Абразивный инструмент

Министерство общего и профессионального образования Российской
Федерации
Ивановская государственная текстильная академия
Кафедра технологии металлов и машиностроения
Абразивный инструмент
Методические указания к лабораторно-практической работе по
курсу «Резание, металлорежущие станки и инструмент» для студентов
спец. 170705
Иваново 1999
Настоящие методические указания составлены в соответствии с рабочей
программой курса «Резание, металлорежущие станки и инструмент» для
студентов спец. 170705 «Текстильное машиностроение».
В работе рассматриваются вопросы классификации и применения
абразивных материалов и инструмента, принятая в соответствии с
действующими ГОСТами система обозначений для инструмента на жесткой и
гибкой основе. Предусмотрено использование программы-тренажера
«Абразивные материалы и инструмент»
Составитель канд. техн. наук, доц. В.В.Семенов
Научный редактор канд. техн. наук, проф. Н.А.Можин
Редактор Т.В.Белова
Корректор М.В.Белых
ЛР №020306 от 28.11.96. Подписано в печать 25.03.99.
Формат 1/16 60х84.Бумага писчая. Плоская печать.
Усл. печ. л. 1,63. Уч.- изд. л. 1,56. Тираж 50 экз. Заказ №
Редакционно-издательский отдел Ивановской государственной текстильной
академии
Ротапринтный участок ИГТА
153000 г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 21
2
Введение
Абразивная обработка является одним из самых распространенных способов
механической обработки конструкционных материалов. Парк станков для
абразивной обработки уже в конце 80-х годов достигал 20% общего станочного
парка, а в подшипниковой и инструментальной промышленности - свыше 50%. Это
наиболее универсальный метод, с помощью которого осуществляют как
высокопроизводительную предварительную, так и отделочную высокоточную
обработку практически любых материалов, включая твердые сплавы, сверхтвердые
синтетические материалы, минералокерамику и т.д.
Развитию абразивной обработки во многом способствовало повышение
требований к точности деталей машиностроения, создание новых групп
конструкционных материалов с высокими эксплуатационными свойствами, что
повлекло за собой необходимость совершенствования как способов абразивной
обработки, так и самого абразивного инструмента. Создание новых абразивных
материалов, связок, разнообразие конструкций абразивных инструментов,
способов обработки требуют умения хорошо разбираться в свойствах абразивных
материалов, маркировке инструмента, выборе режимов обработки, т.е. всего того,
что обеспечивает эффективность процесса абразивной обработки.
К основным видам абразивной обработки относятся: шлифование,
хонингование, суперфиниш, полирование, притирка.
3
1. АБРАЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Рабочим материалом любого абразивного инструмента являются абразивные
зерна, представляющие собой частицы природных или искусственных материалов.
Природные материалы
Алмаз природный представляет собой прозрачный минерал, состоящий из
кристаллов одной из аллотропических форм углерода с небольшим количеством
примесей. Обладает наивысшей твердостью, хорошей теплопроводностью, малыми
коэффициентами линейного и объемного расширения, низкой адгезией к
большинству конструкционных материалов, за исключением железа и сплавов на
его основе. Его недостатки - хрупкость, анизотропия ( прочность кристалла в
различных направлениях изменяется в 500 раз ) и невысокая термостойкость на
воздухе - около 700 °С (вследствие взаимодействия с кислородом). Отличается
универсальностью в применении.
Корунд - модификация окиси алюминия (Al2O3). Применяется обычно в виде
абразивных зерен для полирования стекла и металлов.
Наждак содержит корунд (10...30%), связанный с минералами магнетитом,
гематитом или шпинелью. Используется, как и корунд.
Гранат представляет собой группу минералов, преимущественно альмандин
и пироп. Шлифзерно и шлифпорошки из них применяют при изготовлении шкурок
для обработки древесины, кожи, пластмасс, стекла.
Кремень является природным материалом на основе окиси кремния (свыше
90%). Применяется для изготовления шкурок или в виде свободных зерен при
обработке резины, пластмасс, древесины.
Искусственные материалы
Алмаз синтетический получают из графита при высокой температуре и
давлении. По своим свойствам и назначению близок к природному.
Эльбор - синтетический материал на основе кубического нитрида бора (BN)
и примесей в виде окислов бора, алюминия и др. (до 20%). По своим
технологическим свойствам приближается к алмазу, имеет высокую химическую
устойчивость. По назначению универсален.
Карбид бора состоит из 84...93% BC. Отличается высокой хрупкостью,
вследствие чего применяется в виде свободных зерен или паст.
Карбид кремния состоит из α - модификации SiС. В зависимости от
количества примесей выпускается в виде зеленого (с наименьшим количеством
примесей) и черного, имеющего пониженные технологические свойства. Зеленый
карбид кремния универсален в применении, черный идет на изготовление
абразивного инструмента для обработки неметаллических материалов.
