Абразив для шлифовки металла

Обновлено: 06.01.2025

Абразивные материалы (абразивы) – материалы, которые используются для зачистки и шлифования поверхностей из металла, пластика, минералов, стекла, дерева и т.д. Они обладают повышенной твердостью, поэтому широко применяются для порезки, хонингования, суперфиниша.

Изготовление любых деталей в производственных условиях предполагает обработку поверхностей абразивами. Доводка готовых изделий осуществляется с помощью абразивного инструментария – наждачной бумаги, шлифовальных кругов, полировальных дисков и т.д. Выбор абразива и метода обработки определяются степенью твердости материала и целями его дальнейшего применения.

Что такое абразивные материал

Абразивными называются материалы, обладающие высокой степенью твердости по сравнению с обрабатываемыми поверхностями. Они предназначены для механической зачистки, порезки, шлифования, полирования или заточки других материалов. Условно все абразивы подразделяют на два типа:

природные;
искусственные (синтетические).

Существует множество материалов с высокими абразивными свойствами, которые применяются в промышленности. Работоспособность абразивов определяется несколькими параметрами:

материалом зерна;
степенью зернистости;
конфигурацией инструментария.

Износоустойчивость шлифматериала зависит от показателей твердости, химической неактивности резцовых составляющих, их термостойкости и т.д. Зачастую под абразивами понимают сверхпрочные материалы, такие как кварц или алмаз. Но в некоторых случаях даже мягкие абразивные материалы могут использоваться для шлифования или полирования.

Абразивной способностью обладают все материалы, имеющие определенную степень твердости, вязкости, износоустойчивости и форму абразивных зерен. Именно на существенном различии степени твердости основаны механические принципы шлифования, порезки и полирования материалов.

Технические характеристики абразивов определяют двумя способами:

по минералогической шкале (шкала Мооса);
вдавливанием пирамиды из алмаза в испытуемый материал.

Под абразивной способностью следует понимать возможность одних материалов обрабатывать другие. В производстве используются только те инструменты, которые обладают достаточной механической прочностью. Это позволяет минимизировать затраты на частую замену разрушившихся абразивов.

Виды абразивных материалов

Абразивные материалы классифицируют по нескольким критериям:

степень твердости – сверхтвердые, твердые и мягкие;
размер шлифовальных частиц – грубые, средние и тонкие;
химический состав – природные и синтетические.

Пригодность абразивных материалов к механической обработке определяется кристаллографическими, термическими, химическими и физическими свойствами. Немаловажное значение в определении степени износоустойчивости абразивов имеет их способность к истиранию, разламыванию и плавлению во время обработки.

Вид абразивного материала определяют по степени его зернистости. Для этого его просеивают через сито с определенным размером ячеек. Величина абразивных зерен характеризуется фракцией. Она может быть мелкой, крупной, предельной, комплексной или основной. После просеивания материала определяется процентное содержание основной фракции, которая впоследствии обозначается индексами Д, Н, В И П.

Твердость абразивных материалов влияет на сферу их применения и особенности механической обработки. Сверхтвердые абразивы с крупными зернами используют для грубой шлифовки и зачистки поверхностей, а более мягкий абразивный материал применяют для полировки и финишной обработки деталей.

Природные абразивные материалы

В большинстве случаев естественный абразивный материал по своим техническим характеристикам – износоустойчивости, твердости, термостойкости – уступает синтетическим абразивам. Тем не менее, многие из них используются в промышленности для порезки и шлифования материалов. К наиболее распространенным из них относятся:

гранат – природный минерал, состоящий из смеси изоморфных рядов, используется для резки и шлифовки;
алмаз – минерал, обладающий алмазоподобной кубической формой углерода, который применяется для резки сверхпрочных материалов;
корунд – бинарное соединение из кислорода и алюминия, использующееся для шлифовки в виде порошка;
мел – углекислый кальций, который применяется для очень тонкой абразивной обработки;
красный железняк – минерал железа, использующийся для полирования поверхности стекол и металла;
пемза – пористая вулканическая порода, которую чаще используют для грубой шлифовки;
трепел – сцементированная осадочная порода, которая используется в форме порошка для обработки металла и камней;
кварц – диоксид кремния, который используется только в сочетании с водой для пескоструйной обработки камней;
наждак – минеральное вещество, в состав которого входит корунд и магнетик; применяется для зачистки, шлифования и полирования поверхностей.

Природные абразивные материалы используют при изготовлении ручного и стационарного оборудования для механической обработки заготовок или готовых деталей. Сфера их применения определяется техническими и абразивными свойствами. Наиболее износоустойчивым и прочным является алмаз, который может использоваться как для порезки материалов, так и для шлифования поверхностей.

Искусственные абразивные материалы

Широкое применение в промышленности нашли синтетические абразивные материалы. В отличие от природных, они обладают лучшими эксплуатационными характеристиками. Большая однородность основных фракций обеспечивает качественную обработку поверхностей из металла, пластика, стекла, дерева, камня и т.д.

В производственных условиях для шлифования и порезки материалов могут использоваться:

эльбор (боразон) – обработка стали и металлических сплавов;
купрошлак – механическая очистка деревянных, металлических и бетонных покрытий;
бор-углерод-кремний – шлифование стекла, камней, цветных и черных металлов;
искусственный алмаз – обработка металлических деталей и камня;
карборунд – обработка титана, цветного металла, стали и других сплавов;
карбид бора – шлифование черного металла и поверхностей стекла;
электрокорунд – преимущественно обработка черных металлов;
диоксид титана – полирование деталей из цветных металлов;
фианит – обработка металлических поверхностей;
диоксид олова – полирование стекол и металлов;
стальная дробь – шлифование мягкого камня (мрамора).

Сыпучие абразивные материалы используются в пескоструйной обработке, а также при изготовлении шлифовальных и полировальных кругов. Сверхпрочные абразивы применяют для порезки древесины, стекла или металлических сплавов.

