Что такое абразивные инструменты

Содержание

• 1 Природные абразивные материалы
• 2 1. Классификация абразивного материала
• 3 Искусственные абразивные материалы
• 4 2. Естественные абразивные материалы
• 5 Методы абразивной обработки
• 6 Виды абразивных инструментов
• 7 4. Связка абразивного инструмента
• 8 5. Характеристика абразивного инструмента

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.

1. Классификация абразивного материала

Абразивный материал, применяемый для шлифования и изготовления абразивного инструмента, весьма многообразен и в зависимости от назначения подразделяется на следующие группы:

• наполнители;
• связующие;
• материалы (легированные и другие добавки), повышающие механические, физические, химические и эксплуатационные свойства абразивных инструментов.

Основу абразивного инструмента (порошков, паст) составляют наполнители, которые непосредственно участвуют в процессе шлифования и полирования изделий из конструкционных материалов. В качестве наполнителей применяются следующие группы естественных минералов и искусственных материалов:

• карбиды бора (B₄C), вольфрама (WC), кремния (SiC), молибдена (Mo₂C), тантала (TaC), титана (TiC), хрома (Cr₂C₃) и др.;
• нитриды алюминия (AlN), бора (BN), кремния (Si₃N₄), тантала (TaN), титана (TiN) и др.;
• бориды кремния (SiB₃), тантала (TaB₂), титана (TiB₂) и др.;
• силициды вольфрама (W₃Si₃), титана (TiSi₂) и др.;
• оксиды алюминия (Al₂O₃), железа (Fe₂O₃), кремния (SiO), хрома (Cr₂O₂), титана (TiO₂) и др.

К твердым естественным (природным) материалам, применяемым в качестве наполнителей, относятся алмаз, гранат, корунд, кварц, кремень и наждак; к мягким естественным материалам — пемза, оксид хрома, графит, глинозем и др. К искусственным материалам относятся карбид бора, карбид кремния, электрокорунд различных модификаций, искусственный алмаз и др.

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.

Карбид бора. Карбид бора — это химическое соединение бора с углеродом. Абразивный материал из карбида бора получают в электрических печах путем восстановления коксом борного ангидрида. Он имеет сложный химический состав, серовато-черного цвета, плотный. По шкале минералов (Мооса) твердость карбида бора равна 9,32 единицы, несколько уступая алмазу, но превышая показатели электрокорунда и карбида кремния.

Карбид кремния (карбокорунд). Карбид кремния — это абразивный материал, представляющий собой химическое соединение углерода с кремнием. Сырьем для производства карбида кремния являются кварц, кварцевые пески и кварциты с содержанием в них не менее 99,0 … 99,5 % оксида кремния. Кроме того, при производстве применяется нефтяной кокс и антрацит.

https://www.youtube.com/watch?v=upload

Промышленность производит карбид кремния черного или зеленого цвета, который зависит от химического состава и массовой доли примесей. Карбид кремния зеленый имеет более высокую абразивную способность, твердость и меньшую хрупкость. Он применяется для изготовления абразивного инструмента, шкурки и паст.

Абразивные инструменты из карбида кремния зеленого делают на всех видах связок. Его применяют для обдирочного и чистового шлифования и доводки деталей из чугуна, титана, твердых сплавов, меди, алюминия и других твердых и вязких материалов. Кроме того, этим инструментом обрабатывают гранит, мрамор и различные горные породы.

Карбид кремния черный — более мягкий и хрупкий материал, имеет меньшую абразивную способность, чем карбид кремния зеленый. Абразивный инструмент из карбида кремния черного на всех видах связок применяется для обработки твердых, хрупких и вязких материалов: чугунов, бронз, твердых сплавов и др. (шлифования, тонкого шлифования и полирования порошками, пастами, шкурками).

Карбид кремния черный обозначается 53С и 54С, карбид кремния зеленый — 62С, 63С и 64С. Условный числовой индекс карбида кремния устанавливается в зависимости от массовой доли карбида кремния, которая составляет 96,0 … 99,5 %.