Электрокорунд - искусственный корунд, выпускаемый в виде различных
модификаций:
- нормального с содержанием 93...95% окиси алюминия;
- белого с содержанием 98...99% окиси алюминия;
- легированного хромом и титаном (хромистый, титанистый,
хромотитанистый) для повышения абразивных свойств;
- циркониевого с добавками окиси циркония, что существенно улучшает
работоспособность инструмента, особенно на черновых операциях.
4
Монокорунд состоит из технически чистой окиси алюминия, обладает
высокими механическими и режущими свойствами, вследствие чего применяется
для обработки труднообрабатываемых материалов.
Сферокорунд имеет вид полых сфер и применяется для обработки мягких
материалов.
Формокорунд с добавками окиси железа (до 1,5%) имеет форму
цилиндриков (С) или призм (Р) размерами 1.2...8 мм. Применяется для тяжелых
обдирочных работ.
Данные по физико-механическим свойствам основных абразивных
материалов приведены в табл. 1.1.
Табл. 1.1
Основные физико-механические свойства абразивных материалов
Материал
Плотность Микротвер, г/см
дость, ГПа
Прочность,
Н, при зерн.
25
Теплостойкость, °C
Природные
Алмаз
Корунд
Гранат
Кремень
Искусственные
Алмаз
Эльбор
Карбид бора
Карбид кремния
Электрокорунд
нормальный
белый
хромотитанист.
циркониевый
Монокорунд
Сферокорунд
Формокорунд
3,5...3,6
3,9...4,2
3,5...4,3
2,6...2,7
98,4
17,7...23,5
13,7...16,7
9,8...14,7
3,5...3,6
3,4...3,5
2,5...2,6
3,1...3,3
84,4...98,1
78,5...98,1
39,2...44,2
32,4...35,3
14,7...55,9
7,6...9,0
3,9...4,0
3,9...4,0
3,9...4,0
4,1...4,2
3,9...4,0
3,9...4,0
3,9...4,1
18,9...19,6
19,6...20,9
19,6...22,6
22,6...23,5
22,6...23,5
19,6...20,9
18,9...19,6
8,8...10,7
8,8...10,4
10,3...10,8
5,5...13,7
3,9...7,8
6,9...7,9
11,0...14,7
11,7...13,7
1,0...1,4
700...800
1700...1800
1200...1250
1500...1600
700...800
1400...1500
700...800
1300...1400
1250...1300
1700...1800
1750...1850
1900...2000
1700...1800
1700...1800
1250...1300
Абразивные материалы характеризуются маркой материала в виде условного
обозначения и размером зерен (табл.1.2).
5
Табл. 1.2
Классификация абразивных материалов по размеру зерен
Размер зерен, мкм
Материал
Алмаз ГОСТ 9206-80Е
Эльбор ГОСТ 9206-80Е
Прочие ГОСТ 3647-80
Шлифзерно
500...160
2000...160
Шлифпорошки
3000...40
120...40
125...40
Микропорошки
80...1
63...1
63...14,
10...3
Субмикропорошки
1...0,1
-
Зернистость алмазных и эльборовых материалов обозначается в зависимости
от разности размеров ячеек верхнего и нижнего сит в виде дроби и разделяется на
два диапазона - широкий и узкий. Широкий диапазон зернистости составляет
63/40...2500/1600, а узкий - 50/40...2500/2000. Микропорошки и субмикропорошки
имеют зернистость 1/0...60/40.
В обозначение алмазных и эльборовых порошков включается обозначение
материала ( А - алмаз природный, АС - синтетический, АР - синтетический
поликристаллический, ЛО - эльбор, ЛП - эльбор с повышенными механическими
свойствами), а для поликристаллического алмаза дополнительно буква
разновидности (В - баллас, К - карбонада, С - спеки) и цифровой индекс (1...50),
характеризующий прочность зерен на сжатие (чем больше цифра, тем прочнее
зерно). Далее указывается интервал зернистости. В обозначение микропорошков и
субмикропорошков к марке материала добавляется буква М или СМ
соответственно.
Алмазные зерна, имеющие покрытия, маркируются буквами К (покрытие
карбидом вольфрама) или А (карбидометаллическое ) после обозначения
зернистости.
Примеры:
• шлифпорошок АСА 160/125 - алмаз синтетический зернистостью
160/125;
• микропорошок АСМ 40/28 - микропорошок из синтетического алмаза
зернистостью 40/28;
• шлифпорошок АРС3 160/125А - алмазные спеки на основе алмаза
поликристаллического зернистостью 160/125 с карбидометаллическим
покрытием;
• шлифпорошок ЛП 200/160 - эльборовый шлифпорошок зернистостью
200/160.
Другие шлифовальные материалы (ГОСТ 3647-80) обозначаются маркой
абразивного зерна (табл. 2.1) и зернистостью, указываемой цифрой, в десять раз
меньшей размера ячейки нижнего сита, с добавлением буквы, обозначающей
содержание основной фракции (Д - допустимое, Н - нормальное, П - повышенное,
В - высокое). В обозначении микропорошков перед зернистостью указывают букву
М, а цифра зернистости определяет размер ячейки сита.