Методы абразивной обработки

Природные и синтетические абразивные материалы успешно применяются в следующих видах механической обработки:

круглое шлифование – механическая обработка отверстий, сферических и цилиндрических поверхностей;
бесцентровое шлифование – механическая обработка обоймы подшипников, наружных или внутренних поверхностей;
плоское шлифование – механическая обработка вертикальных и горизонтальных поверхностей несложной геометрии;
ленточное бесцентровое шлифование – обработка сложных профилей и других наружных поверхностей;
разрезание – демонтаж и заготовительное производство;
притирка – механическое притирание поверхностей;
гидроабразивная обработка – струйная очистка различных поверхностей;
ультразвуковая обработка – изготовление штампов и пробивка сквозных отверстий в металле;
пескоструйная обработка – грубая очистка поверхностей от ржавчины, краски и других типов загрязнений;
магнитно-абразивная обработка – очистка и шлифование материалов в магнитном поле с помощью намагниченного сыпучего абразива;
хонингование – шлифование отверстий в металлических насосах, трубах, цилиндрах;
полирование – устранение шероховатостей на поверхности;
суперфиниш – сверхтонкая полировка готовых изделий из металла, стекла, камня и т.д.

Для вышеперечисленных типов обработки используются разные абразивные материалы. Шлифование, пескоструйная очистка и другие типы механической отделки позволяют добиться желаемой степени ровности и гладкости поверхностей.

Виды абразивных инструментов

Качество шлифования и порезки материалов во многом зависит от способа применения абразива. В промышленности все абразивные материалы закрепляются в специальных установках, обеспечивающих максимальную точность производимых работ. К числу наиболее распространенных абразивных инструментов можно отнести:

шлифовальные диски;
шлифовальные ленты;
полировальные круги;
наждачную бумагу;
бруски для заточки;
отрезные круги;
галтовочные тела;
мелкозернистые пасты;
стальную вату;
крупные зерна (для пескоструйной обработки).

Абразивными инструментами также считаются абразивные материалы, изготовленные в определенной форме – заточный брусок, отрезной диск и т.д. Их износоустойчивость и эксплуатационные характеристики во многом зависят от качества их крепления к стационарным станкам или ручному инструменту.

Если в инструменте абразив закреплен плохо, то во время работы он будет испытывать избыточную нагрузку, что приведет к выпадению зерен и ухудшению его абразивных свойств. В связи с этим при производстве многих их них стали использовать армирующие сетки из металла и стекловолокна.

Виды работ по шлифовке металлических изделий

Шлифование металла является одним из важнейших этапов конечной обработки поверхности металлических изделий. Благодаря шлифовке удаётся значительно снизить шероховатость поверхности и довести необходимые отверстия до заданного размера.

Одним из видов конечной обработки поверхности металла является шлифовка. Оно предполагает снятие поверхностного слоя с помощью различного инструмента с применением абразивных материалов. Шлифование металла позволяет решить следующие задачи:

удалить все оставшиеся неровности после предварительной доводки;
добиться высокой точности требуемых размеров детали (геометрических размеров, внутренних и внешних диаметров, соблюдения точного соответствия заданной форме поверхности высших порядков: парабола, эллипсоид и так далее);
придания детали эстетической привлекательности.

Методы шлифования металла

В настоящее время разработано большое количество методов финишной доводки металла, которые реализуются с помощью специальных станков и оборудования. Шлифовка металла классифицируется по следующим признакам:

выбранному методу;
используемому оборудованию (специальных или унифицированных станков);
применяемых абразивных материалов;
глубине обработки;
требуемой точности;
механической или ручной шлифовки.

К основным методам относятся:

шлифование поверхностей, имеющих плоскую форму (этим методом обрабатывают внешние поверхности, имеющие заданную кривизну);
круглое шлифование;
бесцентровая обработка;
зубошлифование;
шлифовка внутренних поверхностей.

ленточно-шлифовальные, кругло и плоскошлифовальные, внутришлифовальные, бесцентрово-шлифовальные станки;
аппараты общего назначения (токарные, фрезерные, сверлильные);
специальное оборудование.

Каждый из типов станков применяется для выполнения целого перечня подобных операций. Например, особенности процесса шлифовки металла круглошлифовальным станком заключаются в выполнении операции у деталей цилиндрической формы. Внутришлифовальный аппарат применяется для доводки внутренних поверхностей металла. Все станки делятся на две большие категории: с применением средств электронного управления (выполняющие операцию с ЧПУ) и без такого оборудования. Первый тип позволяет решать широкий круг задач. Они оснащаются целым набором инструментов и приспособлений. Последовательность и способы обработки металлов задаются специальным программным обеспечением.

Станки, предназначенные для выполнения других операций (токарный, фрезерный), используются совместно с инструментом, способным оснащаться абразивным материалом (лентой или кругами). Качество шлифовки металла зависит от скорости вращения и величины абразивной крошки, расположенной на применяемом круге.

Специальное шлифовальное оборудование предполагает выполнение узкоспециальных операций. Оно способно решать конкретные задачи на этапе предварительной или окончательной подготовки деталей.

Круглое наружное шлифование

Данный метод предполагает применение специальных круглошлифовальных станков. Работа таких станков основана на принципе последовательного прижима детали к поверхности абразивного инструмента. В зависимости от степени прижима и величины абразивного элемента добиваются необходимой точности.

Круглошлифовальная обработка обладает рядом преимуществ, которые позволяют получить высокое качество, снизить шероховатость поверхности:

детали могут иметь достаточно большие габариты;
станки обладают возможностями по точной настройке технических параметров, от которых зависит качество шлифовки;
широкий ассортимент выпускаемых станков (от настольных до крупногабаритных) позволяет выбрать необходимый экземпляр и решать задачу на основании соотношения эффективности и стоимости.

