлением разрыву) рекомендуется использовать инструменты высоких номеров структур.

Для чистовой обработки, для обработки твердых и хрупких материалов, при повышенных удельных нагрузках в зоне шлифования применяют круги с меньшими номерами структур.Рекомендации по выбору номера структуры абразивного инструмента приведены в табл. 11.

 

Таблица 11

Области применения абразивных инструментов с разными номерами структур

Номер

структуры

Объемное содержание шлифовального материала, %

Область применения

1-3

60-58

Шлифование деталей с малым съемом материала кругами на бакелитовой и керамической связках

3, 4

56-54

Отрезка. Шлифование с большими подачами и переменной нагрузкой. Профильное шлифование. Шлифование твердых и хрупких материалов

5,6

52-50

Круглое наружное, бесцентровое, плоское периферией крута, шлифование металлов с высоким сопротивлением разрыву

7,8

48- 46

Шлифование вязких металлов с низким сопротивлением разрыву. Внутреннее шлифование, заточка инструментов, плоское шлифование торцом круга.

9 -1 2

44-38

Скоростное шлифование. Профильное шлифование мелкозернистыми кругами. Шлифование резьбы. Шлифование с уменьшенным тепловыделением в зоне резания

14-16

36-30

Шлифование неметаллических материалов, металлов с низкой теплопроводностью (устранение прижогов и трещин)

Абразивные инструменты зернистостью 125...80 обычно изготовляют со структурами 3 и 4; зернистостью 50, 40 - со структурами5 и 6; зернистостью 25…12 изготавливают со структурами 6 и 7.

Круги высоких номеров структур изготовляют высокопористыми: поры и капилляры в них сообщаются между собой за счет использования выгорающих порообразователей или газообразуюших веществ.

В характеристике высокопористых кругов дополнительно указываются данные о марке порообразователя, его зернистости и объемном содержании в %.Например, в маркировке круга24А16 М2 8К5/ПСС 40 15 дополнительно указано, что порообразователем является полистирол общего назначения марки ПСС зернистостью 40, объемное содержание которого в абразивной массе при прессовании составляет 15 %; круг электрокорундовый марки 24А зернистостью 16, твердостью М2, номер структуры 8, связка керамическая К5.

Для инструментов из сверхтвердых материалов (алмаза и эльбора) объемное содержание шлифовального материала назначают в пределах 382,5 %, что соответствует очень открытым структурам, если не учитывать наполнители. Условно принято фактическое объемное содержание шлифовального материала при маркировке увеличивать в 4 раза и обозначать в виде условной концентрацииалмазов в %-250, 200, 150, 125, 100, 75, 50. Таким образом, под относительной концентрацией 100% понимается, что в объеме алмазоносного слоя объемное содержание алмазов составляет 25%. Знак % в маркировке не проставляется.

 

Классы точности абразивных инструментов

В зависимости от величин, характеризующих абразивный инструмент в нормативно- технической документации [13]по предельным отклонениям размеров и формы, устанавливают следующие классы точности абразивного инструментаАА; А; Б.

Для кругов класса точности Б используют шлифовальные материалы со всеми индексами, характеризующими содержание основной фракции: В, П, Н и Д; для кругов класса точности А - только с индексами В, П, Н: для кругов класса высокой точности АА - только с индексами В, П, т. е. с высоким и повышенным содержанием основной фракции(до 55 % при зернистости 200 - 4). В маркировке кругов классы точности не проставляются.

 

Классы неуравновешенности шлифовальных кругов

Состояние шлифовального круга, характеризующееся таким распределением масс, которое во время вращения вызывает переменные нагрузки на опорах шпинделя станка, называют неуравновешенностью круга. Неуравновешенной точечной массой круга называют условную массу, радиус-вектор (эксцентриситет) которой относительно оси посадочного отверстия равен радиусу наружной поверхности (периферии). В зависимости от допустимых неуравновешенных масс для шлифовальных кругов на керамической, бакелитовой, вулканитовой и органических связках, установлено четыре класса неуравновешенности, обозначаемых цифрами 1, 2, 3 и 4. Допустимые неуравновешенные массы должны соответствовать значениям, приведенным в [14].

Допустимые неуравновешенные массы контролируют на станках для статической балансировки, основной частью которых являются два параллельно расположенных цилиндрических валика одинакового диаметра. Шероховатость поверхности валиков и балансировочной оправки не выше Ra2,5 мкм.

При контроле неуравновешенности на периферии круга устанавливают грузы с массой (с учетом массы зажимов), равной допустимой неуравновешенной массе. Если после установки круга с балансировочной оправкой на балансировочный станок контрольный груз будет подниматься и занимать верхнее положение, то такой круг не отвечает требованиям данного класса неуравновешенности. Уравновешенный круг остается неподвижным на валиках в любом положении. При маркировке в условном обозначении кругов указывают класс неуравновешенности: 1, 2. 3, 4 после величины рабочей скорости круга.