6
Примеры:
• шлифпорошок 24А 16-П - шлифпорошок из белого электрокорунда
зернистостью 16 (размер ячейки 160 мкм) с повышенным содержанием
основной фракции;
• микропорошок 63С М20-Д - микропорошок карбида кремния зеленого
зернистостью 20 (размер ячейки 20 мкм) с допустимым содержанием
основной фракции.
Выбор марки абразивного материала определяется характером обработки,
видом инструмента и материалом обрабатываемой заготовки. Зернистость, т. е.
величина зерен абразивного материала, и частично уровень режима резания
непосредственно влияют на размеры "царапин" на обработанной поверхности,
совокупность которых определяет остаточную шероховатость поверхности.
7
2. АБРАЗИВНЫЙ ИНСТРУМЕНТ
2.1. Номенклатура инструмента и выбор абразивного материала
Для различных видов абразивной обработки абразивный инструмент должен
различаться как свойствами, так и своей конструкцией. Он разделяется на
инструмент на жесткой основе (круги, головки, бруски, сегменты), инструмент на
эластичной основе (эластичные круги, шкурки), пасты и свободное зерно. В табл.
2.1 приведены обозначения и выпускаемый инструмент по основным видам
абразивных материалов.
При выборе абразивного материала можно воспользоваться диаграммой на с.
10. Здесь рекомендуемые марки показаны линиями, проведенными из точки
пересечения рассматриваемой группы обрабатываемого материала и характера
обработки.
Например:
• предварительное шлифование жаростойкого сплава ХН77МТЮ:
соответствующая точка соединена стрелкой с точкой, лежащей на
линии "окончательное шлифование", поэтому нужно спуститься до
этой точки и на линиях, выходящих из нее, прочитать материалы ЛП,
ЛО, 25А, 43А. В случае окончательного шлифования перечень марок
будет дополнен еще двумя линиями (44А, 45А и 91А...94А),
выходящими из второй точки, соответствующей только
окончательному шлифованию;
• скоростное шлифование закаленной стали 40Х:
следуя стрелкам из найденной на пересечении точки, смещаемся
вправо и выходим на марки 25А и 37А.
В правом крайнем столбце диаграммы приведен перечень инструментов,
выпускаемых по каждой группе абразивных материалов.
8
Табл. 2.1
Номенклатура инструмента по маркам абразивных материалов
Абразивный материал
Марка
Выпускаемый инструмент
Алмаз
А, АС, АР
Эльбор
Электрокорунд
нормальный
ЛП, ЛО
Свободное зерно, пасты шкурка,
бруски, круги, карандаши, ролики
То же, кроме карандашей и роликов
13А
14А
15А, 16А
23А
22А, 24А
25А
33А, 34А
37А
38А
91А, 92А
43А
44А, 45А
Зерно, пасты, сегменты, круги
Круги, бруски
Круги, бруски, шкурка
Зерно, пасты, круги, бруски
Круги, бруски, шкурка
То же
Зерно, пасты, круги, бруски
Круги, сегменты
То же
Круги
Зерно, пасты, круги, бруски, шкурка
Бруски, шкурка
52С, 54С
62С
64С
КБ
Круги, бруски, сегменты, шкурка
Зерно, пасты, круги, бруски, шкурка
Зерно, круги, бруски
Зерно, пасты
белый
хромистый
титанистый
циркониевый
хромотитанистый
Монокорунд
Карбид кремния
черный
зеленый
Карбид бора
9
ДИАГРАММА ДЛЯ ВЫБОРА МАРОК
АБРАЗИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ
1
2
3
4
5
6
7
8
А, АС, АР *
Корунд
б, з
Наждак
б, з
Кремень ш
ЛП, ЛО
*
13А
к, з
14А
к
15А, 16А к, б
23А
п, з
9 22А,24А
*
10 25А
*
11 33А, 34А к, б, п, з
12 37А
к, с
13 38А
к, с
14 43А
к, б, п, ш
15 44А, 45А з, ш
16 91А...94А к, п, з
17 52С, 54С *
18 62С, 64С *
19 63С
*
20 КБ
п, з
сталь констр.
углеродистая
сталь легированная
сталь закаленная
чугун
сплавы жаростойкие и нерж.
твердые сплавы
сплавы на основе алюминия
сплавы на основе меди
сплавы на основе титана
керамика
пластмассы и резина
Обдирочное
Предварит.
Окончат.
Скоростн.
Силовое
Обозначения: к - круги, б - бруски, с - сегменты, ш - шкурки,
п - пасты, з - абразивное зерно, * - вся номенклатура
10
2.2. Инструмент на жесткой основе
Инструмент на жесткой основе представляет собой абразивные зерна,
скрепленные связкой в инструмент определенной формы. Характеризуется видом
абразивного материала, его зернистостью, твердостью, структурой, связкой,
классом точности, формой и размерами.
Обозначение инструмента включает обозначение формы инструмента, его
основные размеры, так называемую характеристику (первые пять из
перечисленных выше параметров) и точность изготовления; для вращающегося
инструмента - еще и класс неуравновешенности, а для алмазного и эльборового концентрацию зерен в рабочем слое.
