Выбор абразивных инструментов и режимов резания для высокоэффективно

а также при окончательной операции. Высокая производительность процесса, исключение деформации и разрушения тонкостенных изделий, ровный «рез» и простота оборудования способствуют широкому применению абразивной отрезки. Отрезка целесообразна при разделении на заготовки материалов любой твердости и прочности, когда нерационально (или невозможно) использование других способов разделения. По назначению и применяемому оборудованию ассортимент отрезных кругов на бакелитовой связке можно условно разделить на 3 основные группы.

1-я группа – отрезные круги армированные диаметром 100– 230 мм для выполнения отрезных операций с использованием ручных шлифовальных машин с рабочей скоростью до 80 м/с (рис. 79).

Рис. 79. Общий вид ручной шлифовальной машины с отрезным кругом

Наиболее часто для этой группы кругов используются угловые шлифовальные машинки с электрическим или пневматическим приводом, в основном для отрезки заготовок небольших габаритов в условиях небольших производств, а также при проведении строительных работ.

2-я группа – отрезные круги армированные диаметром 250– 900 мм для выполнения отрезных операций с использованием стационарных и переносных станков (или устройств) с рабочей скоростью до 100 м/с. Эта группа отрезных кругов широко применяется в условиях серийных производств.

191

3-я группа – отрезные круги неармированные диаметром 100– 400 мм для выполнения прецизионных отрезных операций с использованием стационарных станков с рабочей скоростью до 60 м/с.

Для 2-й и 3-й групп отрезных кругов типы применяемых станков могут быть различными. Маятниковая отрезка применяется в основном для отрезки заготовок круглого сечения и металлического профиля (уголок, швеллер). Прямая отрезка применяется для отрезки плоских и круглых заготовок (листовой материал, плита, пакет труб и т.д.). Отрезка с вращением заготовки применяется для отрезки круглых заготовок большего сечения. Осциллирующая маятниковая отрезка применяется для отрезки заготовок круглого сечения и металлического профиля с повышенными требованиями к качеству торцов заготовок.

Стандартами предусмотрено 2 основных типа отрезных кругов: тип 41 и тип 42 (рис. 80).

Рис. 80. Основные типы отрезных кругов: а – тип 41; б – тип 42

Тип 41 – отрезные круги прямого профиля. Универсальны в применении. Изготавливаются во всейгамметипоразмеров ихарактеристик.

Тип 42 – отрезные круги с утопленным центром (или с поднутрением). Применяются в основном на отрезных операциях с использованием ручного электроили пневмоинструмента. Основное преимущество – фланец и крепежные элементы не выступают за боковую поверхность круга, т.е. имеется возможность расширить диапазон выполняемых операций, например, отрезать приливы с поверхности отливок и т.д.

Немаловажным фактором для эксплуатационных свойств является геометрия торцевой поверхности отрезного круга. В зоне резания возникают значительные температуры (до 1200 °С), особенно

192

при резке заготовок большего сечения, вызывающие прижоги, разрушающие связку круга и, соответственно, снижающие его стойкость. Для снижения температуры в зоне резания торцевую поверхность отрезных кругов изготавливают либо плоской, но очень грубой, с выступающими из связки зернами абразива (так называемой давленой), либо делают рифленой за счет неглубоких канавок, например, в форме концентрических окружностей. Это снижает тепловыделение и расход мощности на 60–80 % по сравнению с гладкой поверхностью.

Скорости вращения отрезных кругов достаточно высокие (до 100 м/с), поэтому только высокое качество его изготовления может гарантировать безопасную работу. Круги внесены в перечень продукции и услуг, которые проходят обязательную сертификацию. Максимальная частота вращения обязательно должна быть указана на маркировке круга или на этикетке. Значение скорости дополнительно выделяется цветом диаметральной полосы: желтой (60 м/с), красной (80 м/с) или зеленой (100 м/с).