Электрокорунд. Электрокорунд — искусственный абразивный материал, состоящий из оксида алюминия и различных примесей и получаемый плавкой глиноземсодержащего сырья или бокситов в электрических печах. Полученную в электропечах массу дробят, пропускают через сито, очищают и сортируют по величине. Из электрокорунда делают различный абразивный инструмент, шлифовальные шкурки и пасты.

Следует отметить, что в России объемы производства инструмента из корунда и электрокорунда различных групп и марок занимают первое место. Выпускаются несколько видов электрокорунда: нормальный, белый, хромистый, хромотитанистый, титанистый, циркониевый, монокорунд и сферокорунд. Эти виды электрокорунда отличаются друг от друга химическим составом, цветом, твердостью, пористостью и абразивной способностью.

Электрокорунд нормальный (12А, 13А, 14А 15А и 16А) выпускается розового, коричневого или синего цвета в виде шлифзерна и шлифпорошков. Условный индекс указывает на массовую долю оксида алюминия (92 … 95 %). Электрокорунд нормальный состоит из корунда и примесей (оксид магния, кальция, кремния и железа).

Оксид железа обусловливает адгезию частиц шлифуемого материала, а другие примеси увеличивают хрупкость материала. Электрокорунд нормальный обладает прочностью, теплостойкостью, из-за высокой сцепляемости зерен со связкой — высокой вязкостью. Абразивный инструмент из элекрокорунда нормального применяется для обдирочных работ (на органических связках), шлифования (на органических и неорганических связках) и скоростного шлифования. Шлифпорошки применяются для тонкого шлифования и полирования.

В электрокорунде белом (22А, 23А, 24А и 25А) массовая доля оксида алюминия составляет 98,0 … 99,5 %. Чем больше содержание оксида алюминия, тем выше условный индекс. Электрокорунд белый обладает более высокой абразивной способностью, чем электрокорунд нормальный, так как имеет однородный химический состав, высокую прочность, острые кромки зерен, которые хорошо самозатачиваются.

Электрокорунд хромистый (32А, 33А и 34А) благодаря высокому содержанию оксида хрома (2 %) имеет высокие механические свойства, твердость и абразивную способность. Выпускается в виде шлифзерна и шлифпорошков, которые идут на изготовление различного абразивного инструмента для шлифования при высоких скоростях резания различных конструкционных сталей.

Электрокорунд хромотитанистый (91А, 92А) имеет высокие прочность, твердость и абразивную способность. Абразивный инструмент из этого материала делают на всех видах связок и применяют для окончательного шлифования закаленных стальных заготовок.

Предлагаем ознакомиться Долларовое дерево — (140 Фото) Уход, Пересадка Отзывы

Электрокорунд титанистый (37А) состоит из оксида титана и оксида алюминия, имеет высокую вязкость. Абразивный инструмент из этого материала применяют для обработки сталей, в том числе термически обработанных.

Электрокорунд циркониевый (38А) состоит из диоксида циркония и оксида алюминия и имеет мелкокристаллическую структуру, высокую прочность, твердость. Стойкость абразивного инструмента из электрокорунда циркониевого в 10 — 40 раз выше, чем аналогичного инструмента из электрокорунда нормального. Абразивный инструмент из электрокорунда циркониевого применяется при силовом резании (обдирка, шлифование при высоких скоростях и режимах).

Монокорунд (43А, 44А и 45А) — это зерна корунда, сцементированные сульфидами алюминия, кальция и титана. Монокорунд получают в электродуговых печах сплавлением бокситов с сульфидом железа и восстановителями. Полученную массу подвергают одной из следующих обработок: гравитационной, магнитной, химической или гидрообработке.

После рассева на ситах зерна имеют изометрическую форму и обладают высокими механическими и абразивными свойствами. Абразивный инструмент делают на керамической связке и применяют для шлифования легированных сталей и сплавов. Шлифпорошки, паста и шлифовальная шкурка на основе монокорунда применяются на отделочных и доводочных операциях стальных труднообрабатываемых деталей.

Сферокорунд состоит из глинозема в виде полых корундовых сфер. Инструмент из сферокорунда применяется для шлифования мягких материалов: цветных металлов, пластмасс, резины и др.

