Шлифовальные круги

Шлифовальные кругиШЛИФОВАЛЬНЫЕ КРУГИ, искусственные камни из абразивных материалов в виде кругов, горшков, сегментов и т. п., применяемые для обработки шлифованием изделий из металлов, камня, дерева, резины и искусственных масс. В отличие от других режущих инструментов, имеющих оттачиваемое и устанавливаемое под определенным углом резания лезвие, шлифовальные круги снимают весьма тонкую стружку острыми гранями кристаллов очень высокой твердости. Неправильность и случайность углов резания и тонкость слоя стружки, снимаемой каждым отдельным зерном, с избытком компенсируются громадным числом режущих зерен и весьма большой скоростью резания. Толщина стружки, снимаемой каждым отдельным зерном, измеряется в десятитысячных долях мм, суммарная же толщина всех стружек, снимаемых за один проход кругом, равняется 0,002—0,007 мм. Снятие такой тонкой и в то же время вполне равномерной стружки дает возможность получения максимальной точности обработки.

Шлифовальный круг представляет собой массу режущих зерен, кристаллов, связанных друг с другом в одно целое цементом - связкой. В этом отношении шлифовальный круг может быть сравнен с фрезером со вставленными в оправу зубьями из твердого металла. Подобно зубьям фрезера у шлифовального круга лишь кристаллы производят работу резания, связка же не принимает участия в резании.

Отличие от фрезера состоит в том, что оправа у последнего весьма крепко держит вставные зубья, которые по мере затупления требуют заточки, тогда как в шлифовальном круге каждое зерно работает до затупления, после чего увеличивающееся давление резания выламывает его, назначение же связки - держать прочно зерно, пока оно не затупилось, и давать возможность затупившемуся зерну выпасть, с тем, чтобы было подведено и вступило в работу новое зерно, причем связка, окружающая зерно, также должна выпасть, не «засаливая» обрабатываемое изделие. Таким образом шлифовальный круг, в отличие от других режущих инструментов, обладает свойством самозатачиваемости. Свойство удерживать зерно связка проявляет в зависимости от развивающихся при работе усилий. По мере затупления зерна затупившееся зерно начинает вызывать все большее и большее сопротивление резанию, и наконец усилия становятся достаточными, чтобы вырвать зерно из связки. Если усилия недостаточны, чтобы вырвать затупившееся зерно, то зерно, потеряв способность резать, будет вызывать трение, нагревать изделие - связка для данной работы слишком тверда; наоборот, если усилия при работе велики, а связка мягка, то зерно, слегка только притупившееся, но вполне сохранившее способность резания, будет выпадать преждевременно, круг будет быстро изнашиваться. Т. о. в зависимости от рода работы надо брать круг более мягкий или более твердый.

Твердость шлифовального круга не имеет ничего общего с твердостью шлифующего материала (абразивных зерен) - их способностью проникать в другое тело (царапать). Можно из самых твердых кристаллов приготовить мягкий круг, в котором зерна будут легко отрываться, и наоборот. Твердостью круга называют способность связки удерживать с большей или меньшей силой зерна; она зависит исключительно от крепости самой связки, толщины ее слоя между отдельными зернами и от величины пор. Чем меньше крепость связки, чем меньше ее слой и чем больше поры, тем мягче круг. Методики для определения числового значения твердости шлифовального круга пока не установлено, и техника довольствуется относительными определениями твердости. Обозначения твердости по союзному стандарту и соответствующая им наиболее распространенная в Америке и Европе шкала твердостей фирмы Нортон приведены в табл. 1.

Шкала твердостей фирмы Нортон

Износ круга в работе зависит, во-первых, от условий самой работы, точнее от усилий, возникающих при работе, воздействующих на камень, и, во-вторых, от способности камня сопротивляться этим усилиям, т. е. от его твердости. При одних и тех же усилиях более мягкий камень будет давать больший износ, т. к. зерна в нем будут отрываться с меньшей степенью затупления. Более мягкий камень при тех же условиях работы работает с зернами меньшей степени затупления, более острыми, следовательно, при работе более мягкими кругами, т. е. с более острыми зернами, станок меньше загружается при одних и тех же подачах, при увеличении же подачи до более полной нагрузки станка за одно и то же время мягким кругом можно снять стружки больше. Поэтому во многих случаях работа шлифования, слагаясь из стоимости рабочей силы, стоимости износа круга и энергии, будет дешевле при работе более мягкими кругами (несмотря на большой износ круга) за счет экономии на рабсиле.

Помимо твердости шлифовального круга имеет большое значение его зернистость, или шероховатость. Если твердость не зависит от абразивных зерен, а представляет крепость связки, то шероховатость зависит исключительно от величины шлифующих зерен, входящих в состав круга. Абразивные зерна сортируются по своей величине при просеивании через сита, которые обычно нумеруются номером, обозначающим число отверстий на погонный дюйм (п. дм.). По номерам сит обозначается и зернистость абразивных зерен: если зерно проходит через сито с двадцатью отверстиями на п. дм. (сито N° 20) и задерживается на сите № 24, то это будет зерно № 20. Величины зерен разных номеров указаны в табл. 2.

Величины зерен шлифовальных кругов разных номеров

Самые мелкие зерна (пыль) уже не рассеиваются на ситах, а разделяются по величине путем отмучивания, т. е. путем взбалтывания в воде и осаждения из мути. Чем зерна крупнее, тем они быстрее осаждаются. Осаждающиеся в течение 1 мин. называются одноминутниками (№ 250), в течение 5 мин. - пятиминутниками (№ 280) и т. д.; 10-, 15-, 30-, 60-минутниками (N°N° 320, 400, 500 и 600). В зависимости от условий работы применяют шлифовальные круги: весьма крупной зернистости (№№ 10, 12) для грубых обдирочных работ; крупнозернистые (№№ 16, 20, 24) - для обдирочных работ; среднезернистые (№№ 36, 46, 60) - для шлифовальных работ и точки инструментов; мелкозернистые (№№ 80, 100, 120) - для окончательной шлифовки; тонкие (№№ 150,180,200) - для правки инструментов и наконец весьма тонкие (минутники) - для полировки и правки инструментов. Обычно круг состоит из зерен разной зернистости и маркируется номером наиболее крупных зерен, входящих в его состав и составляющих от 30 и более % всех зерен.

Естественные точила в виде кругов и бруски, применяемые для точки деревообделочных и других инструментов, делаются из песчаника, состоящего из кварцевых зерен, связанных кремнеземистым цементом. Для правки бритв и других тонких инструментов применяются также естественные камни - бруски «Арканзас» и «Индиана», носящие название по наименованию штатов в Северной Америке, где находятся их месторождения. Наиболее широкое распространение получили искусственные шлифовальные круги, изготовленные из карборунда или искусственного корунда на связках: минеральной, растительной или керамиковой. К минеральной связке относится магнезитовая, где связывающим веществом является цемент Сореля (магнезит и хлористый магний). Способ приготовления шлифовальных кругов с этой связкой весьма прост, не требует сложного оборудования, но круги, изготовленные этим способом, могут работать только всухую, разлагаются от сырости, быстро изнашиваются в работе и применяются лишь в случае недостатка более производительных кругов с керамиковой связкой. Кроме магнезитовой к минеральной связке относится силикатная, в которой связкой служит смесь глины, кремневой пыли и жидкого стекла (силиката). Круги с этой связкой мягкие, почему и являются весьма ценными при окончательной тонкой правке и шлифовке. К растительной связке относятся вулканитовая (на каучуке), олеонитовая (на масле) и шеллаковая (на шеллаке). Вулканитовые круги представляют собой вулканизованную резину, в которую завальцованы абразивные зерна. После сушки получаются круги, обладающие известной степенью упругости, что позволяет сделать их весьма тонкими, до 1 мм толщиной, почему эти круги и применяются для прорезных работ, для точки пил по металлу, для точки кард и т. д. Олеонитовые круги, связкой в которых служит окисленное масло, мягки, сравнительно быстро изнашиваются, но при работе на них выделяется очень мало тепла, почему они применяются для точки пил по дереву, где от круга при точке всухую требуется, чтобы при работе не отжигались зубья. Таким же свойством не отжигать обрабатываемых изделий обладают и шеллаковые круги (связка - шеллак), более устойчивые, но и более дорогие, чем олеонитовые. К упруго связанным кругам относятся и круги на бакелитовой связке, введенной в технику сравнительно недавно, но уже вытесняющей круги с вулканитовой связкой и заменяющей в отдельных случаях круги с керамиковой связкой. Наиболее распространенной (до 85 %) все же пока остается керамиковая связка, составной частью которой являются огнеупорная глина, полевой шпат, кварц и тальк. После измельчения составных материалов они смешиваются в определенных соотношениях. Готовая связка (от 8 до 20%) смешивается с абразивными зернами, затем из полусухой массы, к которой добавляется незначительное количество силиката или декстрина, формуются и прессуются в стальных формах, при давлении 100 кг/см2 и более, круги, подвергающиеся после освобождения из формы сушке, а затем обжигу. Это - прессованные круги. Вторым способом, все более распространяющимся и дающим круги более пористые и более удовлетворяющие современным требованиям, являются литые. Масса связки и зерен смешивается с добавлением небольшого количества воды, т. ч. образуется жидкая кашица, разливаемая в формы. Получаемым в форме болванкам, имеющим после высушивания крепость кирпича-сырца, на станках придается желаемая форма круга или же круг вытесывается или выштамповывается из болванки, когда она еще не высохла, но, потеряв часть воды, может сохранить форму, придаваемую штампом или вырезкой. Обжиг как прессованных, так и литых кругов производится подобно фарфору в печах при температуре 1320°С. Обжиг особенно крупных кругов требует продолжительной выдержки при охлаждении, чтобы они не дали трещин. После обжига круги подвергаются обточке на токарных станках при употреблении в качестве инструмента алмаза или особых стальных конусов, звездочек и чугунных шарошек. Готовые круги испытываются на прочность и балансировку при двойной против рабочей скорости. В настоящее время искусственные шлифовальные круги изготовляются исключительно из искусственных абразивов: карборунда (для обработки изделий из чугуна, бронзы, алюминия, камня, рога, стекла, кости, фарфора) и искусственного корунда (при обработке изделий из закаленной и сырой стали, ковкого чугуна, железа, стального литья и т. п.).

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 26 - 1934 г.