Чтобы снизить опасность разрыва отрезного круга при резке с большой частотой вращения, в его тело вводят упрочняющий элемент в виде диска из тонкой стеклянной сетки. Один такой сетчатый элемент посередине высоты круга (или два по торцевым поверхностям) устанавливается при изготовлении. Сетка сохраняет форму и гибкость отрезного круга, но является «балластом» и не позволяет изготавливать его толщиной менее 1 мм (рис. 81). Поэтому в кругах для прецизионных операций отрезки, требующих тонкого и точного реза, армирующую сетку не устанавливают. О ее наличии можно судить по маркировке отрезных кругов. Так, у отечественных производителей аббревиатура БУ означает «бакелитовая связка с упрочняющим элементом». Аналогичное значение имеет на кругах европейских производителей обозначение BF. Если У или F отсутствует, армирующего элемента нет.

Наряду с выбором соответствующей назначению характеристики круга, необходимо технически обоснованно выбрать тип станка или шлифмашинки, основные технические параметры: мощность привода, число оборотов шпинделя, подача, способ крепления заготовки.

193

Что касается выбора типа оборудования, то основные принципы изложены в начале раздела. На основных технических параметрах и их влиянии на эффективность обработки следует остановиться более подробно.

Рис. 81. Составные части отрезного круга: 1 – абразивная часть; 2 – армирующая стеклосетка; 3 – цветная термостойкая этикетка; 4 – термостойкая бумага

Мощность привода оборудования должна быть достаточна и адекватна диаметру отрезного круга, габаритам и материалу отрезаемой заготовки. Для работы угловой шлифмашинкой с диаметром круга от 125 до 230 мм на операциях отрезки небольших штучных заготовок достаточная мощность привода составляет 1,5–2 кВт. Для работы отрезного станка, с диаметром круга 300–400 мм на операциях отрезки заготовок большего сечения из труднообрабатываемых материалов мощность должна быть не менее 10 кВт.

Рабочая скорость круга должна быть максимально приближенной к рекомендуемой – 60 м/с и более. Для эффективного использования отрезных кругов рекомендуется использовать «высокооборотистые» станки и шлифмашины, так как из-за ограниченного числа оборотов станка, при половинном значении от рекомендуемой скорости, ресурс кругов уменьшается на 30–50 %.

194

Режимы подачи отрезного круга должны находиться в диапазоне от 0,2 до 0,8 м/мин. При подаче менее 0,2 м/мин значительно снижается стойкость кругов, возрастает тепловыделение при резке, что способствует «прижогам» металла и выгоранию связки. При подаче более 0,8 м/мин, даже если процесс идет без приложения значительного физического усилия, частицы абразива начинают слишком быстро выкрашиваться из связки («осыпаться») и за счет интенсивного нагрева разрезаемого металла возможно заклинивание круга. Толщина разрезаемого металла не должна превышать 15 % значения диаметра круга. Несоблюдение этого ограничения ведет к «прижогу» металла, снижению ресурсакруга и, соответственно, эффективностиотрезки.

Способ крепления должен обеспечивать жесткое удержание разрезаемой заготовки, надежность. Рекомендуется закреплять отрезаемую заготовку только с одной стороны, в противном случае от сильного нагреванияонадеформируется иможетзаклинитьотрезнойкруг.

В качестве примера в табл. 37 приведены рекомендации по выбору режима.

Таблица 3 7

Рекомендуемые режимы резки отрезными кругами из электрокорунда зернистостью F30

* При переходе к резке кругом с другой зернистостью подачу следует уменьшить при зернистости F36 в 0,8 раза и увеличить при зернистости F24 в 1,15 раза.

195

Требования безопасной эксплуатации отрезных кругов и соответствующего оборудования:

1)запрещено использовать отрезные круги для выполнения шлифовальных операций, а также работать боковой поверхностью отрезного круга;

2)гарантийный срок хранения отрезных кругов с момента изготовления не должен превышать 6 месяцев. Круги должны храниться в горизонтальном положении в сухих помещениях, причем необходимо обеспечить равномерную нагрузку на ровном основании, чтобы избежать их деформации. Эксплуатация просроченных кругов может быть произведенатолько послеаттестациина механическуюпрочность;

3)запрещено использовать отрезные круги с трещинами, сколами и деформированные, а также не имеющие отметки о проведении испытаний намеханическую прочностьили систекшимсрокомхранения;