Например: 35 м/с 1 кл. А- маркировка для круга с рабочей скоростью 35 м/с, 1-го класса неуравновешенности, класса точности А.

 

Абразивные инструменты на гибкой основе

Абразивные инструменты на гибкой основе с нанесенным на него слоем (слоями) шлифовального материала, закрепленного связкой, называют шлифовальной шкуркой. Шлифовальную шкурку производят в виде рулонов, листов, лент, дисков, трубочек, колец, конусов.  Размеры рулонов, листов и лент зависят от материала гибкой основы. Различают бумажную, тканевую, комбинированную, фибровую и другие основы.

В зависимости от свойств связки и основы различают водостойкую, неводостойкую, термостойкую и другие шкурки. Шкурка бывает однослойной и двухслойной в зависимости от числа слоев шлифовального материала на одной из сторон гибкой основы. Если рабочие слои шлифовального материала расположены на обеих сторонах гибкой основы, то такую шкурку называют двусторонней.

Шлифовальные шкурки рулонные на тканевой основе [16] выпускают шириной от 725 до 1400 мм, длиной 20, 30 и 50 м; по [17]- шириной от 600 до 840 мм, длиной 20 и 30 м.

Пример условного обозначения тканевой шлифовальной шкурки типа 2, с рельефным рабочим слоем шириной 830 мм, длиной 50 м, на сарже средней № 2 суровой, из белого электрокорунда марки 24А, зернистости 40-Н, на мездровом клее: 2Р 830х50 С2 24А 40-Н М ГОСТ 5009-82

Пример условного обозначения водостойкой тканевой двухслойной шлифовальной шкурки типа 2 шириной 820 мм, длиной 20 м на тканевой основе из гладкокрашеной утяжеленной саржи, из зеленого карбида кремния марки 63С, зернистостей 40-Н и 25-П, на фенолоформальдегидной смоле: Д2 820x20 УГ 63С 40-Н/25-П СФЖ ГОСТ 13344-79

Шлифовальные шкурки рулонные на бумажной основе выпускают [18] шириной от 720 до 1400 мм, длиной 20, 30, 50 и 100 м; по [19] (водостойкая) шириной от 500 до 1000 мм, длиной 30, 50 и 100 м.По заказу потребителя допускается изготовление рулонов других размеров.

Пример условного обозначения бумажной шлифовальной шкурки типа 1, со сплошным рабочим слоем С, шириной 1000 мм, длиной 50 м, на бумаге марки 0-200, из нормального электрокорунда марки 15А, зернистости 25-Н, на мездровом клее: 1C 1000х50 П2 15А 25-Н М ГОСТ 6456-82

Пример условного обозначения водостойкой шлифовальной шкурки в рулоне, шириной 750 мм, длиной 50 м, на влагопрочной бумаге, из зеленого карбида кремния, марки 64С, зернистости 16-П: 750X50 М 64С 16-П ГОСТ 10054-82

Шлифовальную шкурку в виде полосы прямоугольной формы, длина которой в направлении основы не более 1000 мм, называют шлифовальным листом. Шлифовальные листы по стандарту [20] выпускают шириной от 70 до 800 мм и длиной от 125 до 1000 мм.

Пример условного обозначения шлифовального листа (Л) шириной 125 мм, длиной 300 мм, из нормального электрокорунда марки 15А, зернистостью 16-Н, из шлифовальной шкурки по ГОСТ 6456-82, на бумаге марки О-200, класса Б: Л 125 300 15 А 16-Н 1 П2 Б ГОСТ 22773-77

Шлифовальной лентойназывают шлифовальную шкурку в виде полосы прямоугольной формы. Шлифовальную ленту с замкнутым контуром называют бесконечной шлифовальной лентой. Ее основные размеры: по ширине от 2,5 до 2650 мм, по длине от 220 до 12500 мм.

Несклеенные шлифовальные ленты называют лентами-бобинами типов Б, БМ. Основные размеры лент-бобин по ширине от 2,5 до 1500 мм, по длине от 25 м до 100 м.

Шлифовальную шкурку формой круга называют шлифовальным диском. Диски могут иметь радиальные прорези заданной глубины. Материал основы дисков может быть тканью, бумагой, фиброй и т. д. Диски типов Д, ДО изготавливают [20] с основными размерами: наружный диаметр от 80 до 340 мм, диаметр отверстия 8, 12, 22, 30, 40 мм. Диски с прорезями типа ДП  выпускают с наружным диаметром 100, 125, 140, 150, 160, 170 мм.