Классификация и обозначение абразивных материалов и зернистости были
рассмотрены ранее.
Под твердостью абразивного инструмента понимается способность связки
удерживать зерна при воздействии на них сил резания. Классификация
инструмента по этому признаку приведена в табл. 2.2.
Табл. 2.2
Степени твердости абразивного инструмента
Группа
твердости
ГОСТ
3647-80
Станд.
ISO
Весьма
мягкий
ВМ1,
ВМ2
F, G
Мягкий
Среднемягкий
М1, М2, СМ1,
М3
СМ2
H, I, J
K, L
Средний
С1,
С2
M, N
Среднетвердый
СТ1,
СТ2, СТ3
O, P, Q
Твердый
Т1,
Т2
R, C
Кроме перечисленных в таблице, имеются еще две градации твердости для
обозначения наиболее твердого инструмента: весьма твердый (ВТ и TU
соответственно по ГОСТ и ISO) и чрезвычайно твердый (ЧТ и V, W, Y, Z).
Твердость инструмента определяет такие свойства, как самозатачиваемость
и сохранение исходной формы. Под самозатачиваемостью понимают способность
инструмента обновлять зерна на рабочей поверхности по мере их затупления или
засаливания под действием сил резания.
Засаливание - это процесс налипания удаляемых частиц обрабатываемого
материала на поверхности работающих зерен и заполнение пор шламом, т. е.
смесью из "стружки", осколков зерен и частиц разрушенной связки.
Таким образом, чем мягче инструмент, тем интенсивнее происходит
обновление рабочих зерен на его поверхности, но и быстрее нарушается исходная
форма рабочей части инструмента.
Общий принцип выбора твердости состоит в переходе от более мягкого
инструмента при обработке вязких, пластичных материалов к более твердому при
обработке хрупких материалов.
Структура абразивного инструмента обозначается номером группы (с 1 до
12) и представляет собой объемное соотношение зерен и связки с порами. Чем
выше номер, тем меньше доля зерен и больше удельный объем пор и связки.
Структуры №1...№4 относятся к закрытым (плотным), №5...№8 - средним,
11
№9...№12 - открытым. Для инструмента на керамической связке предусмотрены
дополнительные группы №13...№18 с размерами пор до 3-х мм.
На выбор структуры инструмента влияют материал детали, требования к
качеству поверхности, вид обработки и инструмента. Так, закрытые структуры
применяют при обработке твердых и хрупких материалов и при чистовой
обработке с повышенными требованиями к точности формы обрабатываемой
поверхности.
Класс точности инструмента определяет требования к зерновому составу,
точности рабочих и посадочных поверхностей и их взаимному расположению,
наличию сколов и раковин. Абразивные круги выпускают трех классов точности (в
порядке снижения требований): АА, А и Б. Остальной инструмент - двух классов:
А и Б.
Класс неуравновешенности инструмента во многом определяет качество
обработки и расход инструмента и зависит от стабильности плотности по объему
инструмента. ГОСТ 3060-75 предусматривает 4 класса неуравновешенности
абразивных кругов, связанных с требованиями по точности следующим образом:
круги класса точности АА должны соответствовать 1-му классу
неуравновешенности, класса точности А - 2-му или 3-му классу
неуравновешенности и класса точности Б - 1...4 классам неуравновешенности.
Связка предназначена для закрепления абразивных зерен в инструменте и
придания ему необходимой формы. Основой связки могут быть неорганические
или органические материалы. Состав, применение и особенности связок приведены
в табл. 2.3.
Керамические связки различаются наличием добавок и их процентным
соотношением, в связи с чем они имеют цифровой индекс: К1...К10. То же
относится к бакелитовой и вулканитовой связкам, изготовляемым в следующей
номенклатуре: Б, Б1...Б4, БУ, 5156, БП2 (бакелитовая) и В, В1...В5 (вулканитовая).
Керамическая связка является наиболее универсальной по применению для
обработки различных материалов и изготавливаемого инструмента.
Инструмент на бакелитовой связке используют при обработке вязких и
труднообрабатываемых материалов.
Вулканитовая связка применяется для изготовления эластичного
инструмента для отрезных работ, прорезки узких пазов, обработки фасонных
поверхностей, резьбы, шлицев и декоративного полирования.
Инструмент на силикатной и магнезиальной связке применяют только для
"сухого" шлифования.
Металлическая связка используется только для изготовления эльборового и
алмазного инструмента. Марки металлических связок: М1, М1П (смесь порошков
меди и олова), МО13, МО16 (порошок меди, алюминия, цинка), МО137 ( с
кадмием), МС15 (смесь порошков меди, олова, хрома, кобальта).
12
Табл. 2.3
Связки, используемые в производстве абразивного инструмента
Наименование и
состав
Неорганические
Керамическая (К).
Огнеупорная глина
(основа), полевой шпат,
тальк, кварц, жидкое
стекло
Магнезиальная (МГ)
Жидкое стекло, магнезит
и хлористый магний
Инструмент
Шлифовальные круги,
головки,
бруски,
сегменты
Круги
Круги
Силикатная (С).