Круговое шлифование металла применяется практически во всех отраслях станкостроения, автомобильного и авиастроения, металлообработки.

Внутреннее шлифование

Для решения таких задач применяются внутришлифовальные станки. Главная их особенность заключается в способе взаимодействия заготовки и шлифовального инструмента. В зависимости от конструкции применяются следующие виды взаимодействия:

вращение заготовки и прямая подача шлифовального инструмента;
подача детали к вращающемуся шлифовальному устройству;
комбинированная подача (она бывает параллельного и поперечного типа).

Внутренне шлифование применяется при изготовлении следующих изделий:

различных подшипников (шариковых и роликовых);
изделий трансмиссии автомобиля (амортизаторов);
гидравлических и пневматических устройств.

Внутреннее бесцентровое шлифование позволяет решать следующие задачи:

улучшить качество внутренней поверхности металла;
устранить осевое смещение готового отверстия;
придать ему правильную округлую форму заданного диаметра.

Зубошлифование

В соответствии с названием это процесс шлифовки зубьев различных зубчатых колес, зубчатых и червячных передач с заданным шагом, размером и формой зубьев. Шлифовка проводится тремя способами:

методом обката при непрерывном шлифовании;
таким же методом с периодическим делением;
профильным шлифованием.

Первый метод заключается в одновременной шлифовке обеих поверхностей каждого зуба. Благодаря этому удается получить высокую производительность процесса. При такой обработке достаточно сложно учитывать погрешности обработки, которые зависят от величины шага зубьев. Применение второго метода позволяет устранить этот недостаток. В этом случае снижается скорость шлифовки всего зубчатого колеса.

Профильное зубошлифование позволяет проводить шлифовку металла за один проход. При правильном задании параметров положения инструмента удается получить поверхность с высокой степенью.

Для повышения качества получаемых деталей применяют операцию зубохонингования. В этом случае вместо стандартного абразивного материала используют специальную смесь белого электрокорунда, хромотитана и нитрида бора. Она обладает уникальными абразивными свойствами. С ее помощью удается получить наивысшую степень шлифования.

Бесцентровое шлифование

Данный вид шлифовки применяется для обработки внутренних и наружных поверхностей металла. Шлифовка внешней части выполняется двумя способами:

Первый способ предполагает обработку заготовок, имеющих большую длину. Обязательным условием является сохранение постоянства диаметра вдоль всей протяженности детали.
Вторым способом обрабатывают поверхности, на которых имеются технологические углубления, проточки, различные вырезы. С его помощью производится шлифовка фасонных и ступенчатых деталей.

В первом случае производится продольная подача инструмента при одновременном вращении детали вокруг своей оси. Для получения наилучшего эффекта ось ведущего вала во время вращения расположена под определенным углом по отношению к оси шлифовального. Данный угол определяется диаметром и длиной заготовок.

Второй способ предполагает изменение подачи шлифовального инструмента в зависимости от конфигурации изделия из металла. Он позволяет получить высокую точность и качество обработанной поверхности.

Метод бесцентрового шлифования применяется на многих предприятиях, которые производят продукцию в больших количествах. Он обладает высокой производительностью. Благодаря своим преимуществам позволяет получить хорошее качество шлифовки промышленной продукции из металла.

Такой метод применяется для обработки внутренних элементов деталей из металла. Подход к реализации данного метода аналогичен обработке внешних поверхностей. Подача шлифовального круга осуществляется во внутреннее отверстие детали.

Шлифование плоских поверхностей

Очень часто возникает необходимость обработки плоских поверхностей. Плоская шлифовка деталей из металла предполагает три разновидности операций: обдирную, черновую, чистовую обработку. Первый тип операции производится, когда необходимо удалить твердый поверхностный слой металла, а строгание или фрезерование металла провести затруднительно. Таким способом обрабатывают детали из чугуна, стыки сварных конструкций и отдельные типы стальных заготовок.

Черновая и чистовая плоская шлифовка металла применяется последовательно. Это позволяет добиться высокой точности и получить идеально ровную поверхность металла с минимальным показателем шероховатости. Плоскошлифовальные работы выполняются на специальных станках с применением абразивных кругов различной точности. В зависимости от поставленной задачи применяют однопроходный или многопроходный метод шлифовки металла. Второй выполняется с применением мелкого абразива, что снижает значение воздействующих сил на обрабатываемую поверхность, приводит к улучшению температурного режима, уменьшает возможную деформацию в процессе обработки.

Технологически плоская шлифовка металла реализуется следующим образом. Деталь закрепляется на неподвижном столе станка. Фиксация может быть механической или магнитной. Обработка металла производится шлифовальным кругом. Во время работы он совершает вращательные и поступательные движения.

Применяемое оборудование и инструменты

Шлифовальные работы по металлу производятся с применением специальных станков или вручную. Шлифовальные станки подразделяются на группы:

круглошлифовальные;
внутришлифовальные;
обдирочно-шлифовальные;
специальные шлицешлифовальные;
плоскошлифовальные станки с круглым или плоским столом;
притирочные и полировальные.

Такое многообразие станков позволяет получать при обычной шлифовке металла коэффициент шероховатости, равный 0,32 мкм, при точной обработке – до 0,08 мкм. С применением специальных абразивных составов этот показатель достигает 0,02 мкм.

Второй способ предполагает применение ручного инструмента. Это могут быть электрические шлифовальные машины, дрели или приспособления для ручной обработки (абразивные круги, ленты, полотна, различные напильники и надфили).

Используемые абразивные материалы

Основу любого инструмента для шлифовки металла составляет абразивный материал. Он представляет определенного размера зерна, скрепленные специальным клеящим составом. В зависимости от размера крошки применяется абразивный инструмент для обработки с заданной точностью. Абразивные инструменты изготавливаются в форме:

круга (номенклатура диаметров достаточно широкая);
вала (для внутренней обработки);
ленты или круговой ленты;
листов (в качестве подложки может применяться бумага или специальная ткань).

