Характеристики абразивного инструмента на керамической связке и их выбор
Под характеристикой понимают:
Состав (вид абразивного материала, размер зерна) Твердость- прочность удержания абразивного зерна связкой Структуру- соотношение шифматериала, связки и пор в инструменте1.Виды абразивного материала (марки).
Элктрокорунд - абразивный материал, состоящий из корунда (Al2O3) и небольшого количества примесей.
Нормальный элктрокорунд 18А, 15А, 14А и 13А
Белый электрокорунд 25А, 24А и 23А
Сложнолегированный хромтитанистый электрокорунд 92А и 91А( на основе белого электрокорунда) 94А и 93А (на основе нормального электрокорунда)
Карбид кремния – абразивный материал, представляющий собой химическое соединение кремния с углеродом(SiC). различают черный карбид кремния марок 54С и 53С и зеленый марок 64С и 63С.
Выбор марки абразивного зерна определяется главным образом характеристикой обрабатываемого материала. (таблица №1)
Таблица№1. Применение абразивных материалов для шлифования заготовок из металлов и неметаллов
Обрабатываемый материал
Марка абразивного материала
Наименование
Марка
Стали конструкционные, легированные хромом и никелем, в том числе в сочетании с марганцем, вольфрамом, титаном, молибденом, ванадием
45,40ХНВА, 20ХНЗА, 18ХНВА, 30ХГСНА, 30ХГТ, 38ХМЮА, 40ХЗМФ, 18Х2НУВА, 30ХЗМФ, 20ХН2НЗМ и др.
14А; 25А
Стали инструментальные( за исключением быстрорежущих)
ХВГ, 4ХВ2, ШХ15, У8, У10, У12 и др,
Магнитные стали и сплавы
Э, ЭА, ЭАА, ХВП, ЕХ и др.
64С
Стали коррозионностойкие, жаропрочные, жаростойкие, теплоустойчивые и др.
2Х13,Х14, Х17Н5М3, ОХ27Ю5А, 1Х14Н16Б, 12МХ, 20ХМ, Х58Ф и др.
25А
Жаропрочные сплавы на железо-никелевой и никелевой основе
ХН77ТЮР, Х20Н80ТЗ, ХН67ВМТЮ, ХН35ВТК, ХН35ВТР и др,
Высокопрочные и жаропрочные чугуны:
а)незакаленные или без отбеленной корки
б)закаленные или с отбеленной коркой
ВЧ45-0, ВЧ50-2, АВЧ-1, ЖЧХ-1,5, ЖЧС-5,5
а)14А
б) 54С; 64С
Продолжение таблицы №1.
Обрабатываемый материал
Марка абразивного материала
Наименование
Марка
Чугуны без отбеленной корки, мягкие бронзы
СЧ12, КЧ30-6, АСЧ-1, АКЧ-1
14А
Чугуны с отбеленной коркой, твердые бронзы
Бр0ц8-1, БрОНС11-4-3, БрОНЦ55-2-5, БрОС8-12 и др.
54С; 64С
Титановые сплавы
ВТЛ, ВТ3-1, ВТ5, ВТ15 и др.
Твердые сплавы
ВК6, ВК8, Т15К6, Т30К4
64С
Цветные металлы и сплавы на основе меди или алюминия
Керамика, стекло, ситалы, природные камни, композиционные материалы
Обозначение основных абразивных материалов в России и других странах приведено в таблице №2.
Таблица №2 Обозначение абразивных материалов в России и других странах.
Абразивный материал
Страна
Россия
США
Англия
Франция
ФРГ
Италия
Австрия
Швейцария
Япония
Абразивное зерно на основе кубического нитрида бора
Эльбор
Боразон
Эльбор Р
Боразон резцовый
Карбид кремния зеленый
62С; 63С; 64С
39С;GC
С
66C;4С
Sig
;SCg
CVC;CW
C;CV
Vitocarbon
GC
Карбид кремния черный
52С;53С;54С; 55С
37С;С
ВС
55С;С
Si;SC21
CNC
C
1C, C
Vitocarbon
C
Монокорунд
43А; 44А; 45А
32А
Электрокорунд циркониевый
68А
68А;66А
ZC;ZF
14F;24А
28А
Электрокорунд титанистый
37А
5А;25А
Электрокорунд хромистый
32А;33А;34А
ЕА
88А
Электрокорунд ванадиевый
38А;АА
Электрокорунд белый
22А;23А;24А;25А
А;16А;44А;57А
WA
44А;99А
EK;
EKv
OBA
WA
89А;WA
Vitoneva
WA
Электрокорунд нормальный
12А;13А;14А;15А;16А
A
А
NK
ONA
A
А;10А
Vitoborund
A;A-40;
TA
Выбор размера зерна зависит от вида обработки и определяется в основном следующими факторами: количество снимаемого при обработке материала, требуемый класс шероховатости. Чем меньше размер зерна, тем выше его режущая способность, однако меньше съем материала с обрабатываемой детали в единицу времени. В таблице №3 приведены обозначения зернистостей.
Таблица№3. Обозначение зернистостей шлифматериалов
ГОСТ 3647
ИСО 8486
Ряд F
ИСО 6344
Ряд Р
200
F10
-
160
F12
P12
125
F14
P16
F16
100
F20
P20
80
F22
P24
63
F24
P30
F30
50
F36
P36
40
F40
P40
32
F46
P50
F54
25
F60
P60
20
F70
P80
16
F80
P100
F90
12
F100
P120
10
F120
P150
8
F150
P180
6
F180
P220
5
F220
-
М63
F230
P240
P280
Продолжение таблицы №3.
ГОСТ 3647
ИСО 8486
Ряд F
ИСО 6344
Ряд Р
М50
F240
P320
F280
P360
M40
F320
P400
F360
P500
M28
F400
P600
P800
M20
F500
P1000
P1200
M14
F600
P1500
M10
F800
P2000
M7
F100
P2500
M5
F1200
-
При выборе зернистости необходимо учитывать, что для малогабаритного инструмента максимальный размер зерен ограничен диаметром инструмента. Так, например, для выпускаемых нами шлифголовок и кругов диаметром 2; 3; 4мм максимальная зернистость 16, диаметром 5мм-25, диаметром 6мм.- 40.
В таблице №3 приведена зависимость шероховатости поверхности от зернистости абразивного инструмента (ориентировочно)
Таблица№4. Зависимость шероховатости поверхности от зернистости абразивного инструмента
Зернистость
Шероховатость, Ra, МКМ
40-25
1,25-0,5
20-12
0,4-0,2
10-6
0,16-0,12
М28-М14
0,1-0,08
2.Твердость – прочность удержания абразивного зерна связкой. Чем выше твердость, тем прочнее удерживается зерно. Шкала твердости инструмента в России состоит из 16 основных степеней:
ВМ1 и ВМ2 – весьма мягкий
М1, М2, М3 – мягкий;
СМ1-СМ2 – средне мягкий;
С1, С2 – средний;
СТ1, СТ2, СТ3 – средне твердый;
Т1, Т2 – твердый;
ВТ – весьма твердый;
ЧТ – чрезвычайно твердый
Соответствие обозначений степеней твердости в России и зарубежом приведены в таблице №5.
Таблица№5. Соответствие обозначений степеней твердости в России и за рубежом.
Обозначение степени твердости шлифкругов по ГОСТу
ВМ1
ВМ2
М1
М2
М3
СМ1
СМ2
С1
С2
СТ1
СТ2
СТ3
Т1
Т2
ВТ
ТЧ
Обозначение степени твердости шлифкругов зарубежными фирмами
F
G
H
I
J
K
L
M
N
O
P
Q
R
S
T, U
V, W.Y. Z
В этой шкале цифры 1, 2 и 3 характеризуют возрастание твердости абразивного инструмента внутри данной степени. В большинстве случаев достаточно при выборе твердости определить ее группу (например, С или СТ). Методы определения твердости абразивного инструмента на керамической связке регламентированы ГОСТами , и . Однако, ни один из них не может быть в полной мере применен для инструмента малых диаметров, особенно для шлифголовок. По этой причине ГОСТ 2447-82 регламентирует рецептурную маркировку твердости шлифголовок, контроль которых не предусмотрен ГОСТ.
Вместе с тем, твердость абразивного инструмента зависит от целого ряда параметров технологического процесса его изготовления. Так, например, только особенности процесса обжига изделий на керамической связке могут обусловить отклонение твердости ± 1÷2 ступени от заказанного номинала при одной рецептуре формовочной смеси. Характер абразивной обработке у потребителей в ряде случаев требует использования инструмента одной степени твердости. В связи с этим, для контроля твердости малогабаритных изделий нами используется методика, сочетающая рецептурный, пескоструйный и ультразвуковой методы контроля.
При выборе твердости абразивного инструмента обычно руководствуются общеизвестными положениями: для обработки твердых материалов следует применять мягкий инструмент, наоборот, для обработки мягких материалов – более твердый (исключение – жаропрочные и нержавеющие стали, цветные металлы). Существенное значение имеет окружная скорость круга, чем больше ее величина, тем более мягким должен быть инструмент.
Необходимо учитывать, что окружная скорость определяется числом оборотов приводного устройства и диаметром абразивного инструмента. При невозможности обеспечить окружные скорости более 20м/сек необходимо использовать более твердый инструмент. При обработке твердых материалов для повышения шлифовальной способности абразивного инструмента следует использовать низкие окружные скорости.
Окружную скорость можно оценить по формуле:
V=2πRn/60=0,105Rn, где
V – окружная скорость, м/сек
R – радиус инструмента, м
N – число оборотов привода в 1 мин
В таблице№4 приведены рекомендуемые окружные скорости в зависимости от твердости инструмента, в таблице№.5 – рекомендуемая твердость в зависимости от вида обработки.
Таблица№4
Твердость инструмента
Окружная скорость V м/сек
М-СМ
25-50
С
20-40
СТ
15-40
Т
5-20
Таблица №5
Твердость инструмента
Вид обработки
СМ1-С2
Чистовое и комбинированное круглое, наружное, бесцентровое и внутреннее шлифование стали.
С2-СТ2
Профильное шлифование, обработка прерывистых поверхностей.
СТ2-Т2
Круглое наружное шлифование методом врезания при необходимости сохранить профиль круга.
ВТ1-ЧТ2
Правка абразивных инструментов, шлифовка шариков шарикоподшипников и деталей часовых механизмов.
Контроль твердости инструмента.
На предприятии твердость малогабаритного абразивного инструмента измеряется акустическим методом (ГОСТ ), т. к. измерение твердости пескоструйным методом (ГОСТ) и методом вдавливания шарика (ГОСТ) для малогабаритного абразивного инструмента практически не применимы. Для измерения твердости акустическим методом наиболее удобным является прибор «Звук»110-М. Однако и этот метод дает хорошие и стабильные результаты лишь при определенном соотношении высоты и диаметра круга. Особенно это относится к шлифовальным головкам. Так например, для головок с размерами 8х25х3; 10х25х3 и им подобных пик твердости (частота колебаний) проявляется достаточно четко. В то же время, твердость головки 3х6х1,5, оценить этим методом достаточно проблематично. ГОСТ 2447-82 на головки требует маркировать инструмент, контроль которого не предусмотрен ГОСТ , в соответствии с рецептурой. Таким образом, контроль твердости головок (в принципе и кругов) диаметром до 6мм ГОСТ 2447-82 не регламентирует.
Таким образом, инструмент с диаметрами до 6мм., контролируют по массе. Если масса головки сырца соответствует заданной по рецептуре, то требуемая степень твердости обеспечивается. Естественно, инструмент геометрические размеры которого позволяют оценить твердость акустическим методом, подвергается дополнительному контролю на приборе «Звук-110м».
3.Структура.
Основные принципы:
· Закрытая структура (0-4) – небольшой съем металла в единицу времени, засаливаемость, но высокая стойкость инструмента
· Открытая (8-12) – большой съем металла, хорошая самозатачиваемость при пониженной стойкости инструмента
В таблице№6приведены некоторые рекомендации по выбору структуры.
Таблица №6 Выбор структуры абразивного инструмента
Вид обработки
Номер структуры
Профильное многопроходное шлифование, абразивная отрезка
3-4
Круглое наружное шлифование, в. т. бесцентровое, шлифование периферией круга
5-6
Плоское шлифование торцом круга, внутреннее шлифование
7-9
Шлифование и заточка инструмента
8-10
Профильное шлифование мелкозернистыми кругами
8-10
Шлифование вязких металлов и сплавов, в т. ч. цветных; шлифование со съемом припуска за 1-2 прохода (глубинное шлифование)
Более 10 (высокопористые круги)
Выбор характеристик инструмента для производительного шлифования и качественной обработки в каждом конкретном случае зависит от множества факторов. В таблице№7 приведены лишь общие рекомендации по выбору твердости инструмента от обрабатываемого материала и окружной скорости.
Таблица №7
Материал абразивного инструмента
Рекомендуемая окружная скорость
Рекомендуемая твердость инструмента
Обрабатываемый материал
Примечание
Эл. корунд белый 24А, 25А
5÷20
СТ, Т
Углеродистая, конструкционная, быстрорежущая стали.
Высокая стойкость кромок, низкий износ инсрумента.
25÷50
СМ, С
Углеродистая, конструкционная, инструменальная, быстрорежущая, нержавеющая стали, чугун, латунь, бронза, Ni-Co сплавы.
Высокая производительность съема, высокий износ инструмента.
Карбид кремния зеленый 63С
25
СМ, С
Твердые сплавы, стекло, керамика
20÷40
СМ, С
Цветные металлы, Ni-Co сплавы.
Карбид кремния черный 53С
20÷40
СТ, Т
Чугун
Эл. корунд нормальный 14А
20÷40
С
Сталь, чугун, цветные металлы
Хорошая стойкость инструмента
25А+14А
25÷50
СМ, С
Сталь, чугун
Высокая стойкость инструмента