Пример условного обозначения шлифовального диска с отверстием типа ДО, наружным диаметром 100 мм, внутренним диаметром 12 мм, из зеленого карбида кремния марки 63С, зернистостью 6-П, из шлифовальной шкурки по ГОСТ 6456-82, на бумаге марки О-200, класса А: ДО 100 12 63С 6-П 1 П2 А ГОСТ 22773-77

Шлифовальную шкурку с формой цилиндра называют шлифовальной трубкой. По [21] ее выпускают высотой 180 мм с диаметром отверстия от 10 до 65 мм. Шлифовальную трубку, диаметр которой равен или превышает ее высоту, назы­вают шлифовальным кольцом.

Шлифовальную шкурку с формой конуса называют шлифовальным конусом или усечен­ным шлифовальным конусом.По стандарту [21] выпускают: шлифовальные конусы типа К с наружным диаметром 25, 30, 40, 50 мм, высотой 50, 60, 80, 100 мм; усеченные шлифовальные конусы типа КУ с наружным диаметром 40, 45 мм высотой 100, 140, 145 мм с внутренним диаметром 32, 35 мм.

Пример условного обозначения усеченного шлифовального конуса типа КУ диаметрами 45 и 32 мм,  длиной 145 мм, из нормального электрокорунда марки 15А, зернистостью 40-П , из шлифовальной шкурки класса А по ГОСТ 13344-79, на сарже утяжеленной № 2 гладкокрашеной, класса А:  КУ 45х145х32 15А 40-П А4 У2Г А ГОСТ 22774-77.

Шлифовальные круги, состоящие из радиально расположенных и закрепленных одной стороной шлифовальных листов заданной формы, называют лепестковыми шлифовальными кругами. Лепестковые круги типа КЛ выпускают [22]с наружным диаметром от 120 до 500 мм, высотой от 25 до 140 мм, с диаметром отверстия 32 и 40 мм. Лепестковые круги типа КЛО (с оправкой) выпускают [22]с наружным диаметром от 40 до 140 мм, высотой 10, 20, 30, 40 мм, с диаметром оправки 6 и 8 мм.

Пример условного обозначения лепесткового шлифовального круга типа КЛО, с наружным диаметром 80 мм, высотой 20 мм, диаметром оправки 6 мм, из нормального электрокорунда марки 15А, зернистостью 5-П, из шлифовальной шкурки по ГОСТ 5009-82, на сарже средней N 1 гладкокрашеной, класса А:КЛО 80206 15А 5-П 2 С1Г А ГОСТ 22775-77 .        

Диски на фибровой основе выпускают [23]с наружным диаметром от 60 до 225 мм,с диаметром отверстия 6 и 22 мм. Диски на основе из нетканых материалов (объемного полотна) выпускают с наружным диаметром 125 мм, диаметром отверстия 32 мм.

Пример условного обозначения фибрового шлифовального диска типа 2, диаметром диска 225 мм, диаметром отверстия 22 мм, из нормального электрокорунда марки 14А, зернистости 16-П, на фенолоформальдегидной смоле (С): 2 225х22 14А 16-П С ГОСТ 8692-88.

 

Заключение

В последнее десятилетие основной тенденцией в российском производстве и потреблении абразивных материалов и инструментов стала унификация их обозначений. Это вносит определенные трудности даже для специалистов, поскольку объективно в производстве, потреблении и на рынке находится много абразивных инструментов с разнообразными маркировками, иногда даже отдельных фирм – производителей. В этот переходный период важно дать информацию, какие характеристики не изменились, а для измененных – дать соответствие старым и новым обозначениям.

В статье на основе последних ГОСТов рассмотрены все основные характеристики шлифовальных материалов и частично – абразивных инструментов, таких, как тип абразива, зернистость, твердость, структура, связка, классы точности и неуравновешенности кругов. Для алмазных и эльборовых порошков определены особенности обозначения их характеристик. Приведены сравнительные оценки по старым и новым обозначениям. Приведены сведения и примеры обозначений абразивных инструментов на гибкой основе.

 

Список литературы

1.ГОСТ 21445-84. Материалы и инструменты абразивные. Термины и определения. Введ. 1985-07-01. М.: Изд-во стандартов, 1993. 26 с.

2. ГОСТ 23505-79. Обработка абразивная. Термины и определения. Введ. 1980-01-01. М.: Изд-во стандартов, 1991. 13 с.

3. ГОСТ 14706-78. Алмазы и инструменты алмазные. Термины и определения. Введ. 1979-07-01. М.: Изд-во стандартов, 1984. 10 с.

4. Краткий справочник металлиста / Под общ. ред. А.Е. Древаля, Е.А. Скороходова. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2005. 906 с.

5. Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. Т. 2 / Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Суслова, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение-1, 2001. 944 с.