В качестве абразивной крошки используют естественный (природный) и искусственный камень. На промышленных предприятиях, в обрабатывающих цехах применяется абразивный инструмент с искусственным материалом. Он обладает повышенными физико-механическими характеристиками.

Понравилась статья? Обязательно поделитесь своим мнением в блоке комментариев!

Маркировки и зернистость шлифовальных кругов

Круг шлифовальный: назначение, виды и практическое использование. Зачистные, обдирочные диски и чашки. Маркировка по различным ГОСТ. Виды, состав и роль абразивов и связок. Как правильно выбрать шлифкруг.

По устоявшейся традиции один из самых распространенных инструментов для абразивной обработки – круг шлифовальный. Это связано с тем, что такие изделия с незапамятных времен производились в виде диска с отверстием посередине и использовались для вращательной шлифовки металла, дерева и камня. Применяемый для этих же целей современный инструмент имеет самые разнообразные формы (диск, цилиндр, конус, тарелка, чашка), но в обиходе и технической литературе по-прежнему называется шлифовальным кругом. Материалом для изготовления таких абразивных кругов служит композит, состоящий из прочной основы, равномерно заполненной мелкими режущими зернами. В древности для этих целей использовали природные минералы, в основном твердые песчанки, а в наше время все абразивные композиты искусственные. Шлифовальные круги имеют множество разновидностей и типоразмеров и применяются как при шлифовке приводным инструментом (на болгарках и прямошлифовальных машинках), так и для работы на промышленных шлифовальных станках.

Назначение шлифовальных кругов

Шлифовальный инструмент предназначен для удаления поверхностного слоя материала в целях придания детали заданных геометрических размеров или требуемой шероховатости поверхности. Кроме того, прямой шлифовальный диск используется для обдирки литых заготовок, зачистки сварных швов, а также удаления окалины, ржавчины и других загрязнений с поверхности металлических изделий. Различные формы шлифовальных кругов позволяют производить механическую обработку и шлифовку не только прямых, но и криволинейных поверхностей. При этом абразивный инструмент может выступать в роли шаблона для профиля обрабатываемой поверхности. Тонкая шлифовка выполняется для придания поверхности изделия необходимого класса чистоты. Для этого используют полировальные диски с очень мелким зерном и мягкой связкой. Еще одна область использования шлифовальных кругов — заточка различного инструмента: столярного, слесарного и металлорежущего, используемого на станках.

Отдельную категорию составляют шлифкруги с хвостовиком, предназначенные для работы ручным приводным инструментом с зажимными патронами.

Виды шлифовальных кругов

Существуют различные классификации видов шлифовальных кругов, основанные на их технических характеристиках: по форме, по марке абразива, по виду связки, по зернистости. Совокупности таких параметров определяют вид обработки, для которой может использоваться тот или иной абразивный диск. По производственному назначению они делятся на шлифовальные (для грубой и тонкой шлифовки) и зачистные (обдирочные). Первые применяют для всех типов шлифования и заточки, а вторые — для очистки металлических поверхностей от различных загрязнений.

Один из самых распространенных подвидов шлифкругов, имеющий собственное название, — это наждачные круги, используемые в электроточилах.

Шлифовальные

Абразивные диски, используемые для механообработки, заточных операций, шлифовки и полировки, обобщенно называют шлифовальными. В основном, их применяют для удаления неровностей и уменьшения шероховатости поверхностей на изделиях из минеральных материалов и различных металлов. Существует большое количество форм и типоразмеров такого инструмента, большинство из которых предназначено для шлифовальных работ по металлу. Кроме самых обычных шлифкругов с прямым профилем, которые повсеместно используют для заточки инструмента и обработки плоских поверхностей, существует множество других типов специальной формы. К примеру, тарельчатые круги применяют для обработки зубьев долбяков и фрез, конические — для шлифовки резьбы, чашки — для торцевого шлифования. Также существуют шлифкруги для полировочных работ по плоским и профильным поверхностям.

Обдирочные

Одна из разновидностей вращательного шлифовального инструмента – круг зачистной. По этому названию можно понять, что их применяют для зачистки поверхностей перед основными операциями механообработки или сварки. Эти шлифкруги имеют прямой профиль (тип по ГОСТ № 1), и поэтому еще одно наименование такого инструмента — диск зачистной. Они используются для обработки литья и сварных швов, а также для удаления заусенцев, ржавчины и старых лакокрасочных покрытий. Если зачистной диск применяется для снятия корок и окалины с литых заготовок и поковок, то он называется обдирочный. В процессе работы зачистные круги подвергаются сильному ударному воздействию, поэтому в качестве связки в них используют бакелитовые смеси.

Обозначения шлифовальных кругов по ГОСТ

Основными характеристиками шлифовальных кругов являются его форма, геометрические размеры, типы абразива и связующего материала, твердость и скоростные параметры. При маркировке абразивных кругов различные производители ориентируется как на старые, так и на новые редакции ГОСТ, но в целом она содержит одну и ту же информацию с небольшими отличиями, которые, в основном, касаются обозначений зернистости и твердости. Технические параметры шлифкругов могут наноситься на внешнюю поверхность диска как в виде одной строки, так и отдельными информационными блоками.

Однострочная маркировка шлифовального круга, изображенного ниже, выглядит так: 125х20х32 63С 40 К-L V 35 м/с ГОСТ 52781-2007. Если с размерами и скоростью в этой строке все понятно, то остальные параметры требуют расшифровки. 63С означает, что шлифовальный круг изготовлен из зеленого карбида кремния, 40 — код зернистости, K-L — тип твердости, V — керамическая связка. Хотя полный формат ГОСТ маркировочной строки включает в себя десять полей: [Тип] [Размеры] [Марка абразива] [Зернистость] [Твердость] [Структура] [Связка] [Линейная скорость] [Класс точности] [Класс неуравновешенности] [Нормативный документ], – обозначения некоторых характеристик в маркировке реальных изделий могут опускаться.