Синтетические алмазы. Синтетические поликристаллические алмазы — это абразивный материал, полученный методом каталитического синтеза графита при высоких температурах. Этот материал получают в виде шлифпорошков и микропорошков нескольких марок. Шлифпорошки и микропорошки отличаются друг от друга размерами зерен, методами производства и контроля.

Из синтетических алмазов производят также субмикропорошки с размерами зерен 0,07 … 0,30 мкм. Шлифпорошки и микропорошки с помощью металлической связки наносят на стержни, диски, цилиндры и другой абразивный инструмент. В настоящее время промышленность выпускает несколько марок синтетических алмазов: АСО, АСР, АСВ, АСК, АСС, САМ, АСТ и др.

Из микропорошков синтетических алмазов изготавливают различные пасты нормальной, повышенной и высокой концентрации (в зависимости от содержания в них зерен синтетических алмазов). По степени смываемости с полируемых поверхностей деталей различают пасты смываемые водой, органическими растворителями и водой и растворителями. Зернистость этих паст колеблется от 60 мкм и практически до нуля.

Шлифпорошки из синтетических алмазов получают методом рассева на ситах. Зернистость шлифпорошков колеблется в пределах 40 … 630 мкм. Микропорошки (зернистость 1 … 40 мкм) получают методом осаждения в специальной жидкости. Контроль зернистости микропорошков проводят микроскопическим методом. Шлифпорошки и микропорошки из синтетических алмазов практически всех марок применяются для изготовления абразивного инструмента на органических, керамических и металлических связках.

Синтетические алмазы по своим свойствам незначительно уступают природным алмазам. Самым прочным синтетическим алмазом является алмаз марки АСС. Его зерна имеют прочность выше прочности природного алмаза и блочную форму в виде агрегатов. Абразивный инструмент из алмаза марки АСС применяется для обработки и бурения горных пород, рубина, корунда, правки абразивных кругов (шарошки, коронки, отрезные круги и др.).

2. Естественные абразивные материалы

Алмаз. Алмаз — самый твердый природный минерал, представляющий собой модификацию углерода кристаллического строения. В естественных условиях алмазы встречаются в виде отдельных монокристаллов, их обломков или сросшихся кристаллов — агрегатов различной величины и массы. Кристаллы или агрегаты кристаллов могут иметь форму куба и призм (октаэдра, ромбододекаэдра и др.).

Алмаз — относительно чистый, прозрачный (бесцветный, окрашенный или матовый) материал. В отдельных алмазах могут быть примеси в виде оксидов железа, кремния, алюминия и других металлов. В зависимости от примесей алмазы бывают голубые, желтые, зеленые, коричневые, красные и черные. Общая суммарная массовая доля примесей достигает 4,8 %.

Износостойкость алмаза в 100 — 200 раз выше, чем у других абразивов, и в 5 000 — 10 000 раз выше, чем у твердых сплавов. Твердость алмаза по шкале минералов (Мооса) — 10 единиц (наивысшая), плотность — 3,40 … 3,54 г/см3, предел прочности при изгибе σи = 300 МПа, предел прочности при сжатии — σсж = 2 000 МПа, модуль упругости — Е = 900 ГПа.

Упругость алмазов в 1,5 раза выше, чем у твердых сплавов и в 2,5 раза выше, чем у карбида кремния. Алмаз хрупок, имеет низкое сопротивление изгибу и вибрациям, обладает адгезионными свойствами (прилипаемость). При повышении температуры (до 900 °С и выше) адгезия возрастает. Масса алмаза измеряется в каратах (1 кар = 0,2 г). В природе в чистом виде алмаз встречается в виде кристаллов различной величины и массы и добывается россыпным путем.

В зависимости от структуры, формы кристаллов и свойств различают следующие разновидности природных алмазов:

• балласы — алмазы, имеющие шарообразную непрозрачную структуру кристаллов;
• борты — алмазы, имеющие искаженную структуру;
• карбонадо — алмазы, имеющие мелкодисперсную структуру с порами (имеет самую высокую твердость).