6. ГОСТ 9206-80. Порошки алмазные. Технические условия. Введ. 1981-07-01. М.: Изд-во стандартов, 1989. 14 с.

7. ГОСТ Р 52381-2005. Материалы абразивные. Зернистость и зерновой состав шлифовальных порошков. Контроль зернового состава. Введ. 2006-06-30. М.: Стандарт-информ, 2006. 10 с.

8. ГОСТ 3647-80. Материалы шлифовальные. Классификация. Зернистость и зерновой состав. Методы контроля. Введ. 1982-01-01. М.: Изд-во стандартов, 2004. 19 с.

9. ГОСТ Р 53922-2010. Порошки алмазные и из кубического нитрида бора (эльбора). Зернистость и зерновой состав шлифпорошков. Контроль зернового состава. Введ. 2012-01-01. М.: Стандартинформ, 2011. 12 с.

10. ГОСТ Р 51568-99. Сита лабораторные из металлической проволочной сетки. Технические условия. Введ. 2000-03-01. М.: Изд-во стандартов, 2003. 10 с.

11. ГОСТ Р 52587-2006. Инструмент абразивный. Обозначения и методы измерения твердости. Введ. 2008-01-01. М.: Стандартинформ , 2007. 12 с.

12. ГОСТ Р 52710-2007. Инструмент абразивный. Акустический метод определения твердости и звуковых индексов по скорости распространения акустических волн. Введ. 2008-01-01. М.: Стандартинформ , 2007. 20 с.

13. ГОСТ Р 52781-2007. Круги шлифовальные и заточные. Технические условия. Введ. 2009-01-01. М.: Стандартинформ , 2008. 32 с.

14. ГОСТ 3060-86. Круги шлифовальные. Допустимые неуравновешенные массы и метод их измерения. Введ. 1988-01-01. М.: Изд-во стандартов, 1986. 18 с.

15. ГОСТ Р 52588-2006. Инструмент абразивный. Требования безопасности. Введ. 2008-01-01. М.: Стандартинформ , 2007. 23 с.

16. ГОСТ 5009-82. Шкурка шлифовальная тканевая. Технические условия. Введ. 1983-01-01. М.: Изд-во стандартов, 2001. 11 с.

17. ГОСТ 13344-79. Шкурка шлифовальная тканевая водостойкая. Технические условия. Введ. 1981-01-01. М.: Изд-во стандартов, 1979. 8 с.

18. ГОСТ 6456-82. Шкурка шлифовальная бумажная. Технические условия. Введ. 1983-01-01. М.: Изд-во стандартов, 1990. 12 с.

19. ГОСТ 10054-82. Шкурка шлифовальная бумажная водостойкая. Технические условия. Введ. 1983-01-01. М.: Изд-во стандартов, 1990. 9 с.

20. ГОСТ 22773-77. Листы и диски шлифовальные. Типы и размеры. Введ. 1979-01-01. М.: Изд-во стандартов, 1985. 5 с.

21. ГОСТ 22774-77. Конусы и трубки шлифовальные. Типы и размеры. Введ. 1979-01-01. М.: Изд-во стандартов, 1985. 4 с.

22. ГОСТ 22775-77. Круги шлифовальные лепестковые. Типы и основные размеры. Введ. 1979-01-01. М.: Изд-во стандартов, 1985. 5 с.

23. ГОСТ 8692-88. Диски шлифовальные фибровые. Технические условия. Введ. 1990-01-01. М.: Изд-во стандартов, 1995. 11 с.


Тематические рубрики:
Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА
18.12.2017
С 21 по 24 ноября 2017г. в МГТУ им. Н.Э. Баумана прошла XII Всероссийская инновационная молодежная научно-инженерная выставка «Политехника», посвященная 170-летию со дня рождения Н.Е. Жуковского в рамках Всероссийского инновационного молодежного научно-инженерного форума «Политехника».

11.10.2017
XII Всероссийская инновационная молодежная научно-инженерная выставка «ПОЛИТЕХНИКА», посвященная 170-летию со дня рождения Н.Е. Жуковского 21–24 ноября 2017 года г. Москва

25.05.2017
C 15 по 17 мая 2017г. в МГТУ им. Н.Э. Баумана прошел III этап (Всероссийский) Всероссийской студенческой олимпиады по физике (в технических вузах).

25.04.2017
С 12 по 14 апреля в МГТУ им. Н.Э. Баумана прошел Всероссийский этап Всероссийской олимпиады по безопасности жизнедеятельности.

4.04.2017
С 14 по 16 марта 2017г. в МГТУ им. Н.Э. Баумана прошел III (Всероссийский) тур Всероссийской студенческой олимпиады по иностранному языку (английский в технических вузах).




Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2018 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)