Форма круга

ГОСТ 52781—2007 описывает шлифовальные круги двадцати четырех форм, каждому из которых присвоено название и цифровой код, указываемый в первом поле маркировки. К примеру, самый массовый шлифкруг прямого профиля имеет код «1», а чашечный конический, который в обиходе называют «чашка шлифовальная» — «11». Кроме них, в перечне ГОСТ присутствует множество форм с различными вытачками и профилированными рабочими поверхностями, среди которых самые распространенные — это тарельчатые шлифовальные круги.

Размер

В этом же ГОСТ приводятся таблицы с нормативными размерами каждой формы шлифовальных кругов, которые указываются во втором поле маркировочной строки. Для шлифкруга прямого профиля установлен размерный ряд из тридцати диаметров в интервале от 6 до 1250 мм, при этом каждому диаметру соответствует определенный набор значений посадочных отверстий и толщин. Профильные шлифовальные круги имеют гораздо меньше вариантов диаметров: от четырех до десяти.

Вид абразива

Третье поле маркировки шлифовального круга содержит код марки абразива, использованного при его изготовлении. Самыми распространенными среди них являются электрокорунд и карбид кремния. В зависимости от процентного содержания оксида алюминия электрокорунд делится на белый (обозначение сортов — от 22А до 25А) и нормальный (12А÷16А). Кроме того, существует несколько его разновидностей с добавками оксидов хрома, циркония и титана, которые применяют в шлифкругах специального назначения. В качестве абразива используют два вида карбида кремния: черный и зеленый. Сорта первого обозначаются литерами от 52С до 55С, а второго — от 62С до 64С.

Карбид кремния тверже электрокорунда, но более хрупок, менее теплостоек и хуже удерживается связующим материалом шлифовального круга.

Зернистость

Значение зернистости указывают в четвертом поле маркировки. Этот параметр определяет класс чистоты поверхности после ее обработки шлифовальным кругом: чем меньше размер зерна абразива, тем меньше ее шероховатость. Но мелкое зерно не позволяет снимать большие припуски, что снижает производительность шлифования. Этот параметр необходимо выбирать в соответствии с видом обработки: для обдирки использовать шлифкруги с крупным зерном, а для шлифовки и заточки — с мелким.

В разных ГОСТ и для разных материалов используют отличные друг от друга системы обозначения зернистости шлифовальных кругов. В приведенном выше примере применено обозначение по ГОСТ 3647-80, в соответствии с которым код зернистости необходимо умножить на десять, в результате чего получится примерный размер зерна в микронах. «Примерный» — потому что по таблице ГОСТ числу 40 соответствует интервал в 400–500 мкм. В ГОСТ Р 52381-2005 используется международное обозначение зернистости, которое состоит из буквы F и числа. Эта кодировка подчиняется следующему правилу: чем больше число в обозначении, тем меньше размер зерна. Например, при F 10 размер зерна равен 2085 мкм, а при F 100 — 129 мкм.

Твердость

Коду твердости отведено пятое поле маркировки шлифкругов. В данном случае речь идет не об абразиве, а о твердости шлифовального круга, которая в большей степени зависит от вида и качества связующего материала. Этот параметр напрямую влияет на способность шлифовального круга самозатачиваться в процессе обработки материала, т. е. очищаться от поврежденных и затупившихся частиц абразива и таким образом восстанавливать свою режущую поверхность. В соответствии с ГОСТ Р 52587-2006 установлено восемь видов твердости, каждому из которых присвоено несколько латинских букв для обозначения диапазона твердости внутри отдельного вида. Первый вид именуется «весьма мягкий» и обозначается литерами F и G, а последний — «чрезвычайно твердый» (буквы от V до Z). В нашем примере шлифовальный круг обозначен K-L и относится к среднемягким.

Структура

В шестом поле маркировочной строки указывают код структуры шлифовального круга. В данном случае слово «структура» означает соотношение объема абразивных частиц к общему объему изделия. Этот параметр характеризуется понятием «плотность»: чем больше зерен в единице объема, тем выше плотность структуры, а ее состав более абразивен. Плотность структуры имеет 12 градаций, разбитых на четыре группы: от «плотной» (1÷4) до «высокопористой» (11 и 12). У нашего шлифовального круга этот параметр в маркировке отсутствует, но на верхней части этикетки написано: «для электрических точил». Поэтому он, скорее всего, имеет среднюю структуру (5÷7).

Вид связки

Шлифовальные круги сохраняют свою форму и эксплуатационные качества благодаря связующим материалам (связкам), которые обеспечивают работу на заданных скоростях и удерживают в своем объеме абразивные зерна. Основных видов таких связок всего три, и их коды указываются в седьмом поле маркировки шлифкругов. Керамическая состоит из смеси традиционных неорганических веществ (кварцевого песка, глины, полевого шпата и пр.), которые спекаются в жесткий и теплостойкий, но достаточно хрупкий композит. Этот вид связки обозначается буквой V. Бакелитовую связку изготавливают на основе бакелита — твердого и прочного термореактопласта, и она обозначается латинской буквой B. Это два наиболее распространенных вида связующих материалов, используемых при производстве шлифовальных дисков. Основой третьей связки, которая применяется гораздо реже, является вулканизированный синтетический каучук, поэтому она называется «вулканит» (обозначается буквой R). На рисунке ниже по центру бакелитовый, а по краям — керамические шлифкруги.