Жидкое стекло, окись
цинка, мел, глина
Металлическая (М).
Медные сплавы или
алюминий
Алмазный и
эльборовый
инструмент
Органические
Бакелитовая (Б).
Фенолформальдегидные
смолы, фурфурол
Круги, бруски
сегменты,
головки
Вулканитовая (В).
Каучук (основа), окись
магния, цинка, сажа
Глифталевая (Гф).
Глифталевая смола
Круги и диски
Круги
Характерные особенности
Высокая водоупорность,
температурная и химическая
стойкость. Боится удара и
изгибающих нагрузок
Чувствительность к влаге
(СОЖ на водной основе не
применять). Допустимая
окружная скорость 20 м/с
Плохая сцепляемость с
зернами, чувствительность к
влаге, малое тепловыделение
Высокая водоупорность,
температурная и химическая
стойкость, склонность к
засаливанию
Повышенные прочностные и
упругие свойства, малая
теплостойкость (до 250°),
разрушается в щелочной
среде
Высокая упругость, малая
теплостойкость, (до 150°),
склонность к засаливанию
Повышенная упругость
Шлифовальные круги
Абразивный круг - наиболее распространенный инструмент, применяемый
при различных способах шлифования. Они подразделяются по форме рабочей
поверхности и размерам.
В табл. 2.4 приведены основные параметры абразивных кругов общего
назначения, а в табл. 2.5-эльборовых и алмазных кругов.
13
Табл. 2.4
Абразивные круги на керамической, бакелитовой и вулканитовой связках
(ГОСТ 2424-83)
Форма и основные размеры, мм
ПП - прямого профиля
D=3...1060, h=1..250, d=1..350
Эскиз
d
h
D
2П - двухстороннего конического профиля
D=250...500, h=10...32, α=40° или 60°,d=76...203
3П - конического профиля
D=63...500, h=10...50, α=10,15,18,20,35,45°,
d=10...203
ПВ - плоский с выточкой
D=10...600, h=13...100, d =5...424, d1=3...305
α
d1
ПВД - плоский с двухсторонней выточкой
D=100...900, h=25...250, d =88...315, d1=32...305
К - кольцевые
D=200 или 300, h=80...160, d=76...250
ЧЦ - чашечно-цилиндрические
D=40...150, h=25...80, d =32...125, d1=13...51
ЧК - чашечные конические
D=50...125, h=25...50, d =40...88, d1=13...32
T(1Т) - тарельчатые
D=80...250, h=8...25, d=13...32, α=15,30,45°
Круги форм 3П, ЧЦ, ЧК применяют при заточке многолезвийного
инструмента и шлифовании торцом круга, а форм Т и 1Т - для заточки
многолезвийного инструмента и шлифования резьбы и зубьев шестерен, шлицев.
Круги других форм, приведенные в табл. 2.4, используют при круглом и плоском
шлифовании периферией круга.
14
Табл. 2.5
Эльборовые (ГОСТ 17123-79) и алмазные (ГОСТ 16167-80, 16168-80Е,
16170-81Е, 16172-81Е, 16175-81Е, 16180-82Е) круги на керамической
органической и металлических связках
Тип, наименования и основные параметры, мм
1А1 - плоские прямого профиля
D=16...500, h=2...100, d=6...20З, s=2...20
Эскиз
s
А8 - кольцевые
D=6...22, h=6...25, d=2...8
6А2 - плоские с выточкой
D=50...300, h=22...33, d=16...127, s=2...6
9АЗ - плоские с двухсторонней выточкой
D=100...250, h=20...37, d=32...76, s=3...4
12А2 -чашечные конические
D=50...250, h=19...52, d=16...76, s=3...5
12А2-20 - тарельчатые
D=50...250, h=6...23, d=10...51, s=2
14ЕЕ1Х - плоские с двусторонним коническим
профилем D=25...400, h=3...10, d=6...203, s=2...5,
α=30, 40, 60, 90, 120°
1FF1Х - плоские с полукруглым профилем
D=50...150, h=2...32, d=16...51, s=2...7, R=1...16
Эльборовые и алмазные круги применяют для чистовой обработки
закаленных и труднообрабатываемых сталей и сплавов и заточки инструмента.
Шлифовальные головки
Шлифовальные головки выпускают с зерновым составом по ГОСТ 3647-80 с
индексом не ниже Н для класса точности А и индексами П, Н, Д для класса
точности Б с твердостью в интервале С1...СТ2.
Абразивный материал марок 63С, 64С, зернистостью 10...40 или 24А, 25А с
зернистостью 6...40. Связка керамическая.
Механическая прочность головок должна обеспечивать их работу при
скоростях резания 25, 35 или 50 м/с.
Основные типы, размеры и обозначения формы абразивных и алмазных
головок приведены в табл. 2.6.
15
Таблица 2.6
Головки шлифовальные
Обозначение
Наименование
Эскиз
абразивные
алм.
(эльб.)
Основные размеры,
мм
D
L
Цилиндрические
AW
АГЦ
(ЛГЦ)
30..40
3..20*
6..60
3..8*
Угловые
DW
АГУ
(ЛГУ)
12..40
6..20*
6..10
3..15*
α=75°
Конические
EW
АГК
(ЛГК)
10..32
6..20*
25..50
6..18*
α=60°
Конические
усеченные
-
АГКу
(ЛГКу)
6..20*
4..12*
α=60°
Сводчатые
F - 1W
АГСв
6..38
6..20*
10..50
9..24*
Конические
KW
-
16..40
16..60
α=30°
Шаровые
F - 2W
АГШ
10..32
2..24*
Полушаровые
FM
АГПш
(ЛГПш)
16,20,25
6..20*
20,25,32
6..14*
*- размеры для алмазного и эльборового инструмента
Алмазные головки на органических связках изготавливают с размером зерен
40...200 мкм, а на металлических связках - 28...200 мкм. Головки с эльборовыми
порошками имеют зернистость в пределах 40...160 мкм.
16
Абразивные головки применяются для обработки внутренних поверхностей
различной формы относительно небольших размеров, а также наружных фасонных
поверхностей сложного профиля.
Абразивные сегменты и бруски
Сегменты и бруски изготавливают двух классов точности А и Б. Основные
их разновидности приведены в таблицах 2.7 и 2.8.
Табл. 2.7
Сегменты шлифовальные (ГОСТ 2464-82)
Наименование
Обозначение
Форма
попереч.
сечения
Основные размеры, мм
B
h
r
Прямоугольные
СП
40..100
Выпукловогнутые
1С
60..150
75..200
85..300
Вогнутовыпуклые
2С
80, 95
125, 175
150, 220
Выпуклоплоские
3С
110..350
40..240
180..300
200..500
Плосковыпуклые
4С
100, 190
40, 50
150, 160
220, 400
Трапециевидные
5С
60, 100
16, 40
125, 200
17
20..63
L
80..250
Табл. 2.8
Бруски шлифовальные (ГОСТ 2456-82)
Наименование
Обозначение
Форма поп.
сечения
Основные размеры,
мм
B
h
L
Квадратные
БКв
4...45
116...200
Прямоугольные
БП
Л1БП
БКр
2...80
3...25
4...100
4...20
D=6...16
15...200
63..250
100,150
БТ,
ЛБТ
БПкр
ЛБПкр
ЛБС
6..16
4...16
16...40
36...100
Л1БС
Л2БС
16...25
25...100
26...47
5...16
25...42
25...130
Круглые
Треугольные
Полукруглые
Выпуклые
Вогнутые
R=13, 16, 20
150,200
Абразивный материал сегментов - электрокорунд марки 15А (зернистость
10...50), марок 13А, 14А (зернистость 10...125), марок 93А, 94А или карбид
кремния черный марок 53С, 54С,55С (зернистость 10...125). Связка - бакелитовая.
Материал брусков - электрокорунд марки 25А (зернистость 5...25), 23А, 24А
(зернистость 25..М7), карбид кремния зеленый марки 63С, 64С (зернистость
16...М7), эльбор (зернистость ЛМ40...ЛМ5), алмазные порошки зернистостью
50/40...250/200. Связка алмазных брусков - вулканитовая или металлическая,
эльборовых - керамическая, для других абразивных материалов - керамическая или
бакелитовая.
Сегменты и бруски используются для суперфиниширования, хонингования
или ручной обработки различных материалов.
Примеры обозначения абразивного инструмента на жесткой основе:
• круг шлифовальной формы ПП из белого электрокорунда:
ПП D*h*d 24А 10-П С2 7 Б5 35 м/с А 1кл ГОСТ 2424-83;
• круг эльборовый типа 1Е1 с толщиной эльбороносного слоя 6 мм:
1Е1 D*h*d*6 ГОСТ 17123-79Е;
• круг алмазный формы 1А1:
2720-0139 ГЗСТ 16167-80;
• головка шлифовальная типа AW из белого электрокорунда:
AW D*h 24А 25-Н СТ1 6 К А 35 м/с ГОСТ 2427-82;
• головка шлифовальная алмазная формы АГЦ, b=16 мм, h=13 мм:
2748-0001 ГОСТ 17116-71;
18
• брусок шлифовальный типа БП из зеленого карбида кремния со
звуковым индексом 33, структурой №7 на бакелитовой связке:
БП b*h 63С 6-Н С2-337 БА ГОСТ 2456-82;
• брусок хонинговальный алмазный из алмазов марки АС4 зернистостью
160/25 на металлической связке М1 со 100%-ной концентрацией алмаза:
2768-0123 АС4 160/125-100-М1 ГОСТ 5.1826-73;
• сегменты шлифовальные типа 5С из электрокорунда нормального со
звуковым индексом 33, структурой №6 на бакелитовой связке:
5С b*h*l 14А 40-Н С1-336 Б ГОСТ 2464-82.
2.2. Инструмент на гибкой основе
Инструмент на гибкой основе включает в себя шлифовальную шкурку и
изделия из них, шлифовальные круги на каучуковой или эпоксиднокаучуковой
основе, круги полировальные из текстильных материалов.
Шлифовальная шкурка изготовляется на бумажной, тканевой основе или на
металлической ленте нанесением с помощью клея абразивного материала.
Бумажная основа - бумага марок от 0...140(П1) до 0...240(П5) или от
БШ140(П6) до БШ240(П8) - невлагостойкая и ОВ-100, ОВ-110, ОВ-200, ОВП-120 влагостойкая.
Тканевая основа - саржа марок ЛП, ЛО2, Л1, Л2, Л2Г, С1, Л1Г,С2, С2Г, У1,
У1Г, У2, У2Г, П, СП, капрон, шифон или плащевая ткань.
Металлическая - стальная или латунная фольга толщиной 0.1...0,3 мм.
В качестве клея для нанесения абразивных порошков применяется
мездровый клей (на бумажную невлагостойкую основу), алкидный лак ПФ-587,
ЯК-153 или эпоксидный клей (на бумажную влагостойкую основу),
фенолформальдегидные смолы марок СФЖ-3038 и СФЖ-3039 (на тканевую
основу). Закрепление абразива на металлических лентах производится
металлизацией.
Абразивные материалы для шкурок (электрокорунд, монокорунд, карбид
кремния, кремень, эльбор, алмаз) наносят на основу электростатическим (Э),
механическим (М) или гравитационным (Г) методами.
Шкурка на бумажной и тканевой основе выпускается в виде рулонов
шириной 500...1000 мм и длиной до 10-ти м.
Эльборовая шкурка выпускается в виде бобин шириной до 100 мм и длиной
до 50 м из эльбора марок ЛО, ЛП зернистостью 3...160.
Алмазная шкурка выпускается на металлической основе в виде листов
шириной 22...200 мм и длиной 70...2000 мм.
Изделия из шлифовальной шкурки
Листы и диски шлифовальные выпускаются следующих размеров: листы (Л)
шириной 70...125 мм и длиной 625...1000 мм; диски сплошные (Д) и с отверстием
(ДО) - диаметром 80...340 мм; диски с прорезями (ДП) - диаметром 102...170 мм с
16-тью прорезями глубиной 20 мм. Эти изделия применяются для ручного и
машинного (на полировальных устройствах) шлифования и доводки плоских
поверхностей.
19
Круги лепестковые (ГОСТ 22775-77) из шлифовальной шкурки выпускают
двух типов: КЛ без оправки (D=120...150 мм, h=25...140 мм, d=32 или 40 мм) и
КЛО - с жесткой оправкой (D=40...140 мм, h=10...40 мм, d=6 или 8 мм).
Лента шлифовальная бесконечная для установок ленточного шлифования
имеет следующие размеры: ширина 2,5...250 мм, длина 220...12500 мм.
Диски алмазные эластичные изготовляют диаметром 200 мм из
шлифпорошков марки АС2 зернистостью 50/40...80/63 и микропорошков АСМ
зернистостью 1/0...60/40. Основой служит хлопчатобумажная прорезиненная ткань.
Предназначены для обработки металлографических шлифов с параметрами
шероховатости 0,04...0,08 мкм по Ra.
Эластичные шлифовальные круги выпускают на поропластовой или
эпоксидно-каучуковой связке с градацией по четырем степеням пластичности
(17К...4ЭК) и шлифпорошком из карбида кремния зеленого зернистостью 4...16.
Применяются для декоративного полирования фасонных поверхностей.
Круги шлифовальные из текстильных материалов выпускают диаметром
70...400 мм для декоративного полирования незакрепленным зерном.
Примеры условного обозначения абразивного инструмента на гибкой
основе:
• шкурка водостойкая тканевая (утяжеленная саржа) с нанесением
абразивного материала электростатическим способом из карбида
кремния зеленого зернистостью 40-Н/25-П на смоле СФЖ, класса А:
шкурка D27 b*L У1Г 63С 40-Н/25П СФЖ А ГОСТ 13344-79;
• шкурка неводостойкая бумажная (П2) с нанесением электростатическим
способом электрокорунда зернистостью 25-Н на мездровом клее, класс
А:
шкурка 1Э b*l П215А25-Н MА ГОСТ 6456-82;
• шкурка шлифовальная алмазная (АС6) зернистостью 100/80:
шкурка L*b АС6 100/80 ТУ2-037-88-78;
• шкурка шлифовальная эльборовая (ЛО) типа ЭС зернистостью 160/125:
шкурка ЭС b*L ЛО 160/125 ОСТ 2И74-6-77;
• диск шлифовальный класса А с отверстием, из карбида кремния зеленого
зернистостью 6-П, из шлифовальной шкурки на бумажной основе (П2),
класса Е:
ДО D*d 63С 6-П Б1 П2 А ГОСТ 22773-77;
• круг шлифовальный лепестковый из шкурки класса А из электрокорунда
зернистостью 5-П на сарже С2Г, класс А:
КЛО D*h*d 15А 5-П А2 С2Г А ГОСТ 22775-77;
• алмазная лента полировальная с шириной алмазного слоя b из порошка
марки АС2 зернистостью 63/50, 100%-ной концентрации на
каучукосодержащей связке Р9:
АЛП b АС2 63/50-100-Р9 ТУ2-037-198-77;
• алмазный эластичный (Е) диск из порошка марки АС2 зернистостью
80/63, 100%-ной концентрации, на каучуковой связке Р1:
АЕА D*b АС2 80/63-100-Р1 ТУ2-037-197-73.
2.3 Пасты
20
Пасты применяют для доводки, притирки и полирования поверхностей в
условиях машинной обработки или вручную. В качестве абразивного материала
используют алмазный, эльборовый или электрокорундовый порошки.
Выпускаются с нормальной (Н), повышенной (П) или высокой (В) концентрацией
абразивного порошка. В зависимости от основы пасты могут быть мазеобразной
(М) или твердой (Т) консистенции, смываемые водой (В), органическими
растворителями (О) или водой и органическими растворителями.
Алмазные порошки применяют марок А или АС2 зернистостью
50/40...125/100, микропорошки А, АН, АСМ, АСН зернистостью 0,1/0...60/40, а
эльборовые - марки ЛО зернистостью 3...50 мкм.
Пример условного обозначения пасты из синтетических алмазов марки АСМ
зернистостью 28/20 нормальной концентрации, смываемой органическими
растворителями, мазеобразной:
АСМ 28/20 НОМ СТ СЭВ 206-75.
При обозначении паст с эльбором порядок расположения буквенных
индексов меняется: МНО вместо НОМ для алмазных паст.
21
3. ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ
Задание предусматривает выбор инструмента для обработки одной из
поверхностей, включая выбор типа инструмента, формы, размеров, полной
характеристики инструмента в соответствии с типом, выбор класса точности,
класса неуравновешенности и допустимой окружной скорости для вращающегося
инструмента.
Для каждого инструмента необходимо выполнить эскиз обработки с
указанием всех рабочих движений в соответствии со способом обработки.
Варианты заданий
№
задания
№
вар
Эскиз
1
d
2
d
3
h
Размеры
Шерох.
пов.,
Ra,
Прип.,
мм
Материал
заготовки и
твердость
1
2
3
4
5
24n6; 20
40h8; 100
60m7; 24
30h7; 80
120k6; 80
0,4
1,25
0,8
0,8
0,4
0,4
1,2
0,6
0,6
0,5
60Г
45 HRCэ42
40Х
40 HRCэ42
45
1
2
3
4
5
50H8; 32
20H7; 18
120H9; 90
100H6 60
180H9; 80
0,8
0,4
0,8
0,2
1,25
0,6
0,4
0,8
0,5
0,8
20Л
СЧ 20
45
КЧ 60-2
45Х
1
2
3
4
5
40; 200
20; 200
10; 300
40; 100
20; 100
0,8
0,4
0,8
0,4
0,8
0,4
0,3
0,2
0,3
0,2
СЧ 20
40 HRCэ42
СЧ 20
40 HRCэ42
СЧ 20
Задание №4. Выбрать характеристику абразивного инструмента для
предварительной обработки наружной цилиндрической поверхности
заготовки из стали 40Х с припуском 2 мм.
Задание №5. Выбрать способ обработки и рабочие параметры
инструмента для окончательной обработки отверстия по вариантам:
1 Сталь 40Х, HRCэ 55..57, Rа 0.4, DхL 60х20
2 Чугун СЧ20, Rа 0.2, DхL 120х50
3 Сталь ШХ15, HRCэ 62..65, Rа 0.2, DхL 30х40
4 Бр ОЦС 3-3-1, Rа 0.08, DхL 60х12
5 Сталь 30Л, Rа 0.4, DхL 120х32
Задание №6. Расшифровать данные, приведенные в качестве
маркировки двух-трех абразивных инструментов по заданию преподавателя и
выбрать режим резания для одного из них.
22
Содержание отчета
В отчете необходимо привести следующие данные по каждому из
шести заданий:
1. Краткое обоснование выбора всех рабочих параметров
абразивного инструмента.
2. Наименование и обозначение рабочих параметров инструмента.
3. Эскизы обработки с указанием всех необходимых движений и
элементов режима резания.
23
Приложение
Порядок работы с программой- тренажером
«Абразивный инструмент»
Программа предназначена для самостоятельного закрепления знаний
студентов по расшифровке условных обозначений абразивного инструмента.
Имя программного файла - «Abraziw», запуск которого вызывает
появление меню, охватывающего основные разделы темы :
1. Классификация абразивных материалов.
2. Абразивный инструмент на жесткой основе.
3. Абразивный инструмент на мягкой основе.
4. Пасты.
5. Все перечисленное.
Ошибочный ответ на запрос программы вызывает вывод на экран
разъяснений по сути вопроса и вывод другого варианта вопроса.
При появлении трех ошибок подряд или в пределах одного раздела более
пяти выдается сообщение о необходимости повторной работы с данным
разделом.
В итоговом сообщении указываются количество ошибок по каждому
разделу и темы, число ошибок по которым больше двух.
24