4)недопустима работа отрезными кругами без защитного кожуха (ограждения) и индивидуальных средств защиты работника (рукавицы, перчатки, защитные очки и т.п.);

5)после установки и закрепления отрезного круга он не должен иметь радиального или осевого биения;

6)недопустимо срабатывание отрезного круга более чем на 2/3 от начального диаметра;

7)подачу круга при резке круглых заготовок большего диаметра следует снизить на 15–20 % во время прорезания 1/2 диаметра, после чего ее можно снова увеличить до первоначального значения;

8)перед эксплуатацией отрезной круг должен проработать на холостом ходу (с рабочей скоростью) в течение 2 мин, не менее.

5.13. Выбор оптимальных характеристик высокопористых кругов

Высокопористый абразивный инструмент на керамической связке, на базе электрокорундовых (14А, 25А) и карбидкремниевых (54С, 64С ) шлифматериалов, отличается от серийно производимого абразивного инструмента наличием повышенного количества пор в круге и, как правило, высоким номером структуры (под структурой принято понимать соотношение шлифматериала, связки и пор в круге).

196

При этом различаются пористый абразивный инструмент с естественными порами, за счет подбора структуры, и высокопористый, поры в котором получены введением в абразивную композицию выгорающих и других наполнителей.

Высокопористый абразивный инструмент (круги, бруски, сегменты) может иметь объем пор до 75 %. Порообразующее вещество, выгорая или распределяясь в связке в процессе термообработки, образует в «черепке» поры за счет искусственного раздвижения абразивных зерен. Гранулометрический состав вводимых наполнителей может не отличаться от размеров зерен абразива, а может и значительно их превышать.

Размеры, зернистость, твердость высокопористого абразивного инструмента распространяются практически на всю стандартную гамму типоразмеров и характеристик абразивного инструмента на керамической связке:

Размеры – стандартный ряд размеров в соответствии с ГОСТ 2424– 83, диаметром от63 до 900 мм, а также различные сегментыи бруски.

Абразивные материалы: электрокорунд нормальный марки 14А и белый марки 25А; карбид кремния зеленый марки 64С и черный марки 54С, зернистостью F36–F180 (50–6). По заказу потребителей изготавливаются высокопористые круги из смесей вышеуказанных абразивных материалов.

Твердость – ВМ, М, СМ, С, СТ. Структура – 10–12 и выше.

В ряде случаев изготавливаются также специальный высокопористый абразивный инструмент на бакелитовой связке. Принцип введения порообразующих добавок в этом случае принципиально отличается от принципа порообразования в абразивном инструменте на керамической связке, так как температуры термообработки изделий на бакелитовой связке не превышают 200 С и образование крупных пор возможно только в результате вымывания или выкрашивания поробразователя в процессе работы инструмента.

Области применения. Области применения высокопористого абразивного инструмента обусловлены следующими эксплуатационными свойствами:

197

1)режущая способность абразивного инструмента по мере повышения пористости (в пределах сохранения твердости и механической прочности) улучшается;

2)с увеличением пористости съем металла возрастает;

3)при работе высокопористым инструментом величина дефектного слоя обрабатываемой детали уменьшается в 3–5 раз;

4)температура в зоне шлифования снижается;

5)при правильном подборе характеристик поверхностные прижоги практически исключаются.

В первую очередь высокопористый инструмент применяется при шлифовании вязких, высокопластичных сталей и сплавов, а также инструментальных сложнолегированных сталей, при глубинном шлифовании деталей из жаропрочных никелевых сплавов, при заточке сложнопрофильного металлорежущего инструмента (например, метчики, фрезы, долбяки и т.п.), где не допускаются прижоги; при плоском шлифовании деталей из чугуна (например, направляющие станков). Во вторую очередь – для «холодного» шлифования неметаллических материалов: резинотехнических изделий, пластмассы, стекла и т.п.

В каждом конкретном случае должен проводиться подбор харак-

теристик абразивного инструмента с учетом условий обработки и требуемого качества поверхности.

5.14. Выбор оптимальных характеристик абразивов для виброабразивной обработки

Виброабразивная обработка находит в последнее время весьма широкое применение, так как позволяет эффективно заменять ручной труд рабочих при различных слесарных операциях. В качестве абразивов применяются различные галтовочные тела. Галтовочные тела применяются при обработке мерительного, медицинского и сле- сарно-монтажного инструмента; деталей автомобилей, мотоциклов, велосипедов; часов; ножевых изделий; лопаток турбин; гребных винтов; шестерен; скобяных изделий; метизов; ферритов; фарфоровых изоляторов; сантехнической арматуры; цепей; столовых приборов; пуговиц; деталей протезов; мебельной, обувной и т.п. металлофурни-

198

туры и многого другого. Галтовочные тела – это специально изготовленный абразивный инструмент в виде изделий геометрической формы (цилиндр, призма, конус, куб и т.п.), состоящий из шлифматериала на керамической или органической связке. Изготавливаются также галтовочные тела из боя керамических кругов, фарфора, гранита, диабаза, металлических шариков, дерева.

Галтовочные тела используются как наполнитель при обработке деталей для удаления заусенцев, ржавчины, окалины, притупления кромок, уменьшения шероховатости в следующем оборудовании:

1)во вращающихся барабанах различного типа (роторные, консольные, герметичные, перфорированные, планетарные и т.д.);

2)в вибрационных контейнерах, где вместо вращения используется вибрационное воздействие в двух или трех направлениях, что обеспечивает обработку хрупких и мелких деталей без повреждения.

Соотношение деталей и абразивного наполнителя от 1:12 до 1:15

впервом случае и от 1:3 до 2:1 во втором. Для достижения идеальной глянцевой поверхности обрабатываемых деталей в качестве гидросреды используют эмульсии различного типа.

Виброабразивная обработка заключается в обычных процессах вибрационной и барабанной галтовки: удаление мелких заусенцев, окисленных пленок, ржавчины; тонкая шлифовка, полировка, обезжиривание; а также в процессах центробежно-барабанной, центро- бежно-дисковой (роторной) и т.п. галтовки, виброхимической, керамофинишной; скругление кромок; удаление тяжелой окалины, заусенцев; грубое резание, а также удаление мелких заусенцев, окисленных пленок, ржавчины; тонкая шлифовка, полировка, обезжиривание.

Галтовочные тела подразделяются по форме и размерам на следующие:

цилиндры с прямым основанием (резом) диаметром 2–25 мм; обеспечивают более высокое полирующее действие при длительном сохранении своей геометрической формы и размеров; хороши для удаления мелких заусенцев с легким подкруглением острых кромок на деталях простой формы;

199

цилиндры со скошенным основанием (резом) диаметром 2– 25 мм; помимо предыдущих действий обеспечивают обработку деталей более сложной формы, имеющих «мертвые зоны»;

треугольные призмы с прямым основанием (резом) размером ребра 3–25 мм; обеспечивают более равномерную обработку деталей по всей поверхности;

треугольные призмы со скошенным основанием (резом) размером ребра в сечении 3–25 мм; помимо предыдущих действий обеспечивают обработку «мертвых зон», кромок отверстий, пазов.

По режущей способности галтовочные тела могут быть:

с абразивным компонентом (микрошлифпорошки электрокорундовых материалов, карбида кремния); предназначены для более

грубой шлифовки, удаления заусенцев, окалины, обезжиривания;

взависимости от вида абразива могут выполнять как более тонкие, так и более грубые операции;

не содержащими абразивного компонента; предназначены для тонкого шлифования, полирования и обезжиривания; при введении

врабочую емкость абразивных паст могут выполнять более грубые операции.

В качестве обрабатываемых материалов могут быть все марки сталей, в том числе нержавеющие, все цветные металлы и их сплавы, керамика, реактопласты, твердые сплавы и тугоплавкие металлы, камень, стекло, все виды литейных заготовок, поковки, объемные и листовые штамповки, детали после лезвийной заготовки и т.п.

Вопросы для самопроверки

1.Назовите основные параметры выбора характеристик абразивных инструментов.

2.Назовите критерии выбора электрокорундовых абразивных материалов.

3.Каковы особенности выбора карбидных абразивных материа-

лов?

4.Перечислите особенности выбора естественных абразивных материалов.

200