Скорость вращения

В восьмом поле маркировочной строки указано максимальное значение окружной скорости (т. е. предельной скорости резания). В нашем случае она равна 35 м/с. Скорость резания — это один из главных параметров любого режущего инструмента, и она легко пересчитывается в количество оборотов в минуту. Тем не менее, большинство производителей на своих шлифовальных кругах помимо окружной скорости также указывают предельную скорость вращения.

Класс точности

Классы точности шлифовальных кругов регламентируют допустимые отклонения всех трех геометрических размеров, допуски на эксцентричность и непараллельность, возможность наличия и размер дефектов, а также размер и плотность посторонних включений. Всего существует три класса точности, которые указывают в девятой позиции маркировки. Первый обозначается буквами АА и относится к шлифкругам, предназначенным для высокоточной обработки. По двум другим (А и Б) изготавливают инструмент общего назначения.

Класс неуравновешенности

Последний параметр, код которого завершает маркировочную строку, — это класс неуравновешенности шлифовального круга, который указывает на равномерность распределения массы по объему. Его величина зависит от качества подготовки и обработки смеси связки и абразива, а также от геометрической точности круга. Всего существуют четыре класса неуравновешенности, которые в маркировке обозначаются цифрами с 1 до 4.

Роль связок

В отличие от резиновых, войлочных, проволочных и фибровых шлифовальных кругов для болгарок и другого приводного инструмента абразивные круги являются монолитными изделиями, работающими на высоких скоростях и испытывающими при этом значительные центробежные, ударные и температурные нагрузки. И если главную роль в обеспечении качества и производительности шлифовки играют абразивные зерна, то механические характеристики, термоустойчивость и способность к самозатачиванию обеспечивают связующие материалы.

Идеальных связок с универсальными параметрами не существует. Керамические обладают достаточной жесткостью, хорошей износостойкостью, устойчивы к воздействию высоких температур и химических веществ. Но они довольно хрупки, и поэтому очень чувствительны к нагрузкам на изгиб и ударным воздействиям. Бакелитовые довольно эластичны и хорошо самозатачиваются. Но в силу особенностей связующего материала они менее износостойки и не могут работать при высоких температурах. Частичное улучшение качества связующих материалов достигается путем использования специальных добавок.

Как правильно выбрать шлифовальный круг

При выборе шлифовального круга надо хорошо представлять, для чего и на каком устройстве он будет использоваться. К примеру, если это электроточило, то для него необходим круг для работы по обычному металлу (сталь, алюминий, бронза). При этом необходимо точно знать диаметр посадочного отверстия и установочный размер. Очень важно, чтобы скорость вращения электроинструмента не превышала параметр, указанный на маркировке шлифовального круга. Зернистость и вид абразива также имеют значение, но в эти параметры можно особо не вникать, если приобретается обычный круг универсального назначения (как правило, это указано на этикетке). Если же предполагается обрабатывать какие-либо мягкие или особо твердые материалы, то к выбору шлифовального круга надо подойти более внимательно и в случае необходимости проконсультироваться у специалистов.

В маркировке многих шлифкругов почему-то отсутствует такой параметр, как структура, хотя из его описания следует, что он должен напрямую влиять на уровень биения нового диска. Так ли это и действительно ли значение структуры напрямую связано с биением? Если кто-нибудь может ответить на этот вопрос, то, пожалуйста, сделайте это в комментариях к данной статье.

Виды шлифовальных операций, применяемое оборудование

Шлифовальные технологии: определение, назначение, виды шлифования и абразивных материалов. Что такое плоское и бесцентровое шлифование. Подготовка к операции шлифовки. Оборудование и инструмент.

Шлифовальные технологии применяются в машино- и станкостроительных отраслях, ювелирном деле, оптике, строительстве. Являются технологическими операциями по обработке материалов абразивами. Применяются для чистовой обработки поверхностей плоских, цилиндрических, торцевых, внутренних и наружных в деталях и изделиях, изготовленных из твердых материалов, а также восстановления режущей способности и конфигурации. Цель процесса – получить поверхность с необходимыми показателями шероховатости и чистоты. Шлифовка деталей – разновидность резательных операций, с помощью которых достигается подгонка размеров детали под необходимую величину, указываемую в конструкторских чертежах. Для обработки материалов разного назначения методом шлифовки используется большое количество абразивов, инструмента и оборудования. От правильности выбора метода шлифовальной технологии и необходимых компонентов зависит качество работ. Шлифованием достигается 1 и 2 классы точности и 6–10 классы чистоты поверхности.

Определение и назначение шлифования

Обработка шлифованием может быть окончательной операцией или предшествовать полированию. Полировка – технологический процесс отделочной обработки для снижения шероховатости. Придает изделию привлекательный внешний вид. Применяется для декоративной отделки, чистовой обработки поверхностей различного вида и перед металлопокрытием. Шлифовка и полировка придают поверхности детали или изделию гладкость, в некоторых случаях с помощью этих операций устраняют дефекты. Это могут быть неглубокие царапины, риски, остатки шлака или мелкой металлической пыли, следы температурной обработки. От геометрии шероховатости поверхности зависят эксплуатационные показатели машин, станков, приборов. К ним относят:

надежность соединения с переходными и неподвижными посадками;
износостойкость;
контактную жесткость;
теплопроводность;
герметичность;
электропроводность.

Обработка с применением шлифовального оборудования и материалов ведется путем снятия заданного припуска с исправлением погрешностей формы и положения поверхностей, которые шлифуются.

Виды шлифования металла

плоское;
круглое;
обдирочное;
бесцентровое;
глубинное;
профильное.

Каждый из этих видов шлифовки требует применения узкоспециализированного оборудования, инструмента, материалов и приемов шлифования.