В практике по назначению различают два вида алмазов:

• ювелирные — чистые, прозрачные, разного цвета минералы;
• технические — как правило, непрозрачные, крупные минералы, обладающие ценными физико-механическими свойствами (теплостойкостью, прочностью, вязкостью, твердостью, износостойкостью в абразивных средах и кислотостойкостью).

Основная масса добываемых в России алмазов — это технические алмазы. Алмазы в виде кристаллов и порошков применяются для оснащения режущих инструментов (токарные резцы, фрезы, резцы для правки абразивных кругов, пил для резки и обработки камня, точения твердых и вязких материалов, таких как эбонит, вулканит, сплавы меди и др.).

Кроме того, для этих целей и заточки твердосплавного инструмента применяются абразивные круги с алмазным напылением. Алмазно-металлические карандаши, ролики и державки (с начеканенными отдельными алмазными зернами) применяются для правки различного абразивного инструмента.

Из алмазов, не имеющих изъянов, изготавливают резцы для алмазной обработки, наконечники твердомеров, волоки (для волочения проволоки) и различные инструменты для правки шлифовальных кругов. Из некачественных алмазов изготавливают алмазные микропорошки и пасты. Кроме того, алмазные вставки применяются для оснащения буровых коронок, шарошек, фильер, волок, резки стекла и др.

Широкое применение в машиностроительной практике нашла металлизация алмазов, которая производится электролитическим, вакуумным напылением, химическим и электрохимическим методами. При металлизации зерна алмаза покрываются тонким слоем меди, никеля, серебра, титана и их сплавов, что устраняет мелкие дефекты алмазов (трещины, поры и раковины). Металлы оказывают цементирующее действие на поверхности зерен алмаза, что приводит к увеличению прочности агрегатов алмазов в 1,5 — 2,5 раза.

С помощью металлизации увеличиваются размеры агрегатов, состоящих из 3 — 10 отдельных алмазных зерен. Абразивный инструмент (металлизированные карандаши, оправки, накатки и др.) обладают более высокой износостойкостью и абразивной способностью, чем неметаллизированные алмазы.

Гранат. Гранаты — это минералы сложного химического состава (оксиды алюминия, железа, хрома и других элементов в соединении с кремнекислотой). Гранаты относятся к сложной группе силикатов. Гранаты в зависимости от химических элементов, входящих в их состав, имеют различные цвета: желтый с медным оттенком (гроссуляр), буро-красный или черный (андрадит), изумрудно-зеленый (уваровит), красный (альмандин), темно-красный (пироп), оранжево-желтый (спессартин) и другие цвета со стеклянным блеском.

https://www.youtube.com/watch?v=https:accounts.google.comServiceLogin

В добываемых рудах массовая доля граната составляет 15 %. В обогащенных концентратах она достигает 45 … 90 %. В качестве естественных (природных) абразивных материалов (наполнителей) используют зерна граната изоформной (примерно одинаковые размеры по всем трем направлениям) формы (альмандин, пироп, спессартин).

Корунд. Корунд — это природный (безводный) минерал (Al2O3), состоящий из оксида алюминия. Может содержать примеси: кварц и другие минералы, которые с оксидом алюминия образуют химические соединения. Примеси существенно снижают абразивные свойства инструментов. Корунд может быть серого, синеватого, белого, красноватого, желтоватого, зеленоватого цветов.

Прозрачные разновидности корунда относятся к драгоценным камням и носят особые названия: красный — рубин, синий — сапфир, бесцветный — лейкосапфир. Корунд обладает следующими свойствами: плотность составляет 4 г/см3, теплостойкость — 1 700 … 1 800 °С, абразивная способность (зерно № 16 по стеклу) А. с. — 0,135 единиц, микротвердость — 19 · 103… 22 · 103 МПа, твердость по шкале минералов (Мооса) составляет 9 единиц, уступая алмазу.

Предлагаем ознакомиться Пирожки из калины в духовке, рецепт с фото

Кварц (диоксид кремния). Кварц — это породообразующий минерал (одна из кристаллических модификаций диоксида кремния SiO2), состоящий из кремнезема, кварца и глины. В природе кварц встречается в виде гальки и горных пород светло-серого, желтого и черных цветов. В качестве абразивных материалов применяется кварц с содержанием оксида кремния (SiO2) не менее 96 % и оксида кальция (CaO) не более 1 %.

плотность 4,1 г/см3, теплостойкость 1 700 … 1 800 °С, абразивная способность (зерно № 16 по стеклу) А. с. — 0,105 единиц, микротвердость 19 · 103… 22 · 103 МПа. Из-за разнородности химического состава наждак находит ограниченное применение для изготовления скоростного абразивного (механического) инструмента.

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 затоговительное 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.

4. Связка абразивного инструмента

Связка — это материал, с помощью которого шлифзерно цементируется и формируется в абразивный инструмент определенных размера и формы. В процессе шлифования шлифзерно с помощью связки прочно удерживается в абразивном круге и самозатачивается об обрабатываемую деталь. Затупившееся зерно своевременно удаляется с помощью той же обрабатываемой детали. Поры в связке служат процессу образования стружки и ее отвода (рис. 2).

Связки бывают органического и неорганического происхождения. К органическим связкам относятся:

• бакелитовая — силиконовый каучук (Б);
• вулканитовая — фенолформальдегидная смола (В);
• глифталевая — фталевый ангидрит плюс глицерин (ГФ);
• каучуксодержащая (К);
• поливинилформалевая (ПФ);
• эпоксидная (Э).

Органические связки эластичны, имеют высокую ударную вязкость, но низкую теплостойкость.

К неорганическим связкам относятся:

• керамическая (К);
• металлическая (обозначение в зависимости от композиции металлов);
• магнезиальная (М);
• силикатная (С);
• перлитовая (П).

Рис. 2. Схема шлифования: 1 — абразивное зерно; 2 — мостик связки; 3 — поры; 4 — стружка; 5 — обрабатываемая деталь

Неорганические связки имеют высокие механические свойства, абразивную способность и высокую теплостойкость.

Органические связки. Основу бакелитовой связки составляет бакелитовая (фенолформальдегидная) смола. Цвет бакелитовой связки — коричневый. При нагреве пламенем чувствуется запах смолы (фенола). В зависимости от технологических особенностей образуется бакелитовая связка следующих разновидностей: Б1 — пульвебакелит с другими наполнителями;

Б2 — жидкий бакелит; Б3 — бакелитовая специальная связка; БУ — связка для кругов, армированных стеклосеткой. Цифровой индекс, приведенный после буквенного обозначения, указывает на технологию изготовления абразивного инструмента. Например, бакелитовые связки Б1 применяются для изготовления кругов методом прокатки.

Инструмент на бакелитовой связке применяется для обдирочных работ, выполняемых вручную и на подвесных станках плоского шлифования торцом круга, отрезки заготовок, прорезки пазов (вместо фрезерования), заточки инструмента для обработки тонких изделий, где опасен пережог. Бакелитовые связки имеют невысокую теплостойкость (150 … 180 °С) и низкую стойкость к щелочным смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ).

https://www.youtube.com/watch?v=ytdevru

При высокой температуре инструмент размягчается, связка выгорает, абразивные зерна углубляются в массу тела инструмента и режут поверхность на небольшую глубину. Это позволяет шлифовать детали более высокого класса, чем при других видах связок. Круги на бакелитовой связке длительное время сохраняют режущие свойства за счет самозатачивания зерен и допускают шлифование при больших скоростях (оборотах).

Абразивные инструменты на бакелитовой связке рекомендуется использовать для плоского шлифования, где более интенсивно происходит самозатачивание кругов. Бакелитовая связка оказывает на обрабатываемую деталь полирующие действия. Инструмент с этой связкой имеет высокие прочность и эластичность. Высокая эластичность абразивного инструмента на бакелитовой связке позволяет применять его для шлифования и полировочных работ.

Основу вулканитовой связки составляет силиконовый каучук. Цвет инструмента на вулканитовой связке — от коричневого до черного. При нагреве пламенем чувствуется запах горелой резины. Существуют следующие разновидности вулканитовой связки: В — связка натрийбутадиеновая для инструмента, изготавливаемого на вальцах с последующей вулканизацией; В1 и В2 — связка специальная; В3 — связка для инструмента, изготавливаемого прессованием в резиносмесителях, формируется и вулканизируется.

Шлифовальные круги на вулканитовой связке имеют высокую прочность, эластичность и влагостойкость и применяются для бесцентрового шлифования. При шлифовании на них допускаются высокие скорости абразивных кругов. Вулканитовая связка также используется для изготовления тонких кругов. Недостатком вулканитовой связки является быстрое засаливание круга.

Глифталевая связка применяется с графитовым наполнителем. Абразивный инструмент на глифталевой связке имеет волокнистое строение, высокие упругость и ударную вязкость и применяется при отделочных операциях закаленных сталей (тонкое шлифование, полирование, доводка).

Каучуксодержащая связка применяется для изготовления алмазной шлифовальной ленты. Связка наносится на лавсановую ткань. По жесткости каучуксодержащая связка подразделяется на три группы: эластичная (Р1, Р4), полужесткая (Р9) и жесткая (Р14). На каучуксодержащей связке изготавливается водостойкая полировальная шкурка из эльбора на тканевой основе.

Поливинилформальдегидная и эпоксидная связки применяются крайне редко, поэтому их рассматривать не будем.

Неорганические связки. Этот тип связки составляет огнеупорная глина и различные стекла. Основой керамической связки являются полевой шпат и тальк. Существуют следующие разновидности керамической связки: К3 — для кругов из карбида кремния; К5 — для кругов из электрокорунда белого; К7 — для мелкозернистых абразивных инструментов;

жидкое стекло, декстрин и сульфитный щелок. Керамическая связка обладает высокими механическими свойствами, огнеупорностью, водостойкостью и стойкостью против СОЖ, но хрупкая при изгибе. Применяется для инструмента всех видов шлифования (кроме обдирки из-за хрупкости связки): для резки и прорезания узких пазов, плоского шлифования желобов, колец шариковых подшипников.

Абразивный инструмент на керамической связке хорошо сохраняет профиль, имеет высокую пористость и способен отводить теплоту, может развивать большие скорости резания и допускает применение охлаждающих жидкостей. Для абразивного инструмента для скоростного шлифования в керамическую связку добавляют легирующие элементы (оксид бора, оксид лития и других металлов). Легирующие элементы улучшают абразивную способность инструмента.

Основу металлической связки составляют композиции алюминия, вольфрама, железа, кобальта, никеля, олова, цинка и других металлов. Металлическая связка обозначается в зависимости от композиции металлов (например, М1, М4, МК, М9, МО3 и др.). Металлическую связку из мягких металлов (олова, меди, цинка) легируют металлическими порошками более твердых металлов (вольфрам, железо, никель) и частицами сплавов и силикатов.

Предлагаем ознакомиться ГОСТ 6292-93 Крупа рисовая. Технические условия, ГОСТ от 17 марта 1994 года №6292-93

В отдельные металлические связки добавляют материалы наполнителей абразивных инструментов (карбид бора, карбид кремния, электрокорунд). Особенностью металлической связки является ее более высокая прочность, ударная вязкость, тепло- и жаростойкость по сравнению с другими видами связок, поэтому для повышения эксплуатационных свойств в связки добавляют порошки металлов. Например, в бакелитовую связку добавляют железный порошок, в результате чего абразивный инструмент будет иметь высокие абразивные свойства.

В основном на металлической связке изготавливают абразивный инструмент из синтетических алмазов. Основой для абразивных алмазных инструментов являются вольфрамокобальтовые, железоникелевые, медно-оловянные композиции.

Основу магнезиальной связки составляет смесь магнезита и хлорида магния. Эта связка обладает термореактивными свойствами. При смешивании фракций связки происходит самоотверждение на воздухе, и связка переходит в неплавкое состояние. Абразивный инструмент на магнезиальной связке имеет низкую абразивную способность, обладает повышенной гигроскопичностью, а также быстро стачивается, меняя форму и профиль. Магнезиальная связка из-за этих недостатков имеет ограниченное применение.

Основу силикатной связки составляет силикат натрия (растворимое стекло) в смеси с оксидом цинка, мелом и глиной. Абразивный инструмент на силикатной связке препятствует выделению теплоты и поэтому применяется для плоского шлифования тонких изделий из конструкционных сталей. Цементирующая способность абразивных зерен низкая, поэтому абразивные инструменты на силикатной связке обладают низкими эксплуатационными свойствами и имеют ограниченное применение.

5. Характеристика абразивного инструмента

Зернистость. Зернистость — это размеры зерен шлифовального материала. Абразивные зерна имеют неправильную форму, длина, высота и ширина зерен имеют различную величину, изометричные зерна по всем трем направлениям имеют одинаковые размеры. Абразивное сырье подвергается дроблению, размолу, обогащению, рассеву на различных типах сит (гидравлические, пневматические, вибрационные и др.).

https://www.youtube.com/watch?v=ytcopyrightru

Зернистость классифицируют по номерам, которые показывают параметры частиц основной фракции шлифовального материала в сотых долях миллиметра. Зернистость шлифовального материала и инструмента определяет вид шлифовальных работ (грубая, черновая, чистовая, тонкая обработка) и качество обрабатываемой поверхности, поэтому она является одной из главных характеристик шлифовальных кругов.

При черновом и обдирочном шлифовании применяется абразивный инструмент с крупными зернами, при чистовом — с мелкими. Размер абразивных зерен является основной характеристикой абразивного материала. Размер зерен обозначается соответствующим номером, который соответствует числу отверстий на один дюйм длины сита, через которое просеивается абразивный материал.

Абразивный материал в зависимости от зернистости подразделяется на следующие виды и номера:

• крупная зернистость (шлифзерно): 320, 250, 200, 160, 125, 100, 80, 63;
• средняя зернистость (шлифпорошки): 50, 40, 32, 25, 20, 16;
• мелкая зернистость (микропорошки): 12, 10, 8, 6;
• тонкая зернистость (тонкие микропорошки): 5, 4, 3, М63, М50, М40, М28, М20, М14, М10, М7, М5, М3, М2, М1.

При просеивании абразивных порошков через ряд сит крупная фракция задерживается на втором сите. Эта фракция является основной и определяет главную характеристику зернистости — размер зерна.

За номер зернистости микропорошков принимается верхний предел фракции (размер ячеек сита, на которых задерживается зерно). Например, шлифзерно под номером 200 будет иметь размер 200 мкм; номер М20 — 20 мкм. Содержание основной фракции в зерне: Н — нормальное, П — повышенное, В — высокое, Д — допустимое.

Содержание основной фракции нормируется в процентах к общей массе наполнителя абразивного инструмента. На практике заводы выпускают абразивный инструмент с содержанием основной фракции до 60 %.

Твердость. Твердость абразивных инструментов является одной из их главных характеристик. Практика показывает, что для шлифования мягких материалов выбирают твердый круг, а для твердых материалов — мягкий. От правильности выбора твердости инструмента зависит качество шлифования и стойкость абразивного инструмента.

Твердость абразивного инструмента зависит от количества и качества связки, т. е. от материала, который служит опорой для абразивных зерен и удерживает их во время операции шлифования. Термины «твердый» или «мягкий» относятся не к абразивным материалам (зернам), а к сопротивлению связки действию распада, прочности сцепления зерна с массой круга. В мягком круге абразивное зерно выкрашивается легко и быстро, в твердом — наоборот.

Твердость абразивного инструмента определяется методом Роквелла или пескоструйным методом по глубине лунки, а также по звуковому индексу (ГОСТ 52587—2006). Установлены следующие обозначения твердости абразивных кругов:

• весьма мягкий — ВМ1 и ВМ2;
• мягкий — М1, М2 и М3;
• среднемягкий — СМ1 и СМ2;
• средний — С1 и С2;
• среднетвердый — СТ1, СТ2 и СТ3;
• твердый — Т1 и Т2;
• весьма твердый — ВТ1 и ВТ2;
• чрезвычайно твердый — ЧТ1 и ЧТ2.

Например, инструмент из микропорошка марки М14 при глубине лунки 4,60 … 5,00 мм будет иметь твердость М3 (мягкий), инструмент с номером зернистости 50 при глубине лунки 0,75 … 0,90 мм будет иметь твердость ЧТ.

В настоящее время для определения степени твердости введен звуковой индекс, который применяется для кругов диаметром более 250 мм. Система определения твердости по звуковому индексу основана на прохождении звука через абразивный инструмент. Чем выше твердость абразивного инструмента, тем больше длина волны звукового сигнала.

Соответствие звуковых индексов степени твердости для абразивного инструмента на керамической связке представлено в табл. 1. Выбор инструмента по твердости осуществляется с учетом вида обработки. Например, твердости ВТ — ЧТ (ВТ1, ВТ2, ЧТ1 и ЧТ2) выбираются для правки абразивных инструментов, шлифования деталей шарикоподшипников (шариков, роликов, колец) и обдирочных работ.

Таблица 1. Соответствие звуковых индексов степени твердости для абразивного инструмента на керамической связке
Степень твердости	Звуковой индекс	Степень твердости	Звуковой индекс
Из электрокорунда нормального, белого, хромотитанистого
М1	ЗИ 41	С1	ЗИ 51
М2	ЗИ 43	С2	ЗИ 53
М3	ЗИ 45	СТ1	ЗИ 55
СМ1	ЗИ 47	СТ2	ЗИ 57
СМ2	ЗИ 49	СТ3	ЗИ 59
Из карбида кремния зеленого
М2	ЗИ 51	С1	ЗИ 57
М3	ЗИ 53	С2	ЗИ 59
СМ1	ЗИ 55	СТ2	ЗИ 61
СМ2	ЗИ 57

Абразивные инструменты твердости ВМ1, ВМ2, М1, М2, М3, СМ1 и СМ2 применяются для заточки и доводки режущего инструмента, оснащенного твердыми сплавами, шлифования труднообрабатываемых специальных легированных сталей и композитов.

Если выбрали круг, по твердости не соответствующий твердости шлифуемого материала, то следствием этого могут быть засаливание круга и ожоги шлифуемой детали (откаливание), быстрое изнашивание и выкрашивание круга.

Структура абразивного инструмента. Под структурой абразивного инструмента понимают процентное соотношение абразивных зерен, связки и пор.

№ 1 — 4 — плотная (закрытая) (рис. 3, а);

№ 5 — 8 — средняя (рис. 3, б );

№ 9 — 12 — открытая (рис. 3, в);

https://www.youtube.com/watch?v=ytpressru

№ 13 — 18 — высокопористая (дополнительная) (рис. 3, г). Номера структур условно обозначают процентное содержание зерен в абразивном инструменте. За основу взята структура № 1. В этой структуре установлено в общей массе (объеме) инструмента 60 % абразивных зерен. Последующие номера структур имеют на 2 % зерен меньше. Таким образом, структура № 2 содержит 58 % зерен в объеме круга, структура № 12 — 38 %.

Объем зерен в плотной структуре составляет 2/3 общего объема инструмента, а 1/3 составляют связка и поры; в открытой структуре 1/3 объема составляет зерно, а 2/3 — связка и поры.

Рис. 3. Структуры абразивного инструмента: а — плотная; б — средняя; в — открытая; г — высокопористая

Структура (пористость) абразивного инструмента имеет большое влияние на процесс шлифования. Основную массу абразивного инструмента выпускают с объемной структурой 35 … 40 %.

https://www.youtube.com/watch?v=ytcreatorsru

В практике применяются также абразивные инструменты с высокопористой структурой. Абразивный инструмент с высокопористой структурой (№ 13 — 18) успешно применяется при скоростном шлифовании. При этом происходит быстрый отвод теплоты, уменьшается засаливание круга и обеспечивается высокая производительность шлифования.