Плоское шлифование

Таким способом обрабатываются плоские поверхности технической оснастки (направляющие станков, пресс-формы). Осуществляется на специализированных станках или электромагнитных плитах, где в работе задействован торец или периферия круга шлифовального. В зависимости от требований, предъявляемых к поверхности, различают следующие виды шлифования:

Черновое. Обеспечивает 3 класс точности обработки и шероховатость 5–6 классов. Применяют на заготовках с припуском на шлифовку не более 5 мм или на тех, которые имеют низкую степень обрабатываемости лезвийным инструментом.
Предварительное. Обеспечивает точность обработки 3 класса и шероховатость 6–7 классов, что достаточно для создания базовой поверхности или для подготовки поверхности к окончательной обработке.
Окончательное. Таким способом достигается 1–2 классы точности обработки и 7–9 классы шероховатости.
Тонкое. С помощью такой шлифовальной операции обеспечивается поверхность 10–12 классов шероховатости. Выполняется на специализированных станках: полировальных и микрофинишных.

Круглое шлифование

С продольной подачей. Предназначены для шлифовки деталей в виде цилиндра, имеющих длину более 80 мм.
Врезное. Применяют для шлифовки втулок, колец, шеек валов распределительных ступенчатых, коленчатых длиной менее 80 мм. При использовании специальных накладок длина обрабатываемой детали может достигать 200 мм. Врезное шлифование ведется на полуавтоматах врезного типа, которые обеспечивают точность поверхности 1–2 классов. Специальные торцекруглошлифовальные станки с угловой подачей обеспечивают одновременную шлифовку торца и шейки вала.
Для наружной и внутренней шлифовки. Осуществляется с помощью вращающегося шлифовального круга при вращении детали вокруг собственной оси. Необходимая точность внутреннего и наружного шлифования обеспечивается не только применением правильно подобранного абразивного инструмента, но и степенью его прижатия к заготовке. Внутришлифовальная операция улучшает качество шлифуемой поверхности, устраняет осевое смещение, придает детали необходимую форму, обеспечивает необходимый вид посадки (переходную, с натягом, с зазором).

Способом круглого шлифования обрабатывают валы разной формы и конфигурации, оси, пиноли и шпиндели станков, валы двигателей внутреннего сгорания.

Обдирочный вид шлифовки

Таким способом удаляют дефектный слой на заготовках, полученных методом литья, прокатки, ковки, штамповки. Для этих целей при шлифовке используют круги с крупным зерном.

Особенность этого способа – деталь не закрепляется. Ее поверхность служит базой. Специальной формы нож, который находится между несколькими кругами, является опорой для детали. Бесцентровое шлифование может выполняться с продольной или поперечной подачей заготовки.

Глубинный вид шлифовки

Процесс выполняется небольшими подачами продольного типа и является модификацией обдирочного вида. Используется для шлифовки канавок на сверлах, гребенках и других однотипных инструментах, изготовленных из сплавов повышенной твердости, включая изделия с резьбой.

Является разновидностью профильного вида шлифовки. Зубчатые детали обрабатываются на станках с числовым программным управлением, что позволяет получить высокую точность обработки поверхностей зубчатого и червячного типов. Выполняется методом обката при непрерывном процессе шлифовки с добавлением к этому методу давления или профильным шлифованием. Высокую степень качества поверхности детали обеспечивает зубохонингование.

Подготовка к шлифованию

Поверхность детали должна быть подготовлена к шлифовке. От того, как это будет сделано, зависят качественные характеристики и срок эксплуатации. Необходимо тщательно очистить от грязи, жировых загрязнений, оксидных пленок и т. д. Поверхность может быть обработана механическим способом, обезжириванием и травлением. При выполнении операции шлифования детали устанавливают в патронах, на оправках и в центрах. От их состояния зависят качество и точность выполняемой операции.

Виды абразивов для шлифовки

Абразивы представляют собой мелкие частицы вещества, применяемые для механической обработки изделий, причем они могут быть как природного, так и искусственного происхождения. Основными характеристиками абразивов для шлифовки являются размер зерна, механическая прочность, микротвердость и хрупкость. Делятся по таким признакам: твердость (мягкие, твердые, сверхтвердые), величина зерна абразива (особо тонкое, тонкое, среднее и крупное). К природным абразивам относят мел, кварц, наждак, гранат, корунд, инфузорную землю, пемзу, полевой шпат, трепел, красный железняк и алмаз.

К материалам искусственного происхождения относят: окиси хрома и циркония;

двуокиси титана, церия и олова;
нитриды углерода, алюминия, кремния и бора;
электрокорунд;
сплавы бор – углерод – кремний и карбид титана – карбид скандия;
синтетический алмаз.

Алмазная шлифовка является наиболее качественной по своим абразивным свойствам.

Применяемое оборудование

Российские и зарубежные производители выпускают широкий ассортимент электрических станков и инструмент, предназначенные для осуществления процесса шлифования. Самыми востребованными станками являются:

плоскошлифовальные;
внутришлифовальные;
круглошлифовальные;
бесцентрошлифовальные;
комбинированные.

Шлифовальное оборудование подбирается в зависимости от мощности и производительности станка с учетом рабочей площади шлифующего элемента, площади заготовок, подвергающихся обработке, и габаритов.

Шлифовальный инструмент выпускают в виде насыпного материала и пастообразного, гибким и жестким. Пастообразный и насыпной абразив применяют для выполнения такой операции, как доводка. Паста – это смесь абразивного насыпного материала с неабразивным. Связующим веществом выступают жиры и масла. К гибким инструментам относят ленты, бумагу наждачную, щетки, круги лепестковые, диски фибрового и сетчатого типа. Жесткие инструменты – это различного диаметра головки, бруски разной формы и размеров, сегменты, кольца, рашпили, напильники, надфили. В состав входят абразивные, связующие и упрочняющие вещества. Такой инструмент и приспособления используются для выполнения ручной шлифовки.

Влияние скорости на качество обработки

Скоростью шлифования принято называть скорость вращения круга шлифовального. Измеряется в м/с. Производительность процесса растет с ее повышением. Выбирают скорость шлифовки с учетом диаметра круга, материала обрабатываемого изделия и шлифовального круга, вида шлифовки, конструкции станка. Обычно стараются подобрать круг наибольшего диаметра, допустимого для установки на конкретную модель станка, и подобрать по таблице, указанной в паспортных данных, необходимое число оборотов шпинделя. Высокая скорость приводит к появлению вибрации, что сказывается на качестве шлифовки, а также станет причиной износа круга. Чтобы избежать негативных последствий в результате перегрева, в некоторых случаях используют специальные смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ).

На видео можно посмотреть, как ведется процесс шлифовки шестерни на станке с ЧПУ:

Просим тех, кто имел дело со шлифовкой, поделиться опытом и в комментариях к тексту рассказать о нюансах работы на станках и вручную.

Шлифование металла – секреты правильной шлифовки

В умелых руках шлифование металла превращается в целое искусство. Может показаться, что этот вид обработки совершенно не сложный – бери да шлифуй. Но это мнение пропадает у каждого, кто знакомится с огромным количеством различных инструментов и абразивов для обработки металла.

1 Абразивы и шлифование – что нужно знать?

Сам термин "шлифование", по мнению некоторых знатоков истории, пришел в русский язык из польского. По сути же данный вид обработки является ничем иным, как резанием, только срезается материал абразивными кругами. Последние представляют из себя пористые тела, структура которых состоит из огромной массы мелких минеральных образований – зерен. Между собой зерна соединены так называемой связкой. При взаимодействии с поверхностью металла абразивный круг острыми гранями отдельных зерен снимает тонкий слой и за счет равномерного воздействия оставляет после себя гладкую и ровную поверхность.

Следует учитывать особенности шлифования и закономерности. Первая особенность – высокая скорость снятия стружки. При стандартной обработке шлифкругами скорость вращения круга достигает почти 2000 метров за минуту, при скоростной – все 3000 метров. При токарной обработке скорость ниже раз в 30. Зерна взаимодействуют с поверхностью со скоростью 0,0001 секунды или даже 0,00005!

На поверхности шлифовального круга множество зерен, которые размещены беспорядочно и имеют разную форму режущей кромки. Именно поэтому при взаимодействии стружка получается такой измельченной. На работу шлифовального станка уходит в пять раз больше электроэнергии, чем при работе фрезеровочного агрегата и в 10 раз больше, чем при обработке детали на токарном станке.

Важно помнить, что из-за произвольной формы зерен, их большого количества и сильного размельчения стружки в месте взаимодействия поверхности и шлифовочного круга возникает много тепловой энергии. Деталь может существенно нагреваться, например, шлифование металла сопровождает нагревом до 1000 °С в местах контакта. При такой температуре свойства металла могут существенно измениться, например, сталь может стать более хрупкой. Поэтому важно предусмотреть возможности охлаждения металла и самого круга, а также правильно рассчитать припуск на шлифование.

Во время взаимодействия с деталью часть зерен и стружки измельчается и попадает между оставшимися зернами, а другая часть притупляется и для работы необходимо все больше и больше мощности станка. Когда усилие превосходит прочность абразивного материала или связки, которая удерживает материал в целостности, зерно частично или полностью выкрашивается.

2 Режимы шлифования – как не прогадать со скоростью?

На выбор режима влияют несколько факторов: шероховатость поверхности после обработки, заданная точность, характеристики шлифовального круга (количество зерен, связка, глубина врезания) и мощность главного привода шлифмашины.

При обработке периферией шлифкруга учитывают следующие показатели режима резания: скорость круга, глубина резания, скорость перемещения самой детали, возможности поперечной подачи. Скорость круга – параметр, который зависит только от возможностей станка и диаметра самого круга, измеряется в метрах в секунду. При обработке скорость круга остается стабильной. Как правило, на станок устанавливают круг максимально возможного диаметра, допустимого для агрегата, а также задают наибольшее число оборотов шпинделя.

Малая прочность и жесткость станка или отдельных деталей приводит к ограничениям скорости, поскольку при высоких скоростях возникают сильные вибрации, вместе с этим уменьшается точность, увеличивается износ расходных материалов, падает производительность.

Черновую обработку выгодно выполнять на максимальной глубине резания, допускаемых параметрами зерна круга, детали и агрегата. При этом важно сохранить глубину резания не больше пяти сотых поперечного размера зерна. То есть с кругом зернистостью 100 она должна быть менее 0, 05 мм. Если превысить рекомендуемую глубину резания для такого круга, то его поры быстро заполнятся отходами и круг придет в негодность.

При работе с нежесткими деталями и материалами, а также при появлении прижогов следует уменьшать глубину шлифования. Если же речь идет об отделочной обработке (так называемое "тонкое шлифование"), выбираются небольшие значения глубины – в этом случае существенно повышается точность и класс обработки. Чем тверже и прочнее материалы, тем меньше задают глубину при их обработке, поскольку с увеличением этого параметра увеличивается и затрачиваемая мощность.

При продольной подаче для установления оптимального режима шлифования отталкиваются от долей ширины круга. Черновая обработка предполагает за один оборот детали контакт с 0,4–0,85 ширины круга. Больше, чем 0,9 при продольной подаче не используют, поскольку на поверхности в таком случае остается спиральная полоса непрошлифованного материала.

3 Методы шлифования – шлифование металла в подробностях

Методы шлифования во многом зависят от степени сложности поверхностей. К простым поверхностям относят внутреннюю и наружную плоскость цилиндрической формы, сложные поверхности могут иметь винтовую и эвольвентную форму. Для обработки этих форм чаще всего применяются такие виды шлифования, как плоское, круглое внутреннее и круглое наружное. Если углубится в детали, то круглое наружное шлифование имеет подвиды:

Читайте также: