Абразивно-алмазная обработка - Ипполитов Г.М.

Автор: Ипполитов Г.М.
Теги: формообразование со снятием стружки молоты и прессы разделительные операции без образования стружки, дробление и измельчение, обработка листового материала, изготовление резьбы инженерия машиностроение шлифование алмазные инструменты
Год: 1969
Похожие
Абразивная и алмазная обработка материалов. Справочник
Устройства для правки шлифовальных кругов алмазными инструментами
Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента
Технология обработки абразивным и алмазным инструментом
Текст
                    chipmaker.ru
chipmaker.ru
Г. М. ИППОЛИТОВ
АБРАЗИВНО-АЛМАЗНАЯ
ОБРАБОТКА
ИЗД. 2-е, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ

Chipmaker.ru
ИЗДАТЕЛЬСТВО «МАШИНОСТРОЕНИЕ»
Москва 1969
chipmaker, ги
УДК 621.921.34 : 666.233
Абразивно-алмазная обработка. Ипполи-
тов Г. М. М., «Машиностроение», 1969, стр. 334
В книге приведены краткие данные по технологии
производства и основным свойствам абразивных материа-
лов, абразивных и алмазных инструментов; указаны
правила выбора оптимальных характеристик абразивных
и алмазных инструментов для шлифования различных
материалов и сплавов, а также даны рекомендации по
всем основным процессам абразивно-алмазной обработки:
шлифованию (круглому наружному и внутреннему, бес-
центровому наружному и внутреннему, плоскостей,
резьбы), хонингованию, суперфинишированию, полиро-
ванию, жидкостному полированию, алмазному шлифова-
нию, электролитическому шлифованию, ленточному шли-
фованию, доводке.
В книге рассмотрены вопросы теории шлифования,
влияния характеристики абразивных инструментов на
процессы шлифования; причины возникновения прижогов
и трещин и методы их устранения; роль теплообразова-
ния и охлаждения; смазочно-охлаждающие жидкости,
применяемые для разных видов шлифования различных
материалов; силы резания и их связь с процессом шлифо-
вания; способы уравновешивания кругов; способы правки,
правящие инструменты и рекомендации по их примене-
нию, а также режимам правки.
Книга предназначена для инженерно-технических ра-
ботников машиностроения.
Табл. 45, илл. 85, библ. 12 назв.
Рецензент д-р техн, наук проф. С. Г. Редько
3 12 —4
265 69
I
Chipmaker.ru
ВВЕДЕНИЕ
Прогресс в машиностроении повышает требования к надеж-
ности и долговечности машин. Производительность, быстроход-
ность, точность и экономичность машин неизменно возрастают.
При этом одновременно усложняются конструкции машин и дета-
лей, повышаются требования к точности размеров и геометриче-
ской формы деталей, к качеству поверхности и поверхностного
слоя, ужесточаются нормы на контактную жесткость соединений,
расширяется применение труднообрабатываемых материалов. В
этих условиях роль абразивного и алмазного инструмента в тех-
нологии машиностроения еще более возрастает, так как многие
требования к деталям практически невозможно выполнить без
абразивной и алмазной обработки.
При шлифовании сравнительно легко можно обеспечить до-
пуск 1—4 мк по нецилиндричности, 0,3—0,5 мк по некруглости,
4 мк по точности сопряжения. При обычном шлифовании легко
достигается шероховатость поверхности 7—8-го класса, при тон-
ком шлифовании 9—10-го класса, а при отделочных операциях
И—12-го класса и выше.
Точная обработка криволинейных поверхностей и поверхно-
стей с большой площадью успешно осуществляется с помощью
ленточного шлифования. Технологические процессы шлифования,
суперфиниширования, хонингования, ленточного шлифования
легко поддаются механизации и автоматизации, что обеспечивает
еще более высокое качество деталей, повышает стабильность их
свойств, улучшает экономические показатели обработки деталей,
повышает производительность труда.
В настоящее время проводится работа по улучшению качества
абразивного инструмента. Вводится легирование абразивных ма-
териалов (например, для электрокорунда — присадки окиси ти-
тана и хрома) и принимаются меры для уменьшения в них вредных
примесей. В последние годы $ начали выпускаться абразивные
инструменты класса А, которые имеют более высокую стой-
кость и стабильные режущие свойства. Для абразивных инстру-
ментов в основном используется электрокорунд, карбид крем-
ния, кубический нитрид бора (эльбор) и алмаз, которые изготов-
ляются искусственным путем.
3
chipmaker.ru
Разработка и промышленное освоение технологии производства
синтетических алмазов и кубического нитрида бора, а также
открытие месторождений природных алмазов и создание алмазодо-
бывающей промышленности в Якутии обеспечили прочную мате-
риальную базу для широкого внедрения процессов алмазной
обработки.
На ведущих предприятиях машиностроения и приборострое-
ния нашей страны абразивная доводка твердосплавного режущего
инструмента заменена доводкой с применением алмазного инстру-
мента. Там, где это экономически целесообразно, успешно вне-
дряется и алмазное затачивание инструментов, оснащенных твер-
дым сплавом. В автомобильной и тракторной промышленности
хонингование отверстий в ряде деталей (гильзы, шатуны, зубчатые
колеса и т. д.) производится с помощью алмазных брусков взамен
обычных абразивных. Широко применяют алмазный инструмент
в приборостроении при изготовлении прецизионных деталей из
специальных материалов с высокими требованиями к точности
и качеству поверхности.
В технологии производства ряда деталей успешно применяются
такие процессы, которые обеспечивают повышение производитель-
ности алмазной обработки, улучшение качества поверхности,
повышение точности обработки. Например, круглое наружное
шлифование методом продольной подачи в ряде отраслей все
больше заменяется бесцентровым и врезным шлифованием. Вместо
внутреннего шлифования с планетарным движением круга при-
меняют хонингование, которое отличается резким увеличением
площади контакта инструмента с деталью и уменьшением скорости
резания. Количество одновременно работающих зерен при работе
брусками возрастает в 1000 раз и более по сравнению с внутрен-
ним шлифованием, что позволяет при малых скоростях резания
и незначительных удельных нагрузках обеспечить высокую про-
изводительность.
Несомненную выгоду дает применение станков, обеспечива-
ющих одновременную обработку детали по всему контуру или
нескольких поверхностей. Например, при окончательной обра-
ботке шеек коленчатых и кулачковых валов на многокруговых
станках на автозаводе им. Лихачева удалось повысить- производи-
тельность в 3—4 раза по сравнению с обработкой на обычных круг-
лошлифовальных станках и обеспечить размерную стойкость всех-
шеек в пределах 15—20 мк, точность геометрической формы в пре-
делах 5—10 мк.
В ряде отраслей успешно применяют скоростное шлифование.
Повышение окружной скорости круга с 30 до 50 м/сек позволяет
повысить класс чистоты поверхности, увеличить производитель-
ность труда на 15—20%, сократить расход кругов на 70%.
Chipmaker.ru
ГЛАВА I
ПРОИЗВОДСТВО АБРАЗИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Абразивным материалом может быть любой природный или
искусственный материал, зерна которого обладают достаточной
твердостью и способностью резания (скобления, царапания)
при определенной скорости движения другого материала. Изго-
товленные из этого материала абразивные инструменты должны
обрабатывать детали машин с заданной точностью и классом чи-
стоты поверхности.
В металлообрабатывающей промышленности применяют сле-
дующие природные материалы: кварц, наждак, корунд и алмаз.
Кварц представляет собой безводную кристаллическую крем-
ниевую кислоту SiO2. Содержание кремнезема в кварце 1-го сорта—
99,5% и 2-го сорта не менее 98,5%; твердость кварца 7 по шкале
Мооса, его микротвердость 1100—ИЗО кПмм2', плотность 2,4—
2,7 г!см?\ в зависимости от содержащихся примесей кварц имеет
различные окраску (от бесцветного до черного) и названия.
Для изготовления абразивного инструмента кварц почти не
применяется вследствие недостаточной твердости, а также в связи
с тем, что у шлифовальных кругов, изготовленных из него, быстро
изменяются размеры. Разновидность кварца — кремний, содер-
жащий не менее 97% SiO2, применяется для изготовления шлифо-
вальной шкурки на тканевой и на бумажной основах, предназна-
ченной для обработки дерева и кожи.
Наждак содержит до 60% окиси алюминия и имеет кристалли-
ческое строение. Твердость наждака 7—8 по шкале Мооса.
Корунд представляет собой кристаллический глинозем и в за-
висимости от содержащихся в нем примесей имеет различный цвет,
свойства и названия. Применяемый в промышленности корунд
содержит до 95% А12О3; плотность корунда 3,9—4,1 г!см?\ он более
вязок и менее хрупок по сравнению с наждаком; его твердость
около 9 по шкале Мооса. Корунд применяют в виде порошков
и микропорошков для шлифования, доводки и полирования.
Алмаз представляет собой кристаллический углерод. Алмазы
содержат небольшие (0,02—4,8%) примеси окислов алюминия, же-
леза, кальция, кремния, марганца, титана и т. п., которые придают
им различный цвет. В зависимости от происхождения алмазы
5
chipmaker.ru
делятся на природные и синтетические. Высокая твердость алмаза
по сравнению с твердостью любых других минералов и материалов
объясняется особенностями его кристаллической решетки и чрез-
вычайной плотностью структуры. Наиболее распространенные
кристаллические формы его — куб, восьмигранник, двенадцати-
гранник и т. п. Твердость алмазов по шкале Мооса — 10; микро-
твердость, по данным М. М. Хрущева, 10 060 кПмм2 при нагрузке
200 г. Алмазы оптически изотропны, а по твердости и прочности
являются анизотропными телами, т. е. эти их физико-механические
свойства различны в разных направлениях их осей; грани алма-
зов, как правило, гладкие; содержание углерода в алмазе 96—
99,8%; плотность алмазов в зависимости от их разновидности
2,8—3,56: бортов и балласов 3,47—3,56 и карбонадо 2,8—3,45.
Технические алмазы часто имеют трещины, пятна и включения
некоторых минералов (ильменита, рутила и др.). Борты обладают
высокой спайностью, т. е. раскалываются по плоскостям, парал-
лельным их фактическим граням. Балласы, состоящие из мельчай-
ших кристаллов, обладают высоким пределом прочности при раз-
рыве и большой твердостью. Карбонадо не имеют свойства спай-
ности, несколько пористы и потому обладают меньшей плотностью
и твердостью.
Наиболее часто встречаются алмазы: плоскогранные (октаэдр,
ромбододекаэдр, гексаэдр), кривогранные (декаэдронд, окта-
эдронд, гексаэдроид) и комбинации плоскогранных и кривогран-
ных кристаллов; наибольшей износостойкостью, как правило,
обладают кристаллы алмазов, имеющие форму октаэдра, затем
ромбододекаэдра и гексаэдра; карбонадо имеют обычно овальную
форму; модуль упругости алмазов 90 000 кПмм2 (у карбида бора
29 000 кГ1мм2); предёл прочности при разрыве 790 000 кПсм2-,
предел прочности при сжатии 200 кПмм2, а при изгибе 30 кПмм2-,
коэффициент трения у алмазов: 0,05 по стали; 0,1 по латуни;
0,45 по алюминию; испытание проводилось под нагрузкой 350 Г
при скорости шпинделя 14,5 м1мин\ коэффициент трения твердого
сплава по стали в 6 раз, по латуни в 5 раз и по алюминию в 2 раза
больше, чем алмаза; стойкость алмаза при истирании в десятки
раз выше стойкости других абразивных материалов. Термостой-
кость алмазов зависит от их размеров, продолжительности нагрева
и среды, в которой они подвергаются воздействию температуры.
Так, в присутствии вольфрама, кобальта, графита алмазы подвер-
гаются меньшему окислению. При температуре около 800° С ал-
мазы размером 2—3 мм начинают окисляться. Частицы размерами
в сотые и тысячные доли миллиметра окисляются уже при темпе-
ратуре 500° С, а при продолжительном воздействии температуры
около 900° С полностью сгорают, превращаясь в углекислоту.
При большом перегреве и резком охлаждении алмазы трескаются.
Теплопроводность алмазов выше, чем твердых сплавов, например
выше, чем сплава Т15К6 в 5 раз и сплава ВК8 в 3 раза, а также
6
выше, чем теплопроводность карбида кремния в 10 раз и электро-
корунда в 7 раз; число сжимаемости алмаза 0,16-10-6 см2!кг\
коэффициент преломления 2,419. Удельная теплоемкость алмаза
при 18° С равна 0,12 кал!г град, т. е. тепло хорошо отводится и по-
глощается; тепловое расширение алмаза в несколько раз меньше,
чем твердого сплава; температура горения алмаза на воздухе
850—1000° С, при нагреве без доступа воздуха алмаз переходит
в графит.
Алмазы, как правило, диэлектрики, однако некоторые из них
являются полупроводниками, имеющими малое удельное сопро-
тивление. Износостойкость алмаза в разных направлениях его
осей вследствие анизотропии различна, что необходимо учитывать
соответствующей ориентацией алмаза при изготовлении таких ал-
мазных инструментов, как правящие алмазы, буровые коронки,
долота, резцы и т. п. Алмазы обладают также различной способ-
ностью смачивания, т. е. разным химическим сродством. Так,
сплавы с высоким содержанием кобальта хорошо смачиваются
и в силу этого алмазы в таких сплавах держатся прочно. Адге-
зионная способность алмазов по отношению к твердым сплавам
весьма слабая, а по отношению к стали значительная. Кислоты
и щелочи, даже нагретые до высоких температур, на алмаз не дей-
ствуют. Указанные свойства алмазов предопределили широкое
применение и высокую эффективность изготовляемого из них раз-
личного алмазного инструмента.
Особенно широко применяются борты и балласы и меньше кар-
бонадо. В соответствии с МРТУ 2—037—1—65 алмазы сортируются
по эталонам на семь категорий и 22 группы, из которых первая
и вторая категории идут на производство бриллиантов, а осталь-
ные — на производство алмазных инструментов. Для изготовле-
ния алмазных наконечников к приборам, резцов, сверл, каранда-
шей для правки, долот, волок применяются в основном 12 групп
алмазов третьей и четвертой категорий, а для производства алмаз-
ных абразивных инструментов — алмазы шестой и седьмой кате-
горий. Наибольшее применение алмазные инструменты имеют
в машиностроении, где эффективность от применения алмазных
резцов достигает 200 руб. на 1 карат, алмазного инструмента для
правки — 25 руб., алмазных выглаживателей—до 50 руб.,
алмазных кругов и паст — от 2 до 20 руб. и т. п.
Синтетические алмазы имеют химический состав, твердость,
структуру и плотность такие же, как и природные, но содержат
несколько больше примесей.
Из прочих природных абразивных материалов применяют пемзу
для обработки стекла и гранат — минерал из группы алюмосили-
катов.
К искусственным абразивным материалам относятся также
электрокорунд, карбид кремния (карборунд), карбид бора и куби-
ческий нитрид бора.
7
chipmaker.ru
Кубический нитрид бора (|>—BN) представляет собой новый
абразивный материал, твердость которого близка к алмазу (микро-
твердость по Виккерсу 7300—10 000 кГ/мм2), а абразивная спо-
собность при шлифовании стали выше, чем у алмазов; коэффициент
трения выше, чем у алмаза, вследствие чего адгезия со сталью
значительно меньше или совсем не наблюдается; цвет от светлоли-
лового до черного, в зависимости от условий синтеза; плотность
3,45; теплопроводность кубического нитрида бора ниже, чем у ал-
маза, вследствие чего он быстрее нагревается до высокой темпера-
туры; теплостойкость кубического нитрида бора в зависимости
от зернистости 1300—1500° С, т. е. значительно выше, чем у алмаза;
чем крупнее зерно, тем выше теплостойкость.
Кубический нитрид бора применяется для обработки трудно-
обрабатываемых сталей и сплавов и особенно в тех случаях, когда
должна быть обеспечена высокая размерная точность, например
в производстве подшипников для приборов.
Электрокорунд представляет собой продукт плавки, основной
составляющей частью которого является кристаллическая окись
алюминия; электрокорунд широко применяется в промышлен-
ности.
Карбид кремния является продуктом химического взаимодей-
ствия углерода с кремниевой кислотой; технический карбид крем-
ния состоит из химического соединения кремния с углеродом.
Карбид бора является продуктом плавки и представляет собой
тугоплавкое соединение бора с углеродом. Все эти материалы по
твердости уступают только алмазу.
В промышленности используют 80—85% электрокорунда,
15—20% карбида кремния и сотые доли процента карбида бора.
Основное различие между свойствами электрокорунда и карбида
кремния заключается в большей вязкости электрокорунда, мень-
шей его хрупкости и несколько меньшей твердости. Большая вяз-
кость электрокорунда при высокой его твердости и меньшая стои-
мость по сравнению с карбидом кремния и является причиной его
более широкого применения в промышленности. Чем выше вяз-
кость абразивных материалов, тем больший допускается удельный
съем металла.
Абразивные инструменты из электрокорунда применяются
главным образом для обработки металлов, обладающих высоким
сопротивлением разрыву, а так как процессам шлифования подвер-
гаются в большинстве случаев детали именно из таких металлов
(различных сталей и сплавов), то инструменты из электрокорунда
применяются чаще инструментов из других абразивных мате-
риалов.
Абразивные инструменты из зерен карбида кремния приме*
няются главным образом для обработки металлов с низким преде-
лом прочности при разрыве (алюминий, чугун, твердые сплавы,
медь и др.) и для большинства неметаллических материалов (мра-
8
мор, кость, уголь, керамические изделия и т. и.). Карбид бора при-
меняется только в виде порошков для шлифования и доводки де-
талей и инструмента из различных твердых материалов и сплавов.
СИНТЕТИЧЕСКИЕ АЛМАЗЫ
Синтетические алмазы выпускаются в виде мелких кристаллов,
размеры которых в поперечнике не превышают 1,5 мм. Процесс
синтеза алмазов происходит при сдавливании в аппаратах высо-
кого давления графитсодержащей массы, которая одновременно
нагревается электрическим током, при этом происходит пере-
кристаллизация углерода из гексагональной структуры, которую
имеет графит, в кубическую, которую имеют алмазы. В шихту,
состоящую из какого-либо углеродистого материала (графит,
сажа, древесный уголь и т. п.), в качестве катализатора входит
какой-либо металл или сплав (хром, никель, железо, кобальт и др.)
[13]. Предполагается, что по мере расплавления катализатора обра-
зуется тонкая пленка и начинается образование кристаллов алмаза.
Синтез происходит при давлениях 50 000—170 000 кПсм2 и тем-
пературе до 3000° С [14]. Режим синтеза и его время определяют,
до известной степени, прочность и размеры кристаллов. Выпу-
скаются синтетические алмазы трех марок: АСО (хрупкие), АСП
(повышенной прочности) и АСВ (высокой прочности); в неболь-
ших количествах производятся алмазы марки АСК прочностью,
приближающейся к природным алмазам.
Промышленные испытания кругов из синтетических алмазов
марок АСО и АСП на органической связке показали, что при чисто-
вой заточке и доводке инструментов из твердых сплавов их произ-
водительность и стойкость не ниже, чем кругов из природных
алмазов, что объясняется тем, что синтетические алмазы имеют
более высокую хрупкость и шероховатость и потому лучше удер-
живаются связкой. При испытании алмазных кругов на металли-
ческой связке такого преимущества синтетических алмазов обнару-
жено не было, так как применяемые для их производства алмазы
марки АСВ приближаются по прочности к природным алмазам.
Учитывая большую хрупкость синтетических алмазов марок
АСО и АСП, алмазные инструменты из них не следует применять
при высоких напряжениях сжатия или ударных воздействиях.
Для этих работ следует применять инструменты из алмазов
марки АСВ или из природных алмазов. Алмазы марки АСО вы-
пускаются зернистостью № 25 и меньше, марки АСП зернистостью
№ 40 и меньше и марки АСВ зернистостью № 50 и меньше.
ЭЛЕКТРОКОРУНД
Химически чистый корунд представляет собой кристалличе-
скую окись алюминия (А12О3), получаемую в результате плавки
химически чистой окиси алюминия (глинозема). При переходе
9
chipmaker.ru
из расплавленного в твердое состояние окись алюминия кристалли-
зуется в а-корунд, чрезвычайно твердое вещество белого цвета,
уступающее по твердости только алмазу, кубическому нитриду
бора, карбиду бора и карбиду кремния. Микротвердость электро-
корунда 1800—2400 кПмм2.
Рис. 1. Подвижная электродуговая печь мощностью
2250 кеа для плавки электрокорунда:
/ ~ ванна; 2 — тележка; 3 — кожух; 4 — электроды
При существующих промышленных способах производства
электрокорунд выпускается обычно с содержанием 91—99% А1„О3;
плотность электрокорунда равна 3,93—4,01 г/см3-, начало размяг-
чения электрокорунда наступает при 1750° С, а точка плавления
его 2040—2050° С, модуль упругости электрокорунда 76000 кГ!мм2.
В зависимости от содержания окиси алюминия и примесей элек-
трокорунд имеет различный цвет, структуру и свойства.
10
Промышленностью выпускаются три разновидности электро-
корунда; 1) нормальный электрокорунд содержит 81—96% А12О3
и имеет цвет от розового до темно-коричневого; 2) белый электро-
корунд, содержащий 97—99% А12О3; 3) монокорунд, содержащий
в зерне 97—98% Л12О3 Твердость электрокорунда по шкале
Мооса 9, микротвердость его разновидностей 1800—2600 кПмм2.
Плавка электрокорунда ведется в открытых дуговых электриче-
ских печах подвижного типа (рис. 1) мощностью 1300—9000 кет
и почти не отличается от прочих металлургических процессов,
хотя продуктом плавки является не металл, а электрокорунд;
образующийся же в процессе плавки
ферросплав является побочным продук-
том.
Процесс плавки указанных выше раз-
новидностей" электрокорунда ведется на
блок, или «на слив», или с выпуском
в летку. В первом случае продукт (эле-
ктрокорунд) остается в печи до конца
плавки и затем после некоторого осты-
вания извлекается оттуда в виде блока,
имеющего форму усеченного конуса ве-
сом 20—30 т (рис. 2). Плавка «на слив»
или на выпуск в летку ведется непре-
рывно и осуществляется только в печах
значительной мощности. В этом случае
продукт плавки по мере наплавления
сливается или выпускается из печи в
изложницы, где и кристаллизуется. В печах мощностью 9000 кет
расплав выпускается через две летки: верхняя служит для выпуска
электрокорунда, нижняя — для выпуска образующегося в про-
цессе плавки ферросплава. При процессе плавки «на слив» или на
выпуск в летку получается лучшее разделение расплава на элект-
рокорунд и ферросплав, улучшаются условия удаления ферро-
сплава и снижается содержание окиси железа в электрокорунде.
Производство электрокорунда является весьма энергоемким,
материалоемким и трудоемким процессом. Так, на плавку 1 т
электрокорунда затрачивается 2,5—3 тыс. квт-ч электроэнергии
и более, в зависимости от качества боксита, мощности печи,
требуемого качества электрокорунда и режима плавки. Основным
сырьем для плавки электрокорунда является боксит, представ-
ляющий собой продукт выветривания глиноземосодержащих мине-
ралов Для электрокорунда важное значение имеет качество бок-
сита. «Абразивный» боксит должен содержать не менее 50% А12О3;
его кремниевый модуль (отношение А12О3 к SiO2) должен быть
не менее 9, желательно 15—20. Боксит не должен содержать таких
вредных примесей, как окись кальция; его кальциевый модуль
(отношение А12О3 к СаО) должен быть не менее 170, т. е. при co-
ll
chipmaker.ru
держании в боксите 50% А12О3 допустимо содержание не более
0,3% СаО. Содержание в боксите более 0,5% СаО, как показывает
практика, вызывает значительное ухудшение качества электро-
корунда.
В боксите не должны содержаться также такие примеси, как
окись магния и сера. Чем выше кремниевый и кальциевый модули
бокситов, тем выше получается в электрокорунде содержание
глинозема.
Плавка пылевидных бокситов в связи с уменьшением газопро-
водности шихты сопровождается весьма опасными выбросами рас-
плавленной массы. Поэтому рекомендуется боксит предварительно
спекать (агломерировать или кальцинировать).
Для восстановления примесей, содержащихся в боксите, и для
рафинирования расплава в шихту для плавки электрокорунда
добавляют определяемые расчетом количества углеродистых ма-
териалов и железной или чугунной стружки.
Сначала в процессе плавки происходит обезвоживание боксита,
потом его расплавление; температура плавления боксита в зави-
симости от его качества находится в пределах 1500—1750° С;
затем восстанавливаются примеси, образующие ферросплав, и
выделяется глинозем. Чем полнее осуществляются в расплаве
реакции восстановления, тем меньше в электрокорунде остается
примесей. Только примеси окиси кальция и магния почти целиком
переходят в расплав электрокорунда, ухудшая качество электро-
корунда и вызывая брак при изготовлении из этого электрокорунда
абразивных инструментов.
Кальций, обладающий значительно более высоким сродством
к кислороду, чем алюминий, не восстанавливается в процессе
плавки, вследствие чего окись кальция переходит почти целиком
в электрокорунд, связывая при этом некоторую часть глинозема
в минералы, обладающие резко пониженной абразивной способ-
ностью (гексалюминат кальция и анортит). Так как для выплавки
1 т электрокорунда требуется почти 2 т сырого боксита, содержа-
ние примесей окиси кальция в электрокорунде также почти удваи-
вается. Кристаллизация и количество корунда зависят от времени
плавки и охлаждения, а также от содержания глинозема и приме-
сей в электрокорунде.
По данным Н. Е. Филоненко, уменьшение содержания глино-
зема в электрокорунде с 95 до 93% снижает размеры кристаллов
с 1,2 до 0,7 мм, т. е. по 0,25 мм на каждый процент, а дальнейшее
уменьшение содержания глинозема до 91% вызывает уменьшение
размеров кристаллов до 0,4 мм. На кристаллизацию зерен большое
влияние оказывают также время охлаждения и объем массы рас-
плава.
При плавке электрокорунда с добавкой окиси титана расплав
получается более жидкий и кристаллизация идет лучше, вследствие
чего электрокорунд с добавками окислов титана имеет более круп-
12
некристаллическое строение. Чем крупнее кристаллы, тем лучше
качество электрокорунда, так как частицы и сростки кристаллов
имеют меньшую механическую прочность. Спайность у кристаллов
электрокорунда отсутствует.
Чем больше в электрокорунде примесей кремнезема и карбидов
титана и чем меньше содержание глинозема, тем выше его вязкость.
Абразивная способность электрокорунда в большой мере за-
висит от содержания в нем ссА12О3, часто неправильно называе-
мого в производстве «физическим корундом» и представляющего
собой кристаллическую форму глинозема.
Минеральный состав электрокорунда неравнозначен его хими-
ческому составу. Чем больше в электрокорунде примесей, тем ниже
в нем содержание глинозема. Особенно большое влияние на сни-
жение содержания сс-глинозема оказывает окись кальция, почти
целиком переходящая в процессе плавки из боксита в электро-
корунд. Соотношения А12О3 и а — А12О3, получающиеся при
плавке боксита, содержащего удвоенное (против указанных ниже)
количество окиси кальция, в процентах приведены в табл. 1.
Таблица 1
Соотношение между схА12О3, А12О3 и СаО в %
СаО в корунде	AlgOg	аА1,О3	СаО в корунде	А1,О,	(XAlgOg
0,25	97,7	97,3	1	92,8	91
0,5	95,9	95	1,5	90,3	87,6
0,75	94,3	93	2	88,7	84,6
В электрокорунд, помимо корунда, входит ряд других мине-
ралов (гексаалюминат кальция, анартит и др.), снижающих абра-
зивную способность электрокорунда.
Количество примесей особенно увеличивается в крайних частях
блока (см. рис. 2). Для уменьшения их содержания в зерне элек-
трокорунда блок после разбивки сортируют и наиболее бедные
корундом куски возвращают в плавку. Образующийся в процессе
плавки ферросплав оседает в нижней и других частях блока.
Этот ферросплав удаляют из электрокорунда в процессе его
дробления и магнитной сепарации.
Чем ниже кремниевый модуль боксита, тем больше ферросплава
образуется в электрокорунде. Поэтому применение бокситов
с низким кремниевым модулем снижает количество электроко-
рунда, получаемого при плавке, и увеличивает удельный расход
электроэнергии.
Белый электрокорунд. Сырьем для производства белого элек-
трокорунда является глинозем. Белый электрокорунд так же, как
и электрокорунд, плавится в дуговых электрических печах на
13
chipmaker.ru
блок или на «слив» в зависимости от мощности печи. В последнем
случае печь можно наклонять под определенным углом и таким
образом сливать белый электрокорунд в специальные изложницы.
Процесс плавки белого электрокорунда заключается в переплавке
глинозема и переводе всех его модификаций в «-модификацию
с последующей ее кристаллизацией.
Глинозем должен содержать максимум окиси алюминия, и чем
меньше в глиноземе примесей, в особенности окиси натрия, тем
лучше качество электрокорунда, получаемого из него. Чем больше
в глиноземе примесей окиси натрия (допускается как максимум
0,3%), тем больше в процессе плавки образуется высокоглинозе-
мистого алюмината натрия (|3-глинозема), обладающего абразив-
ной способностью, в 2 раза меньшей, и снижающего прочность
зерен белого электрокорунда.
Повышенное содержание кремнезема в белом электрокорунде
также снижает его механическую прочность, что, в свою очередь,
уменьшает стойкость абразивного инструмента. В результате
плавки белый электрокорунд по своему химическому и физиче-
скому составам получается более однородным, чем нормальный
электрокорунд.
Вследствие меньшего количества примесей, содержащихся
в белом электрокорунде, хрупкость его выше нормального электро-
корунда. Поэтому белый электрокорунд применяют в инструмен-
тах для чистового шлифования.
Белый электрокорунд, выплавленный с добавками титана,
имеет более высокую (на 15—20%) прочность и потому применяется
в производстве абразивных инструментов для рсзьбо- и зубошли-
фования. Добавка хрома в расплав белого электрокорунда при-
дает ему большую вязкость и позволяет использовать такой элек-
трокорунд при производстве абразивных инструментов для предва-
рительного шлифования.
Монокорунд. Сырьем для плавки монокорунда так же, как
и для электрокорунда, являются бокситы и углеродистые мате-
риалы. Кроме того, при плавке монокорунда в шихту добавляется
пирит (сернистое железо). Боксит, идущий в шихту для производ-
ства монокорунда, может содержать до 2% СаО без снижения каче-
ства монокорунда, что является преимуществом процесса произ-
водства этого вида электрокорунда, позволяющим использовать
кальциевые бокситы.
При плавке монокорунда из бокситов, содержащих более
2% СаО, качество монокорунда ухудшается и износ абразивных
инструментов, изготовленных из него, увеличивается в 2 раза.
Плавка монокорунда, технология которой разработана во
ВНИИАШе М. В. Каменцевым , ведется в открытых дуговых элек-
трических печах путем наплавления блока или с выпуском рас-
плава через летку в изложницы. В результате плавки продолжи-
14
тельностью 40 ч наплавляется блок оксисульфидного шлака, со-
стоящий из зерен корунда, сцементированных сульфидами алюми-
ния, кальция, железа и частично титана. При последующей обра-
ботке кусков блока горячей водой зерна монокорунда освобо-
ждаются из сульфидов алюминия и кальция без дробления (шлак
разлагается под действием горячей воды) и затем подвергаются
обогащению и классификации.
Зерна монокорунда № 40—25 и мельче представляют собой
главным образом отдельные кристаллы. Более крупные зерна
монокорунда являются агрегатами и сростками нескольких кри-
сталлов и потому перед классификацией и передачей в производ-
ство абразивных инструментов их подвергают дроблению. Моно-
корунд содержит меньше примесей, чем электрокорунд. Зерна мо-
нокорунда имеют больше режущих граней, чем зерна электро-
корунда; они более прочные, вследствие чего их абразивная спо-
собность выше. Монокорунд применяют для обработки деталей
из нержавеющих сталей, мягкой бронзы, керамики, пластмасс,
особенно при внутреннем шлифовании.
карбид кремния
Карбид кремния является химическим соединением кремния
с углеродом (SiC), взаимодействующих в специальных печах при
высоких температурах. Карбид кремния кристаллизуется глав-
ным образом в виде тонких шестиугольных пластинок (гексого-
нальная система), размерами от 2 до 15 мм, слабо связанных
друг с другом по плоскостям спайности; плотность карбида крем-
ния равна 3,16—3,39 г! см3-, обычно ее принимают 3,22 г!см3, твер-
дость карбида кремния по шкале Мооса 9,2, микротвердость на
приборе ПМТ-8 3310 кПмм2-, насыпной вес карбида кремния за-
висит от степени его зернистости и- находится в пределах 1,8—
1,95 см3.
Карбид кремния является не только абразивным материалом
с высокими режущими свойствами (превышающими абразивную
способность электрокорунда в 2 раза), но и хорошим огнеупорным
материалом, обладающим большой жаростойкостью; температура
его разложения 2600° С. Карбид кремния хрупок; чем меньше раз-
меры зерен, тем больше их прочность; карбид кремния устойчив
к окислению, но под действием смеси азотной и плавиковой кислот
он разлагается; модуль упругости карбида кремния 11 600—
14 500 кПмм2. Предел прочности при сжатии перпендикулярно
оптической оси равен 225 кПмм2.
Производство карбида кремния является более энергоемким,
материалоемким и трудоемким, чем производство электрокорунда.
Для получения 1 т карбида кремния расходуется от 8000 до
10 000 квт-ч электроэнергии; длительность плавки 25—30 ч.
Карбид кремния выпускается двух разновидностей: зеленый и
черный. Его получают в печах сопротивления, принцип работы
15
chipmaker.ru
которых основан на использовании свойства всякого проводника
оказывать сопротивление прохождению тока той или другой силы
в зависимости от материала проводника. В печи (рис. 3, 4) таким
проводником в начальной стадии процесса является керн (сердеч-
Рис. 3. Поперечный разрез печи для
плавки карбида кремния:
/—керн; 2—графит; 3—карбид кремния;
4 — аморфный карбид кремния; 5 — сро-
стки аморфного карбида кремния с силок-
сиконом; 6 — силоксикон; 7 — непрореа’
тировавшая шихта
ник печи), состоящий из угле-
родистых материалов, являю-
щихся проводником второго
рода.
Керн под действием электри-
ческого тока, поступающего че-
рез токоподводящие угольные
электроды, заделанные в торцо-
вые стенки печи, нагревается
до 2600—2650° С и отдает тепло
шихте, состоящей из размоло-
тых до определенной крупности
кварцитов, углеродистых мате-
риалов (антрацита, нефтяного
или пекового кокса) и древесных
опилок; кварциты должны со-
держать не менее 98,5% SiOa,
а антрациты не более 3% золы,
так как в процессе производ-
ства карбида кремния не про-
исходит рафинирования примесей. Эта шихта называется реак-
ционной в отличие от заполняющей верхнюю и нижнюю части
печи наполнительной шихты.
Рис. 4. Продольный разрез печи для плавки карбида кремния:
1 — керн; 2 — графит; 3 — карбид кремния; 4 — аморфный карбид кремния; 5 — сро-
стки; 6 — силоксикон; 7 — непрореагировавшая шнхта
При производстве зеленого карбида кремния в шихту вводят
до 6—7% (по весу) поваренной соли. В состав шихты добавляют
«аморфный» карбид кремния и использованную («старую») шихту.
«Аморфный» карбид кремния, содержащий до 85% SiC, является
мелкокристаллическим продуктом производства карбида кремния
(получается в зоне печи, имеющей температуру 1600—1700° С,
недостаточную для образования товарного карбида кремния)
и по этой причине повторно возвращается в шихту.
16
После смешивания компонентов шихта при помощи соответ-
ствующих загрузочных устройств и распределительных ленточных
транспортеров подается в печь. Загруженную печь перемещают
в электротермический цех для подключения к питающему транс-
форматору и включают ток. По мере нагрева тепло от керна пере-
дается шихте и из нее удаляются влага, окись углерода и летучие
вещества, содержащиеся в углеродистых материалах и опилках.
Для предотвращения хлопков, взрывов и распространения
в цехе окиси углерода ее поджигают. При достижении в шихте тем-
пературы 1450—1500°С начинается процесс восстановления и
силицирования (насыщения парами кремния) частиц углерода,
т. е. образование карбида кремния происходит в результате реак-
ции между твердым и газообразным силицирующим углеродом:
SiO-2 ф- ЗС = SiC 4- 2СО — 119 000 кал. Чем скорее углерод
поглощает кремниевую кислоту и чем медленнее она испаряется,
тем скорее идет процесс образования карбида кремния.
Этому процессу способствует выделяющаяся окись углерода,
которая, разрыхляя частицы углерода, помогает адсорбции паров
кремниевой кислоты. При температуре шихты 1700—1750° С этот
процесс почти завершается, но так как процесс роста кристаллов
и их уплотнение продолжаются с ростом температуры, ее повы-
шают до 2500—2550° С. При температуре хжоло 1850° С кубиче-
ская модификация карбида кремния переходит в гексагональную,
при которой он получает большую плотность.
Содержащиеся в сырье примеси, взаимодействующие с кремне-
земом (CaO, MgO и др.), отрицательно влияют на образование кар-
бида кремния, ухудшая силицирование частиц углеродистого ма-
териала и снижая выход карбида кремния из печи. Зеленый карбид
кремния вообще не может стабильно получаться, если в шихте
содержится повышенное против допустимого количество окиси
кальция и алюминия.
По окончании процесса ток выключают и печь остывает,
после чего с помощью гидромониторов производят разборку и сор-
тировку полученных продуктов и передают их на последующую
обработку (обогащение, дробление и т. д.). Выпускаемый промыш-
ленностью карбид кремния содержит обычно 98—99% SiC.
На производство зеленого карбида кремния электроэнергии
расходуется больше, чем на производство черного карбида кремния
(примерно на 20%). Зеленый карбид кремния более хрупок, чем
черный, и имеет отличный от последнего структурный состав,
что и определяет его повышенную твердость и абразивную способ-
ность.
КАРБИД бора
Плавка карбида бора производится в низкошахтных дуговых
электрических печах по способу, разработанному во ВНИИАШе
-Не-гвер-дастн-карбид, боря превогходит.все дру-
17
chipmaker, ru
гие абразивные материалы и уступает лишь алмазу. Его микро-
твердость равна 4000 -5000 кГ!мм\ Однако в отличие от других
абразивов он чрезвычайно хрупок (его предел прочности при сжа-
тии равен 196 хТ/.мл/2), что и определяет его применение в про-
мышленности как материала, предназначенного для шлифования,
доводки и образования отверстий в различных изделиях из твер-
дых сплавов, рубина, агата, топаза и пр., используемых в качестве
подшипников в часовой и приборной промышленности. Модуль
упругости карбида бора 29 600 кПмм?.
Выпускаемый промышленностью карбид бора содержит до
94% В4С и до 78% В; плотность карбида бора 2,48—2,52 г!см?\
термостойкость карбида бора 500—600° С; удельная теплоемкость
карбида бора при 25° С 0,06 кал!г-град, при 250° С 0,13 кал!г-град
и при 1350° С 0,4 кал/г-град', коэффициент теплопроводности при
100°С равен 0,29 кал!см  сек  град и при 500° С 0,18 кал!см  сек  град',
коэффициент термического расширения 4,5-10-6; температура
разложения 2350° С.
При длительном нахождении на воздухе, особенно при повы-
шенной температуре, карбид бора окисляется, что приводит к его
обезуглероживанию. Поэтому при шлифовании инструментом иг
карбида бора надо выбирать такие режимы, которые бы не созда-
вали большого теплообразования.
По этой причине карбид бора не применяется для производ-
ства абразивных инструментов, а используется для обработки
в виде порошков.
Исходным сырьем для производства карбида бора служат бор-
ная кислота и нефтяной кокс.
Процесс плавки карбида бора заключается в обезвоживании
борной кислоты и в создании в печи таких температурных и других
условий, при которых образуются твердые растворы бора с угле-
родом. Реакция образования карбида бора протекает при темпера-
туре 1800—2500° С по уравнению: 2В2О3 7С = В4С ф- 6СО.
Процесс плавки карбида бора является чрезвычайно энергоемким:
расход энергии в 2—2,5 раза больше, чем при производстве кар-
бида кремния.
Плавка ведется при закрытом колошнике, мощности 600—
700 кет и напряжении около 100 в, с равномерной подачей шихты
в процессе плавки продолжительностью 5—6 ч.
Выплавленный продукт разбивается, сортируется, дробится,
обогащается от графита и классифицируется на требуемые номера
зернистости. Чем крупнее зернистость карбида бора, тем выше его
абразивная способность.
Наиболее вредными примесями являются свободный углерод
и графит, для удаления которых и производится химическое обога-
щение карбида бора. Промышленностью выпускается карбид бора
зернистостью от № 16 до М28.
18
КУБИЧЕСКИЙ НИТРИД БОРА
Кубический нитрид бора (рис. 5), иначе называемый борозо-
ном или эльбором, выпускается в виде мелких кристаллов размером
до 0,5 мм. Как и синтетические алмазы, он получается путем син-
теза нитрида бора при высоких давлениях и температурах в спе-
циальных камерах на гидравлических прессах [15, 16].
Рис. 5. Кубический нитрид бора
ДРОБЛЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ АБРАЗИВНЫХ
МАТЕРИАЛОВ
Полученные в результате описанных выше электротермических
процессов абразивные материалы подвергаются дроблению, обо-
гащению и классификации на зерно, порошки и микропорошки
различной степени зернистости, гранулометрический состав кото-
рых регламентирован специальными стандартами. Дробление и
обогащение осуществляется главным образом мокрым и реже су-
хим способом при помощи дробильно-обогатительных установок,
связанных между собой транспортирующими устройствами и
19
chlpmaker.ru
расположенных в опре-
деленной последователь-
ности. Мокрый способ
дробления обеспечивает
лучшие условия труда
в дробильно-рассевных
цехах и позволяет полу-
чать более обеспыленное
и чистое зерно.
Классификация зер-
на и порошков по раз-
мерам в соответствии
с ГОСТом 3647—59 про-
изводится путем рас-
сева абразивных ма-
териалов на специаль-
ных грохотах, а мик-
ропорошков, как пра-
вило, методом гидрав-
лической классифика-
ции.
На степень чистоты
рассева и содержания
основной фракции в зер-
не влияет скорость,
площади рассева и ка-
чество сит. Чем меньше
скорость и больше пло-
щади сит, тем выше
содержание основной
фракции.
Схема дробления
карбида кремния мок-
рым способом дана на
рис. 6 Электрокорунд
после дробления не
только сушат, а и про-
каливают для ликвида-
ции аномального расши-
рения электрокорундо-
вого зерна, которое
после нагрева зерна
при температуре около
2000° С уничтожается.
Эта операция необходи-
ма для увеличения проч-
ности шлифовальных
20
кругов. Кроме того, предполагают, что при прокалке уменьшается
число дефектных зерен, особенно имеющих трещины, из-за их
раскалывания.
Вместе с тем при прокалке мелкие зерна частично спекаются
в агрегаты.
Карбид кремния, в отличие от электрокорунда, после дробле-
ния в стержневой мельнице подвергают химическому обогащению
для повышения содержания карбида кремния и снижения приме-
сей. Частицы ферросплава, а также зерна электрокорунда и кар-
бида кремния с вкраплениями ферросплава отмагничиваются
по мере дробления до пределов, допустимых техническими усло-
виями.
chipmaker.ru
ГЛ А ВЛ JI
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА АБРАЗИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ
ТВЕРДОСТЬ
Главной особенностью абразивных материалов, как природных,
так и синтетических, является их высокая, по сравнению с другими
материалами и минералами, твердость. На использовании разницы
в твердости обрабатываемого материала и материала режущего
инструмента и построены главным образом все процессы шли-
фования.
Твердость абразивных материалов обычно измерялась методом
царапания, заключающимся в том, что острием одного тела с опре-
деленным усилием проводили по поверхности другого, и более
твердое тело при этом оставляло на поверхности более мягкого
царапину определенной глубины, в зависимости от свойств испы-
туемого тела. Таким образом, по этому методу определяют зна-
чения поверхностных натяжений твердых тел. Чем больше натяже-
ние поверхностного слоя, тем выше считается его твердость.
В составленной на основе этого принципа Моосом шкале твер-
дости корунд занимает девятое и алмаз десятое месте. На этом
основании говорят, что твердость абразивных материалов равна 9.
В действительности твердость различных абразивных материалов
значительно отличается друг от друга и лежит в пределах между
9 и 10.
Шкала Мооса дает весьма слабое представление о величине
твердости абразивных материалов, поэтому Риджвей, Баллард
и Биллей расширили ее и предложили свою шкалу, по которой
электрокорунд, твердый сплав карбида вольфрама, карбид крем-
ния, карбид бора и алмаз занимают с двенадцатого по пятнадцатое
место соответственно. Однако и эта шкала не дает нужного пред-
ставления о величине твердости абразивных и других материалов,
а показывает только, какой материал мягче или тверже и какое
порядковое место он занимает в данной шкале. Так, например,
по некоторым данным,-твердость алмаза в 140 раз выше твердости
корунда. В действительности твердость алмаза выше твердости
абразивных материалов и, в частности, электрокорунда в значи-
тельно меньшее число раз.
22
Определенная методом царапания твердость электрокорунда
несколько выше твердости лучших сортов корунда; твердость кар-
бида кремния на 10—15% выше твердости электрокорунда, так же
как твердость карбида бора выше твердости карбида кремния на
15—20%.
Исследования микротвердости абразивных материалов, про-
веденные в ВНИИАШе на приборе ПМТ-3, работающем по прин-
ципу вдавливания алмазной пирамиды в поверхность испытуемого
материала, показали, что твердость абразивных материалов, опре-
деленная при одинаковой нагрузке в 200 г, находится в пределах:
кварц 1100—1130 кГ/мм2; электрокорунд’1800—2400, чаще 2200—
2300 кГ/мм2', монокорунд 1900—
2600 кГ1мм*; белый электрокорунд
2400—2600 кПмм2: карбид крем-
ния (черный и зеленый) 3100—
3300 кПмм2', карбид бора 3335—
4300кПмнг; алмаз 10 060 кПмм2.
Таким образом, по этим данным,
алмаз тверже корунда в 5 раз и
тверже карбида кремния в 3 раза,
а карбид кремния тверже электро-
корунда в 1,6 раза.
Итак, каждый метод дает свои
значения твердости. По нашему
мнению, разница в твердости алмаза и указанных выше абразивных
материалов значительно больше. Значительная разница в твер-
дости указанных абразивных материалов, несомненно, суще-
ствует и объясняется различием их состава и строения их атомной
или ионной решетки.
Природный корунд, как и электрокорунд, принадлежит к числу
трехвалентных соединений. Однако корунд по своему составу
содержит больше примесей, чем электрокорунд, причем эти при-
меси, растворенные в корунде (особенно TiO2), снижают его микро-
твердость.
Строение корунда в зависимости от условий его образования
различное. Кристаллы корунда имеют различную форму: пирами-
дальную (рис. 7, а), призматическую (рис. 7, б) и др. Каждый кри-
сталл представляет собой тело той или другой внешней формы
но его внутренняя структура остается неизменной.
Твердость электрокорунда и карбида кремния зависит от со-
держания составляющих их основных компонентов и примесей.
Установлено, что повышение в электрокорунде содержания окиси
алюминия вызывает увеличение его твердости, а повышение окиси
кольция и магния уменьшает твердость и увеличивает хрупкость.
Поэтому белый электрокорунд и монокорунд, содержащие 96—
99% АКО;,, обладают более высокой твердостью. Эти положения
подтверждены исследованиями микротвердости нормального и
23’
chipmaker.ru
белого электрокорунда. Примеси окиси алюминия в карбиде крем-
ния, наоборот, снижают его твердость.
Опытом установлено также, что увеличение содержания окиси
алюминия повышает режущую способность электрокорунда так же,
как и повышение содержания карбида кремния в карбиде кремния
увеличивает его шлифующую способность.
Не следует смешивать твердость абразивных материалов
с твердостью абразивных инструментов (шлифовальных кругов,
брусков, сегментов). Из абразивного материала самой высокой
твердости можно изготовить очень мягкий абразивный инструмент
и наоборот.
Твердость абразивных материалов тесно связана с их работо-
способностью. Поэтому наряду с изложенным выше определением
твердости существует и другое понятие твердости, которое опреде-
ляет твердость как работу, затрачиваемую на единицу объема
сошлифованного металла. Такое определение твердости, по на-
шему мнению, нельзя считать правильным, так как шлифование
разных металлов требует различного объема работы. Если принять
такое определение, то получается, что один и тот же абразивный
материал при обработке разных металлов и материалов будет
иметь разную твердость.
Для сравнения твердости абразивных и обрабатываемых ими
материалов приведем значения микротвердости некоторых наи-
более широко применяемых в машиностроении металлов (табл. 2).
Таблица 2
Значения микротвердости в кГ/мм2
Марка металла	В состоянии		Марка металла	В состоянии	
	поставки	после закалки		поставки	после закалки
У12	380	1033	Ст.4	234	560
У10	292	909	Ст.З	163	520
У8	351	810			
Микротвердость карбидов элементов, легирующих стали, при-
ближается к микротвердости абразивных материалов. Так, напри-
мер, микротвердость карбидов вольфрама 1730 ± 51; ванадия
2094 ± 56, титана 2850 + 40. Этим объясняется более трудная
обрабатываемость легированных сталей и сплавов.
АБРАЗИВНАЯ СПОСОБНОСТЬ
Под абразивной способностью понимается различная способ-
ность разных материалов обрабатывать тот или иной материал.
Абразивная способность определяется обычно на приборе Миндта.
Способ определения заключается в том, что некоторое количество
24
абразивных зерен одного и того же гранулометрического состава,
зажатых между двумя вращающимися в разных направлениях
дисками, сошлифовывает с последних за определенное время не-
которое количество материала, которое и принимается за крите-
рий абразивной способности данного абразивного материала.
Если принять абразивную способность алмаза за единицу, то абра-
зивная способность других абразивных материалов зернистости
№ 10—12 (160—100 мкм) при шлифовании стекла выражается
следующими (по данным ВНИИАШа) величинами:
Абразивные материалы способность
Алмаз ................. 1,0
Эльбор (борозон) . . . 0,58—0,64
Карбид бора .	. .	0,5—0,6
Карбид кремния	0,25—0,45
Абразивные материалы способность
Монокорунд .	. 0,15—0,25
Электрокорунд	0,14—0,16
Наждак . .	0,03—0,08
Кварц	. 0,02—0,03
При шлифовании стали и твердых сплавов эльбор (борозон)
и алмаз имеют абразивную способность во много раз выше, чем
карбид кремния и электрокорунд, а не в 3—7 раз, как это вытекает
из приведенных выше величин. Эльбор (борозон) имеет более вы-
сокую абразивную способность по стали, чем алмаз.
При установлении эффективности сошлифовывания стекла
различными абразивными материалами зернистостью № 4 — М28
(50—28 мк) Н. Н. Качалов получил следующие результаты: при
шлифовании стекла зернами карбида кремния, имеющими размер-
ность 160—100 мк, абразивная способность в 2—3 раза превосхо-
дит абразивную способность электрокорунда и в 1,5 раза при шли-
фовании зернами карбида кремния 50—28 мк, хотя по твердости
эти абразивные материалы отличаются всего на 10—15%. Вместе
с тем алмаз, якобы имеющий твердость в 140 раз выше, чем электро-
корунд, превышает абразивную способность последнего при шли-
фовании стекла только в 7 раз.
Если принять абразивную способность алмаза за единицу,
то значения микротвердости довольно близко сойдутся с указан-
ными выше величинами абразивной способности (табл. 3).
Таблица 3
Показатели микротвердости и абразивной способности
Материал	Микро- твердость	Абразив- ная спо- собность	Материал	Микро- твердость	Абразив- ная спо. собность
Алмаз		1	1	Карбид кремния	0,33	0,25— 0,45
Карбид бора . .	0,49	0,5—0,6	Электрокорунд	0,18— 0,22	0,14— 0,16
25
chipmaker, ru
Такая разница в абразивной способности абразивных материа-
лов объясняется не только различной их твердостью, но и разли-
чием их строения и прочности и отсюда разной способностью дроби-
мости, что в свою очередь, определяет различную форму, углы зе-
рен и радиусы их скругления, а также их режущую способность.
Абразивная способность электрокорунда и карбида кремния
зависит от содержания в них основной составляющей. Так, белый
электрокорунд и монокорунд, имеющие высокое содержание окиси
алюминия и меньше примесей, чем обычный электрокорунд, обла-
дают более высокой абразивной способностью. Абразивная спо-
собность зеленого карбида кремния выше, чем черного карбида
кремния.
Режущая способность абразивных материалов и их способность
сопротивляться силам, возникающим при шлифовании, также
в значительной степени зависят от их дробимости и хрупкости.
Определение дробимости абразивных зерен путем выдувания их
из сопла пескоструйного аппарата под давлением в 3,6 кПсм? на
стальную плиту показало, что из трех испытанных абразивных ма-
териалов наиболее хрупким является карбид кремния, затем элек-
трокорунд и, наконец, белый электрокорунд. Таким образом,
дробимость зерен карбида кремния под действием удара выше, чем
электрокорунда, причем зерна карбида кремния получаются с бо-
лее острыми углами и гранями, чем, помимо более высокой твер-
дости карбида кремния, и объясняется его высокая абразивная
способность, проявляющаяся при обработке хрупких и особенно
вязких материалов.
Абразивная способность зерен карбида кремния в 1,5—3 раза
выше, чем зерен электрокорунда; шлифовальные же круги, изго-
товленные из этих материалов, не дают такой резкой разницы
в производительности при сравнении их в работе.
Карбид бора более хрупкий материал, чем карбид кремния, и
обладает еще более высокой дробимостью и абразивной способ-
ностью, особенно при крупных номерах зернистости.
Синтетические алмазы марки АСО более хрупкие, чем другие
марки, при шлифовании твердых сплавов с подачами на глубину
резания (0,01—0,015 мм) и обладают более высокой абразивной
способностью. Таким образом, абразивная способность неодина-
кова при обработке различных материалов и при разных условиях
работы. Величину абразивной способности, определенную при
обработке стекла, нельзя распространять на металл.
Вместе с тем испытание абразивной способности методом Миндта
на металлических дисках не дает повторяющихся результатов
в связи с тем, что испытуемое абразивное зерно втирается в металл.
Поэтому от испытания этим методом абразивной способности аб-
разивных материалов на различных металлах пришлось отказаться,
и в качестве испытуемого материала используют стекло как
дающее наиболее повторимые сравнительные результаты.
26
Нельзя считать вполне правильным и встречающееся в литера-
туре утверждение о том, что чем больше разница в твердости
между абразивным и обрабатываемым материалом, тем выше ре-
жущая способность абразива. Например, разница в твердости
между сталью любой марки и электрокорундом меньше, чем с кар-
бидом кремния, однако для шлифования стали, как правило, при-
меняется электрокорунд.
Карбид бора не применяется для шлифования металлов вслед-
ствие большой хрупкости. Разница в твердости между сталью и
Вий металла	Производительно с т ь				
	Недоста- точная	Палая	Средняя	высокая	Весьма высокая
Сталь легированная закаленная					
Сталь углеродиста* (С=1-1,5%)					
Сталь углеродистая (С‘0,5-1,0%)			Злектрокорун^н		
Горячекатанная и холоднотянутая сталь, марганасвистоя бронза					
Сталь углероСистая (0=0,25-0,50%)					
Латунные прутки					
Сталь угле радиста^ (0=0,1-0,25%					
Ковкий чугуц алюминий,серебро					
педь вальцованная				^^Карбид кремния	
Красная медь,бронза(томпак)					
Латунь, никель					
Чугун					
Чугун					
Цинк					
Олово					
Рис. 8. Абразивная способность различных материалов
алмазом намного больше, чем между твердым сплавом и алмазом,
однако абразивная способность алмаза при обработке стали зна-
чительно меньше, чем при обработке твердого сплава. Абразивная
способность по съему стали наибольшая у белого электрокорунда
и на 20—25% меньше у карбида кремния. Таким образом, режу-
щая способность зависит не только от разницы в твердости, но
и от строения и прочности абразивных и обрабатываемых мате-
риалов.
Карбид кремния следует применять при обработке металлов,
обладающих низким сопротивлением разрыву, а электрокорунд —
для обработки металлов с высоким удельным сопротивлением
разрыву (рис. 8).
Абразивная способность в значительной степени зависит от
содержания в абразивных материалах примесей. Так, примеси
окиси кальция, содержащиеся в электрокорунде, образуют с ос-
новной его составляющей окисью алюминия такие минеральные
27
r.ru
соединения, которые снижают абразивную способность. Также
понижают абразивную способность примеси окиси магния и крем-
ния. Вместе с тем небольшие количества примесей окиси титана
и хрома несколько увеличивают абразивную способность.
Таким образом, абразивная способность электрокорунда нахо-
дится в большой зависимости от содержания в нем «физического»
корунда, в связи с чем белый электрокорунд и особенно монокорунд
обладают в 1,2—1,5 раза более высокой абразивной способностью,
чем электрокорунд. Наиболее вредными примесями, снижающими
абразивную способность карбида кремния, являются окись алю-
миния и окись кальция.
Абразивная способность зависит также от размеров, формы
зерен и их строения. Наличие дефектных зерен снижает абразив-
ную способность, особенно это относится к пластинчатым зернам.
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Процесс шлифования в значительной степени зависит от таких
механических свойств'зерен абразивного инструмента, как предел
прочности при изгибе и сжатии. Н. И. Волский, испытывая меха-
нические свойства корунда, электрокорунда и карбида кремния,
пришел к выводу, что монокристалл корунда обладает более вы-
соким пределом прочности при изгибе и сжатии, чем карбид крем-
ния, и что у поликристалла электрокорунда предел прочности при
изгибе и сжатии ниже, чем у монокристалла корунда и карбида
кремния.
Предел прочности при сжатии у монокристалла корунда равен
224—304 кПмм2, у поликристалла электрокорунда 76 кПмм2,
у монокристалла карбида кремния 229 кГ1мм2 (перпендикулярно
оптической оси). Предел прочности при изгибе монокристалла
корунда, перпендикулярно оптической оси, равен 37 кПмм2,
поликристалла электрокорунда 8,7 кПмм2 и карбида кремния
15,5 кПмм2. Из приведенных данных видно, что пределы прочности
электрокорунда при сжатии и изгибе и карбида кремния при из-
гибе значительно ниже, чем у обрабатываемых ими металлов и
сплавов.
В зависимости от способа приложения нагрузки зерна карбида
кремния ведут себя по-разному. При статической нагрузке зерна
карбида кремния дробятся меньше, чем зерна электрокорунда,
в то время как при динамической нагрузке зерна карбида кремния
дробятся больше, чем зерна электрокорунда.
Несмотря на то, что сопротивление изгибу твердых сплавов
значительно выше, чем карбида кремния (100—150 кПмм2'), круги
из карбида кремния хорошо обрабатывают твердые сплавы, так
как работают главным образом на сжатие. Это обстоятельство сви-
детельствует также о том, что для эффективной работы инструмен-
тами из абразивных материалов их не следует подвергать слишком
28
большой нагрузке, так как работа, сопряженная с большими
силами, может вызвать разрушение зерен еще до момента их за-
тупления.
Определение прочности алмазных зерен на сжатие по методу,
предложенному УКРНИИСМИ, производится путем раздавлива-
ния одного зерна алмаза, помещенного на корундовой пластинке,
на столе микроскопа под действием постепенно увеличивающегося
груза (дроби). Разрушающий зерно вес груза определяется путем
наблюдения через микроскоп. Для установления прочности зерна
данного, номера зернистости производится раздавливание 50 зерен
и среднее из пятидесяти значений принимается за разрушающую
нагрузку. Согласно этим определениям прочность синтетических
алмазов тем ниже прочности природных, чем крупнее номер зер-
нистости. Так, если принять прочность природного алмаза за
100%, то прочность разных марок синтетических алмазов будет
следующая (табл. 4). При определении по методу, предложенному
Таблица 4
Средняя разрушающая нагрузка в %
№ зер- нистости	АСК	АСВ	АСП	АСО	№ зер- нистости	АСК	АСВ	АСП	АСО
25	88	41	28	17	10	125	73	46,5	32,5
16	97,5	56	39	22,5	6	100	84	57,5	44,5
УКРНИИСМИ, получается, что прочность природных алмазных
зерен более чем в 2 раза выше, чем прочность электрокорундовых
зерен, и несколько ниже, чем прочность зерен карбида кремния.
Таким образом, прочность при сжатии карбида кремния, по этим
данным, более чем в 2 раза превышает прочность электрокорунда.
Следовательно, абразивные материалы, имея исключительно вы-
сокую твердость, в то же время обладают сравнительно низкой
прочностью при сжатии и особенно при изгибе.
Прочность зерен зависит не только от химического состава,
но и от их величины: чем меньше размеры зерна, тем больше удель-
ная прочность при сжатии. Например, зерна карбида бора разме-
ром 42—20 мк в несколько раз прочнее при сжатии, чем крупные
зерна размером 420—250 мк. Зерна монокорунда № 40—16,
как правило, имеют более высокую (на 20—25%) прочность, чем
зерна электрокорунда. Зерна монокорунда, представляющие агре-
гаты и сростки крупнее № 50, имеют значительно меньшую меха-
ническую прочность, чем монолитные зерна. Под действием Охла-
ждающей жидкости и сил резания у таких зерен прочность сни-
жается и они частично разрушаются, обнажая новые режущие по-
верхности. Это увеличивает расход абразивного инструмента, но
29
chipmaker.ru
и улучшает его самозатачиваемость. Прочность зерен электроко-
рунда при растяжении и особенно при сжатии резко снижается
с повышением температуры шлифования, что способствует раз-
рушению и износу зерен (скалыва-
Таблица 5 нию). Вообще же прочность зерен
Прочность алмазных
зерен в %
№ зер- нистости	АСВ	АСП
32	73	31—41
25	73—81	35—69
20	73—81	40—64
16	73—85	44—65
10	74—85	48—68
8	73—81	57—69
6	73—80	62—72
И Р	и м е ч а н	и е. У
алмазов	АСО зернистости	
№ 16 прочность алмазных зе- рен 30%.		
электрокорунда при растяжении в
несколько раз меньше, чем прочность
при сжатии, особенно при темпера-
туре, возникающей в процессе шли-
фования.
Зерна зеленого карбида кремния
имеют несколько большую прочность
(на 10—15%), чем зерна черного кар-
бида кремния, что позволяет рабо-
тать ими с большей нагрузкой.
Прочность абразивного зерна при
раздавливании по стандартному ме-
тоду определяется путем сжатия на-
вески зерен в 5 а под давлением
250 кГ/см2 в прессформе диаметром
2 см. Процент оставшихся на сите
нераздавленных зерен определяет
прочность подвергнутого испытанию зерна. Прочность зерен кар-
бида кремния № 25 составляет по этому методу 80%, № 40—
25 — 90%, № 16 — 95%.
Прочность алмазных зерен, измеренная таким же методом, но
при давлении в 500 кПсм2 и навеске в 5 каратов, приведена
в табл. 5.
Механическая прочность зерен кубического нитрида бора при-
мерно такая же, как у зерен алмаза марки АСВ.
ТЕПЛОВЫЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Карбид кремния применяют в промышленности не только для
шлифования, но и для изготовления вилитовых сопротивлений
(разрядников), производства различных огнеупорных изделий,
изготовления нагревательных стержней к электрическим печам
и т. п. Электрокорунд применяют для изготовления огнеупорных
изделий (трубок, муфелей и т. п.), в качестве изолирующего ма-
териала при высокотемпературных процессах и т. п. Такое широкое
использование абразивных материалов объясняется их особыми
тепловыми и электрическими свойствами. Так, карбид кремния
обладает весьма высокой теплопроводностью, примерно одинако-
вой с графитом. Вместе с тем он термостоек к внезапным и резким
изменениям температуры, не трескается и не ломается. Коэффи-
циент теплопроводности электрокорунда значительно ниже, чем
карбида кремния; при температуре 1200° С он равен 0,008—
0,0055 кал/см • сек  град.
30
Чем меньше теплопроводность абразивного зерна, тем меньше
температура на его поверхности в процессе шлифования, тем
меньше глубина ее проникновения. При шлифовании алмазными
кругами глубина проникновения тепла значительно меньше, чем
при шлифовании карборундовыми и особенно электрокорундовыми
кругами.
Удельная теплоемкость карбида кремния при 0° С равна 0,14,
а при 900е С она доходит до 0,285 ккал/кг • град; удельная тепло-
емкость электрокорунда при 100 С равна 0,1877—0,2 и повы-
шается до 0,279 ккал!кг-град при температуре плавления. Темпе-
ратура плавления обычного электрокорунда 1850—1900° С и
белого электрокорунда 2050° С. Карбид кремния не имеет точки
плавления, так как при достижении температуры 2500° С он воз-
гоняется или разлагается на составляющие части; коэффициент
линейного расширения карбида кремния резко уменьшается с по-
вышением температуры и достигает 6,58-10“6 при 100° С и 2,98х
Х10~6 при 900° С; коэффициент линейного расширения электро-
корунда при высоких температурах значительно выше, чем у кар-
бида кремния; при 900° С он равен приблизительно 7,5-10-6;
показатель преломления карбида кремния 2,74; у электроко-
рунда — 1,76.
Карбид кремния является хорошим проводником электриче-
ства, причем его электропроводность быстро возрастает по мере
повышения температуры. Удельное сопротивление карбида крем-
ния 3• 105—3• 1010 ом-см. Вследствие этого свойства карбид крем-
ния находит широкое применение в промышленности, например
для производства электронагревательных стержней. Образую-
щаяся иногда (при нагреве на воздухе) на поверхности карбида
кремния пленка окиси кремния понижает его электропроводность.
Электропроводность электрокорунда хуже, чем карбида кремния,
хотя и быстро увеличивается с повышением температуры.
Коэффициент линейного расширения карбида бора при темпе-
ратуре 25—800°С равен 45-10’. Электропроводность карбида
бора меняется с изменением температуры: так, если при темпе-
ратуре 20° С она равна 0,445 ом-см, то при 500° С она составляет
0,023 ом-см. Эти тепловые свойства абразивных материалов поло-
жительно сказываются в процессе шлифования, когда абразивные
зерна работают в условиях резко изменяющихся нагрузок и тем-
ператур.
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Химический состав электрокорунда зависит от состава шихты
и методов его производства. Наиболее широко применяется в про-
мышленности нормальный электрокорунд, содержащий 92—
95% А12Оч. Примеси окислов: кремния, титана, железа и других
металлов в электрокорунде окрашивают его в различные цвета.
Так, при примесях хрома электрокорунд имеет красноватый цвет,
3)
chipmaker.ru
при примесях окиси титана — темно-синий и черный цвет, при при-
месях окиси кальция — темно-коричневый цвет. Химически чи-
стый электрокорунд имеет непрозрачный молочный цвет.
Электрокорунд с трудом растворяется в расплавленных щело-
чах, в частности в гидро- и пиросульфитах калия. В большинстве
кислот электрокорунд не растворим. Очень медленно растворяется
он и под действием кипящей серной кислоты.
Расплавы связок, применяемых в производстве абразивного
инструмента, в частности расплавы стекол, как это показано в ра-
боте Н. Е. Филоненко, частично растворяют электрокорунд с по-
верхности, вследствие чего содержание окиси алюминия в связке
увеличивается и повышается прочность ее сцепления с абразив-
ным зерном. На электрокорунд действует также газ фтора.
Электрокорунд устойчив против основных плавней, почему
его и применяют для футеровки печей.
Химический состав карбида кремния зависит главным образом
от чистоты исходных материалов. Карбид кремния, как черный,
так и зеленый, обычно содержит 98—99% SiC и 1—2% примесей
в виде окислов: железа, алюминия, кальция и др. Химически чи-
стый карбид кремния бесцветен и состоит из 70,045% SiO2 и
29,955% С. Карбид кремния отличается чрезвычайной инертностью
и является весьма кислотоупорным материалом. Хлор начинает
разрушать его лишь при длительном нагреве при температуре
600° С и то только с поверхности. Только при 1200° С хлор разру-
шает карбид кремния.
На карбид кремния действует очень медленно, растворяя его
с поверхности, только смесь азотной и плавиковой кислот. Кисло-
род при температуре до 1000° С окисляет карбид кремния лишь
с поверхности, и только при более высоких температурах его
действие становится заметнее. Энергичнее и быстрее на карбид
кремния действуют едкие щелочи и расплавы, содержащие бор,
глинозем и кальций. В окислительной атмосфере при температуре
свыше 2200° С карбид кремния начинает заметно распадаться.
В присутствии плавней, особенно натриевого полевого шпата,
уже при температуре около 1000° С, карбид кремния начинает
разлагаться, что вредно сказывается на абразивном инструменте
при его термической обработке.
ГЛАВА III
АБРАЗИВНЫЕ И АЛМАЗНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ
Различают два типа абразивно-алмазных инструментов: жест-
кие и гибкие. Из жестких видов абразивно-алмазных инстру-
ментов наиболее широкое применение имеют шлифовальные круги
различных форм и размеров. Абразивные и алмазные шлифоваль-
ные круги как по свойствам, так и по форме и строению не похожи
ни на один другой вид режущих инструментов. Шлифовальный
круг режет зернами, представляющими собой отдельные резцы,
и в этом отношении может быть сравнен с фрезой, в которой
беспорядочно, с неравным шагом и не в одной плоскости, располо-
жены разные по форме и размерам зубцы. По многолезвийности,
роду рабочего движения (вращение круга), свободным простран-
ствам — порам (между зубцами у фрезы и между зернами в круге),
в которых должна помещаться снимаемая стружка, по методу и
периодичности работы зерен и зубцов шлифовальный круг и фреза
похожи. По прерывистости режущей кромки, по беспорядочности
расположения зерен и пор, их геометрии, форме и размерам, по
числу одновременно работающих зерен и расположению их в раз-
ных плоскостях шлифовальный круг отличается от фрезы и не-
смотря на кажущуюся простоту является весьма сложным режу-
щим инструментом.
Абразивные и алмазные инструменты отличаются не только
геометрической формой и размерами, но и материалом абразивного
зерна, типом связки, величиной зерен, степенью твердости и струк-
турой, расположением зерен и пр. Все эти параметры называются
его характеристикой.
В отличие от других режущих инструментов абразивные и ал-
мазные инструменты в процессе работы обладают способностью:
а) самозатачиваться; б) обрабатывать материалы любой степени
твердости; в) обеспечивать такие точность, качество поверхност-
ного слоя и класс чистоты поверхности, которые нельзя получить
никаким другим инструментом; г) затачивать любые другие режу-
щие инструменты; д) работать со скоростью резания, превосходя-
щей применяемую при всех других процессах резания; е) снимать
с обрабатываемой детали за один проход тончайший слой металла
или значительной величины.
33
chipmaker.ru
Большое число режущих зерен, расположенных на рабочей
поверхности абразивного инструмента, позволяет ему, в резуль-
тате большой скорости, резать даже при очень тонкой стружке
с достаточной производительностью и рентабельно. Подсчет пока-
зывает,что на рабочей поверхности (периферии) абразивного круга,
диаметром 400 мм, толщиной 40 мм, зернистостью № 25 располо-
жено около 500 тыс. зерен.
Вместе с тем абразивно-алмазные инструменты имеют ряд недо-
статков, в частности: а) неоднородность строения и работы вслед-
ствие разнообразия формы и размеров зерен, случайности их рас-
положения в теле и на поверхности абразивно-алмазного инстру-
мента; б) разнородность свойств материалов, из которых создан
абразивно-алмазный инструмент (абразивных и связующих), и
несовершенство технологии производства создают неоднородность
в его твердости и строении; в) бесконечно большое число снимаемых
в процессе шлифования стружек определяет больший расход
энергии, затрачиваемой на единицу снятого материала, по сравне-
нию со всеми другими видами обработки; г) недостаточная по
сравнению с металлическим инструментом прочность при разрыве,
сжатии и изгибе не позволяет изготовлять абразивно-алмазные
инструменты с любыми соотношениями их размеров; д) зерна абра-
зивно-алмазных инструментов, расположенные на рабочей поверх-
ности, связаны между собой более прочно, чем зерна, расположен-
ные на углах, вследствие чего в процессе работы кромки абразивно-
алмазных инструментов изнашиваются значительно быстрее (за-
кругляются).
Абразивно-алмазный инструмент одной определенной харак-
теристики, как и каждый из других типов режущих инструментов,
не'является широко универсальным инструментом, пригодным для
любых операций шлифования. Успех его работы зависит от пра-
вильности выбранной характеристики, рациональности устано-
вленных режимов работы, состояния станка, на котором произ-
водится работа данным абразивно-алмазным инструментом, и
в значительной степени от квалификации работающего.
Успешность абразивно-алмазной обработки зависит также от
степени подготовки абразивного инструмента: его уравновешен-
ности, своевременности и качества правки и т. п., а также подго-
товки шлифовального станка к работе. Режим работы абразивно-
алмазного инструмента должен устанавливаться оптимальным для
данных условий работы, чтобы обеспечить максимально возмож-
ную производительность, необходимую точность и качество де-
тали, минимальный расход.
Чрезвычайное обилие факторов, от которых зависит произво-
дительная работа абразивных инструментов, их крайнее разнооб-
разие и сложность, парадоксальные, на первый взгляд, рекомен-
дации (например, чем тверже обрабатываемый материал, тем
мягче надо брать круг) при кажущейся внешней простоте абразив-
34
ного инструмента часто вызывают неправильные представления
и требования к его работе. Поэтому вопросам изготовления, изуче-
ния свойств и выбора нужной характеристики абразивно-алмазных
инструментов, а также создания требуемых условий эксплуатации
должно уделяться гораздо больше внимания, чем это иногда имеет
место в практике наших машиностроительных заводов.
ТИПАЖ АБРАЗИВНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ
Применяемые для абразивной обработки цельные и составные
абразивные инструменты в зависимости от их формы можно раз-
бить на четыре группы: шлифовальные круги, головки, сегменты
и бруски.
Шлифовальные круги представляют собой тела вращения, пред-
назначенные для абразивной обработки деталей из различных
материалов во времясвоего вращательного и поступательного дви-
жения при соответствующем вращательном и поступательном или
только вращательном движении обрабатываемой детали. Головки
в отличие от шлифовальных кругов не имеют сквозного отверстия,
так как они крепятся при помощи клея на стальные шпильки.
Сегменты и бруски применяют в виде комплектов в специальных
патронах-головках для абразивной обработки при вращательных
и поступательных движениях. Бруски, кроме того, применяют для
ручных отделочных и заточных работ.
Номенклатура абразивных инструментов различных стандарт-
ных типов и размеров исчисляется 736 типоразмерами, а с учетом
различных их характеристик она насчитывает около 12 тыс. раз-
новидностей. На керамической связке делается 559 типоразмеров
абразивных инструментов, на бакелитовой связке — 332 типораз-
мера и на вулканитовой связке — 157‘типоразмеров.
ГОСТом 2424—67регламентирован выпуск 22 форм шлифоваль-
ных кругов диаметром 3 — 1060 мм, высотой 0,18 — 275 мм
с диаметром отверстий 1—305 мм (табл. 6).
Абразивные инструменты на керамической связке из электро-
корунда и карбида кремния производятся зернистостью
№ 50—М10, на вулканитовой связке зернистостью № 50—5 и
на бакелитовой связке из электрокорунда зернистостью
№ 160—М10 и из карбида кремния зернистостью № 50—М20.
Наиболее распространены круги прямого профиля и круги пря-
мого профиля с выточками (форм ПП, ПВ, ПВК, ПВД, ПВДК),
применяемые при круглом наружном, внутреннем, бесцентровом
и плоском шлифовании, для шлифования резьбы, при заточке
резцов и других инструментов, для правки шлифовальных кругов,
для обдирочных, зачистных и других работ. Выточки у кругов
указанных выше форм вызваны главным образом конструкцией
станков, предусматривающих укрытие в этих выточках зажимных
фланцев, а также условиями работы.
35
chipmaker.ru
Таблица 6
Формы шлифовальных кругов
Виды кругов	Эскиз					Обозначение типов
Плоские: прямого профиля	tSLXt					пп
с двусторонним коническим профилем	Сд_1_					2П
45°-ного конического профиля	zaj					ЗП
с малым углом конического профиля до 30°						4П
с выточкой			— I:/?, vl			ПВ
с конической выточкой						пвк
с двусторонней выточкой						пвд
		&Д					
						
с двусторонней конической вы- точкой						пвдк
			гу-;.			
						
рифленые						ПР
наращенные						пн
						
							
						
Диски	Г.~’- '!					д
36
Продолжение табл. 6
Виды кругов	Эскиз	Обозначение типов
Кольца	Я' ' м	к
Чашки:	1 -5	
цилиндрические	1 I	чц
конические	ш	чк
	и	1Т 2Т
Тарелки	—	
	—J	Н— J' '	ЗТ 4Т
Для шлифования калибровых скоб	1 ! U-X.!	С
Для заточки иголок	), (	И
	*—г	| > л	
Для заточки ножей косилок		кс
Для разрезания минералов		м
37
chipmaker.ru	— — — — — — —
Круги типов ПВ и ПВК часто применяют для одновременного
шлифования отверстия и торца детали, для шлифования торцом
круга направляющих станин. Круги типа ПВДК применяют также
в случаях, когда требуется одновременно обработка детали по
диаметру и торцу, например при шлифовании шеек и щек коленча-
тых валов. Круги типа Д (диски) предназначены для различных
отрезных и прорезных работ и шлифования глубоких узких пазов,
чем и объясняется их малая толщина. Плоские круги конического
профиля (типов 2П, ЗП, 4П) употребляют главным образом для
шлифования резьбы, заточки и шлифования многорезцовых ин-
струментов, зубьев колес, долбяков, пил, фрез, разверток и т. п.
Круги типа ПН и ПР применяют преимущественно для обди-
рочного плоского шлифования малых и больших поверхностей
Таблица 7
Шлифовальные головки
В иды головок	Формы сечений			Обозначение типов
Цилиндрические				ГЦ
Угловые	к			ГУ
Конические: с углом конуса 60"				ГК 60°
с закругленной вершиной				Г КЗ
Сводчатые				ГСв
Шаровые				гш
Шаровые с цилиндрической поверх- ностью				гшц
38
Таблица S
Шлифовальные сегменты
Таблица 9
Шлифовальные бруски
Наименование брусков	Эскиз	Обозначение типов	Наименование брусков	Эскиз	1 Обозначение типов
Квадратные		БКв	Круглые		БКр
Плоские		БП	Полукруглые		БПкр
Трехгранные		БТ	Плоские для хо- нингования (специальные)	Г-- ' -'‘-1	БХ
39
chipmaker.ru
различных деталей. В случаях необходимости шлифования боль-
ших поверхностей используют круги типа ПР, имеющие рифленую
рабочую поверхность, что уменьшает площадь соприкосновения
круга с деталью и облегчает условия шлифования.
Круги-кольца (типов 1К и 2К) служат также для плоского шли-
фования торцом круга деталей небольшой толщины или имеющих
небольшую площадь контакта с кругом, например колец шарико-
подшипников. Выточка на круге типа 2К делается для осуществле-
ния более прочного крепления круга на планшайбе.
Круги типа ЧЦ — чашки цилиндрические . и ЧК — чашки
конические применяют главным образом для заточки и доводки
разного однолезвийного и многолезвийного инструмента. Кроме
того, круги типа ЧЦ иногда используют для внутреннего шлифо-
вания, а круги типа ЧК — для плоского шлифования труднодо-
ступных мест, например ласточкиных хвостов направляющих
станин и т. п.
Тарельчатые круги (типов IT, 2Т, ЗТ) применяют для заточки
и доводки зубьев фрез, разверток, протяжек, для шлифования
зубьев долбяков и зубчатых колес и т. п. и для обработки трудно-
доступных мест.
Помимо стандартных форм, выпускается значительное коли-
чество типоразмеров нестандартных кругов.
Шлифовальные головки в соответствии с ГОСТом 2447—64
выпускаются семи типов (табл. 7). Все они применяются для вну-
треннего шлифования и ручной зачистки деталей.
Шлифование головками производится на внутришлифовальных
станках и станках с гибким валом.
Сегменты (табл. 8) выпускаются в соответствии с ГОСТом
2464—67 девяти типов и предназначены главным образом для пло-
ского торцового шлифования и заточки ножей. Круги, собранные
из сегментов, отличаются от кругов типа 1 К, 2К, ЧЦ тем, что имеют
прерывистую рабочую поверхность, что обеспечивает их работу
с меньшим контактом соприкосновения и вследствие этого мень-
ший нагрев шлифуемых деталей. Форма сегментов зависит от кон-
струкции патрона, в котором они крепятся.
Шлифовальные бруски (табл. 9) типа БКв, БХ, БП применяют
главным образом для наружного и внутреннего хонингования и
для суперфиниширования. Остальные формы брусков применяют
для ручных слесарных работ. Всего в соответствии с ГОСТом
2456—67 выпускается шесть форм брусков.
ПРОИЗВОДСТВО АБРАЗИВНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ
Технология производства и контроля абразивных инструмен-
тов в значительной степени определяет их рабочие свойства:
однородность, твердость, структуру, уравновешенность, стойкость.
Изготовление абразивных инструментов производится по ре-
цептам, в которых для каждой характеристики по зернистости и
40
твердости установлены вид и количество связки, номер структуры,
объемный вес подлежащего формованию инструмента, а также оп-
ределяются давление прессования и количество клеящего веще-
ства, применяемого в качестве добавки в связку.
Наибольшее применение при шлифовании имеют абразивные
инструменты, изготовленные на керамической, бакелитовой и вул-
канитовой связках. Кроме того, в небольших количествах вы-
пускаются и применяются шлифовальные круги на силикатовой
и глифталевой связках.
Абразивные инструменты класса А отличаются более жесткими
допусками на диаметры отверстий, эксцентриситет и параллель-
ность торцовых сторон, а допуски на наружный диаметр и высоту
устанавливаются только плюсовые, а не плюс и минус, как для
класса Б. Назначение связок заключается в скреплении зерен
абразивного инструмента и в удержании их от преждевременного
выкрашивания в условиях процесса шлифования, который, как
известно, характеризуется высокими температурами и значитель-
ными силами резания. Сила сцепления связки с абразивными зер-
нами в значительной степени зависит от величины ее поверхност-
ного натяжения, а также от условий термической обработки.
Процесс изготовления абразивного инструмента независимо
от рода связки заключается в приготовлении связки, смешении
абразивной массы, формовании, термической обработке, механи-
ческой отделке и испытании. Формование керамических кругов
производится двумя способами: прессованием или литьем.
Инструменты на керамических связках. В настоящее время
удельный вес выпуска инструментов на керамических связках со-
ставляет около 55%. Связки приготовляют главным образом из
местных материалов, сырьем для производства которых являются:
глины, плавни (калиевый полевой шпат, тальк, растворимое
стекло и др.), перлит и кварцы. Глины применяются главным об-
разом огнеупорные (с температурой плавления 1750° С и выше);
в качестве плавня применяется главным образом калиевый шпат-
имеющий температуру плавления (1200—1250° С). Из этих мате-
риалов путем их тонкого измельчения и затем смешения в опре-
деленных пропорциях, зависящих от их состава, приготовляют
связки, которые в процессе термической обработки полностью или
частично расплавляются и скрепляют абразивные зерна. Связки,
почти полностью расплавляющиеся, называются плавящимися
или стекловидными и применяются главным образом для произ-
водства абразивных инструментов из электрокорундового зерна.
К таким связкам из наиболее употребительных относятся: № 853,
в состав которой входит 40% глины, 48% полевого шпата, 12%
талька; № 516, содержащая, кроме глины и полевого шпата, 20%
борного стекла. Связки, частично расплавляющиеся и обладающие
более высокой температурой плавления, чем стекловидные, на-
зываются спекающимися и применяются главным образом для
41
chipmaker.ru
изготовления абразивных инструментов из карбида кремния. К та-
ким связкам принадлежит связка № 1к, содержащая 46% глины,
44 % полевого шпата и 10% бентонита. В процессе термической
обработки абразивных инструментов из электрокорунда плавя-
щиеся связки вступают в реакцию с зернами и прочно скрепляют
их между собой. Взаимодействие связки с зернами карбида крем-
ния не приводит к более прочному их сцеплению между собой из-за
высокого класса чистоты
Рис. 9. Смесительная машина
поверхности зерен.
При изготовлении свя-
зок регламентируется сте-
пень тонкости помола,так
как от нее также зависит
однородность связки и
прочность сцепления абра-
зивных зерен. Чем тоньше
помс’л, тем лучше однород-
ность абразивной массы.
При установлении состава
и характеристики связки
для производства абразив-
ных инструментов требуе-
мого назначения выбирают
такие, которые имеют наи-
меньшие значения модуля
упругости. Этот модуль ха-
рактеризует величину на-
пряжений, возникающих
при термической обработ-
ке. Нем он выше, тем боль-
ше напряжения.
Следующей операцией технологического процесса является
приготовление абразивной массы. Эта операция заключается в сме-
шении связки и абразивного зерна в заданных рецептом пропор-
циях в смесительных машинах (рис. 9) и в механической или ручной
протирке смешанной массы через сито на одйн-два номера крупнее
номера зернистости абразивного материала- Количество связки,
необходимой для получения абразивного инструмента заданной
твердости, зависит от ее состава и зернистости абразивных материа-
лов. Так, для получения круга из белого электрокорунда зерни-
стостью 40, твердостью СТ2 надо брать на 30% меньше керамиче-
ской связки, если в ее состав входит борный ангидрид. При произ-
водстве мелкозернистых абразивных инструментов число зерен,
подлежащих обволакиванию связкой и сцеплению между собой,
резко возрастает, в связи с чем количество связки, необходимой для
обеспечения той же твердости, что и для крупнозернистых инстру-
ментов, увеличивается.
42
Для придания массе свойства формуемости и повышения проч-
ности заформованных изделий в нее добавляется необходимое
количество клеящего вещества. В качестве клеящего вещества при-
меняют раствор декстрина или жидкого стекла. Вместе с тем до-
бавка клеящего вещества способствует уменьшению трения зерен
о стенки прессформы при прессовании и выталкивании заформо-
ванного круга из кольца прессформы. В процессе термической об-
работки изделий декстрин выгорает, а добавка жидкого стекла спо-
собствует растеканию связки при ее расплавлении.
Операция смешения массы является чрезвычайно важной Для
однородности абразивного инструмента. Зерна абразивных мате-
риалов и связка должны при этом распределяться максимально
равномерно, поэтому порядок и последовательность загрузки
так же, как и время смешения, должны быть строго регламентиро-
ваны. В процессе смешения зерна должны обволакиваться связкой
так, чтобы вся смесь представляла собой конгломерат отдельных тел
с ядром из зерен и оболочек из связки. После смешения масса
должна иметь однородный состав, а в результате протирки через
вибрационное сито она должна иметь рыхлость. Мелкозернистые
массы должны приготовляться в шаровых мельницах. Подготов-
ленная таким образом масса идет на формование^ которое произ-
водится на специальных гидравлических прессах мощностью
от 50 до 2000 т.
Технологический процесс формования заключается в следу-
ющем: отвешенная с возможной точностью масса поступает через
разравнивающее устройство в прессформу, в которой она по мере
наполнения разравнивается до состояния, обеспечивающего одина-
ково равномерное распределение по всему объему прессформы. Чем
равномернее степень распределения массы в прессформе, тем одно-
роднее потвердости и уравновешенности будет шлифовальный круг.
Наряду с механическими разравнивающими устройствами при-
меняются способы пневматической загрузки массы (под давлением
4—5 кПсм2) и формования через гидроплиту, значительно улуч-
шающие равномерность укладки и обеспечивающие достижение
твердости в пределах одной степени.
После разравнивания массы прессформа с уложенной верхней
плитой поступает на транспортирующей тележке или при помощи
другого приспособления под плунжер пресса (рис. 10). Прессова-
ние ведется при давлении 50—250 кПсм2 в зависимости от харак-
теристики формуемого абразивного инструмента. Чем больше сум-
марная поверхность зерен, подвергаемых прессованию, т. е. чем
мельче зернистость формуемых абразивных инструментов, Тем
больше должно быть удельное давление для получения абразив-
ного инструмента одной и той же степени плотности.
Величина необходимого при прессовании давления
Р = кГ!см\
43
chipmaker.ru
где р — удельное давление в кПсм2;
S — площадь формуемого изделия в см2;
F — площадь сечения плунжера пресса в см2.
Применять более высокие удельные давления не рекомендуется,
так как чем они выше, тем получается большее измельчение зерна,
что нежелательно.
Для обеспечения максимально однородной степени плотности
по всей высоте формируемой массы прессование производится
Рис. 10. Формовочный агрегат
с подпрессовкой при помощи специальных устройств, т. е. давле-
ние прикладывается одновременно к верхней и нижней сторонам
прессформы. Время прессования, т. е. скорость хода плунжера
пресса, задается в зависимости от зернистости массы: больше для
крупнозернистых и меньше для мелкозернистых абразивных ин-
струментов.
После снятия давления прессформа поступает на выталкива-
тель, где заформованное изделие, лежащее на нижней плите,
освобождается из кольца прессформы.
При массовом производстве для достижения большей однород-
ности твердости формование производится методом прессования
до заданной высоты, т. е. до получения точно заданного объема.
Повышение равномерности твердости круга увеличивает его стой-
кость и производительность.
44
Если при прессовании применяют пневматическую загрузку
массы и гидроплиту, то последняя контролирует фактически рав-
номерность плотности расположения массы.
Прочность при изгибе заформованных кругов находится в пре-
делах 0,1—1 кПсм2. Для ее повышения и удаления содержащейся
в кругах влаги, во избежание трещинообразования при последую-
щей термической обработке, круги после формования сушат в спе-
циальных сушилках при температуре до 100° С, после которой их
прочность резко возрастает, а влажность уменьшается до 0,1—
0,6%. Чем толще круг и мельче его зернистость, тем продолжи-
тельность сушки больше.
Затем круги подвер-
гают термической обработ-
ке в туннельных печах
непрерывного действия,
имеющих три зоны: подо- ?
грева, обжига и охлажде-
ния. Круги загружают на
вагонетках в печь так, что-
бы печные газы обогревали з
их равномерно со всех сто-
рон. Источником тепла у
большинства печей явля- рис ц Схема щелевой электрической тун-
ется газ и реже мазут. Вы-	нельной печи:
сокая температура терми-
ческой обработки (1240—
1320°С) и длительное охла-
1 — нагреватели; 2 — вагонетка с кругами;
3 —направляющие движения вагонетки
ждение (быстрое до 700° С и далее — замедленное) делают этот
процесс весьма ответственным и требующим самого пристального
внимания. Температура в печи в течение всего процесса контро-
лируется при помощи платинородиевых термопар, оптических
пирометров и керамических пироскопов. Газовая среда и давление
контролируются при помощи автоматических газоанализаторов.
Для создания более равномерной температуры в печи и лучшей
дифференциации режима термической обработки бруски и мелко-
зернистые круги обжигают в туннельных щелевых электрических
или газовых печах (рис. 11).
Температурный режим термической обработки (особенно об-
жига и остывания) зависит от ряда факторов и, в частности, от
теплопроводности абразивных инструментов, от метода и плот-
ности установки обжигаемых изделий в печь, от характеристики
абразивных изделий, от вида связки, от типа печи и т. п. На фи-
зико-механические свойства абразивных изделий влияет и состав
газовой среды. Термическую обработку изделий на борсодержа-
Щих связках следует вести в восстановительной атмосфере, так как
при этом они получают более высокую прочность при разрыве,
Ударе и изгибе. Чем крупнее зернистость обжигаемых абразивных
45
chipmaker.ru
инструментов и меньше плотность установки изделий в печи, тем
меньше может быть продолжительность обжига. Абразивные ин-
струменты из карбида кремния, имеющие более высокую тепло-
проводность, чем электрокорундовые, требуют менее длительной
термической обработки. Обжиг и охлаждение в туннельных и осо-
бенно в щелевых печах происходит быстрее, чем в периодических.
От правильности назначения температурного режима (скорости
подъема температуры, длительности выдержки при конечной темпе-
ратуре и ее величины, среды и давления) и от успешности его про-
ведения в значительной степени зависит прочность, равномер-
ность и твердость абразивных инструментов.
Процесс термической обработки абразивных инструментов вы-
зывает в них значительные температурные напряжения, которые
при неправильном ведении процесса приводят к трещинам и дру-
гим изменениям формы. Эти напряжения (разные по знаку) обра-
зуются в результате разности температур между наружными и
внутренними частями абразивных инструментов. Наружные части
нагреваются быстрее, чем внутренние, а остывают медленнее.
Величина этих напряжений зависит от теплопроводности абразив-
ного инструмента. Теплопроводность мелкозернистых абразивных
инструментов значительно меньше, чем среднезернистых и крупно-
зернистых. Поэтому и режимы термической обработки мелкозер-
нистых абразивных инструментов более длительные.
Чем меньше толщина абразивных инструментов и чем больше
их диаметр, тем опаснее возникающие деформации и равномернее
должны быть их обогрев и остывание. Если напряжения превосхо-
дят прочность тела абразивного изделия, то в нем образуются тре-
щины. Часто эти трещины скрыты под коркой, причем наиболее
опасными являются трещины, идущие от отверстия к периферии
круга.
После обжига абразивные изделия поступают на механическую
обработку. Формование абразивных изделий методом литья отли-
чается от описанного выше тем, что абразивное зерно и связка дли-
тельное время (до 20 ч) смешиваются в смесителях с добавлением
определенного количества воды, после чего масса заливается
в формы-кольца и сушится в течение нескольких суток. В процессе
сушки влага испаряется и в форме остается высушенное изделие,
которое затем подвергается предварительной механической обра-
ботке для снятия части припуска. После этого изделие подвергают
термической обработке, а затем окончательной механической обра-
ботке; затем у изделий контролируют твердость, прочность, урав-
новешенность и точность геометрических размеров. Этим методом
за рубежом изготовляют круги зернистостью мельче № 25, т. е.
такие, у которых зерно в жидкой абразивной массе находится во
взвешенном состоянии, так как круги с более крупной зернистостью
получаются неоднородными. У нас этот метод заменен прессова-
нием.
46
Инструменты на бакелитовой связке. Производство абразив-
ных инструментов на бакелитовой связке, удельный вес выпуска
и применения которых составляет около 40% общего выпуска,
отличается от технологии изготовления кругов на керамической
связке в основном операцией термической обработки. Связующими
веществами при производстве изделий на бакелитовой связке
являются продукты фенолформальдегидных смол: жидкий или
порошкообразный бакелит, увлажненный жидким бакелитом.
Применяемый для изготовления абразивных инструментов
бакелит должен иметь вязкость 50—400 сек. Повышение вязкости
снижает клеящие и смачивающие свойства бакелита. Плотность
жидкого бакелита 1,2—1,25 г/см3. Температура плавления 100—
115° С.
Абразивная масса приготовляется путем смешения абразивного
зерна с заданным по рецепту количеством связки и наполнителем,
в качестве которого используются алебастр, глины, асбест и другие
вещества. Наполнители служат для повышения прочности и облег-
чения формования при применении в качестве связки жидкого
бакелита. Прочность кругов, изготовленных на порошкообразном
бакелите, выше, чем на жидком бакелите. В зависимости от зер-
нистости предел прочности при растяжении этих кругов состав-
ляет 100—200 кПсм\
Процесс изготовления абразивных инструментов на порошко-
образном бакелите обладает рядом преимуществ по сравнению
с процессом производства их на жидком бакелите: большей произ-
водительностью, лучшим разравниванием массы и др. Поэтому
в качестве связки применяют главным образом пульвербакелит,
имеющий объемный вес 0,45—0,5 г!см*.
Формование абразивных инструментов на бакелитовой связке
производится на механизированных и. автоматизированных гидрав-
лических и частично фрикционных прессах. Сразу после формо-
вания изделия поступают на бакелизацию, в процессе проведения
которой бакелит переходит из жидкой стадии в твердую й подвер-
гаемые бакелизации изделия получают заданную твердость и проч-
ность. Процесс перехода бакелита из жидкой стадии в твердую
называется полимеризацией. Этот процесс является химическим
процессом, сопровождаемым экзотермической реакцией и 'соеди-
нением молекул бакелита. В процессе полимеризации бакелит из
жидкой стадии А переходит сначала в промежуточную стадию В
(при температуре около 50° С) и затем в твердую стадию С. Баке-
лит в стадиях В и С нерастворим.
Бакелизация производится при постепенном нагреве заформо-
ванных изделий в специальных бакелизаторах периодического или
непрерывного действия до температуры 170—200° С в течение опре-
деленного времени От бакелизации зависит точность получения
изделий заданной характеристики, поэтому этот процесс контро-
лируют при помощи автоматических терморегуляторов. Вследствие
47
chipmaker.ru
небольшой температуры, при которой происходит процесс бакели-
зации, образующиеся при этом напряжения малы, поэтому абра-
зивные изделия диаметром до 300 мм можно выпускать без обта-
чивания.
Существует и другой способ изготовления абразивных инстру-
ментов на бакелитовой связке. Этот способ отличается тем, что
операция бакелизации производится непосредственно на прессе,
т. е. объединена с операцией формования. Такой способ произ-
водства, называемый горячим прессованием, применяют главным
образом для изготовления абразивных инструментов небольшой
толщины. Бакелизация при горячем прессовании осуществляется
путем нагрева массы через прессформу до требуемой температуры,
причем нагревательными элементами являются электроплиты
пресса, осуществляющие одновременно и давление.
Методом горячего прессования изготовляют шлифовальные
круги с прокладками из текстиля, стекловолокна и других мате-
риалов, применяемых для повышения прочности кругов, необхо-
димой для осуществления скоростного шлифования при скорости
резания до 80 м/сек и выше, а также алмазные круги.
Твердость изделий, изготовленных методом горячего прессова-
ния, обычно получается более однородной,-однако этот способ ме-
нее производителен, требует значительно большего количества
прессов, а потому и более дорогой.
Шлифовальные отрезные круги получают из абразивной массы
на жидком бакелите методом прокатки на вальцах.
Инструменты на вулканитовой связке. Удельный-вес выпуска
абразивных инструментов на вулканитовой связке составляет
около 5%. В качестве сырья для их производства, кроме абразив-
ного зерна, используют связующие вещества — синтетические
или натуральные каучуки, серу, являющуюся вулканизирующим
агентом, т. е. компонентом, от воздействия которого каучук пере-
ходит в эбонит; различные мягчители, при введении которых
понижается жесткость каучука; ускорители процесса вулканиза-
ции и наполнители, вводимые в массу для уменьшения прилипания
и повышения прочности и твердости изделий.
Технология производства абразивного инструмента на вулкани-
товой связке значительно отличается от технологии производства
кругов на керамической и бакелитовой связках.
Исходное сырье — натрийбутадиеновый каучук — представ-
ляет собой весьма упругий, но малопластичный материал. Предва-
рительно хорошо высушенный, он смешивается с серой на смеси-
тельных вальцах до получения однородной массы с наполнителем
и каким-либо ускорителем вулканизации (например, каптаксом
или тиурамом) и фактисом (мягчитель, пои помощи которого регу-
лируется получение изделий необходимой твердости) или другим
видом мягчителя. Затем в массу вводят в заданном количестве
абразивное зерно, и смешение продолжается. Таким образом,
48
операции смешения связки и массы совмещаются. В течение всего
времени смешения вальцы непрерывно охлаждаются водой.
Формование изделий небольшой толщины (до 12—15 мм)
заменяется прокаткой смешанной ранее массы в листы требуемой
толщины на прокатных вальцах и вырубкой из них заготовок
изделий при помощи штампов на вырубных прессах. Изделия
толщиной свыше 12—15 мм формуют путем спрессовывания вы-
рубленных заготовок—пластин массы в прессформах требуемых
размеров при давлении от 200 до 400 кПсм2 с выдержкой в тече-
ние 5—300 сек в зависимости от толщины и твердости формуемого
изделия.
Указанные методы смешения и формования массы вызывают
некоторое дополнительное измельчение абразивного зерна, боль-
шее, чем при прессовании на других связках, и затрудняют меха-
низацию и автоматизацию процессов производства кругов на вул-
канитовой связке. В связи с этим проводятся работы по замене
этих способов методом прессования, особенно при производстве
кругов, предназначенных для обработки жаростойких сплавов.
При шлифовании кругами, изготовленными методом прессования,
к ним меньше налипает снимаемая стружка, поэтому они и реко-
мендуются для шлифования изделий из вязких металлов и сплавов.
Через некоторое время вырубленные и заформованные изделия
поступают на вулканизацию, в процессе проведения которой йз-
делия получают заданную твердость и прочность. Вулканизация
проводится в печах непрерывного действия при постепенном на-
греве изделий до заданной температуры (обычно 160—200° С)
в течение определенного времени. Режим вулканизации так же,
как и бакелизации абразивных изделий, выдерживается путем
регулирования температуры специальными автоматическими тер-
морегуляторами, снабженными самопишущими устройствами. Аб-
разивные инструменты на вулканитовой связке обрабатываются
теми же способами, которые применяются в производстве абра-
зивных инструментов на керамической и бакелитовой связках.
Различная твердость абразивных инструментов на вулканито-
вой связке достигается применением связок разных составов.
Степень твердости связки зависит от содержания серы, мягчите-
лей и наполнителей. Абразивные инструменты специального на-
значения, например для шлифования деталей подшипников, изго-
товляются по специальной рецептуре.
Инструменты на других связках. К числу выпускаемых в не-
больших количествах абразивных инструментов на других связ-
ках относятся круги на силикатовой и глифталевой связках.
Круги на силикатовых связках (натриевое жидкое стекло) приме-
няют для шлифования деталей, особо чувствительных к нагреву.
Эта связка менее прочно удерживает абразивные зерна, чем дру-
гие. Поэтому круги на этой связке изготовляют мягких степеней
твердости, обеспечивающих меньший нагрев, чем круги на керами-
49
chipmaker.ru
ческой и бакелитовой связках. Круги на силикатовой связке менее
подвержены действию щелочей, чем круги на бакелитовой связке,
и поэтому более предпочтительны, чем последние.
Круги и бруски на глифталевой связке применяют для поли-
ровальных и доводочных операций и, в частности, для шлифова-
ния прокатных валков, полирования поршневых пальцев, до-
водки желобов колец подшипников и т. п., где требуется чистота
поверхности 10—13-го класса. Технологический процесс их про-
изводства аналогичен процессу производства инструментов на
бакелитовой связке, но прессование ведется при удельных давле-
ниях 500—800 кПсм2.
В настоящее время ВНИИАШем разрабатывается технология
производства кругов на поропластовой основе, которые найдут
широкое применение для шлифования и полирования изделий из
нержавеющих и других сталей. Преимуществом этил кругов яв-
ляется их малый вес и высокая пористость.
МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
Назначение механической обработки заключается в придании
абразивному инструменту заданных размеров в соответствии с тре-
бованиями специальных технических условий и ГОСТов 4785—64
и 4786—64. Необходимость механической обработки вызывается
также повышающимися требованиями к точности геометрических
размеров при эксплуатации абразивного инструмента в процессах
шлифования, заточки, доводки и пр.
Абразивный инструмент не должен создавать при шлифовании
вибраций и биения. Поэтому шлифовальные круги должны обта-
чиваться с определенной степенью точности.
Механическая обработка позволяет выявить скрытый брак
(трещины, черные пятна и т. п.). Поэтому этой операции подвер-
гаются почти все абразивные инструменты диаметром свыше
50 мм на керамической связке и многие другие инструменты на
органических связках.
Шлифовальные круги обтачивают на специальных станках,
причем торцовые .поверхности, как правило, обрабатывают на
плоскообдирочных станках (рис. 12). Обрабатываемый круг при-
жимается планшайбой к вращающемуся столу станка и обтачи-
вается при помощи насыпаемой на стол чугунной дроби требуемой
зернистости. Последняя, попадая между зернами круга, разрушает
и вырывает их из связки.
Плоскообдирочные станки в зависимости от размеров обра-
батываемых на них кругов имеют от одного до четырех шпинделей,
нагкоторых обрабатывается одновременно с>т 4 до 52 кругов.
Обтачивание кругов по периферии производится на специаль-
ных токарных полуавтоматах (рис. 13), при помощи конусов
(рис. 14), звездочек или шлифовальных кругов, устанавливаемых
50
Рис. 12. Плоскообдирочный станок
Рис. 13. Токарный полуавтомат мод. КТ80А
51
chipmaker.ru
в державках и приспособлениях. При обтачивании кругов кону-
сами, представляющими собой инструмент из углеродистой стали
твердостью HRC 58—60, они получают вращательное движение
за счет соприкосновения с вращающимся со скоростью 10—20 м!сек
обрабатываемым кругом. Обтачивание ведется с подачей на глу-
бину 0,5—2,5 мм и продольной подачей 0,2- 0,6 мм!об. Конусы
Рис. 14. Инструменты для обтачивания кругов:
а — конус; б — звездочка

устанавливают в оправки типа, показанного на рис. 15. В про-
цессе обтачивания при помощи шлифовального круга последний
получает принудительное вращение с необходимой скоростью
от электромотора. И в том, и в другом случае процесс обтачивания
происходит за счет вырывания и обламывания зерен.
Рис. 15. Оправка для установки конуса
Отверстия диаметром до 127 мм растачивают на сверлильных
станках чугунным зерном при помощи специальных оправок-сверл.
Чугунное зерно насыпается непрерывно в канавки сверл и при
вращении последних прижимается к кругу и таким образом обра-
батывает его. Отверстия больших диаметров расшлифовываются
кругами, установленными в приспособлениях на токарных стан-
ках. Часто вместо растачивания придание нужных размеров диа-
метрам отверстий производится путем заливки (калибровки)
отверстия специальной массой.
52
Обрабатываемость кругов, помимо припусков и режимов,
зависит от их характеристики. Она ухудшается в следующей
поел едовател ыюсти:
1)	по виду абразивного материала: зеленый карбид кремния,
черный карбид кремния, белый электрокорунд, нормальный элек-
трокорунд;
2)	по степени зернистости — с уменьшением степени зерни-
стости;
3)	по степени твердости — с увеличением степени твердости;
4)	по виду связки: бакелитовая, керамическая, вулканитовая.
Таким образом, хуже всего
обрабатываются круги на вулка-
нитовой связке из нормального
электрокорунда тонкой зерни-
стости и весьма высокой твер-
дости. Обрабатываемость кругов
зависит также от вида инстру-
мента, при помощи которого
производится обработка. Так,
время обработки кругов шлифо-
вальными кругами в 2—3 раза
больше, чем время обработки
Рис. 16. Гнездо под заливку свинца
конусами.
Производительность обтачивания кругов возрастает с увели-
чением глубины резания t, подачи s и скорости изделия vu. Уве-
личение скорости изделия должно обязательно сопровождаться
возрастанием подачи, так как иначе при обтачивании конусом
наблюдается сильный износ режущего инструмента.
Для обтачивания обычно выбирают следующие режимы:
t = 0,5-ь2,5 мм; s — 0,2-ь0,6 м!мин и vu = 10-ь20 м!сек.
Класс чистоты обрабатываемой поверхности кругов повышается
при обработке их мелкой чугунной дробью и при шлифовании
кругами. Качество поверхности ухудшается с увеличением глу-
бины резания и скорости изделия. Наибольшая точность обработки
и меньшая шероховатость поверхности достигаются при алмазной
обработке кругов.
После механической обработки все шлифовальные круги диа-
метром 250 мм и выше проверяют на дисбаланс в соответствии
с ГОСТом 3060—55. При выявлении дисбаланса свыше допусти-
мого, но не превосходящего установленного предела, круги на-
правляют на исправление путем заливки свинца. В круге выру-
бают гнездо в виде кольцевого сектора глубиной h \/ЗН, где
Н — толщина круга. Гнездо располагают обычно так, что оно
граничит или почти граничите отверстием круга (рис. 16). Вели-
чина предельного дисбаланса для 1-го класса, подлежащего
устранению, не должна превышать 0,05—0,1% от веса круга и
для 4-го класса — 0,3% от веса круга.
53
chipmaker.ru
Волжский филиал ВНИИАШа разработал уравновешивание
кругов методом инъекции в более легкую часть круга микро-
шлифпорошка в требуемом для ликвидации дисбаланса коли-
честве. Этот метод в настоящее время проверяется.
ИСПЫТАНИЕ И МАРКИРОВКА
После проверки дисбаланса и его ликвидации шлифовальные
круги диаметром 250 мм и больше проверяют на прочность при
разрыве. Скорость, при которой испытывают круги, должна быть
на 50% больше рабочей. Затем проверяют твердость кругов и на
них маркируют наименование завода-изготовителя, полную харак-
теристику круга (шифр абразивного материала, номер зернистости,
степень твердости, шифр связки) и допустимую рабочую скорость
в метрах в секунду.
При использовании кругов на заводе их необходимо повторно
испытать при скорости, превышающей рабочую на 50%, и с вы-
держкой на этой скорости в течение определенного времени.
АЛМАЗНЫЕ КРУГИ
Алмазные круги в отличие от шлифовальных кругов из других
абразивных материалов имеют корпус и припрессованное или
приклеенное к нему алмазоносное кольцо толщиной 1,5—3 мм.
Наилучшим методом крепления является способ припрессования,
так как в кругах с приклеенным алмазным кольцом иногда кольцо
отрывается от корпуса. Корпусы алмазных кругов делают из
пластмасс, алюминиевого порошка, бронзы, стали и т. п.
Алмазные круги изготовляют главным образом на органиче-
ских металлических и керамических связках различных составов
с 25, 50, 100%-ной и редко большей концентрацией алмазов в ал-
мазоносном слое. При 100%-ной концентрации в 1 мм3 алмазного
слоя содержится 0,878 мг алмазных зерен, что составляет около
25% от единицы массы, содержащейся в алмазоносном кольце.
Содержание зерен алмазов в процентах от массы алмазоносного
слоя, кроме концентрации, зависит также от вида и состава связки.
Оно больше всего для керамических и меньше для металлических
связок. Так, в единицемассы со 100%-ной концентрацией на орга-
нической связке Б1 содержится 41% алмазов, на керамической
связке К1 —42% и на металлической связе Ml —только 12%.
В массу, приготовляемую на органической (бакелитовой)
связке, кроме пульвербакелита вводят наполнители: карбид бора,
карбид кремния, электрокорунд, железо, кварц и т. п. материалы.
Роль наполнителя заключается не только в повышении прочности
связки, но и в повышении прочности закрепления в круге алмаз-
ных зерен. Установлено, например, что при применении в качестве
наполнителя карбида бора в связку Б1 удельный расход кругов
54
уменьшается и точность шлифования повышается. В этом случае
сказывается и то обстоятельство, что карбид бора, являясь хоро-
шим шлифующим материалом, помогает алмазу в процессе шлифо-
вания. Наполнитель берется обычно на две степени зернистости
мельче, чем алмазные зерна, для лучшего обволакивания их и
создания большей опоры для их удержания в круге. Таким обра-
зом, прочность сцепления алмазных зерен со связкой и наполни-
телем зависит и от вида наполнителя.
Приготовление массы заключается в длительном смешении
компонентов связки и затем в смешении связки и алмазных зерен.
Алмазные кольца формуются методом холодного или горячего
прессования с удельным давлением 500—750 кПсм2 при органи-
ческих связках, 1000—1500 кПсм2 при металлических связках
и до 2000 кПсм2 при керамических связках или прессованием до
заданного объема.
Изделия на органических связках термически обрабатываются
при температуре 180—200° С и выше, на металлической связке —
при температура 630° С и на керамической связке — при 850° С
и заданных режимах выдержки и охлаждения.
Наибольшее применение имеют круги на органической
связке Б1 с наполнителем в виде карбида бора и Б2 с наполнителем
в виде порошкообразного железа. Последние применяются глав-
ным образом для кругов зернистостью от № 10 и крупнее при ра-
ботах с большей нагрузкой, чем при работе кругами на связке Б1.
Металлические связки МИ и МК с основой в виде меди и напол-
нителями соответственно в виде зеленого карбида кремния и элек-
трокорунда применяются главным образом для производства
кругов, шлифующих и затачивающих твердосплавные инструменты
и детали; связка М5 с основой из алюминия, меди и других мате-
риалов — для кругов шлифующих и затачивающих изделия из
твердых сплавов. Круги на связке Ml • предназначены для шли-
фования изделий из керамики и стекла, на связке МВ1 —для
электролитического шлифования. Из керамических связок чаще
применяют связку К1 в кругах для круговой заточки твердосплав-
ных резцов со стальной державкой и менее часто связку К5.
Кроме того, для производства алмазных инструментов приме-
няют ряд других связок, в частности бакелитовые связки БЗ
и Т02, металлическую связку МО13, металлосиликатные связки
MCI иМС15для хонинговальных брусков, бакелито-вулканитовую
связку БР для доводки прокатных валков и других деталей,
связки СК и СТ для суперфинишных брусков и другие для алмаз-
ных кругов специального назначения.
Алмазные круги изготовляют зернистостью № 50—4 и главным
образом № 12—6 из алмазов марок АСО, АСП, реже из алмазов
АСВ и природных алмазов в зависимости от их назначения. После
термической обработки каждый алмазный круг подвергают не-
обходимой механической обработке и испытывают на разрыв,
55
chipmaker.ru
проверяют режущую способность и удельный расход путем шлифо-
вания пластинок твердого сплава ВК15.
Формы и размеры требуемого алмазного круга выбирают
в зависимости от их назначения и типа станка, на котором они
должны работать. В соответствии с ГОСТом 9770—61 и нормалью
РМ 037—1—63 выпускаются алмазные круги на бакелитовых и
металлических связках десяти форм (табл. 10) с наружным диа-
метром от 6 до 300 мм с толщиной рабочего кольца 1,5—5 мм и
шириной кольца 2—20 мм. Наибольшее применение имеют круги
типа АПП, употребляемые главным образом для заточки, доводки,
круглого, плоского и внутреннего шлифования твердосплавных
режущих и измерительных инструментов, деталей штампов и др.
Круги типа А1ПП, изготовляемые из алмазосодержащей массы,
применяют главным образом для внутреннего шлифования. Круги
типа АПВ используют для заточки и доводки твердосплавных рез-
цов, сверл и других инструментов, для шлифования торцов различ-
ных деталей, плоского шлифования стекла и других неметалличе-
ских изделий. Круги типа АПВД с двусторонней выточкой приме-
няют для шлифования и доводки измерительных поверхностей, на-
пример микровинта и пятки микрометров и других инструментов.
Круги типа АЧК особенно широко применяют для заточки
и доводки режущих инструментов, а также шлифования деталей
штампов, в частности плоскостей разъема и других деталей. Круги
типов AT, AIT, А2Т, АЗТ используют для заточки и доводки
многолезвийных инструментов с прямым зубом и различными
углами профиля канавок, в частности круги АТ для инструмента
с углом профиля канавок до 50°, а круги А2Т —для инструмен-
тов с углом профиля канавок более 50°; круги АЗТ — для заточки
протяжек и другого многолезвийного инструмента, круги АЧТ —
для заточки червячных фрез. Круги типа А2П применяют на профи-
лешлифовальных и оптико-шлифовальных станках для доводки
фасонных резцов, шлифования профильных поверхностей, пуан-
сонов, матриц, резьбы и пр. Круги типа А5П используют для
вышлифовывания канавок в твердосплавных резцах и шлифова-
ния других фасонных поверхностей. Кроме стандартных кругов,
выпускаются и специальные круги.
При выборе формы и размеров алмазных кругов необходимо
во избежание излишнего расхода выбирать круги с минимально
допустимой размерами обрабатываемой детали шириной алмаз-
ного кольца. Для работ, где требуется большая стойкость кромок,
и для предварительного шлифования следует применять круги на
металлической связке, а для чистовых работ — круги на органи-
ческой связке.
В последнее время для увеличения стойкости алмазных кругов
и брусков алмазные зерна подвергаются металлизации медью
с покрытием никелем и оловом. В результате удельный расход
таких кругов снижается до 2 раз.
56
Таблица 10
Формы алмазных кругов
Виды кругов	Эскиз					Обозначение типов
Плоские: прямого профиля						АПП
					]	
прямого профиля (без корпуса)	ив					А1ПП
с выточкой						АПВ
						
						
с двусторонней выточкой						ЛПВД
Чашечный конический						АЧК
Тарельчатый						АТ
						А1Т
						А2Т
						АЗТ
Профильный				4		А2П
57
chipmaker.ru
Алмазные круги изготовляют с высокой точностью: посадоч-
ные отверстия должны быть 2-го класса точности, торцовое и ра-
диальное биение алмазного слоя в зависимости от диаметра круга
не должно превышать 0,03—0,08 мм. В отличие от абразивных
алмазные круги даже при полном износе алмазоносного слоя
работают почти с неизменной скоростью.
ШЛИФОВАЛЬНАЯ ШКУРКА
Шлифовальная шкурка является весьма распространенным
абразивным инструментом, имеющим, как правило, один слой
абразивных зерен, закрепленных на гибкой основе.
Этот вид абразивного инструмента применяют для всевозмож-
ных ручных и машинных зачистных, подгоночных шлифовальных
и полировальных работ в процессе сборки и отделки деталей раз-
личных машин и изделий. Гибкость шлифовальной шкурки и
небольшая толщина позволяют применять ее для обработки раз-
ных труднодоступных мест, узких пазов и т. п.
Шкурка на тканевой основе изготовляется в основном на утя-
желенной и средней сарже. В качестве основы для шкурки приме-
няют меламиновую влагопрочную двухслойную бумагу.
Ткань, применяемая для производства шкурки, должна удов-
летворять прочностным требованиям, приведенным в табл. 11.
Таблица 11
Прочностные требования к ткани,
применяемой для производства шкурки
Ткань-основа	Предел прочности при разрыве в направлении		Удлинение в продольном направлении в %, не более
	продольном	поперечном	
	в кГ, н	е менее	
Ткань специальная упроч- ненная 	.	180	90	3
Саржа легкая . .	75	35	8
Саржа утяжеленная	130	40	9
Саржа соедняя	85	35	8
Полудвунитка . .	100	60	10
Чем меньшее удлинение получает ткань при разрыве, тем
меньшее удлинение шкурка имеет в работе, что особенно важно
при ленточном шлифовании.
Бумажную шкурку выпускают на специальной бумаге разных
марок: БШ-230, БШ-200, БШ-140, БШ-120 и БШ-100. Наиболее
прочной бумагой является БШ-230, имеющая вес 1 м2 — 230 г.
Шкурка, изготовленная на этой бумаге, на 30% более стойкая,
чем на бумаге БШ-200, и во многих случаях может заменить тка-
58
невую шкурку, обеспечивая ту же производительность и стойкость
в работе.
Вместе с тем шкурка на бумаге в 5—15 раз дешевле, чем шкурка
на ткани, что говорит о несомненной экономической целесообраз-
ности ее применения во всех случаях, где ее прочность является
достаточной. Поэтому перед бумажной промышленностью стоит
задача дальнейшего максимального увеличения прочности и водо-
стойкости бумаги.
В зависимости от вида зерна, наносимого на шкурку, она
называется электрокорундовой, карбидокремниевой, стеклянной
или кремниевой. Шкурка выпускается различных номеров зер-
нистости № 125—3, применяемых в той или другой последователь-
ности, в зависимости от требуемой степени отделки.
Для обработки мягких материалов иногда применяют шлифо-
вальную шкурку с открытой насыпкой, т. е. такую, у которой зер-
ном покрыто 50—70% поверхности основы. Для обеспечения вы-
сокого класса чистоты и получения зеркальной поверхности выпу-
скается «микронная» шкурка, имеющая зернистость М28 и мельче.
В зависимости от условий работы шлифовальная шкурка изго-
товляется на том или другом виде клеящего вещества. Для шкурки,
работающей всухую или с масляным охлаждением, применяют
главным образом мездровый клей; шкурка, предназначенная для
работы с водяным охлаждением, изготовляется на специальных
лаках (янтарном, глифталевом, синтетических и др.).
Шкурку из утяжеленной саржи применяют главным образом
для производства лент крупных номеров зернистости, употребляе-
мых в тех случаях ленточного шлифования, когда ленты работают
в условиях нагрузок, требующих их высокой прочности при раз-
рыве по основе ткани. Шкурку на полудвунитке применяют для
производства лент, которые испытывают нагрузку по основе ткани
больше, чем по утку.
Прочность и удлинение при работе с охлаждением повышается
по сравнению с работой всухую. Так, шкурка ЭБ40 на утяжелен-
ной сарже при нагрузке 100 кГ в сухом состоянии имеет удлине-
ние 4%, а в смоченном состоянии 10%. Величина удлинения за-
висит также от нагрузки: чем она больше, тем больше удлинение.
Толщина шкурки тем больше, чем крупнее зернистость и плотность
насыпки зерна.
Шлифовальная шкурка как на тканевой, так и на бумажной
основе изготовляется по схеме, показанной на рис. 17.
Установленный на вал машины ролик основы (бумаги или пред-
варительно аппертированной ткани), постепенно разматываясь,
проходит сначала на печатный станок, где на основу через опреде-
ленное расстояние ставится при помощи штампа название мате-
риала, номер абразивного материала и товарный знак предприя-
тия-изготовителя. Затем основа поступает на клеевую машину,
где на нее обрезиненным валиком наносится тонкий слой клея
59
chipmaker.ru
S
W
а

• - S


га оЯ
S* Е * S
— rt <u
~ rf к 5
X S I- о
Е2“»х„
и I к з
а
к «
SS
ф „
S «
га
д <- S
Е I I
S'0 1 1
=К
Е га S --

S
« □ <и S=5S
? « е а о
"!i1
I Ss
К м
- у Kts Я
или лака. При прохождении основы через клеевую машину она
прижимается к поверхности вращающегося в клеевой ванне ва-
лика и при этом покрывается слоем клея или лака, толщина кото-
рого зависит от скорости вращения валика, вязкости и количества
захваченного валиком клеящего вещества, которое, в свою оче-
редь, зависит от величины погружения валика в клей, и адгезион-
ной способности клея, основы и обрезиненной поверхности ва-
лика.
После нанесения клея основа проходит через холодильную
коробку на насыпной аппарат, где на покрытую слоем клея основу
насыпается абразивное зерно, которое вдавливается в клей вра-
щающимся стальным валиком. Зерно перед насыпкой для лучшего
закрепления целесообразно подвергать прокалке (нагреву при
600—700° С). Далее основа проходит через специальное приспо-
собление (вал-отбойку), ударяющее по ее нерабочей стороне,
чтобы удалить плохо приклеившиеся абразивные зерна. После
этого основа проходит над горячей плитой и затем через холодиль-
ную коробку на подклеенный аппарат, где на нее для лучшего
закрепления зерна наносится второй слой клея. Для подклейки
берется раствор мездрового клея более низкой концентрации;
для мелкозернистых шкурок применяют как мездровый, так и
казеиновый клей. Затем основа поступает в специальную сушиль-
ную камеру, где она, находясь в непрерывном движении, проходит
от начала до конца сушильного конвейера; при этом основа высы-
хает, клей затвердевает, и зерно закрепляется на ней, сообщая
шкурке необходимые свойства. Время сушки зависит от ско-
рости конвейера и длится несколько часов. Температура сушки
не должна превышать 35° С для того, чтобы шкурка сохранила
определенную эластичность. Кроме того, для достижения этой же
цели шкурка в процессе сушки подвергается при движении ее
некоторой пропарке. Из сушильной камеры шлифовальная шкурка
поступает на намоточный станок, где она сматывается в рулоны,
или на ножницы для разрезки на листы, или на бобинорезку для
резки на ленты заданной ширины и сматывания в бобины. В каж-
дый рулон в зависимости от зернистости наматывается 30 или
50 м шкурки. Листы бумажной шкурки нарезаются размерами
900 x 620 и 720x780 мм, а листы шкурки на тканевой основе раз-
мерами: 210x285, 725x660x615 и 775 x 615 — 595 — 575 мм.
Прочность приклеивания абразивного зерна, определяющая
стойкость шлифовальной шкурки, зависит от качества (степени
вязкости) клея, зернистости, качества зерна и метода его насыпки,
температуры и длительности сушки. Чем выше вязкость клея,
тем выше прочность приклеивания зерна и стойкость шкурки и
изделий из нее при шлифовании. Чем выше класс чистоты повёрх-
.ности зерен, тем выше должна быть степень вязкости клея. По-
этому для производства шкурки из карбида кремния и белого элек-
трокорунда применяют клей наивысшей вязкости, а для шкурок
61
chipmaker.ru
со стеклянной и кремниевой насыпками — клей вязкости 2—4%
по Энглеру.
При производстве шкурки не должен применяться клей ниже
второго сорта, а для шкурки, работающей с керосиновым или мас-
ляным охлаждением, — не ниже первого сорта. Прочность креп-
ления клеем высшего сорта, как показывают испытания на проч-
ность, для шкурок зернистостью № 40—12 на 15—26% выше,
чем клеем первого сорта, и прочность крепления клеем первого
сорта на 8—25% выше, чем клеем второго сорта.
Чем крупнее зернистость шкурки, тем больше должна быть тол-
щина слоя клея. Так, например, у шкурки зернистостью № 40
толщина слоя клея в 1,9 раза больше, чем у шкурки зернистостью
№ 12. Соответственно этому изменяется и вес шкурки, так вес 1 м2
шкурки на сарже из белого электрокорунда зернистостью № 40
составляет 1,2 кг, зернистостью № 25 — 0,93 кг, зернистостью
№ 16 — 0,83 кг и т. д.
Клеевой раствор приготовляют путем варки при температуре
до 70° С в специальных котлах. Клей, пропитывая ткань, склеи-
вает между собой нити ткани с зерном и тем самым снижает воз-
можность удлинения шкурки. Чем мельче зернистость шкурки,
тем меньше толщина слоя клея, меньше его расход и толщина
шкурки. Для шкурок зернистостью № 10 и мельче применяют
раствор одного мездрового клея; для шкурок зернистостью № 125—
12 иногда приготовляют комбинированный клеевой раствор, в со-
став которого, кроме мездрового клея, входит каолин и сульфитный
щелок. Чем лучше обеспылено зерно, тем прочнее оно приклеи-
вается к основе. Чем плотнее насыпка зерна, тем толще шкурка.
Применение шкурки с плотной насыпкой для большинства ра-
бот является нецелесообразным: так, при шлифовании древесины
достаточна 50—70%-ная плотность насыпки зерна на основу.
Для того чтобы раствор клея в процессе производства шкурки
не проникал через поры ткани на ее нерабочую сторону, ткань
пропускается через специальные плюсовочные машины, где
проходит процесс аппретирования и каландрования (проглажива-
ния). В процессе аппретирования поры ткани заполняются спе-
циальным составом (аппретом), который придает ткани плотность,
необходимую для непроницаемости клеевого раствора.
Неравномерность насыпки зерна и нанесения слоя клея вызы-
вает некоторую волнистость и разную толщину шлифовальной
шкурки, что не имеет значения при ручном шлифовании и при-
обретает большую значимость при машинном ленточном шлифова-
нии. В связи с этим шкурка, изготовленная для производства
лент, должна контролироваться по толщине.
Прочность шкурки выше, чем прочность основы, на которой
она изготовлена. Так, прочность на разрыв шкурки Э50 на легкой
сарже равна 138—140 кГ, шкурки ЭБ40 на утяжеленной сарже
167—171 кГ. Влажность шкурки на тканевой основе равна 7—8%.
62
Рис. 18. Схема электростатической
установки:
I — электростатическая камера; 2 — гене-
ратор-выпрямитель; 3 — электроды; 4 —
транспортерная лента; 5—поворотный вал;
6 — бункер-питатель
Водоупорная шкурка на бумажной основе, как правило, про-
изводится на бумаге повышенной прочности, пропитанной для
придания ей водостойкости меламиновой смолой или специальным
лаком. В качестве абразивного материала применяют обычно
карбид кремния специального рассева зернистостью № 16—М14.
Зерно на основу водоупорной шкурки наносится электростатиче-
ским методом, основанным на использовании свойства разноимен-
ных электрических зарядов притягиваться. Зерно на транспортер-
ную ленту проходит над заземленным электродом, получая заряд,
противоположный заряду дру-
гого электрода, расположенного
выше основы (рис. 18), на ниж-
ней стороне которой нанесен
слой лака. Этот электрод нахо-
дится под напряжением (50—
140 кв и выше). Сила притяже-
ния этого электрода заставляет
зерна карбида кремния устрем-
ляться к нему; при этом зерна
приобретают такую ориентацию,
что их наибольшая ось распо-
лагается перпендикулярно осно-
ве. Встречая на своем пути дви-
жущуюся с определенной ско-
ростью основу, зерна закрепля-
ются в слое лака. Чем выше
напряжение, тем более крупные
зерна будут притягиваться эле-
ктродом. Таким образом, на
основу наносится один слой вертикально расположенных зерен,
что придает шкурке большую остроту, чем при механиче-
ском методе нанесения зерна, и более высокую режущую способ-
ность.
Нанесение зерна электростатическим методом позволяет полу-
чать шкурку с меньшим количеством зерна на единице поверх-
ности, чем при механическом способе, однако прочность удержа-
ния зерен на основе при механическом способе насыпки значи-
тельно больше, что позволяет применять такую шкурку при более
жестких режимах работы.
Наносимые электростатическим методом зерна вследствие вер-
тикальной ориентировки соприкасаются с клеящим веществом
меньшей площадью, чем при механическом способе насыпки, что
и вызывает меньшую прочность их закрепления. Для повышения
прочности и степени равномерности распределения зерна повы-
шают, когда это возможно, напряжение и уменьшают расстояние
между электродами, вследствие чего зерна внедряются в слой
лака с большей силой.
63
chipmaker.ru
Электростатический метод нанесения зерна тем эффективнее,
чем строже гранулометрический состав зерна. Плотность насыпки
зерна зависит от интенсивности его «притяжения» и расстояния
между электродами. Интенсивность «притяжения» зерна падает
с уменьшением его зернистости. Электрокорундовое зерно электро-
статическим методом наносится реже, что объясняется различием
его диэлектрических свойств с карбидом кремния, разницей
в проводимости и в плотности и до известной степени тем, что зерна
электрокорунда реже имеют удлиненную форму. Электрокорунд
более близок к диэлектрикам, чем карбид кремния, и потому для
нанесения его электростатическим способом применяются более
высокие напряжения, чем при производстве карборундовой
шкурки.
Стойкость п удельная производительность шкурки с зерном,
нанесенным электростатическим методом, на 30% и более выше,
чем у шкурки, на которую зерно насыпается механическим спо-
собом.
Водостойкая шкурка на тканевой основе изготовляется на
специальных водоупорных лаках и сушится при температуре около
100° С. Для создания непроницаемости ткани для лака она аппре-
тируется специальным составом. Прочность сцепления зерен
с лаком и основой зависит, помимо вида и вязкости лака, от вре-
мени п температуры сушки, которая происходит обычно при
100° С. При длительном вылеживании водостойкой шкурки в су-
хом месте ее износостойкость повышается.
Шкурка изнашивается в результате истирания и отрыва зерен
от слоя клея, поэтому вопрос о повышении прочности приклейки
зерна имеет большое значение.
На режущую способность шкурки большое влияние оказывает
содержание зерна основной фракции. Чем оно больше, тем выше
производительность и стойкость шкурки. Применение водостой-
кой шкурки обеспечивает возможность шлифования с водяным
охлаждением.
ЗЕРНИСТОСТЬ
Согласно стандарту (ГОСТ 3647—59) номенклатура абразивных
материалов (кроме алмазов) по их зернистости подразделяется на
следующие 12 номеров: 200, 160, 125, 80 , 63, 50, 40, 32 , 25, 20,
16. Кроме того, в соответствии с этим же стандартом выпускаются
шлифовальные порошки номеров зернистости: 12, 10, 8, 6, 5,
4 и 3 и шлифовальные микропорошки номеров зернистости: М40,
М28, М20, М14, М10, М7 и М5. Для этих номеров зернистости уста-
новлены нормы гранулометрического состава, т. е. определены
пределы содержания в основном номере зерен соседних более
крупных и более мелких номеров, что вызывается различной фор-
мой зерен, формой ячеек сеток и допусками на точность их изготов-
ления. Форма ячеек сеток квадратная, что позволяет зернам,
64
превышающим по своим линейным размерам номинальные размеры
в 1,4 раза, при рассеве проходить через сетку. Крупность ячеек
ю
сит подчинена нормальному ряду с модулем У 10.
Согласно техническим условиям в абразивных материалах
каждого номера зернистости
основной фракции, 20% зерен
более крупной фракции (со-
седнего более крупного номе-
ра зерна) и 90% зерен комп-
лексной фракции (основного
и соседнего более мелкого
номера зерна). Примерно та-
кое же соотношение содержа-
ния этих фракций установ-
лено -и для шлифпорошков.
Крупность основной фракции
для групп шлифзерно и шлиф-
порошки определяется раз-
мерами ячеек, указанными
в табл. 12.
Нормы содержания отдель-
ных фракций для микропо-
должно содержаться 45—40% зерен
Рис. 19. Зависимость размеров зерен
от номеров зернистости
рошков должны соответство-
вать указанным в табл. 13,
при анализе микроскопиче-
ским методом. В одном номере зернистости содержатся зерна,
отличающиеся по своим линейным размерам от основной фрак-
ций в 1,6 — 0,6 раза, а размеры частиц, содержащихся в микро-
порошках, различаются между собой в 3 раза и более, что влияет
Таблица 12
Примерные размеры абразивных зерен основной фракции
Номер зернис- тости по 1 ОСТу 3647-59	Номер зер- нистости в дюймовой системе	Номинальный размер сто- роны ячейки в свету в мк	Номер зер- нистости по ГОСТу 3647-59	Номер зер- нистости в дюймовой системе	Номинальный размер сто- роны ячейки в свету в мк
200	10	2500—2000	20	70	250—200
160	10	2000—1600	16	80	200—160
125	16	1600—1260	12	100	160—125
100	20	1250—1000	10	120	125—100
80	24	1000—800	8	150	100—80
63	30	800—630	6	180	80—63
50	36	630—500	5	230	63—50
40	46	500—400	4	280	50—40
32	54	400—315	3		40—28
25	60	315—250			
								
65
chipmaker.ru
Таблица 13
Содержание отдельных фракций
№ зернистости	Фракции материала									
	Предельная		Крупная		Основная		Комплексная		Мелкая	
	ё к О) * 2 а? га и	% не бо- i лее	Рч га и	% не бо- лее	| Размер зерен в мк	% не бо- лее	Размер , зерен в мк	% не бо- лее	S' ж 2 Си ¥ г? ф га ю	% не бо- лее
М40	63—50	2	50—40	15	40—28	50	40—20	80	Мельче 20	7
М28	50—40	2	40—28	15	28—20	65	28—14	82	Мельче 14	12
М20	40—28	2	28—20	18	20—14	60	20—10	75	Мельче 10	12
М14	28—20	3	20—14	25	14—10	55	14—7	69	Мельче 7	15
М10	20—14	4	14—10	25	10—7	50	10—5	64	Мельче 6	15
М7	14—10	5	10—7	30	7—5	45	7—3	60		20
М5	10—7	6	7—5	30	5—3	40	5—3 и мель- че	62		
Таблица 14
Зерновой состав алмазных порошков
Обозна- чение кзерни- стости	Фракции по количеству зерен в % не более						Обозна- чение зернис- тости	Фракции по количеству зерен в % не более				
	Предельная	с	X ✓	Основная	Дополни- тельная	| к основной |	Мелкая		Предельная J	Крупная	Основная	Дополни- тельная к основной	Мелкая
А50 А40 А32 А25 А20 А16 А12 А10 А8 А6 А5	0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0	10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10		55 55 60 60 60 60 60 60 60 60 60	30 30 25 25 25 25 25 25 25 25 25	5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5	А4 АМ40 АМ28 АМ20 АМ14 АМ10 АМ7 АМ5 АМЗ АМ1	0 0 0 0 0 0 0 0 0 0	10 5 1 1 1 1 1 1 10 10	60 60 60 60 60 60 60 60 65 90	25 30 30 30 30 30 30 30 25	5 5 9 9 9 9 9 9
66
на однородность абразивных инструментов и стабильность их ра-
боты. Установлено, что с повышением в абразивных инструментах
содержания зерен основной фракции уменьшается их износ и по-
вышается производительность и стойкость.
Так, при увеличении основной фракции с 45 до 60% произво-
дительность повышается на 15—20%, износ снижается до 60%
и больше, а чистота поверхности повышается на 1—2 разряда.
В связи с этим для прецизионного шлифования изготовляются
абразивные инструменты из зерна, содержащего больший процент
зерен в основной фракции; не ниже 55% для класса А и 70% для
кругов, используемых при особо точном шлифовании. Шлифоваль-
ные круги изготовляют зернистостью № 125—М10, а бруски из
белого электрокорунда и зеленого карбида кремния согласно
ГОСТу 4786—64 изготовляют зернистостью № 25—М14 и сег-
менты из нормального электрокорунда и черного карбида кремния
зернистостью № 125—10.
Нормы зернового состава алмазных порошков должны соот-
ветствовать ГОСТу 9206—59 (табл. 14).
ФОРМА И РАЗМЕРЫ ЗЕРЕН
Действующая технология производства абразивных материалов
определяет различные условия для роста кристаллов. Так, у кри-
сталлов электрокорунда, образующихся в середине блока, размеры
больше, чем у кристаллов по краям блока; кристаллы карбида
кремния в непосредственной близости от источника тепла (керна
печи) вырастают больших размеров, чем кристаллы, образующиеся
в более далеких зонах печи. Вместе с тем как кристаллы электро-
корунда, так и кристаллы карбида кремния не имеют плоскостей
спайности. Вследствие этого зерна абразивных материалов не
получают при дроблении определенной и однородной формы. Средн
них имеются зерна, приближающиеся к неправильным пирами-
дальным, кубическим, шаровидным многогранникам различных
форм, пластинкам и другим весьма разнообразным формам.
Вместе с тем форма зерен, величина углов, острота и прямо-
линейность кромок имеют существенное влияние на их абразивную
способность, износ и механическую прочность, а также на силу
сцепления зерен со связующим веществом и на однородность
абразивных инструментов по их твердости. Каждое абразивное
зерно, участвующее в резании, является резцом. Отсюда его наи-
выгоднейшей формой должна быть такая, которая обеспечивает
при любом его расположении максимальную работоспособность.
Такой формой является изометричная с отношением длины, ши-
рины и толщины, приближающимся к 1, лучше сопротивляющаяся
скалывающим силам, возникающим при шлифовании, и обеспе-
чивающая более высокую шлифующую способность и износостой-
кость. Но так как характер и свойства абразивного материала,
67
chipmaker.ru
а также существующие средства дробления не позволяют придать
зернам определенные наивыгоднейшие формы, то они носят слу-
чайный характер. В частности, форма зерен зависит и от применяе-
мых средств дробления: при дроблении на вальцах получаются
зерна с более острыми углами и гранями, чем при дроблении в ша-
ровых или стержневых мельницах, где зерна получают форму
с большими радиусами округлений.
Прочность зерен зависит также от вида абразивного материала
и их размеров.
Наибольшее количество зерен электрокорунда имеют отноше-
ние длины к ширине и толщине 1,3 : 1 : 0,7. Форма зерен у ЭТ
более изометричная, чем у Э и ЭБ, поэтому содержание основной
фракции в зерне ЭТ приближается к 55%. Зерна карбида кремния
Рис. 20. Профилограмма шероховатости поверхности кристалла кар-
бида кремния
как и зерна электрокорунда, имеют форму неправильных много-
гранников с более заостренными и гладкими гранями. При дроб-
лении зерен карбида кремния получаются пластинчатые, иголь-
чатые, мечевидные и нм подобные кристаллы, длина которых
в 2—3 раза больше их поперечного размера и которые вследствие
этого менее прочны, чем изометричные. Объем и поверхность изо-
метричных зерен больше, чем игольчатых, и прочность их сцеп-
ления со связкой также больше.
Волжским отделением ВНИИАШа предложена классифика-
ция, позволяющая разделять зерна по их форме и повышать со-
держание основной фракции до 60% и больше.
Размеры зерен и их насыпной вес зависят от прочности зерен.
Зерна карбида кремния имеют больше прямолинейных режущих
кромок и более сложную конфигурацию, чем зерна электрокорунда.
Многие зерна карбида кремния имеют грани с блестящей зеркаль-
ной поверхностью, чистота которой достигает 13—14-го класса,
причем некоторые зерна имеют такую поверхность с двух сторон.
Результаты измерения шероховатости поверхности кристалла
карбида кремния приведены на рис. 20. Измерение производили
на индуктивном профилографе-профилометре Калибр-ВЭИ при
увеличении глубины неровностей в 120 тыс. раз и расстояний
между ними в 450 раз. Глубина неровностей поверхности не пре-
вышает 0,01 мк (1,2 мм на рисунке), т. е. чистота поверхности дан-
ного кристалла соответствует 14-му классу.
Такой класс чистоты граней зерен карбида кремния улучшает
способность врезания зерен в обрабатываемый материал, требуя
68
меньшей затраты мощности. Но ухудшение сцепляемости зерен
карбида кремния вызывает выпадание даже неработающих зерен.
Зерна электрокорунда имеют шероховатую поверхность и более
простую конфигурацию, пластинчатых зерен среди них встре-
чается значительно меньше, игольчатых почти нет. Зерна моно-
корунда (рис. 21), каждое из которых большей частью является
монокристаллом, а не его осколком, имеют большее по сравнению
Рис. 21. Монокорунд
с электрокорундом количество граней (зазубрин). Зерна моно-
корунда вместе с тем содержат меньше пороков-раковин, пустот
и т. п., чем зерна электрокорунда.
От формы зерен одних и тех же размеров зависит их вес и раз-
меры их поверхности, что имеет весьма существенное значение,
так как для данного абразивного материала определяет число
зерен в абразивном инструменте.
От формы зерен зависит также их расположение в абразивном
инструменте, прочность их сцепления и работа абразивного ин-
струмента. Так, зерна неправильной формы, как правило, являю-
щиеся сростками двух или более зерен, имеют меньшую прочность,
чем монолитные, и быстрее обламываются. Каждое зерно имеет
несколько граней, образующих в пересечениях углы при вершинах
от 30 до 130°, причем большая часть углов 100—130°. Зерна в круге
образуют главным образом отрицательные передние углы. Отри-
цательный же передний угол у резца, как известно, создает более
69
chipmaker, ru
тяжелые условия резания, что способствует развитию высокой
температуры.
Зерна карбида кремния, как правило, имеют несколько более
острые углы, чем зерна электрокорунда, причем чем выше содер-
жание основной составляющей в карбиде кремния, тем острее
углы при вершинах.
Зерна № 80—16 имеют радиусы округлений вершин в пределах
200—4 мк, а № 4—16 имеют радиусы округлений 25—7 мк. Чем
мельче зернистость, тем меньше радиусы округлений, поэтому
порошки и микропорошки могут снимать более тонкие стружки.
У зерен карбида кремния радиусы округлений вершин, как
правило, в 2—4 раза меньше, чем у зерен электрокорунда.
Микропорошки М40—М28 имеют радиусы округлений 2—5 мк,
М7—5М — радиусы 0,08—0,85 мк и Ml—М5 — радиусы 0,05—
0,45 мк. Чем меньше угол при вершине зерна, тем меньше его проч-
ность, тем скорее оно обламывается в работе.
Углы при вершинах алмазных зерен на 20—40% меньше, чем
при вершинах абразивных зерен. Так, у зерен из природных ал-
мазов № 16—8 они равны ПО—60°, а у зерен из синтетических
алмазов марки АСО— 90—35°. Радиусы округлений зерен из
природных алмазов этих зернистостей равны 1—6 мк и у зерен
синтетических алмазов 0,5—5 мк, т. е. также меньше, чем у абра-
зивных зерен. Таким образом, синтетические алмазы острее при-
родных, что определяет возможность снятия алмазными инстру-
ментами из них более тонкой стружки и получения более высокого
класса чистоты поверхности.
Как известно, нормально заточенные токарные резцы имеют
радиусы округлений около 15—20 мк. Доведенные резцы имеют
радиусы 7—12 мк. При радиусе резца 120 мк им фактически рабо-
тать нельзя. На режущей поверхности абразивного инструмента
всегда имеется значительное число зерен, имеющих вершины
с такими радиусами, при которых резание протекает с затрудне-
нием или совсем не совершается; в этом случае происходит уплот-
нение металла.
Форма зерен, расположенных на режущей поверхности, их
углы и радиусы округлений непрерывно меняются в процессе
работы абразивного и алмазного инструмента в результате износа,
выкрашивания и правки. Особенно изменяет форму зерен, а сле-
довательно, производительность шлифования, класс чистоты по-
верхности и стойкость абразивного инструмента, правка.
ЗАДАЧИ ПРОИЗВОДСТВА АБРАЗИВНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ
Абразивные инструменты, состоящие из миллионов зерен
в отличие от металлических режущих инструментов состоят из
двух разнородных материалов — зерна и связки, резко отличаю-
щихся по своим физико-механическим свойствам. Абразивные
зерна, находящиеся в одном абразивном инструменте, отличаются
70
по форме, размерам в пределах, допускаемых данным номером
зернистости, и расположению их. Эти факторы предопределяют
некоторую неоднородность абразивных инструментов одинаковой
характеристики и их разную работоспособность при одних и тех же
условиях работы. В значительной степени на нестабильность ка-
чества абразивных инструментов влияют также способы их произ-
водства. В частности, чем мельче размол связки и лучше однород-
ность смешения компонентов связки и абразивной массы, тем одно-
роднее будет абразивный инструмент. Поэтому одной из первосте-
пенных задач является более широкое внедрение фриттованных и,
в частности, борсодержащих связок, что позволит не только повы-
сить прочность абразивных инструментов, но и их стойкость, ста-
бильность качества и снизит опасность возникновения прижогов.
Чем лучше равномерность распределения массы в прессформе,
точнее вес массы, тем более одинаковая будет ее плотность, тем
однороднее будет твердость и структура абразивного инструмента.
Чем меньше перекос плит пресса при формовании и более одина-
ковы условия термической обработки (в частности, температура
и время нахождения инструмента), тем точнее произведена меха-
ническая обработка, однороднее будет степень твердости, лучше
уравновешенность абразивных инструментов, выше прочность и
стабильнее их качество.
Чем мельче зернистость, тем длительнее должно быть время
смешения для достижения однородности массы. Чем мягче должен
быть абразивный инструмент, тем труднее получить высокую
прочность, тщательнее должно производиться смешение зерна и
компонентов связки. Особенно необходимо соблюдение этих усло-
вий при формовании тонких кругов, так как чем меньше их высота,
тем труднее достигается равномерность плотности массы, больше
опасность дисбаланса.
Для достижения максимальной степени однородности качества
абразивных инструментов необходимо максимально автоматизи-
ровать и механизировать процесс производства абразивных мате-
риалов и инструментов, чтобы тем самым исключить влияние не-
точности ручных операций.
Опыт создания и работы автоматических агрегатов для произ-
водства кругов и сегментов на бакелитовой и на керамической
связках показал, что при этом повышается не только производи-
тельность, но и точность достижения заданной рецептом твердости
круга (до 75—80%), улучшается однородность качества как в от-
дельном круге, так и в партии кругов.
Применение на механизированных гидравлических прессах
разравнивающих устройств и пневматической подачи массы в пресс-
форму позволило улучшить получение заданной степени твердости
и улучшить балансировку кругов.
Для кругов небольшой толщины класса А и прецизионных
необходимо применять метод прессования с гидравлической
71
chipmaker.ru
подушкой, при котором запрессованные заготовки получают одина-
ковую плотность по всей площади, несмотря на неточность распре-
деления массы в прессформе. Для этой же цели целесообразно
шире применять гидростатическое формование.
Опыт создания щелевых электрических и газовых туннельных
печей показал, что одновременно с повышением степени равномер-
ности температуры в них повышается равномерность твердости
кругов и достижение твердости, установленной рецептурой, так
как в такой печи круги находятся в более одинаковых температур-
ных условиях, чем в обычной туннельной печи. Поэтому первая
задача заключается в широком распространении этого опыта для
изготовления всех подобных типоразмеров абразивных инстру-
ментов.
Совершенно необходимой является разработка автоматических
агрегатов для кругов фасонных профилей, кругов прямого про-
филя диаметром свыше 500 мм, кругов на вулканитовой связке
и др., а также создание конструкций, гарантирующих большую
однородность смешения связки и массы, особенно для мелкозер-
нистых кругов.
Для достижения большей точности геометрических размеров
прецизионных абразивных инструментов и, в частности, диаметров
отверстий и плоскостей кругов необходимо внедрять алмазную
обработку с применением для этой цели жестких и точных станков.
Повышение стабильности качества абразивных инструментов
в значительной степени зависит от однородности абразивных ма-
териалов. Как известно, в каждом металлургическом производстве
однородность качества в первую очередь определяется постоян-
ством качества сырья. Такое же положение имеет место и в произ-
водстве абразивных материалов и шлифовальных кругов. Поэтому
второй задачей является повышение степени постоянства приме-
няемых сырьевых' материалов: бокситов, глинозема, антрацита,
кварцитов, шпата, глины, клея и др.
Опыт создания и применения специальных связок, в частности,
борсодержащих, показал необходимость увеличения объема вы-
пуска таких связок. Необходимо также форсировать применение
в качестве связки или ее компонента перлита для дальнейшего
повышения стойкости абразивных инструментов.
Третьей задачей является повышение качества абразивных
материалов, особенно электрокорунда, путем повсеместного пере-
хода на плавку непрерывным способом и более широкого внедре-
ния различных способов обогащения: магнитной сепарации, про-
калки зерна при температуре ~ 1000е С, эффективно повышающей
его прочность, корректировки формы зерна для повышения его
прочности, улучшения гранулометрического состава, повышения
основной фракции зерна, химического обогащения для уменьше-
ния примесей и т. п. Необходимо разрабатывать новые модифика-
ции электрокорунда с различными присадками, повышающими
72
твердость и прочность абразивного зерна, в частности с присадкой
циркония, а также повышать содержание окиси алюминия и сни-
жать окись железа.
Четвертой задачей является создание специального абразив-
ного оборудования для повышения его сроков службы, обеспече-
ния более высокой точности и повышения качества работы. В ча-
стности, необходимо разработать гамму гидравлических автома-
тизированных прессов для всех размеров и профилей кругов.
Очень важно решить задачу механизации процессов разборки печей
карбида кремния и его сортировки и др.
Особой задачей является создание технологии производства
абразивных инструментов для очень больших съемов металла,
а также увеличение выпуска кругов открытых структур, обеспечи-
вающих высокую прочность закрепления зерен.
chipmaker.ru
ГЛАВА IV
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА АБРАЗИВНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ
ТВЕРДОСТЬ
Под твердостью абразивного инструмента понимается со-
противляемость связки вырыванию абразивных зерен с поверх-
ности инструмента под влиянием внешних сил. Эта способность
сопротивления определяется силами, с которыми связаны между
собой зерно и связка. Таким образом, твердость абразивного
инструмента это не твердость связки, как утверждают некоторые
авторы, а ее способность сопротивляться действующим на абра-
зивные зерна силам, которые возникают в процессе шлифова-
ния. Твердость связки всегда на 1—2 степени меньше, чем
твердость абразивного инструмента. К этому понятию следует
добавить, что речь идете зернах определенной степени зернистости,
так как прочность сцепления зерен разной степени зернистости,
при прочих равных условиях, различна. Кроме того, надо учиты-
вать, что при существующих методах определения твердости зерна
вырываются не только с поверхности, но и с расстояния от нее
до 5 мм.
Твердость зерен абразивных материалов в несколько десятков
раз выше, чем твердость связки, скрепляющей их. Из зерен разных
абразивных материалов, различающихся по твердости, можно
изготовить абразивные инструменты одной и той же твердости.
Абразивные инструменты одной и той же твердости, изготовленные
из одного и того же абразивного материала, но на различных связ-
ках, ведут себя в работе по-разному. Поэтому абразивные инстру-
менты одинаковой характеристики, изготовленные на различных
заводах, могут отличаться по своим рабочим свойствам, так как
заводы, производящие абразивный инструмент, применяют для
связок главным образом местное сырье. Из самого твердого абра-
зивного материала может быть изготовлен весьма мягкий абразив-
ный инструмент.
В процессе работы абразивного инструмента его зерна посте-
пенно затупляются, вследствие чего ширина снимаемой стружки
и силы резания несколько возрастают. При этом давления на зерна
71
и скрепляющую их связку также возрастают, и если они прево-
сходят их прочность или прочность связки, то зерна обламываются
или выкрашиваются целиком или частично. Выкрашиванию и
обламыванию вершин зерен, а также обламыванию непрочных
зерен в сильной степени способствует то, что каждое зерно абразив-
ного инструмента в процессе шлифования работает на удар, сила
которого зависит от режима работы абразивного инструмента.
Таким образом, чем тверже абразивный инструмент, чем прочнее
связь между зернами и сами зерна, тем медленнее будет происхо-
дить обновление режущей поверхности, тем больше затупляются
зерна, возрастают силы, которые в конечном итоге или превзойдут
сопротивление связки и повлекут выкрашивание и обламывание
зерен, или приведут к такому затуплению зерен, что резание пре-
кратится. Следовательно, между твердостью абразивного
инструмента, допускаемой степенью его затупления и режимом
его работы существует определенная зависимость: чем тяжелее
режим работы, тем относительно тверже может применяться
абразивный инструмент, тем больше допускается затупление его
зерен. При работе слишком мягким абразивным инструментом
на тяжелом режиме абразивные зерна будут выкрашиваться не-
затупившимися.
Существует также определенная зависимость между твердостью
абразивного инструмента, свойствами обрабатываемого материала
и допустимой степенью затупляемое™ абразивных зерен. Опыт
показывает, что чем прочнее и вязче обрабатываемый материал,
тем допускается меньшая степень затупления для нормальной ра-
боты абразивного инструмента, тем мягче он должен быть.
Твердость абразивного инструмента зависит также от вида
абразивного материала, степени его зернистости, степени шерохо-
ватости поверхности абразивных зерен и их конфигурации, адге-
зии между зерном и связкой. Так, зерна карбида кремния хуже
сцепляются со связкой, при одном и том же ее количестве, чем
зерна электрокорунда, так как последние химически взаимодей-
ствуют со связкой в процессе обжига абразивного инструмента
и имеют значительную шероховатость.
Таким образом, количество связки, необходимое для получения
абразивного инструмента определенной степени твердости, зависит
от ее качества, вида абразивного материала, шероховатости по-
верхности зерен и технологического процесса производства (дав-
ление, режим обжига и т. п.). Между тем существующие шкалы
твердостей составлены для абразивных инструментов независимо
от состава массы (абразивного материала и связки), хотя факти-
чески одинаковая по показаниям приборов твердость не является
равнозначной для разных абразивных материалов. Твердость аб-
разивного инструмента зависит также от его строения, что, в свою
очередь, определяет его работоспособность. Чем более открытая
структура абразивного инструмента, тем большее количество
75
chipmaker.ru
связки требуется для получения одной и той же степени твер-
дости.
Фактически в одном и том же абразивном инструменте имеются
зерна и поры разной величины, т. е. каждое зерно имеет разную
поверхность и расположено на неодинаковом расстоянии друг от
друга. Отсюда следует, что поверхность и сила сцепления зерен
различная, а следовательно, и сила сопротивления зерен внешним
силам различная. Этим в окончательной степени объясняется ха-
рактер износа и самозатачивания абразивных инструментов,
а также различие в глубине лунок, получаемых при определении
твердости в различных местах одного и того же абразивного ин-
струмента.
Как показывает опыт, даже при весьма тщательном разравни-
вании и укладке массы имеют место некоторые отклонения от сред-
ней глубины лунок, особенно заметные в мелкозернистых абразив-
ных инструментах. Измерения показывают, что эти отклонения
колеблются до 30 % и более даже в инструментах, показывающих
хорошую стойкость в работе.
Определение твердости абразивных инструментов на керами-
ческой и бакелитовой связках зернистостью № 160—12 произво-
дится измерением глубины лунки, образующейся на абразивном
инструменте под действием струи кварцевого песка № 80—63,
выбрасываемой из камеры пескоструйного аппарата (рис. 22)
Таблица 15
Значения твердости абразивного инструмента,
определяемой на пескоструйном аппарате (глубина лунки в мм)
Шкала твер- дости	№ зернистости абразивного инструмента				
	125—50	40—16	125—50	40—32	25—16
	Объем каме 5	ры аппарата см3	Объем к	амеры аппарат	а 28 см3
Ml	3,90—3,01	5,40—4,11			—	.	
М2	3,00—2,31	4,10—3,01	—	—	—
М3	2,30—1,71	3,00—2,21	—	—	—
СМ1	1,70—1,31	2,20—1,65	4,80—4,01	—	.—.
СМ2	—	1,64—1,31	4,00—3,41	4,90—4,21	5,60—4,91
CI	—	—	3,40 -2,86	4,20—3,61	4,90—4,31
С2	—	—	2,85—2,36	3,60—3,06	4,30—3,71
СТ1	—	.—	2,35—2,01	3,05—2,56	3,70—3,16
СТ2	—	—	2,00—1,71	2,55—2,21	3,15—2,76
СТЗ	—	—	1,70—1,46	2,20—1,91	2,75—2,37
Т1	—	—	1,45—1,26	1,90—1,61	2,36—2,11
Т2	—	—	1,25—1,12	1,60—1,46	2,10—1,89
ВТ1	—	—	1,11 — 1,01	1,45—1,31	1,88—1,73
ВТ2	—	—	1,00—0,91	1,30—1,21	1,72—1,61
ЧТ1	—	—	0,90—0,83	1,20—1,16	1,60—1,51
ЧТ2	—	—	0,82—0,75	1,15—1,11	1,50—1,42
76
под давлением 1,5 кПсм3. Объем рабочей порции песка опреде-
ляется емкостью рабочей камеры.
Для определения степени твердости абразивного инструмента
в пределах Ml—СМ2 применяется камера объемом 5 слг3, а для твер-
дости СМ2—ЧТ2 — служит камера объемом 28 см3. Величина твер-
Рис. 22. Прибор для определения твердости
под действием струи кварцевого песка:
/ — станина; 2 — головка; 3 — подъемный стол;
4 — пневмо-аппаратура
дости определяется по средним арифметическим значениям глу-
бин лунок: для шлифовальных кругов и сегментов — по четырем
точкам, расположенным диаметрально друг против друга, а для
брусков — по трем точкам. Как можно видеть из шкалы твердости
(табл. 15), чем тверже абразивный инструмент, тем меньше размер
глубины лунки, и чем мельче его зернистость, тем больше глубина
лунки для той же твердости. Чем мягче абразивный инструмент,
тем больше пределы допускаемых значений глубины лунок одной
и той же твердости. Для наиболее распространенных твердостей
абразивных инструментов СМ1—С2 эти пределы равны 15—20%.
77
chipmaker, ru
Таким образом, определение твердости этим методом построено
на принципе многочисленных ударов зерен песка в группу абразив-
ных зерен и в связку, вследствие чего связь между ними нарушается
и они выкрашиваются и выламываются из тела абразивного ин-
струмента. Этим объясняется, что при определении твердости мел-
козернистых абразивных инструментов глубина лунки получается
больше, чем у крупнозернистых. В этом случае на единицу глу-
бины лунки затрачивается меньше работы, т. е. для выламывания
мелкого зерна нужно затратить меньше силы, чем для крупного
зерна.
При определении твердости электрокорундовых абразивных
инструментов таким способом зерна почти не измельчаются, а вы-
падают целиком, в то время как при испытании твердости абразив-
ных инструментов из карбида кремния зерна в значительной сте-
пени измельчаются, что говорит о большей их хрупкости. Из
табл. 15 видно, какое влияние оказывает измельчение зерна при
прессовании и особенно при вальцевании на изменение твердости.
В процессе шлифования абразивные зерна испытывают удары
о шлифуемый материал. Кроме того, в процессе шлифования зерна
как бы раздавливаются силами сжатия. Таким образом, условия
шлифования отличаются от условий испытания абразивных ин-
струментов пескоструйным методом.
Определение твердости абразивных инструментов на керами-
ческой и бакелитовой связках зернистостью № 12—Ml 4 произво-
дится измерением глубины лунки, образуемой прибором Роквелла
путем вдавливания стального шарика (диаметром 1/4" и 1/8")
под действием нагрузки в 60 кГ, на чисто обработанной поверх-
ности, не имеющей следов грубой обработки. Значения твердости
для мягких инструментов имеют весьма большие пределы (табл. 16).
Чем тверже подвергаемые испытанию инструменты, тем уже пре-
делы этих значений.
Таким образом, при испытании твердости воздействию прибора
подвергается незначительная часть поверхности круга и на не-
большую глубину, поэтому измерения производят в трех-четырех
точках, чтобы определить твердость более правильно.
Определение твердости брусков зернистостью № 4—М14 про-
изводится на приборе Супер—Роквелл путем вдавливания сталь-
ного шарика диаметром 3 мм при окончательной нагрузке при-
бора 30 кГ по следующей шкале:
Шкала твердости . Ml М2 М3 СМ1 СМ2 Cl С2
Показания прибора 1,57—1,43 1,42—1,29 1,28—1,17 1,16—1,05 1,04—0,93 0,92—0,77 0,76—0.66
Таким образом, способ вдавливания построен на принципе раз-
рушения зерен и связей между ними в результате приложения сил
сжатия под определенным давлением.
Этот метод также далек от фактических условий работы абра-
зивных инструментов. Он дает более повторяющиеся результаты
78
Таблица 16
Твердость по прибору Роквелла
	№	зернистости абразивного инструмента		
Шкала	12-8	12-8	6-5	4—М14
твердости	Испытание шариком ,/4"	Испытание шариком		7в"
Ml	27—42				4—17	30—40
М2	43—54	—	18—29	41—50
М3	55—63	8—22	30—40	51—60
СМ1	—	23—35	41—50	61—68
СМ2	—	36—48	51—59	69—76
Cl	—	49—57	60—68	77—82
С2	—	58—66	69—76	83—88
СТ1	—	67—74	77—82	89—93
СТ2	—	75—81	83-89	94—98
СТЗ	—	82—88	90—94	99-103
Т1	—	89—93	95—99	104—106
Т2	—	94—98	100—104	107—109
при определении твердости абразивных инструментов зернистостью
мельче № 4 и то только при частой смене и поворотах шарика.
Для зернистостей № 12—5 этот способ дает менее сходные резуль-
таты. Поэтому устанавливается возможность применения для опре-
деления твердости кругов этих зернистостей пескоструйного
метода.
Определение твердости абразивного инструмента на вулкани-
товой связке производится на разработанном во ВНИИАШе
инж. А. М. Карташевым приборе ТКН методом вдавливания ко-
нуса с вершиной из твердого сплава ВК6А, с углом при вершине
60° ± 1° и радиусом округления г = 0,044-0,05 мм. Допускается
износ вершины конуса до г = 0,1 мм. Нагрузка дается в два при-
ема: предварительная 10 кГ и окончательная 60 кГ.
При шлифовании круги на вулканитовой связке несколько на-
греваются и зерна круга вследствие этого слегка вдавливаются
в связующее вещество. Это явление вызвало идею нагревать ин-
струмент, которым определяют твердость. При помощи прибора,
построенного на этом принципе, разработана шкала для определе-
ния твердости абразивных инструментов на вулканитовой связке
зернистостью № 40—Ml4, приведенная ниже.
Шкала твердости........ М СМ С СТ Т
Показания прибора свыше . , . 400—450	350—400	300—350 270 —300	240—270
Этот метод, хотя и больше приближается к условиям шлифо-
вания, чем первый, однако также не воспроизводит их.
Таким образом, ни один из существующих и предлагаемых
способов определения твердости не воспроизводит полностью
условия, при которых фактически работают абразивные инстру-
79
chipmaker.ru
менты в процессе шлифования, и поэтому определяемые этими спо-
собами показатели твердости являются, до известной степени,
условными. Недостатком этих способов и приборов является также
то, что каждый из них дает значительную погрешность определе-
ния, в связи с чем ГОСТом 3751—47 указывается, что при парал-
лельных определениях твердости абразивных инструментов допу-
скается отклонение результатов на одну степень твердости.
Встречающиеся в литературе данные о том, что твердость абра-
зивных инструментов понижается под воздействием охлаждающей
жидкости, верны только для абразивных инструментов на бакели-
товой связке и неправильны для инструментов на керамической
и вулканитовой связках. Эти утверждения исходят из неправиль-
ного понимания разных показаний твердости на мокрых и сухих
абразивных инструментах. Дело в том, что при испытании шлифо-
вального круга в мокром состоянии глубина лунки, получаемая
от воздействия струи песка, увеличивается в связи с увеличением
величины трения между песком и покрытыми пленкой жидкости
абразивными зернами и связкой. Глубина лунки у этого же круга
после его высушивания снижается до первоначальной величины,
которую он имел при испытании в сухом состоянии. Проводимые
опыты показали, что твердость абразивных инструментов на ке-
рамической и вулканитовой связках остается неизменной и не
зависит от времени нахождения их под воздействием применяемой
при шлифовании охлаждающей жидкости.
СТРУКТУРА
Каждый абразивный инструмент в зависимости от его характе-
ристики и технологии изготовления имеет ту или иную структуру.
Его структура задается определенным процентным соотношением
объемов: зерна, связки и пор. Различные соотношения объемов
зерна и связки, при соблюдении которых в процессе производства
получаются абразивные инструменты различной твердости с тем
или другим объемом пор, приведены в табл. 17.
При содержании в инструменте 56—62% зерна от общего объ-
ема его структура называется плотной, при объеме зерна 46—
54% —средней и при 38—44% —открытой. В зависимости от
условий работы при шлифовании применяется абразивный ин-
струмент с той или другой структурой.
Открытая структура обеспечивает возможность лучшего отвода
снимаемой стружки, позволяет работать с более жесткими режи-
мами, создает лучшие условия для охлаждения обрабатываемой
детали и самого абразивного инструмента воздушной струей,
уменьшает опасность засаливания абразивного инструмента и воз-
никновения прижогов шлифуемой детали. Недостатком абразив-
ных инструментов с открытой структурой является их больший
износ, меньшая прочность, увеличение шероховатости шлифуемой
поверхности.
80
Таблица 17
Объем связки абразивных инструментов в %
	а св К	ВМ1	АМ2 |	S	§	СО	| СМ1	СМ2	б
в.	О) СО	Об!							
С-	S								
£—<	О								
О		ю	О	ю	О	«о	О	ю	о
									
й	О	$	СО	СО		со	со	о	со
0	62								
1	60								1
2	58							1,5	3
3	55	—	—	—	—	0,5	2	3.5	5
4	54	—	—	—	1	2,5	4	5,5	7
5	52	—	—,	1.5	3	4,5	6	7,5	9
6	50	0,5	2	3,5	5	6,5	8	9,5	11
7	48	2,5	4	5.5	7	8.5	10	11,5	13
8	46	4,5	6	7.5	9	10,5	12	13,5	15
9	44	6.5	8	9,5	и	12,5	14	15,5	17
10	42	8.5	10	И.5	13	14.5	16	17,5	19
11	40	10,5	12	13,5	15	16,5	18	19,5	21
12	38	12,5	14	15,5	17	18.5	20	21,5	23
В	CT1	CT2	стз	н	сч	BT1	ВТ2	ЧТ1	ЧТ2 [
ъем пор		%							
1О		• О		ю	о	1-0	о	ю	О
									
1 —.	гО			.—j					
	СО	со	со	СО	со		сч	со	сч
0.5	2	3,5	5	6,5	8	9.5	11	12,5	14
2.5	4	5,5	7	8,5	10	11,5	13	14,5	16
4,5	6	7.5	9	10.5	12	13,5	15	16,5	18
6.5	8	9,5	11	12,5	14	15,5	17	18,5	20
8.5	10	И.5	13	14.5	16	17,5	19	20,5	22
10.5	12	13,5	15	16,5	18	19,6	21	22,5	24
12.5	14	15.5	17	18.5	20	21.5	23	24,5	26
14.5	16	17,5	19	20.5	22	23.5	25	26,5	28
16.5	18	19,5	21	22,5	24	25,5	27	28,5	30
18,5	20	21,5	23	24,5	26	27.5	29	30,5	32
20,5	22	23,5	25	26,5	28	2),5	31	32.5	34
22.5	24	25,5	27	28.5	30	31.5	33	34,5	33
24,5	26	27,5	29	30,5	32	33,5	35	36,5	38
Абразивные инструменты плотной структуры применяются
главным образом для доводочных работ и в тех случаях, когда
надо дольше сохранить профиль круга. Наиболее часто для круг-
лого и плоского шлифования применяются абразивные инстру-
менты, имеющие пятую — шестую структуру, для внутреннего шли-
фования шестую—восьмую структуру, для отрезных работ вось-
мую— девятую структуру. Обычно крупнозернистые абразивные
инструменты № 125—80 изготовляются третьей — четвертой струк-
туры, среднезернистые № 50—40 пятой — шестой, № 25—12 ше-
стой— седьмой, № 10—8 седьмой — восьмой и более мелкозернис-
тые восьмой и более открытых структур.
Большое влияние на выбор структуры имеют свойства металла,
подлежащего шлифованию. Так, при шлифовании вязких металлов,
обладающих низким сопротивлением разрыву, применяют абразив-
ные инструменты с открытой структурой и при шлифовании ме-
таллов, обладающих высоким сопротивлением разрыву, абразив-
ные инструменты средних структур.
Для каждого номера структуры объем пор зависит от соотноше-
ния объемов связки и зерна. Чем больше объем связки, т. е. чем
больше твердость при одном и том же объеме зерна, тем меньше
объем пор. Чем больше объем зерна, тем плотнее структура абра-
зивного инструмента, тем меньше номер его структуры. Чтобы
получить инструмент одной и той же твердости, с одним и тем же
объемом пор, но с разным объемом зерна, т. е. с разным номером
структуры, необходимо применять разное количество связки.
Чем меньше объем зерен, тем меньше их количество, больше рас-
стояния между ними, более открытая структура, большее количе-
81
er.ru
ство связки необходимо для связывания-зерен в инструмент тре-
буемой твердости. Таким образом, структура не определяет еще
его степени пористости. Уменьшение или увеличение объема связки
на 1,5% соответственно изменяет твердость на одну степень. Изме-
нение объема зерна на 2% определяет получение другой структуры,
отличающейся от первой на один номер.
На том основании, что определенной твердости соответствует
определенный объем пор, не следует отождествлять понятия твер-
дости и пористости, так как эти понятия совершенно различные. Сум-
марная пористость тем больше, чем меньший объем зерна и связки.
Высокопористыми абразивными инструментами называются
такие, у которых объемная пористость больше, чем у структурных
кругов (она достигает 75% объема круга). Высокопористые круги
часто имеют величину пор больше размеров зерен, из которых они
изготовлены. Получение такой величины пор достигается введе-
нием в массу абразивных инструментов при смешении таких до-
бавок (например, при производстве методом прессования: древес-
ных опилок, молотого угля и т. п.), которые в процессе термиче-
ской обработки выгорают, улетучиваются при сушке, образуя
в теле заготовки поры. Форма пор различна: многие из них со-
единяются одна с другой, что и создает лучшую вентилируемость,
но многие поры глухие.
Высокая пористость придает абразивным инструментам более
легкий вес, создает возможность для прохождения воздуха, а
следовательно, охлаждения шлифуемых деталей и отвода снимае-
мой стружки. Высокопористые круги следует применять в тех
случаях, когда могут быть прижоги шлифуемой поверхности, а
также при шлифовании разных неметаллических материалов.
Однако из-за недостаточной однородности и меньшей прочности
высокопористые круги в массовых количествах не изготовляются.
Объем воздуха, нагнетаемый пористым кругом, в 1,3—1,5 раза
больше, чем объем воздуха, нагнетаемый кругом плотной струк-
туры, что способствует уменьшению температуры, возникаемой
при шлифовании, и, как следствие, прижогов.
Затачивание инструмента, обычно из-за необходимости наблю-
дения за процессом, производится всухую. Между тем при затачи-
вании и шлифовании инструмента прижоги, ухудшающие его ка-
чество и стойкость, особенно недопустимы. Поэтому затачивание
и шлифование инструмента надо вести более пористыми кругами
при’легких режимах.
ОБЪЕМНЫЙ ВЕС
Объемные веса абразивных инструментов зависят от их струк-
туры, т. е. соотношения"объемов зерна, связки и пор и плотности
зерна и связки.
Плотностью зерна считается уплотненный встряхиванием вес
1 см3 зерна в граммах. Вес зерна зависит от его минералогического
82
состава, формы и гранулометрического состава. Так, плотность
зерен электрокорунда № 125—12 находится в пределах 1,25—
1,58 г!см3, а более крупных номеров достигает 1,8 г!см3. Плотность
зерна электрокорунда на 15—20% больше плотности зерна кар-
бида кремния. Чем мельче зернистость, тем меньше объемный вес
зерен.
Объемный вес связки зависит от ее состава; для наиболее рас-
пространенной керамической связки он равен 0,8—0,9 г/см3.
Объемные веса наиболее
часто применяемых абразив-
ных инструментов, изготов-
ленных на керамической и
бакелитовой связках, зерни-
стостью № 80—16, твердостью
М3—Т2 находятся в преде-
лах 2,0—2,6. Чем выше сте-
пень твердости и чем плотнее
структура абразивного инст-
румента, тем больше его объ-
емный вес (рис. 23). Объем-
ный вес кругов на вулканито-
вой связке в силу особенно- рм 3„10сть объемного веса от
стеи технологии и рецептуры степеней твердости, зернистости и струк-
их производства выше, чем	туры кругов
кругов на керамической и
бакелитовой связках, и составляет 2,6—3,0 г!см3.
В некоторых случаях шлифования объемный вес является
дополнительной характеристикой абразивного инструмента. Так,
например, круги для шлифования шариков, работающие при
очень больших давлениях, в зависимости от их назначения приме-
няются с объемным весом 2,5—2,9 г/см3. Чем выше давление при
шлифовании и меньше диаметры шлифуемых шариков, тем больше
должен быть объемный вес шлифовального круга и его твердость.
Применение кругов с высоким объемным весом требует обязатель-
ного обильного охлаждения в процессе шлифования.
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Характерным отличием абразивных инструментов от стальных,
помимо других свойств, являются их различные пределы проч-
ности при растяжении и сжатии. Последний в 5 раз и более
превышает первый. Кроме того, у абразивных инструментов явле-
ние ползучести под действием нагрузки проявляется очень слабо,
и разрушение их носит такой же характер, какой оно имеет у хруп-
ких тел. Особенно это проявляется у инструментов на керамиче-
ской связке.
В зависимости от типа и характеристики абразивных инстру-
ментов прочность их при разрыве, сжатии и изгибе колеблется
83
chipmaker.ru
в больших пределах. Так, предел прочности при разрыве шлифо-
вальных кругов различных характеристик на керамической связке
от действия центробежных сил инерции равен 50—250 кПсм*',
при этом их сопротивление при изгибе в 1,5—2 раза больше пре-
дела прочности при разрыве (100—350 кПсм2'), а предел прочности
при сжатии превосходит предел прочности при изгибе в 2—3 раза
и более (250—1100 кПсм2). Таким образом, шлифовальные круги
хуже всего сопротивляются разрывным силам, а так как они ра-
ботают на весьма высоких скоростях (25—50 м/сек и больше)
и развивающиеся при этом центробежные силы могут вызвать их
разрыв, то к ним предъявляются особые требования. Все круги,
работающие на шлифовальных станках, должны иметь такую проч-
ность, которая гарантировала бы отсутствие разрывов, т. е.
отвечать следующему условию: vKpum > г?тел > vpa6, где vKpum —
скорость, при которой круг разрывается; vucn — скорость, при
которой ведутся испытания кругов на разрыв; vpa6 — скорость, на
которой ведется работа.
Поэтому каждый круг перед установкой на шлифовальный
станок должен быть испытан вращением на специальных испыта-
тельных станках при скорости vucn, превышающей рабочую ско-
рость на 50%, в течение 5—10 мин в зависимости от диаметра
испытываемого круга. Так как возникающие при вращении кругов
центробежные силы пропорциональны квадрату их скорости, то
запас прочности получается равным 2,25 раза. Фактически vKpum
у кругов на керамических связках, в зависимости от их состава,
колеблется в пределах 55—100 м/сек, а у кругов на бакелитовых
связках — в пределах 60—120 м/сек.
Прочность абразивных инструментов является функцией тех-
нологии их производства, твердости, зернистости, структуры,
рода абразивного материала, типа и качества связки, отношения
•радиуса отверстия (г) и радиуса круга (/?), формы круга и других
факторов. Запас прочности (2,25) при испытании кругов задан
для всех типоразмеров кругов, исходя из их средней характери-
стики. Следует разработать и установить запасы прочности и до-
пустимые скорости работы кругов в зависимости от их характери-
стики, профиля и размеров. Прочность абразивных инструментов
зависит также от технологии изготовления кругов, в частности
от тщательности смешения массы, способа прессования и обжига.
Шлифовальные круги, запрессованные с применением двусторон-
него давления, более однородны и поэтому более прочны, чем
круги, запрессованные при помощи одностороннего давления.
Шлифовальные круги, подвергнутые в процессе обжига резким
температурным переходам, особенно в процессе охлаждения,
получают, как правило, внутренние напряжения, уменьшающие
их прочность. При обжиге кругов, имеющих разную степень
плотности в разных местах вследствие получающихся разных
условий термической обработки, часто возникают напряжения,
84
которые или приводят к браку кругов, или к разной напряженности
различных участков, которая при снятии напряженного состояния
в процессе шлифования может привести к разрыву круга. Все
круги диаметром свыше 200 мм подвергают после обжига обяза-
тельному обтачиванию для уничтожения остаточных внутренних
натяжений и обнаружения трещин, если они имеются.
Разрушение шлифовальных кругов происходит, как правило,
в случаях, когда превышен предел прочности сцепления зерен
круга со связкой и реже в слу-
чаях превышения прочности мо-
стиков связки, т. е. когда раз-
рыв происходит по связке, а не
по зернам. Предел прочности
при сжатии и изгибе у кругов
на керамической связке выше,
Рис. 25. Зависимость прочности
кругов из нормального и белого
электрокорунда от их твердости
Рис. 24. Зависимость прочности
кругов от степеней их твердости и
зернистости
чем у кругов на бакелитовой связке. Предел прочности при изгибе
растет с увеличением твердости кругов, причем он выше у кругов
из электрокорунда, чем у кругов из карбида кремния. Под дейст-
вием длительной нагрузки у кругов на бакелитовой связке прояв-
ляется свойство ползучести (увеличения объема).
Прочность кругов на керамической связке с увеличением
их твердости растет почти по закону произвольной прямой
х = ту + с.
Влияние степени твердости и зернистости кругов из электро-
корунда на их прочность показано на рис. 24, а результаты испы-
таний кругов, изготовленных из нормального и белого электро-
корунда разных зернистостей и структур на одной и той же связ-
ке, одних и тех же размеров и формы, приведены на рис. 25. При
повышении твердости круга на одну степень прочность повышается
на 15—30% в зависимости от характеристики круга, причем про-
цент роста прочности больше у мягких и среднемягких кругов.
85
chipmaker.ru
Увеличение размера зерен в кругах сопровождается при прочих
равных условиях уменьшением их прочности. Однако влияние
зернистости сказывается в меньшей степени, чем влияние твер-
дости. Прочность кругов из монокорунда и белого электро корунда
выше, чем кругов из электрокорунда.
Чем выше прочность при разрыве кругов, тем больше износо-
стойкость их кромки. Поэтому при изготовлении кругов, к ко-
торым предъявляются повышенные требования к стойкости кромки,
например для резьбошлифования, их изготовляют на связках,
придающих им высокую прочность, и из абразивных материалов,
имеющих высокое содержание окиси алюминия, так как чем оно
выше, тем выше прочность электрокорунда. Применение электро-
корунда, содержащего такие минералы, как анортит и гексаалю-
минат кальция, снижает прочность абразивных инструментов.
Прочность электрокорундовых зерен и абразивных инструментов,
изготовленных из них, также снижается при повышенном коэффи-
циенте линейного расширения зерен.
У керамических кругов из карбида кремния прочность^значи-
тельно меньше, чем у электрокорундовых кругов, несмотря на то,
что при изготовлении их для достижения твердости, одинаковой
с электрокорундовыми кругами, в массу закладывается в 2,5—
3 раза больше связки. Пониженная прочность этих кругов объяс-
няется особенностями и меньшей реакционной способностью карбо-
рундового зерна со связкой по сравнению с электрокор у ндовым
зерном. Даже в тех случаях, когда круги из карбида кремния
делаются на химически активной связке, их прочность на 10—
15% ниже электрокорундовых кругов, а при обычно применяемых
связках она ниже прочности электрокорундовых кругов на 25—
40% и больше. Так, предел прочности карборундовых кругов
зернистости № 40 твердости М2—СМ1 находится в пределах
50—70 кГ!см\ в то время как предел прочности нескоростных
электрокорундовых кругов этих же характеристик находится
в пределах 80—115 кПсм2. Вместе с тем предел прочности самой
керамической связки равен 80—90 кПсм2.
Прочность кругов тем выше, чем меньше содержится в связке
щелочных окислов, поэтому применение в качестве увлажнителя
массы жидкого стекла не способствует повышению их прочности.
При применении в связке вместо калиевого полевого шпата пегма-
тита прочность кругов также несколько снижается.
Чем плотнее по структуре круги, тем выше их прочность, т. е.
с увеличением в кругах расстояний между зернами прочность их
падает. Опыты показали также, что предел прочности кругов при
г
разрыве падает с увеличением отношения -g- = а.
J\
Прочность кругов прямого профиля выше, чем кругов фасон-
ных профилей, вследствие чего допустимые скорости вращения
для последних меньше, чем для дисковых кругов. Это объясняется
86
концентрацией напряжений в местах выточек кругов, поэтому при
обтачивании их места перехода одной поверхности к другой не
следует делать с очень малым радиусом или под прямым углом.
Такое выполнение выточек бывает причиной разрыва кругов и
несчастных случаев, поэтому выточки надо делать с возможно
большим радиусом (рис. 26).
Величина допустимых напряжений, возникающих во вра-
щающемся диске, определяется по следующей формуле:
_ уг2 3 + м /
‘ g 4	\
1 + Н а2
з + Р “
где у — объемный вес материала круга в г/см3-,
v — окружная скорость круга в м/сек\
g — ускорение силы тяжести в м/сек2-,
р — коэффициент поперечного сжатия (для шли-
фовальных кругов разных характеристик
находится в пределах 0,2—0,3);
а — отношение радиуса отверстия к радиусу
круга.
Модуль упругости при изгибе растет с повыше-
нием твердости абразивного инструмента и с умень-
шением величины зерен. В зависимости от характе-
Рис. 26. Вы-
полнение вы-
точек у кру-
гов
ристики керамических кругов он находится в преде-
лах (1,54-5,0) • 10® кГ/см2. Модуль упругости кругов на бакели-
товой связке в 2—2,5 раза ниже, чем у кругов на керамической
связке. Чем больше объемный вес кругов, тем выше их прочность.
Как показали расчеты и опыты, приведенная формула позво-
ляет с достаточной степенью вероятности вычислить oz для элек-
трокорундовых керамических и бакелитовых кругов и требует
внесения серьезных поправок при определении oz карборундовых
кругов. Этой формулой не учитывается увеличение неуравнове-
шенности кругов на их прочность. Неуравновешенность способ-
ствует уменьшению прочности и увеличению опасности разрыва
кругов. Неуравновешенность в допустимых ГОСТом 3060—55
пределах не оказывает заметного влияния на прочность. Непра-
вильные результаты дает эта формула и для вулканитовых кругов,
хотя у них в большей степени проявляются пластические дефор-
мации, так как они являются менее хрупкими телами. В силу
этого круги на вулканитовой связке более прочны при изгибе,
чем круги, изготовленные на других связках. Предел прочности
вулканитовых кругов при разрыве равен 80—150 кПсм2.
Материал кругов на керамической связке подчиняется закону
Гука, причем остаточные деформации отсутствуют. У кругов на
бакелитовой связке, наоборот, упругие деформации отсутствуют,
а влияние остаточных деформаций растет с увеличением напряже-
ний. Предел прочности бакелитовых кругов при разрыве несколько
выше (на 8—10%), чем нескоростных керамических и вулканито-
87
вых кругов, что позволяет с успехом применять их при обдироч-
ном шлифовании на скоростях 40—50 м/сек и изготовлять на баке-
литовых связках отрезные круги, которые могут работать со ско-
ростью 60—80 м/сек и выше. Так, специальные бакелитовые
круги, прорезные круги и круги для зачистки сварных швов,
изготовляемые для повышения прочности с текстильными про-
слойками, обеспечивают возможность работы со скоростями круга
80—100 м/сек.	гу
Повышение прочности у бакелитовых кругов по сравнению
характеристике вулканитовыми и керамиче-
скими кругами объясняется более высокой
прочностью и лучшей сцепляемостью баке-
лита с зерном.
Прочность при разрыве бакелитовых кру-
гов зависит от скорости и температуры поли-
меризации (она выше при медленном нагреве).
Оптимальной температурой является 170—
200° С. При повышении температуры проч-
ность, особенно при сжатии, снижается.
Прочность при разрыве бакелитовых и
вулканитовых кругов ниже, чем прочность
при разрыве связок, на которых они изго-
товлены. Так, предел прочности бакелита
в стадии С составляет 350 кГ/см2, и выше,
предел прочности эбонита 500 кГ/см2 и выше.
с одинаковыми по
Рис. 27. Эталон для
испытания прочности
Приведенные данные показывают, что разрыв кругов происходит,
как правило, не по зерну, а в местах сцепления зерен со связкой.
Это подтверждает и визуальный осмотр поверхностей кругов в ме-
стах их разрыва. Для определения прочности кругов часто поль-
зуются методом разрыва на прессе эталонов-восьмерок (рис.27),
изготовленных из той же массы, что и круги. Прочность при раз-
рыве восьмерок и кругов несопоставима.
По данным различных опытов, предел прочности при разрыве
эталонов (восьмерок) в 1,5—2,25 раза меньше, чем действительный
предел прочности кругов.
В последнее время за рубежом для повышения прочности кру-
гов пытаются изготовлять их без отверстия (в виде сплошного
диска), что позволяет увеличить скорость круга при шлифовании
на 28 % и уменьшить диаметр фланцев (повысив этим коэффициент
полезной работы круга), но усложняет способ крепления такого
круга на станке.
САМОЗАТАЧИВАЕМОСТЬ, ИЗНОС И СТОЙКОСТЬ
Абразивные и алмазные инструменты в отличие от металличе-
ских обладают свойством восстанавливать режущую способность
в процессе работы в результате обламывания, выкрашивания и
даже вырывания целых зерен. Поэтому суммарная длина кон-
88
такта режущих кромок зерен с поверхностью в течение процесса
шлифования все время меняется, что, в свою очередь, вызывает
в каждое мгновение различную суммарную работу, совершаемую
зернами абразивного и алмазного инструмента.
В зависимости от характеристики абразивных и алмазных ин-
струментов и условий работы (обрабатываемый материал, режим
шлифования, применяемый для обработки станок и т. п.) это
свойство самозатачиваемости проявляется по-разному и опреде-
ляет величину показателей работы и в первую очередь стой-
кость инструмента между правками. Под стойкостью пони-
мается измеряемая во времени работоспособность абразивного
инструмента между двумя правками или машинное время его
работы. Под правкой понимается принудительное затачивание
рабочей поверхности, совершаемое специальными правящими
инструментами.
Чем больше и равномернее самозатачиваемость, тем больше
стойкость абразивного и алмазного инструмента. Это положение
является общим правилом почти для всех видов шлифования.
При резьбошлифовании стойкость круга зависит в большей сте-
пени от стойкости его режущей кромки, чем от самозатачивания
всей его режущей поверхности. При сильном, но неравномерном
самозатачивании круга его стойкость снижается.
Наибольшим самозатачиванием обладают абразивные инстру-
менты, имеющие невысокую степень твердости (мягкие и средне-
мягкие) и работающие при тяжелых режимах резания, особенно
на обдирочных и плоскошлифовальных работах торцом круга,
а также алмазные круги на органических связках из синтетиче-
ских алмазов марок АСО и АСП.
Самозатачивание наступает, когда силы резания превосходят
прочность зерен или силу их сцепления со связкой. В абразивном
и алмазном инструменте имеются зерна различной формы и часть
из них имеет трещины, раковины и другие дефекты, что способ-
ствует их обламыванию. Зерна соединяются со связкой и друг
с другом с разной величиной соприкосновения и разным коли-
чеством связки и поэтому для вырывания их из тела круга тре-
буются разные силы. Часть зерен, особенно карбида кремния,
совершенно не скреплены между собой связкой или скреплены
настолько слабо, что достаточно небольших сил для их вырыва-
ния и некоторого обновления режущей поверхности. Этому спо-
собствует также разновысотность расположения зерен относи-
тельно обрабатываемой детали.
Износ круга является результатом ударов и трения зерен о шли-
фуемый материал, вследствие чего происходит разрушение связки
и самих зерен. При разрушении зерен карбида кремния получаются
более крупные осколки, чем при разрушении зерен электроко-
рунда, вследствие чего износ кругов из карбида кремния больше.
Это явление вызывается тем, что для разрушения зерен карбида
89
Рис. 28. Износ круга (кри-
вая /) и съем металла (кри-
вая 2) за период стойкости
кремния должна быть приложена меньшая сила, чем для зерен
электрокорунда, примерно на 20%.
Абразивный круг в процессе шлифования изнашивается сле-
дующим образом. Сначала выпадают плохо закрепленные зерна,
а у хорошо закрепленных зерен происходит истирание работаю-
щих граней; затем, по мере увеличения степени затупления и воз-
растания сил резания, происходит скалывание частиц этих зерен
и снова истираются образовавшиеся новые грани и т. д. При ска-
лывании с вершины зерна частиц размером 0,03—0,05 мм шли-
фование этим зерном за данный период стойкости прекращается,
так как глубина шлифования обычно не превышает этой величины.
Это говорит о том, что в процессе шли-
фования скалываются и частицы мень-
шей величины. Зерна, ориентированные
к обрабатываемой поверхности гранями
с тупыми углами, скорее выкрашива-
ются, причем облом происходит по наи-
более слабым местам зерна. Износ и
налипание при шлифовании кругами из
карбида кремния чугунных деталей
меньше, чем стальных.
Таким образом, износ и стойкость
круга зависят как от обрабатываемого
материала и режима работы, так и от
расположения зерен. Износ зерен возрастает с увеличением ско-
рости круга и глубины резания: он больше при работе с охлаж-
дением эмульсией, чем при работе всухую, и меньше при охлаж-
дении маслом вследствие уменьшения работы трения. Соотношение
износа круга и съема металла за период стойкости может быть
выражено кривыми (рис. 28), из которых видно, что начальный
износ круга после правки значительно больше, чем к концу пе-
риода стойкости, а наиболее высокий съем металла в середине
этого периода.
Чем больше коэффициент трения между обрабатываемым мате-
риалом и кругом, тем больше износ круга. Поэтому, например,
при шлифовании нержавеющей стали на режущих поверхностях
зерен появляются большие площадки износа, чем при шлифовании
конструкционных сталей, коэффициент трения у которых меньше.
Характерйизноса алмазных кругов такой же, как и абразив-
ных, но Jy кругов из синтетических алмазов на органических
связках .скалывание зерен происходит чаще, а образуемые пло-
щадки износа на вершинах зерен несколько меньше.
При шлифовании титановых сплавов режущие поверхности
зерен получают зазубренную форму, что дает основание предпо-
ложить наличие диффузионного износа зерен и сплава в результате
высокой температуры контакта и химического взаимодействия
между зерном, связкой и сплавом. Установлено также, что при
90
шлифовании стали кислород воздуха, окисляя обработанную по-
верхность и снимаемую стружку, способствует ускорению износа
абразивных зерен.
При шлифовании деталей из жаропрочных сплавов стойкость
кругов в 15—20 раз ниже, чем при обработке деталей из конструк-
ционных сталей. Стойкость зависит также от метода и режима
правки. Если с абразивного инструмента при правке снять не-
большой слой, то его стойкость будет ниже, чем при съеме не-
сколько большего слоя. Опытом установлено, что при правке
следует снимать слой не меньше 0,05 мм. Это не распространяется
на автоматическую правку.
На кромках абразивных инструментов зерна
закреплены менее прочно, вследствие чего абразив-	:
ные инструменты изнашиваются быстрее именно
в этих местах. Поэтому круги при всех видах шли-
фования, и особенно при круглом и плоском шли-
фовании, периферией круга изнашиваются нерав-
номерно (рис. 29). Чем больше подачи, тем больше -
неравномерность износа. Поэтому резьбошлифо- :
вальные круги, круги для шлифования шеек ко-	1
ленчатых валов и т. п. имеют меньшую стойкость.	'-•• •
Стойкость зависит от износа абразивного и
алмазного инструмента. Она уменьшается с увели-
чением износа при работе абразивного и алмазного Рис’ 29 ’ форма
. 1 г	г	круга в резуль-
инструмента с затуплением и увеличивается при тате износа
его работе с самозатачиванием. На стойкость
влияют размеры абразивного инструмента. Она больше у кругов
больших диаметров и ширины, чем у кругов малых диаметров, так
как в этом случае зерна реже участвуют в работе вследствие
меньшего числа оборотов при одинаковой скорости шлифования.
Стойкость также выше при шлифовании деталей больших диамет-
ров и имеющих прерывистую поверхность. Стойкость зависит от
всех факторов шлифования, вида и количества охлаждающей
жидкости, режима шлифования и оттого, какой из элементов режи-
ма преобладает (глубина резания, величина продольной подачи,
скорость детали), от характеристики круга и, в частности, от его
структуры. Так, при плоском шлифовании круги с открытой струк-
турой имеют более высокую стойкость, чем круги той же характе-
ристики с плотной структурой. Чем выше требования к качеству
поверхности и мельче зернистость кругов, тем меньше стойкость.
При определении стойкости по числу обработанных деталей
стойкость определяется прежде всего припуском, снимаемым при
шлифовании этих деталей. Чем больше припуск, тем меньше стой-
кость. Стойкость зависит от состояния станка: чем он исправнее,
тем больше стойкость.
При точении стойкость резца тем меньше, чем выше скорость
резания. При шлифовании, наоборот, стойкость как правило, уве-
91
chipmaker.ru
личивается с повышением скорости резания, так как сечение сни-
маемой одним зерном стружки уменьшается. Так, при шлифова-
нии шатунных шеек коленчатых валов было установлено, что при
работе кругом диаметром 1100 мм со скоростью 34 м/сек стойкость
круга между правками равнялась шести валам. При шлифовании
этим же кругом со скоростью 23 м/сек стойкость круга снизилась
до двух валов. Разница в поведении резца и абразивного инстру-
мента объясняется их разной теплостойкостью и условиями работы.
Круги из монокорунда и белого электрокорунда имеют, как
правило, особенно при чистовом шлифовании, более высокую
стойкость (в 1,5—2 раза), чем круги из электрокорунда и карбида
кремния, вследствие чего износ их меньше. Так, круги из моно-
корунда изнашиваются при тех же условиях на 30% меньше
электрокорундовых кругов.
В большинстве случаев шлифования самозатачиваемость на-
блюдается или в малой степени (у мягких и среднемягких кругов),
или почти совсем не проявляется, так как возникающие силы
резания являются не всегда достаточными для скалывания и вы-
рывания затупившихся зерен. В этих случаях шлифование через
некоторое время после правки осуществляется затупленным абра-
зивным инструментом, вследствие чего расход мощности возра-
стает. При этом силы резания возрастают и часть менее прочных
и слабо закрепленных зерен самозатачивается, вследствие чего
резание совсем не прекращается, и постепенно ухудшается.
С увеличением скорости круга явление самозатачиваемости про-
является больше, вследствие чего возрастает и стойкость круга.
Затупление круга является результатом истирания зерен.
Хотя путь, проходимый каждым зерном за время его работы,
весьма невелик, скорость работы зерна значительна, что и опре-
деляет его износ. Износ зерен в результате истирания достигает
за период стойкости круга 0,05 мм и более. Затупление круга
чаще всего характеризуется образованием на его кромках закруг-
лений и на выступах зерен гладких площадок; при этом поры
и частично зерна, даже острые, забиваются прилипшей к ним
стружкой. Затупление круга вместе с тем сопровождается умень-
шением его износа и съема металла.
Не следует смешивать .засаливание круга с затуплением.
Засаливание может происходить и при острых зернах круга, если
стружка застревает в порах круга, а также когда для шлифования
выбран круг не той структуры, которая требуется для данной
работы. Засаливание также зачастую является следствием недо-
статочного охлаждения, неправильного выбора твердости и зер-
нистости круга и пр. Засаливание круга снижает его стойкость,
вызывает дробление, вибрации и другие пороки. По мере засали-
вания и затупления круга возрастает величина отжатия. Для
уменьшения отжатия иногда увеличивают глубину резания, чтобы
таким путем сколоть или вырвать затупившиеся зерна и вызвать
. 92
самозатачивание круга. Однако это не всегда приводит к желаемым
результатам. Поэтому при увеличении отжатия выгоднее произ-
вести правку круга, чем тратить время на выхаживание (шлифо-
вание без подачи на глубину)
При большом затуплении зерен возникает неравномерный
износ и волнистость круга, приводящие к появлению огранности
на шлифуемой детали.
При шлифовании алмазными кругами, особенно на металличе-
ской связке, засаливание также выражается в забивании пор
круга снимаемой стружкой, что ухудшает резание, увеличивает
удельный расход круга и опасность возникновения трещин на
шлифуемой поверхности вследствие резкого повышения темпера-
туры. Алмазные круги на металлических связках необходимо
более часто править, чем круги на органических связках.
Самозатачивание абразивного и алмазного инструмента и его
износ позволяют вступать в работу новым режущим кромкам
и зернам, находившимся в начальный период работы вне зоны
шлифования, т. е. на большем, чем фактическая глубина резания,
расстоянии от режущей поверхности абразивного инструмента.
Чем вязче обрабатываемый металл и тверже абразивный инстру-
мент, тем больше склонность его к затуплению и засаливанию.
Стружка, получаемая при шлифовании вязких металлов (жаро-
прочные сплавы, алюминий, медь, бронза и т. п.), не обладает
необходимой упругостью и потому легче сцепляется с зернами
круга и сплющивается на зернах круга или между ними при
последующих его оборотах, создавая явление налипания, которое
также может быть отнесено к засаливанию, так как уменьшает
режущую способность и стойкость круга. Чем больше очагов нали-
пания возникает на рабочей поверхности круга, тем быстрее круг
теряет режущую способность, возникает большее трение и тепло-
выделение, больше опасность возникновения прижогов и дробле-
ния, меньше стойкость круга. Это явление в значительной степени
напоминает явление образования нароста металла на резце при
точении, фрезеровании и т. п., который возникает при несвобод-
ном резании, особенно в условиях обработки пластичных метал-
лов с большим трением при температурах свыше 300 С. При шли-
фовании такой слой металла сцепляется с зернами круга настолько
прочно, что для удаления его шлифовальный круг необходимо
править. При шлифовании чугунных деталей налипания не про-
исходит, так как способность круга к свариванию очень низкая.
Мелкозернистые круги изнашиваются медленнее, чем крупно-
зернистые, так как могут выдерживать значительно большие давле-
ния. На каждое зерно мелкозернистого круга приходится во
столько раз меньшее удельное давление, во сколько раз число
одновременно работающих зерен больше, а оно, например, у круга
зернистости № 5 в 60—70 раз больше, чем у круга зернистости № 40.
В связи с этим при шлифовании мелкозернистыми кругами резко
93
chipmaker.ru
возрастает число снимаемых стружек и расход мощности на еди-
ницу объема снятого металла значительно повышается.
Крупнозернистые и высокопористые абразивные инструменты
обладают более высокой степенью самозатачиваемости, чем та-
кие же инструменты с плотной структурой и мелкозернистые.
Абразивные инструменты на вулканитовой и бакелитовой связках
лучше самозатачиваются, чем инструменты на керамической связке,
и поэтому имеют, как правило, большую стойкость. Стойкость
в зависимости от условий применения абразивного инструмента
колеблется в очень больших пределах; например, стойкость кругов
для внутреннего шлифования при разных работах изменяется от
0,5 до 30 мин. При круглом наружном шлифовании она состав-
ляет от 7 до 80 мин, при бесцентровом шлифовании на проход
от 30 до 300 мин, при бесцентровом шлифовании методом врезания
от 7 до 70 мин и т. д.
От самозатачиваемости зависит не только стойкость, но и про-
изводительность, расход абразивного инструмента, а также дру-
гие технико-экономические показатели шлифования. Чем больше
сила Ру, тем быстрее и интенсивнее происходит самозатачивание,
чем меньше сила Ру, тем больше вероятность работы круга с за-
туплением. Возможность самозатачивания круга повышается с уве-
личением глубины резания и скорости детали и с уменьшением
числа зерен в круге, т. е. с повышением степени зернистости
и скорости круга.
Чем больше самозатачиваемость абразивного инструмента, тем
больше его удельный износ и правка необходима реже. Съем
металла в единицу времени при этом повышается.
Износ кругов при шлифовании составляет очень малую долю
общего расхода кругов; на правку же расходуется до 95% рабо-
чего объема кругов и больше, особенно при правке заменителями
алмазов.
Только при обдирочном круглом и плоском шлифовании, при
разрезке, при шлифовании шариков и в некоторых других спе-
циальных случаях шлифования износ кругов составляет от 50
до 90% от их рабочего объема. В этих случаях самозатачивание
является результатом износа кругов в процессе шлифования.
Круги сильно изнашиваются также при шлифовании жаропроч-
ных сплавов. При этом часто наблюдается налипание сплава,
вследствие его большой вязкости, на зерна круга. Поэтому для
шлифования многих жаропрочных сплавов применяют круги из
карбида кремния, зерна которого легче выкрашиваются и скалы-
ваются, уничтожая таким путем налипание и создавая самозата-
чиваемость круга. Стойкость и износ круга зависят не только от
условий работы, но и от типа связки, твердости и зернистости.
Так, круги на бакелитовой связке при тех же условиях работы
изнашиваются быстрее, чем круги на керамической связке, осо-
бенно круги твердостей М3—СМ2. Износ этих кругов выше при
94
работе с охлаждением, особенно керосином или маслом, в резуль-
тате снижения твердости круга под влиянием охлаждающей
жидкости, чем при работе всухую. Износ зерен при работе с охла-
ждением водными эмульсиями больше, чем при охлаждении
масляными растворами.
Между твердостью и износом абразивных инструментов суще-
ствует почти такая же зависимость, как между твердостью и глу-
биной лунок, получаемых при измерении твердости. С увеличе-
нием степени твердости удельный износ уменьшается, а с возра-
станием степени зернистости увеличивается. Удельный износ
уменьшается с увеличением времени шлифования и возрастает
с увеличением степени пористости. При шлифовании деталей
малых диаметров удельный расход кругов больше, чем при шли-
фовании деталей больших диаметров, поэтому при шлифовании,
например, деталей, диаметром до 25—50 мм выбирают более
твердые круги. При увеличении диаметра круга износ его умень-
шается.
Крупнозернистый абразивный инструмент изнашивается бы-
стрее, чем мелкозернистый, что объясняется большими силами
резания, которые возникают при работе крупнозернистым инстру-
ментом, так как режимы работы в этих случаях всегда выше.
При увеличении скорости детали, при той же скорости круга,
износ повышается. Увеличение поперечной и продольной подач
понижает стойкость круга и увеличивает его износ, хотя съем
металла в единицу времени при этом тоже увеличивается.
Износ зерен круга за время контакта в течение одного оборота
Aw =	~	мк,
Чп. ’
где Д—Д1 — износ круга за время контакта;
и — число оборотов круга за это же время. Обычно Aw
равно 0,001—0,0001 мк.,
ТЕПЛОСТОЙКОСТЬ
Абразивные и алмазные инструменты на всех связках и осо-
бенно на керамической обладают высокой теплостойкостью, какой
не имеют металлические и твердосплавные инструменты.
Красностойкость быстрорежущей стали 400° С, твердых спла-
вов 600—900° С, керамических пластинок около 1200° С. С повы-
шением температуры нагрева инструментов из этих материалов
твердость их падает, что, очевидно, способствует их обрабатывае-
мости.
Данные об изменении твердости по Виккерсу углеродистой
и быстрорежущей стали, твердых сплавов и керамических пла-
стинок при их нагревании, полученные Н. Ф. Казаковым, при-
ведены в табл. 18.
95
chipmaker, ru
Таблица 18
Твердость при нагреве в кГ/ммг
Материалы	Температура и аг рева в °C						
	20	100	200	400	600	800	1000
ВК2 ....	...	1880	1800	1725	1530	1260	960	660
ВК8 . .	1720	1635	1580	1290	1010	780	510
ВК15 . .	. . .	1190	1120	1045	895	720	510	270
Т30К4	...	...	1820	1760	1650	1380	1000	660	491
Т15К6			1620	1510	1420	1050	850	590	395
Керамические пластинки							
ЦМ332 . .	. . .	2050	1960	1830	1610	1407	1100	895
Р18		850	881	782	673	524	104	19
У10			810	776	748	326	125	36	—
Температура плавления электрокорунда около 2000° С. Таким
образом, можно считать, что теплостойкость абразивного инстру-
мента из электрокорунда близка к этой температуре. Теплостой-
кость карбида кремния еще выше, так как температура его раз-
ложения выше, чем температура размягчения электрокорунда.
Однако с поверхности карбид кремния разлагается при более
низкой температуре (около 900—1200° С). Твердость электроко-
рундовых и карборундовых зерен при температурах, которые
возникают в процессе шлифования, как правило, почти не изме-
няется в связи с малым временем контакта, выражаемым в мил-
лионных долях секунды.
Абразивные и алмазные инструменты не представляют собой
монолитных тел, что способствует их высокой теплостойкости.
Чем больше теплостойкость и красностойкость тем меньше изме-
няется с повышением тепловыделения твердость резца, тем менее
интенсивно протекает его износ.
Этим обстоятельством, а также большой разницей между
твердостью зерен абразивного и алмазного инструмента и обраба-
тываемых деталей и объясняется столь высокая износостойкость,
которую имеют зерна абразивно-алмазных инструментов. Вместе
с тем длительный нагрев при высокой температуре некоторых
видов абразивного инструмента приводит к его разрушению.
Так, длительный нагрев бакелитовых абразивных инструментов
при температуре свыше 230° С в течение 4—5 ч значительно умень-
шает их прочность.
Теплостойкость абразивных инструментов зависит также от
состава связки. Так, введение идитола в связку бакелитовых и
вулканитовых кругов и брусков способствует уменьшению тепло-
стойкости связки и прочности связи зерен между собой, что до
96
известной степени определяет способность самозатачивания и из-
носостойкость абразивного инструмента.
Известно также, что теплопроводность кругов повышается
с увеличением их твердости.
АБРАЗИВНАЯ СПОСОБНОСТЬ
Большая разница между твердостью абразивных и обрабаты-
ваемых ими материалов, а также высокие скорости работы абра-
зивных и алмазных инструментов обеспечивают им хорошую ре-
жущую способность. Абразивную способность абразивного и ал-
мазного инструмента следует отличать от абразивной способности
абразивных материалов и не смешивать эти два понятия. Хотя
по абразивной способности карбид кремния превосходит электро-
корунд, это не значит, что абразивный инструмент из карбида
кремния обладает большей режущей способностью, чем инстру-
мент из электрокорунда. Абразивная способность одного и того же
абразивного или алмазного инструмента, работающего в разных
условиях, будет различна. Под абразивной способностью абра-
зивного инструмента понимается его способность обрабатывать
тот или другой материал за период между двумя правками. Чем
больше снимает данный абразивный инструмент стружки в еди-
ницу времени и чем длительнее он работает без правки, тем выше
его абразивная способность. Таким образом, абразивная способ-
ность оценивается съемом металла, стойкостью и износом круга.
На абразивную способность абразивных и алмазных инстру-
ментов влияют все факторы шлифования, от которых и зависит
успешность их работы. Так, при обработке материалов с высоким
сопротивлением разрыву, к которым принадлежат стали всех
марок, электрокорундовые инструменты показывают большую
абразивную способность, чем инструменты из карбида кремния,
которые наиболее пригодны для обработки металлов с низким соп-
ротивлением разрыву (медь, бронза, чугун, алюминий, цинк и т. п.).
Алмазные инструменты имеют большую абразивную способ-
ность при обработке хрупких и высокотвердых материалов и
сплавов (твердые сплавы, керамика, германий, кремний и т. п.),
чем при обработке сталей. Не в меньшей степени на абразивную
способность влияет режим шлифования и другие факторы.
Абразивные инструменты различной характеристики имеют
и разную абразивную способность.
Абразивные и алмазные инструменты испытывают на тех стан-
ках, на которых они работают, и при этом определяют износ круга,
производительность в единицу времени, удельный износ и удель-
ную производительность. Под удельной производительностью
понимают отношение веса или объема сошлифованного металла
к весу или объему израсходованной части круга за период стой-
кости между двумя правками, т. е. абразивную способность при
шлифовании.
97
chipmaker.ru
СВОЙСТВА связок
В зависимости от вида и состава связки, на которой изготовлен
абразивный инструмент, он имеет различные свойства и по-разному
ведет себя в работе. Технология изготовления абразивных инстру-
ментов также зависит от вида связки.
Наиболее широкое применение получили абразивные инстру-
менты на керамической связке, обладающие рядом преимуществ
перед инструментами на других связках. На этой связке произ-
водится более 50% всех абразивных инструментов. Керамическая
связка, помимо высокой прочности, придает абразивным инстру-
ментам высокую теплостойкость, большую жесткость, значитель-
ную химическую стойкость и водостойкость. Эти свойства позво-
ляют применять абразивный инструмент на керамической связке
для разнообразных шлифовальных работ при скоростях до 50 м!сек,
больших подачах и глубинах резания, с любым видом охлаждаю-
щей жидкости и работе без охлаждения, для обдирочных и самых
точных работ, т. е. придают ему известную универсальность.
Керамическая связка позволяет изготовлять абразивный инстру-
мент любой степени зернистости, всех твердостей и различных
структур, любых диаметров и толщин, за исключением очень тон-
ких при больших диаметрах.
При установлении состава керамической связки следует стре-
миться к тому, чтобы ее коэффициент линейного расширения был
равен или несколько меньше коэффициента линейного расширения
абразивного зерна, из которого изготовлен абразивный инстру-
мент. Увеличение коэффициента линейного расширения, как это
имеет место, например, при повышенном содержании в связке
окиси алюминия, вызывает рост модуля упругости и напряжений,
возникающих в процессе термической обработки, и отсюда воз-
можность снижения прочности абразивного инструмента. Поэтому
выбирают такие керамические связки, которые имеют меньший
модуль упругости и наиболее высокое сопротивление удару.
Например, для резьбошлифовальных кругов из белого электро-
корунда применяют боросодержащую связку 516, имеющую модуль
упругости 3,46.
Коэффициент линейного расширения применяемой в произ-
водстве керамической связки при конечной температуре обжига
близок к коэффициенту линейного расширения электрокорунда
(5-Ю-6—8-10“с), а ее плотность 2,3—2,6 г!см? близка к объем-
ному весу абразивного инструмента (1,9—2,6 г/см3). Керамиче-
ская связка при температуре обжига обладает способностью всту-
пать в реакцию с электрокорундовым зерном, в результате чего
в ней увеличивается содержание окиси алгомиция и прочность ее
сцепления с ним, а следовательно, и прочность абразивного ин-
струмента. Вообще качество керамической и любой другой связки
определяется в первую очередь прочностью ее сцепления. Чем
98
выше прочность сцепления, тем лучше связка, тем меньше ее надо
применять для достижения той же степени твердости, тем эффек-
тивнее работа абразивного инструмента.
Однако не все керамические связки обладают в равной степени
этими свойствами. Связки, содержащие борный ангидрид, имеют
более низкий коэффициент линейного расширения, обладают по-
вышенной реакционной способностью с абразивным зерном и
создают более прочные сцепления, в результате чего шлифоваль-
ные круги, изготовленные на боросодержащих связках, имеют зна-
чительно более высокую стойкость и механическую прочность
и потому рекомендуются для скоростного шлифования.
Связки с повышенным содержанием окиси кальция, наоборот,
снижают, механическую прочность и работоспособность абразив-
ных инструментов, изготовленных на них. Также снижается ме-
ханическая прочность у тех связок, у которых в зоне контакта
с зерном образуются кристаллы мулита, шпипеля и рутила.
Растворение связки титана, содержащегося в электрокорунде,
приводит к ухудшению абразивных инструментов из титанистого
электрокор унда.
Вместе с тем керамическая связка придает абразивному ин-
струменту повышенную, по сравнению с инструментом на других
связках, хрупкость. Поэтому при работах, где возникают изги-
бающие силы и абразивный инструмент подвергается ударному
воздействию, применяют инструменты на бакелитовой и вулка-
нитовой связках.
Керамическая и все другие виды связок плохо сцепляются
с запыленными и загрязненными зернами, а также с зернами,
имеющими поверхность высокого класса чистоты, что особенно
относится к зернам карбида кремния. Особенно плохую адгезию
с карбидом кремния имеют спекающиеся связки, на которых
изготовляются абразивные инструменты из этого зерна, во избе-
жание брака при термической обработке, который имеет место
при применении плавящихся связок.
Таким образом, состав керамической связки влияет на работу
абразивных инструментов. Поэтому для разных работ и шлифуе-
мых материалов изготовляют абразивные инструменты на связках
разных составов. Так, например, для шлифования шеек колен-
чатых валов наилучшими оказались круги на боросодержащих
связках.
Бакелитовая связка, на которой выпускается более 40% всех
абразивных инструментов, имеет более высокую прочность, чем
керамическая, особенно при работе на сжатие, и большую упру-
гость, вследствие чего круги обладают некоторой способностью
гасить вибрации и удары, возникающие при шлифовании не вполне
круглых и нежестких деталей (например, колец подшипников).
Шлифовальные круги, изготовленные на пульвербакелитовой
связке, обладает повышенной прочностью по сравнению с кругами
99
chipmaker.ru
на жидком бакелите, причем прочность шлифовальных кругов
из карбида кремния, изготовленных на пульвербакелите, выше на
15—20%, а электрокорундовых кругов на 5—10%, чем на жидком
бакелите. Также повышается прочность и стойкость бакелитовых
кругов при введении в их состав криолита. Такие круги приме-
няются для зачистных и обдирочных работ.
На бакелитовой связке так же, как и на керамической, могут
быть изготовлены абразивные инструменты всех форм и размеров
(даже толщиной до 1 мм), применяемые для прорезных и отрезных
работ.
Вместе с тем бакелитовая связка обладает невысокой тепло-
стойкостью, выгорая при длительном нагреве при температуре
250—300° С. При температуре 200° С и выше бакелитовая связка
приобретает хрупкость. Химически она недостаточно стойка.
При охлаждении жидкостью, содержащей свыше 1,5% щелочей,
абразивные инструменты на бакелитовой связке несколько теряют
твердость и прочность. Потеря прочности тем больше, чем больше
в жидкости щелочей, выше температура при шлифовании, дли-
тельнее время шлифования и мягче абразивный инструмент.
Абразивные инструменты на бакелитовой связке при шлифо-
вании меньше нагревают детали. Введение в бакелитовые абра-
зивные инструменты графита повышает их теплопроводность и
способность шлифования с достижением большего класса чистоты
поверхности. Такие круги применяют для окончательного шлифо-
вания прокатных валков, шеек коленчатых валов, поршневых
пальцев, мерительного инструмента и других деталей, достигая
чистоты 10—12-го класса. Круги на бакелитовой связке обладают
лучшей самозатачиваемостью и однородной твердостью, чем круги
на керамической связке. При высокой температуре, возникающей,
в частности, при шлифовании с большой глубиной, сила сцепления
бакелитовой связки с зерном уменьшается и износ круга возрастает.
Недостаточной химической стойкостью бакелитовой связки
иногда пользуются для уменьшения твердости круга. Для этого
круг выдерживают некоторое время в содовом растворе охлаждаю-
щей жидкости. Однако этот способ нельзя рекомендовать, так как
теряется не только твердость, но и прочность.
Для повышения твердости и прочности бакелитовых и керами-
ческих кругов применяют способ пропитки их в растворе бакелита.
Чтобы предохранить бакелитовый круг от понижения твердости
и прочности при работе с охлаждением, иногда применяют про-
питку парафином или окраску лаком. В этих же целях для изго-
товления кругов применяют водостойкий бакелит, в частности
для кругов формы 1К, стойкость которых повышается в 1,5 раза
и более.
Круги на бакелитовой связке обладают более высокими тепло-
стойкостью и пределами прочности при растяжении и сжатии,
чем круги на глифталевой связке и особенно круги на в улизни-1
100
товой связке. Изменение вида связки у абразивных инструментов
приводит не только к изменению их технологии, но и порождает
различия в их физико-механических свойствах. Круги на вулка-
нитовой связке имеют прочность ниже, чем прочность самой
связки, в связи с плохой адгезией зерна и каучука. Количество
связки в них в 2—4 раза по объему больше, чем в кругах на кера-
мической связке, вследствие чего они имеют высокую плотность.
Их пористость равна 5—8%, тогда как пористость абразивных
инструментов, изготовленных на керамической и бакелитовой
связках, достигает 35—50%.
Вследствие того, что каучук является упругим материалом,
абразивные инструменты на вулканитовой связке имеют большую
упругость, эластичность и меньшую хрупкость. Чем тверже круг,
тем больше его упругость и удельная производительность. Содер-
жание зерна в единице объема и объемный вес примерно на 20—
30% больше, чем у керамических, и на 13—15% больше, чем у ба-
келитовых абразивных инструментов. В результате абразивные
инструменты на вулканитовой связке имеют большее число зерен
на единице поверхности, что позволяет при работе ими, одновре-
менно с высокой производительностью, получать более высокий
класс чистоты поверхности (примерно на один класс). Но так как
шлифовальные круги на вулканитовой связке имеют больший
объемный вес, то они должны более тщательно балансироваться
и выверяться перед установкой на станок. По этой же причине
расход мощности на шлифование этими кругами выше, чем кру-
гами на других связках. Стойкость и производительность кругов
на вулканитовой связке повышается с увеличением их прочности
и крупности зерна и снижается с увеличением количества связки.
Абразивные инструменты на вулканитовой связке могут быть
изготовлены толщиной до 0,1 мм. Они успешно применяются при
прорезных и отрезных работах и в случаях, когда надо получить
высокий класс чистоты поверхности, в частности при обработке
деталей подшипников. Они не теряют твердости и прочности под
действием водных эмульсин и вместе с тем нестойки к керосину.
Их связка имеет низкую теплостойкость (около 160—200° Q и
поэтому при достижении в процессе шлифования высокой темпе-
ратуры абразивные зерна несколько вдавливаются в связку, реза-
ние ухудшается и круг начинает полировать обрабатываемую
деталь. Такие случаи наблюдаются при тяжелых режимах шли-
фования. Вообще же круги на вулканитовой связке, особенно
прессованные, имеют лучшую самозатачиваемость, чем керами-
ческие.
При длительном воздействии на круги с вулканитовой связкой
масел (в качестве охлаждающей жидкости) сцепление зерен со
связкой ослабляется и расход круга возрастает.
Силикатная связка применяется в производстве абразивных
инструментов мягких степеней твердости. Круги на силикатной
101
chipmaker.ru
связке хорошо самозатачиваются, водо- и щелочестойки, не изме-
няют твердости под воздействием охлаждающей жидкости, меньше
нагреваются и нагревают шлифуемую деталь. По сравнению с ба-
келитовыми кругами более стойки в работе и имеют большую удель-
ную производительность; работать ими рекомендуется при ско-
ростях резания 20—25 м!сек.
Круги на глифталевой связке имеют малую теплостойкость,
что влечет за собой повышенный износ круга в условиях шлифо-
вания с высокими температурами и при работе с вибрациями.
Состав связки и наполнителя оказывает большое влияние также
на работу алмазных кругов в разных условиях и при различных
режимах. Поэтому алмазные круги также, как и абразивные,
изготовляют на органических, керамических и металлических
связках разных составов. Следует отметить одно интересное свой-
ство связок — уменьшение прочности с увеличением толщины их
слоя; предел прочности слоя связки, обратно пропорционален
их толщине. Чем тоньше размол связки, тем равномернее ее рас-
пределение в круге, тем больше прочность круга.
ЧИСЛО ЗЕРЕН
Число зерен, находящихся в абразивном и алмазном инстру-
менте и на его режущей поверхности, определяет в значительной
степени производительность процесса шлифования и качество
получаемой поверхности. От количества одновременно режущих
зерен и нагрузки на них зависит суммарная длина режущей
кромки, количество выделяемой теплоты, а следовательно, стой-
кость инструмента и его работа.
Число зерен в абразивном и алмазном инструменте зависит
не только от его формы,. размеров, номера зернистости и концен-
трации, но и от вида абразивного материала, типа и качества
связующего вещества, его твердости и структуры. Поэтому при
определении числа зерен в абразивном и алмазном инструменте
необходимо учитывать эти факторы и, кроме того, иметь в виду,
что в каждом абразивном инструменте зерна располагаются на
разной высоте от рабочей поверхности и Друг от друга. Вследствие
этого подсчитать точно число зерен невозможно, да этого и не тре-
буется, так как в процессе шлифования количество режущих
зерен и их конфигурация вследствие износа круга непрерывно
изменяются. Для правильного представления явлений, происхо-
дящих в процессе шлифования, достаточно приблизительного
подсчета. Различные авторы приводят для определения коли-
чества зерен разные формулы, но при этом большинство исходит
из неверного предположения, что зерна имеют форму шара и рас-
пределены в круге со строгой и определенной равномерностью.
В действительности зерна имеют разнообразную неправильную
форму, приближающуюся к пирамиде, призме, шару, конусу,
102
клину и Другим формам и расположены беспорядочно. Поэтому
автор определял число зерен путем вычисления их в единице веса
и далее в единице объема. Фактическое определение содержания
зерен в единице веса, классифицированных в соответствии с нор-
мами ГОСТа 3647—59 с точностью ~10%, показало, что в 1 г
содержится следующее число зерен электрокорунда:
Зернистость №....... 125	100	80	50	40	25	16
Число зерен в 1 г в шт. 150	230	700 2300 6700 19 500 75 000
В 1 г карбида кремния содержится на 20—30% большее число
зерен, чем в 1 г электрокорунда, вследствие того, что объемный вес
карбида кремния (3,12—3,25) ниже объемного веса электрокорунда
(3,9—4,Оф Вычисление произведено также с точностью +10%.
Зернистость №....... 125	100	80	50	40	25 «	16
Число зерен в 1г в шт. 200	350 1000 3000 7300 23 000 90000
Произведенный подсчет зерен показал, что в каждом после-
дующем номере зернистости наиболее ходовых номеров 80—16 со
держится в 3—4 раза больше зерен, чем в предыдущем номере.
Отсюда видно, какое большое значение имеет правильный выбор
зернистости и как резко меняются условия работы абразивного
инструмента в зависимости от степени его зернистости.
Число зепен, содержащихся в единице объема абразивного
инструмента, изготовленного на одной и той же связке, зависит
от степени его зернистости, твердости и структуры. Объемный вес,
а следовательно, и число зерен увеличивается с возрастанием
степени плотности и твердости. Чем крупнее зерна, тем выше
объемный вес и тем меньшее число зерен содержится в единице
объемного веса. Объемные веса наиболее распространенного абра-
зивного инструмента из электрокорунда на керамической связке
зернистости № 80—16, твердости СМ—СТ колеблются в пределах
2,05—2,5 г! см3.
Абразивные инструменты на бакелитовой связке из жидкого
бакелита имеют почти такой же объемный вес, как и керамиче-
ские. При применении в качестве связки порошкообразного баке-
лита объемный вес абразивных инструментов и количество зерна
в них несколько меньше, чем при жидком бакелите. Средний объем-
ный вес абразивного инструмента на керамической связке можно
принять 2,25 (5-я структура, твердость СМ2, зернистость 40).
Учитывая, что в абразивном инструменте содержится в зависи-
мости от твердости и структуры тот или другой объем связки,
обозначим коэффициент, учитывающий количество связки в абра-
зивном инструменте, через k.
Обычно в большинстве случаев количество связки составляет
10—20% веса абразивного инструмента, т. е. k = 0,9+0,8. Тогда
количество зерен в шлифовальном круге
л (D2 — d2) HkyKie
1 ~	4
103
chipmaker.ru
йлй, принимая k равным 6,9, т. е. считая, что в объеме круга
в среднем содержится 10% связки, и принимая ук = 2,25 г/см3,
получаем: 1 = 1,6 (£>2 — d2) Н1г, где iz — количество зерен в 1 г;
Н — высота круга в см; D — диаметр круга в см; d — диаметр
отверстия круга в см.
Подсчет количества зерен, содержащихся в электрокорундовом
круге зернистостью № 25, размерами 400x40x127 мм, показы-
вает, что в нем накопится около 180 млн. зерен, а в 1 см3 этого
круга содержится 39 500 зерен.
Число зерен, находящихся на режущей поверхности круга
в слое, равном по высоте размеру зерна в поперечнике:
„ = nDHakyKi£,
где а — средневзвешенные размеры зерна в поперечнике.
Яв зернистости........ 125	100	80	50	40	25	16
Средневзвешенные размеры
зерен в поперечнике в мм	1,24	0,94	0,79	0,56	0,4	0,254 0,156
Подсчет показывает, что на режущей поверхности круга ука-
занных выше размеров и характеристики находится около 500 тыс.
зерен. На 1 мм2 режущей поверхности данного круга зернистости
№ 25 в слое, равном размеру зерна в поперечнике, находится
9,9 зерен. По данным Джона Геста, на 1 лои2 поверхности электро-
корундового круга зернистости № 25 находится 2,48 зерна. Под-
счет числа зерен по формуле Н. И. Волского дает для этой зер-
нистости 19 зерен на 1 мм2 и подсчет по формуле П. Е. Дьяченко —
8,9 зерен. Ниже приводится подсчитанное автором число зерен,
находящихся на 1 мм2 поверхности электрокорундового круга на
керамической связке, имеющего объемный вес 2,25 и около 10%
связки.
Яв зернистости............. 125	100	80	50	40	25	16
Число'зерен ........	0,37	0,44	1,11	2,57	5,3	9,9	23,4
Таким образом, шлифование осуществляется значительным
числом зерен, особенно при применении мелкозернистых кругов
и при большой площади соприкосновения абразивного инструмента
с обрабатываемой деталью, даже если принять, что число рабо-
тающих зерен равно 10—12%, как указывает С. Г. Редько.
Число зерен на 1 мм2 поверхности абразивного инструмента,
изготовленного из микропорошков М40, около 800, из микропо-
рошков М20—3300, а из микропорошков М10 — 13 500. Число
зерен, приходящихся на единицу рабочей поверхности алмазного
круга, значительно меньше, чем у абразивного круга. Вместе с тем
число зерен на единице поверхности алмазного круга из синте-
тических алмазов больше, чем у кругов из природных алмазов
(при одинаковой концентрации и крупности зерен перед формова-
нием), вследствие большей хрупкости синтетических алмазов и
большего их измельчения в процессе формования круга. Расстоя-
104
ние между зернами у кругов из синтетических алмазов меньше,
чем у кругов из природных алмазов. Эти условия а также конфи-
гурация зерен обеспечивают при работе кругами из синтетических
алмазов большую производительность и меньшую шероховатость
поверхности.
Средневзвешенные размеры алмазных зерен в поперечнике,
классифицированных согласно ГОСТу 9206—59, приведены ниже.
№ зернистости алмаз-
ных зерен ....	А40	А32	А25	А20	А16	А12	А10	А8
Размеры зерен в мк	426	342	269	215	162	130	106	85
Таким образом, в алмазных кругах средневзвешенные раз-
меры зерен несколько больше, чем в абразивных, в результате
того, что зерен основной фракции в алмазном круге больше на
10—15%, что и определяет, с учетом меньших радиусов скругле-
ний вершин зерен, меньшую шероховатость поверхности. Число
алмазных зерен в единице веса алмазного порошка каждого после-
дующего номера зернистости в 2 раза больше.
РАЗНОВЫСОТНОСТЬ И НЕСООСНОСТЬ РАСПОЛОЖЕНИЯ ЗЕРЕН
Зерна в круге расположены на разных расстояниях от его
поверхности. Разновысотность расположения зерен в шлифоваль-
ном круге, считая от поверхности соприкосновения круга с де-
талью в глубь круга (рис. 30), определяет количество зерен при
одной и той же поперечной подаче, участвующих в процессе шли-
фования в каждый данный момент,
а также до известной степени стой-	_	/?
кость круга и шероховатость по-
верхности шлифуемой детали.
Толщина стружки, снимаемая
каждым зерном при одной и той же
поперечной подаче, зависит от рас-	л? ч/з/
стояния зерен, от шлифуемой по-
верхности И ОТ того, С каким мес- Рис. 30. Расположение зерен в шли-
-том поверхности детали они кон-	фовальном круге
тактируют (в канавке, образован-
ной зерном при предыдущем проходе, или в гребешке между
канавками). Степень разновысотности зависит не только от харак-
теристики круга и естественного расположения зерен в круге,
образовавшегося при его формовании, но и от способа и режима
правки. Разновысотность возрастает с увеличением вырывания и
обламывания зерен и уменьшается, когда в процессе правки часть
зерен обламывается, что особенно имеет место при правке алмазом.
Чем больше разновысотность, тем меньшее число зерен при-
нимает участие в резании, меньше средняя толщина и объем сни-
маемых стружек и грубее отшлифованная поверхность, но при
этом резание происходит спокойнее и опасность засаливания умень-
105
chipmaker, ru
шается, так как с увеличением разновысотности увеличивается и
расстояние между одновременно работающими зернами.
С уменьшением разновысотности равномерность нагрузки, при-
ходящейся на каждое зерно, возрастает; число зерен, принимаю-
щих активное участие в резании, увеличивается и шероховатость
шлифуемой поверхности уменьшается.
Правка с замедленной подачей уменьшает разновысотность,
стойкость круга и шероховатость поверхности. К этим же резуль-
татам приводит и правка при затуплении абразивных зерен.
Для определения разновысотности зерен в круге В. Д. Силь-
вестеров! применил стереограмметрические приборы (стереоком-
паратор СК-2 и др.), позволяющие
устанавливать по микростереофо-
тографии разновысотность зерен
того участка круга, с которого была
снята данная фотография. Про-
филь зерен, находящихся на уча-
стке круга после его правки, сня-
тый через бинокулярный микро-
скоп, приведен на рис. 31.
Разновысотность зерен возра-
стает с увеличением зернистости,
Рис. 31. Профиль зерен. Х40 номера структуры и уменьшением
степени твердости. Так, например,
у абразивного круга 40С1К в зависимости от способа его правки
разновысотность достигала 20—ПО мк, а у круга 6С1К она
колебалась в пределах 7—20 мк. Таким образом, шлифование
кругами, имеющими мелкую зернистость, происходит в условиях
снятия стружек более стабильной толщины и с меньшим расхо-
дом мощности станка.
Расположение зерен на рабочей поверхности, несоосное друг
к другу, приводит к тому, что даже при шлифовании методом вре-
зания каждое последующее зерно проходит по своему пути, не
совпадающему точно с путем предыдущего зерна, что и обеспечи-
вает небольшую шероховатость поверхности даже при этом виде
шлифования. Такое расположение зерен не всегда учитывается
при исследовании процессов шлифования, что приводит, как мы
увидим ниже, к неправильным и неточным выводам о протекании
процесса шлифования.
Чем больше концентрация зерен в алмазном круге, тем боль-
шее число зерен находится на рабочей поверхности, под которой
понимается поверхность с числом всех зерен, выступающих из
связки. Это число зерен зависит от величины подачи на глубину
резания и величины отжатия детали, действующих во взаимно
противоположных направлениях.
ГЛАВА V
ЭЛЕМЕНТЫ РЕЗАНИЯ И ОСНОВЫ ШЛИФОВАНИЯ
Процесс шлифования любой детали начинается с момента воз-
никновения контакта между зернами абразивного инструмента и
деталью и является результатом большого числа контактов, проис-
ходящих в условиях чрезвычайно высоких скоростей деформации.
В результате шлифования получаются детали с размерами
заданной точности и качеством поверхности. Шлифование обеспе-
чивает высокую точность цилиндричности и сопряжения деталей
(3 мк и меньше) и чистоту 7—13-го классов.
В зависимости от формы поверхности, подлежащей шлифова-
нию, допусков на размер и шероховатость поверхности процесс
обработки совершается на определенном шлифовальном станке.
Режим шлифования назначается в зависимости от тех условий,
которым цолжна отвечать обрабатываемая деталь. Так, например,
при заточке инструмента основная цель заключается в достижении
необходимой остроты и класса чистоты затачиваемой режущей
кромки для обеспечения максимальной стойкости инструмента,
а следовательно, и получения высокой производительности при
его эксплуатации. Этим условиям должны быть подчинены как
режимы шлифования и заточки, так и.выбор характеристики шли-
фовальных кругов. Поэтому при заточке инструмента, резьбо-
шлифовании и т. п. процессах нельзя выбирать чересчур твердые
круги и тяжелые режимы шлифования.
При обдирочных процессах, когда не надо бояться прижогов,
основной целью является получение высокой производительности
процесса шлифования. В этих случаях надо выбирать более твер-
дые круги и применять скоростные режимы.
Процесс шлифования осуществляется обычно с большой ско-
ростью. Скорость круга
nDn
vK = -gg- м/сек,
где D — диаметр круга в м\
п — число оборотов круга в минуту;
vK — скорость круга, равная 20—50 м/сек.
По мере износа круга его диаметр и скорость уменьшаются,
т. е. скорость резания при шлифовании является переменной
107
chipmaker.ru
величиной. Для шлифования с постоянной скоростью резания
необходимо по мере износа круга повышать его число оборотов.
Скорость вращения детали или, иначе, скорость круговой
подачи может быть подсчитана по формуле
п dn
1000 М/МИН,
где d — диаметр детали в мм;
п — число оборотов детали в минуту.
Скорость детали равна 10—5®м1мин, т. е. в десятки раз меньше
скорости круга.
Относительное перемещение детали и круга, создающее воз-
можность обработки детали, называется подачей; перемещение
детали и круга вдоль оси детали называется продольной подачей.
Величина продольной подачи выражается в долях ширины круга
на оборот шлифуемой детали.
При работе с продольной подачей на величину, меньшую ши-
рины круга, в резании принимают участие зерна, расположенные
по всей ширине круга, но главная часть работы падает на ширину
круга, равную продольной подаче на оборот изделия.
Относительное перемещение круга и детали в направлении,
перпендикулярном к шлифуемой поверхности, называется попе-
речной подачей. Поперечная подача определяет слой обрабатывае-
мого материала, снимаемый за один или двойной ход стола.
Непрерывная поперечная подача измеряется в мм/мин. Попереч-
ная подача при шлифовании в сотни раз меньше, чем при точении
и фрезеровании. При круглом шлифовании она обычно равна
0,02—0,05 мм!дв. ход.
В зависимости от вида шлифования и длины шлифуемых де-
талей применяются или непрерывная поперечная подача на каж-
дый оборот детали, или периодически действующая подача за один
ход стола.
Прерывистую подачу обычно применяют при шлифовании длин-
ных деталей, а непрерывную — при шлифовании коротких деталей
методом врезания.
В зависимости от вида и условий шлифования, типа и мощ-
ности станка, требований к точности и шероховатости поверхности
шлифуемых деталей процесс шлифования ведется с тем или иным
режимом. Таким образом, успешность процесса шлифования зави-
сит от назначенного режима шлифования, т. е. от количества
стружки, снимаемой в единицу времени, и от общего времени,
в течение которого достигнуты заданные точность и класс чистоты
поверхности детали.
В зависимости от способа закрепления обрабатываемой детали
различают шлифование ручное и механическое.
К первой группе следует отнести работу на точильных, поли-
ровальных подвесных и плоскообдирочных станках, обдирку,
108
очистку, Снятие заусенец, Затачивание ручных Инструментов,
обработку различных плоскостей.
Вторая группа включает все другие виды шлифования (рис. 32):
круглое наружное шлифование: с продольной подачей
(рис. 32, а), с подачей методом врезания (рис. 32, б), глубинное
Рис. 32. Схемы процессов абразивной обработки
(рис. 32, в), бесцентровое с продольной сквозной подачей и с по-
дачей до упора и методом врезания (рис. 32, г);
круглое внутреннее шлифование: с продольной подачей
(рис. 32, б), планетарное (рис. 32, е), бесцентровое (рис. 32, ж);
плоское шлифование: периферией круга (рис. 32, з), торцом
круга и сегментами (рис. 32, и);
109
chipmaker, ru
Заточка различного стального, твердосплавного и керамиче-
ского режущего инструмента;
разрезные и прорезные работы;
шлифовально доводочные работы: доводка (рис. 32, к), хонин-
гование (рис. 32, л), суперфиниширование (рис. 32, м);
фасонное шлифование: резьбошлифование, зубошлифование,
шлифование шаров, коленчатых валов деталей подшипников и
других деталей;
ленточное шлифование.
ОБРАЗОВАНИЕ СТРУЖКИ
Процесс снятия стружки при шлифовании происходит при
одновременном врезании в шлифуемую деталь нескольких зерен,
находящихся в данный момент в месте контакта абразивного ин-
струмента с деталью.
В связи с тем, что зерна в круге расположены на разной вы-
соте, сначала в металл врезаются кромки выступающих зерен
и затем лежащие глубже от поверхности. Врезаясь в металл,
кромка зерна действует на него сначала сдавливающе, и если сила
сжатия превосходит силу сопротивления металла, происходит от-
деление стружки. Очень много зерен при этом, скользя по металлу,
уплотняют его поверхность, в результате чего последующим зер-
нам приходится совершать большую работу для снятия стружки.
Каждое зерно при шлифовании срезает стружку переменной тол-
щины: совсем малой при врезании и выходе из контакта и большей
в середине процесса врезания, т. е. испытывает переменные напря-
жения, постепенно возрастающие, а затем падающие. Таким об-
разом, процесс образования стружки сопровождается упругими
и пластическими деформациями, в результате которых происходит
изменение формы и свойств снимаемого металла и поверхностного
слоя. Вследствие этого получаемые в процессе шлифования
стружки деформированы различно как по толщине, так и по длине.
Много стружек образовано при большом угле скалывания зерен
и получает малую усадку, многие вследствие высокой температуры
не имеют формы стружки и почти все имеют различную толщину —
от десятых долей микрона до десятых долей миллиметра.
Процесс снятия стружки происходит при очень большом удель-
ном давлении, большой скорости резания и сопровождается тре-
нием зерен и связки о металл и тепловыделением, намного превы-
шающим тепловыделения, имеющие место при работе стальными
и твердосплавными инструментами. Эти явления вызывают опла-
вление части стружек.
В зависимости от режима, вида обрабатываемого и абразивного
материалов и режущих кромок, углов при вершинах зерен и сте-
пени их остроты происходит резание, царапание или скобление
поверхности шлифуемой детали.
ПО
В тех случаях, когда зерна имеют острые кромки, небольшие
радиусы закруглений и оптимальные углы, происходит резание
или царапание металла. При этом получаемая стружка часто
имеет такой же вид, как сливная стружка при точении незака-
ленной стали с высокой скоростью резания (рис. 33). Такую
стружку чаще всего можно наблюдать при шлифовании кругами
из монокорунда и карбида кремния. Такое сходство формы под-
тверждает, что законы резания стальным инструментом приме-
нимы и для многих процессов шлифования. Если зерна имеют
тупые кромки, большие радиусы закругления и невыгодно ориен-
тированы относительно обрабатываемой поверхности, то происхо-
дит скобление поверхности, причем образование стружки сопро-
вождается в этих случаях резким повышением температуры и
получаемая стружка целиком или частично сгорает. Чем больше
радиусы закруглений режущих кромок зерен, тем труднее они
врезаются в снимаемый слой металла, большее трение, сильнее
деформации стружки (усадка до 5 раз и больше), выше темпера-
тура резания. Чем меньше радиусы закругления зерен, тем меньше
может быть толщина снимаемой стружки.
Некоторые исследователи утверждают, что снятие стружки
возможно только при определенном соотношении между твердо-
стью режущего инструмента и твердостью обрабатываемого мате-
риала. При точении это отношение равно 1,3—1,5, а при шлифо-
вании 1,3—2. В действительности же при шлифовании твердых
сплавов и труднообрабатываемых вольфраме-кобальтовых и
1U
chipmaker.ru
молибденовых сталей это отношение значительно меньше, однако
резание и снятие стружки происходят.
Каждое зерно начинает работать с удара режущей кромки
о снимаемый слой металла с силой, зависящей от величины подачи.
Сила удара уменьшается в результате того, что в момент удара
одних зерен часть других снимает стружку, так как величина дуги
контакта, как правило, больше, чем размеры зерен в поперечнике.
Чем большее число зерен одновременно врезается в снимаемый
слой, тем меньшая сила приходится на одно зерно. Чем больше
размеры круга, больше вес и выше его скорость, тем большее
давление приходится на одно зерно. Если сила резания превос-
ходит прочность зерна или силу его сцепления с другими зернами,
то оно обламывается или вырывается из связки. Практически зна-
чительно чаще зерна не вырываются и не обламываются, а только
очень немного истираются, о чем свидетельствует малая величина
износа круга за период стойкости. Особенно это относится к мелко-
зернистым кругам, при работе которыми число зерен, одновре-
менно врезающихся в деталь, особенно велико. Прочность зерен,
если они не дефектны (не имеют трещин, раковин и т. п.), обычно
превосходит силу их удара о деталь при обычно применяемых
при чистовом шлифовании подачах.
В отличие от точения, при котором резец, непрерывно снимая
стружку, в течение всего прохода находится под воздействием сил
резания, при шлифовании каждое режущее зерно за один оборот
круга работает в течение времени, измеряемого десятитысячными
и даже миллионными долями секунды. Это время равно
где I — длина дуги соприкосновения круга с деталью.
Так, например, снятие стружки длиной I = 0,25 мм и ее дефор-
мация при vK = 35 м!сек происходят за 0,000007 сек. Каждое зерно
работает с перерывом в ~ раз превосходящим время его работы.
Эти перерывы благоприятно отражаются на работе и стойкости
абразивного инструмента. Чем больше это отношение, т. е. чем
больше диаметр круга и чем меньше дуга соприкосновения, тем
легче условия работы зерен.
Величина усадки стружки также зависит от радиуса закруг-
ления и угла резания зерен. Чем они больше, тем большую дефор-
мацию испытывает снимаемая стружка, тем больше ее усадка.
В процессе шлифования часть стружки сгорает, часть вылетает
из зоны шлифования и часть застревает на зернах и между зернами
в порах круга. Увеличение отношения способствует лучшему
удалению стружки и охлаждению круга.
Зерна круга испытывают большие и быстро меняющиеся напря-
жения.
па
Какие же соотношения должны существовать между давлением
шлифования и структурой круга? С. Круг определяет это соотно-
шение так.
Зерно шириной 1 и длиной х подвергается при равномерно
распределенном давлении в Р кГ на единицу поверхности давле-
нию резания величиной Р = 1 -хР кГ, приложенному на расстоя-
нии -g- от острия зерна (рис. 34).
На работающем на изгиб сечении высо-
той у уравнение изгиба при угле резания а
дает отношение
tg а = 1,732
Рис 34. Схема давле-
ния на зерно
где k — прочность зерна при изгибе.
Следовательно, угол при вершине зерна
Р ГЛ
определяется отношением . Он увели-
чивается в тем большей степени, чем в большее количество раз
удельное давление на грани Р превышает прочность при изгибе.
Удельное же давление зависит непосредственно от характера мате-
риала. По мере увеличения давления на грань зерна, например,
при шлифовании литой стали должен увеличиваться угол при
вершине зерна. Даже при материале меньшей прочности удельное
давление может увеличиваться, если давление резания вблизи
острия зерна распределяется на небольшой площади, и тем самым
может возникнуть опасность разрушения режущей кромки и ее
обламывания при слишком остром угле зерна.
ТОЛЩИНА И ДЛИНА СТРУЖКИ. ПРИ ШЛИФОВАНИИ
Толщина стружек, снимаемых зернами абразивного инстру-
мента в процессе шлифования, зависит не только от поперечной
подачи, но и от других параметров режима шлифования, а также
от характеристики и диаметра абразивного инструмента, диаметра
обрабатываемой детали, мощности и состояния станка, в част-
ности его жесткости, метода и режима правки и вида правящего
инструмента.
Так как на поверхности абразивного инструмента находятся
зерна разной величины в пределах одного номера зернистости и
расположены они на разной высоте, то толщина стружки при шли-
фовании при совершенно одинаковых прочих условиях является
величиной переменной. Толщина стружки в процессе шлифования
сильно меняется и потому, что после каждого прохода на шлифуе-
мой поверхности остаются несошлифованные места — гребешки.
Вследствие беспорядочного расположения режущих зерен шаг
выступов и впадин этих гребешков непостоянен и при каждом
ИЗ
chipmaker, ru
последующем проходе зерна круга, попадая то на места впадин,
то на места выступов, снимают стружку разной толщины, величина
которой иногда превосходит величину поперечпой подачи t.
Вообще же, как правило, толщина стружки h меньше величины
поперечной подачи t. Такое положение объясняется упругим от-
жатием системы станок—абразивный инструмент—деталь, проис-
ходящим при нарушении равновесия в системе, которое может
быть вызвано рядом причин. В связи с этим утверждения некото-
рых авторов, что фактическая глубина резания, а следовательно,
и толщина стружки получаются в несколько раз больше, чем
номинальная поперечная подача, нельзя считать правильными.
Ширина стружки зависит от профиля врезающейся в металл
части зерна, толщины стружки, ее деформации и от профиля обра-
батываемой поверхности. Так как все эти параметры переменные
даже при одних и тех же условиях шлифования, то и ширина
стружки является переменной величиной. Общим для всех стру-
жек является то, что ширина их, как правило, в 10—20 раз больше,
чем их толщина, и во столько же раз меньше наибольших попереч-
ных размеров абразивных зерен. Это объясняется тем что шли-
фование обычно производится с глубиной резания, во много раз
меньшей величины зерен. Таким образом, и сечение стружки яв-
ляется величиной переменной. Отсюда можно сделать вывод, что
шлифованная поверхность после каждого прохода имеет свой
профиль, отличный по расположению и глубине впадин и высту-
пов от профиля, полученного при других проходах.
Рассмотрение стружек и их следов позволяет сделать вывод,
что они имеют весьма разнообразные профили в сечении: клина,
треугольника с большим основанием и малой высотой,трапеции,
запятой и т. п.
Длина стружки зависит от ее толщины, соотношения скоростей
круга и детали, от вида шлифования и шлифуемой поверхности,
т. е. от степени ее неровности и расположения выступов и впадин.
Длина стружки, снимаемая зернами одного и того же круга,
так же, как толщина и ширина, различна и, помимо указанных
выше факторов зависит от расположения зерен в круге и от места
их встречи с деталью. Несмотря на такое различие снимаемых
одним и тем же кругом стружек по их сечению и размерам, обра-
зование их подчиняется общему закону и оказывает большое влия-
ние на процесс шлифования.
Толщина стружки. Зависимость удельного напряжения режу-
щих зерен шлифовального круга от толщины стружки настолько
велика, что принято считать, что толщина стружки оказывает
преобладающее влияние на процесс шлифования. Изменение тол-
щины стружки сказывается на производительности и условиях
работы круга, на его самозатачиваемости и стойкости, на износе
и частоте правки, на силах резания и качестве отшлифованной
поверхности и т. д.
114
Шлифовальный круг по своей работе может быть сравнен
с фрезой, хотя он и отличается от фрезы прерывистостью режущей
кромки, беспорядочным расположением зерен, их формой и геомет-
рией и т. п. Поэтому на процесс образования стружки при шлифо-
вании, строго говоря, нельзя распространять схему образования
стружки при фрезеровании. Несмотря на это, почти во всех кни-
гах по резанию металлов и по шлифованию при рассмотрении
вопроса образования стружки пренебрегали этими отличиями
процесса шлифования, что отмечено И. Г. Брозголем.
При определении толщины
стружки по схеме фрезерова-
ния некоторые исследователи
(Ольден, Джон Гест, А. Гоф-
ман, С. Круг, А. Слепак,
Н. Ф. Баранеци др.), и в том
числе автор, исходили из
следующего представления:
в процессе круглого наруж-
ного шлифования зерна круга
врезаются в обрабатываемую
деталь и снимают стружки
(рис. 35). Обозначим шлифо-
вальный круг—А, деталь—В,
толщину стружки — h, дугу
контакта круга с деталью—/,
Рис. 35. Схема процесса круглого наруж-
ного шлифования
число режущих зерен на единицу длины дуги круга — ip, угол
РСК — через а и угол PC'К — через (3. Представим себе, что
в течение некоторого промежутка времени t процесса шлифо-
вания методом врезания зерно, находящееся в точке Р, пере-
местится в точку К. За это же время деталь, вследствие ее враще-
ния с меньшей скоростью, пройдет-путь КМ, в результате чего
зерно снимет стружку РКМ. Расстояние MN представляет собой
максимальную толщину стружки, снимаемую воображаемым от-
дельным зерном. Так как в действительности на расстоянии РК
MN
находится ip зерен, то каждое зерно снимает стружку ——.
1р
Из рассмотрения двух прямоугольных треугольников СКЕ
и CKD находим, что [_DKE — а + Р-
Из рассмотрения треугольника КМ К находим, что MN =
= КМ sin (а + Р); но расстояние КМ равно пути детали за
время t, т. е. КМ = vdt.
В действительности на протяжении дуги контакта круга с де-
талью РК = I = vKt имеется не одно зерно, a ipl. Так как
t —	, то Л =sin (а6) = —sin (аР).	(1)
ик ’	vKtpl '	17 VKlp '	" v '
115
chipmaker.ru
Из тех же треугольников легко установить, что sin (й + 0) =
=	| ,Jd- , гДе 1ф — фактическая глубина резания.
Подставляя значение sin (а + Р) в формулу (1) получим, что
толщина стружки
Е. Н. Маслов, рассматривая вопрос о толщине стружки, учел
прерывистость режущей кромки
Рис. 36. Схема образования?"стружки
стружки (рис. 36), считает, что
и влияние ширины круга и до-
полнил формулу (2), введя в зна-
менатель величину 2vd, весьма
мало изменяющую, однако, ре-
зультат при определении тол-
щины стружки. Для круглого
наружного шлифования с про-
дольной подачей он дополнил
формулу (2), отношением ,
где s — продольная подача и
В — ширина круга.
Формула Ольдена, как и
формулы других исследовате-
лей, фактически не учитывает
влияния отжима системы ста-
нок — круг—деталь на толщину
стружки.
И. М. Брозголь, исходя из
другой схемы образования
максимальная толщина стружки
равна глубине врезания зерна круга в деталь: /г — Фактически
при одном и том же режиме шлифования, в зависимости от разной
высоты расположения зерен на режущей поверхности и величины
упругого отжатия системы, толщина стружек, снимаемых даже
только в течение одного их контакта с деталью, будет различна
и лежит в пределах h =	= t — с ± х, где с — величина отжа-
тия, направленная в сторону уменьшения глубины резания,
/ — поперечная подача, х — некоторая часть выступа (-{-) или
впадины (—), оставшаяся не снятой при предыдущем проходе
зерна. В тех случаях, когда х = с, глубина врезания равна попе-
речной подаче. Когда х имеет знак минус, т. е. зерно попадает
во впадину, 1ф меньше t и наоборот. Величина х может быть и
больше t. Таким образом, толщина многих стружек tq, снимаемых
при шлифовании, превосходит t в 2 раза и более, но не в 15—30 раз,
как иногда предполагают. Величина с в процессе шлифования все
время меняется: в период врезания она растет, в период выхажи-
вания она уменьшается, в период установившегося резания она
остается относительно постоянной.
116
Для разных видов шлифования и типов станков величина С
имеет различные значения. Так, для круглого наружного шлифо-
вания она, как показали опыты В. А. Шальнова, достигает 0,4—
0,6/, а для плоскошлифовальных станков, работающих перифе-
рией круга, 0,2—0,3/, т. е. отжим происходит главным образом
у передней и задней бабок круглошлифовального станка.
При шлифовании кругами различной степени жесткости тол-
щина стружки при одинаковых режимах получается разная. Так,
например, при шлифовании алмазными кругами на органической
связке толщина стружки в 2 раза меньше, чем при шлифовании
кругами на металлической связке при тех же режимах резания,
что объясняется большей жесткостью кругов на металлической
связке.
Толщина стружки, подсчитанная для реальных случаев шли-
фования по формулам Ольдена—Дженкса, Е. Н. Маслова и дру-
гих авторов, принявших ату схему образования стружки, имеет
очень малую величину, отличную от фактической толщины
стружки, которую можно собрать в процессе шлифования. По мне-
нию автора, часть зерен, вершины которых расположены на рас-
стоянии h от поверхности круга, срезают тонкие стружки (меньше
1 мк), которые сгорают и потому не могут быть собраны.
Существующие формулы не позволяют точно определить тол-
щину стружки. Однако они дают некоторое общее представление
о влиянии подач, скоростей и диаметров круга и детали на тол-
щину стружки, а следовательно, и на весь процесс шлифования.
Фактически одна сторона стружки (срезаемая данным зерном)
менее выпуклая (почти плоская), чем другая. За время контакта
зерна круга с деталью она пройдет расстояние во столько раз
меньше, во сколько раз скорость детали меньше скорости круга,
т. е. в 6^- раз. При нескоростных режимах шлифования это
отношение обычно колеблется в пределах 1 : 40—1 : 100. Так как
длина контакта является очень малой величиной, то расстояние,
которое пройдет деталь за время контакта с одним (данным)
зерном А/, будет совсем малой величиной. Совсем малой величиной
будет и Ай, на которую увеличивается за счет скорости детали
максимальная толщина стружки. Однако нельзя делать вывод
о том, что скорость детали не влияет на толщину и длину стружки.
Правильнее сказать, что хотя скорость детали оказывает незна-
чительное влияние на изменение размеров стружки, однако
(так как при шлифовании снимается колоссальное количество
стружки) она сказывается на производительности процесса.
С повышением скорости детали сила резания обычно увеличивается,
чем и объясняется повышение производительности. Это положе-
ние находит подтверждение особенно при скоростном шлифовании.
Минимальная толщина стружки, которая может быть снята
при шлифовании, не зависит, как и при точении, от величины
117
chipmaker.ru
радиуса притупления. Она может быть меньше, чем величина
радиуса зерна, за счет применения при шлифовании высоких
скоростей резания и возникающих при этом упругих деформаций.
Длина стружки. Длина стружки, снимаемой при шлифовании
одним зерном круга, равна пути зерна, которое оно совершает
при соприкосновении с деталью. Этот путь зависит от многих
факторов. Дуга контакта зерна круга с деталью может быть равна
MN или Л/L = LM (см. рис. 36) в зависимости от значений ве-
личин X.
В случае круглого наружного врезного шлифования, т. е.
когда продольная подача отсутствует, длина стружки будет
равна приблизительно длине дуги контакта круга с деталью
плюс длина дуги в результате поворота детали Д/ за время со-
прикосновения ее с одним (данным) зерном круга, причем 1Н
будет лежать в пределах
lH = D( 1	=	±^.-\а.
н \ 60гк /	\ 60гк /
Пренебрегая весьма малой величиной -ggg- , имеем
lH = Da -г- Ra.	(3)
Из рассмотрения треугольников ОРМ и СРМ находим
fl2 = (fl-ft2)2 + (Ay и rz = (r~htf+(b\\
где	7
А = NP = PM, R = OL и г = СК.
откуда
~ = h2 (2R - h2) = h, (2r - ftj.
Принимая 2R — h2 = 2R и 2r — hy = 2r, так как доли
толщины стружки ftj и h2 чрезвычайно малы по сравнению с диа-
метрами круга и детали, получаем
~ — 2Rh2 = 2rhlt
отсюда
. Ь2 , Ь2
4D и hl~ 4<1 :
следовательно,
h2^hl±=^~h2)±.
Решая это уравнение относительно h2, находим
118
Угол а вследствие его малой величины можно считать равным
sin а, тогда
г--------- /---------ZT
R— h, 1 / 2h2	“2
а = sina = у 1 —cosa = |/ 1-----^ = |/
или, пренебрегая величиной как очень малой, получаем
а = 2)/А.	(5)
Подставляя вместо h2 ее значения из формулы (4), находим
“ = 2 D(D + d) = 2	D(D[d) ’	(6)
Подставляя эти значения а в формулы длины стружки, полу-
чаем, что величина 1Н находится в пределах
1н = 20 У1ф D ,D + = 2 УЧ | ~b+~d'
и
Ч = 2AJ у7ф |/ о (О -f- d)~ = УЧ D + d '
При круглом наружном шлифовании длина стружки увели-
чивается с увеличением диаметров круга и детали, величины
фактической глубины резания, отношения скорости детали к ско-
рости круга.
При внутреннем шлифовании дуга контакта между зернами
круга и детали будет больше, чем при наружном шлифовании,
причем формулы для длины стружки будут отличаться от выра-
жений (7) и (8) только знаком минус в знаменателе, так как d^> D,
а именно:
/в=2^]/-^.	(9)
и
=	(10)
При плоском шлифовании периферией круга, когда a = со,
1Н = 2УПГФ	(11)
и
Ч = УШф.	(12)
Следовательно, длина стружки при этом виде шлифования
возрастает пропорционально корню квадратному из диаметра
круга и фактической глубины резания. Она также увеличивается,
119
chipmaker.ru
но на очень незначительную величину, при возрастании отноше-
ния скорости продольной подачи детали к скорости круга.
При плоском торцовом шлифовании дуга контакта каждого
зерна круга (сегмента, бруска) с деталью во много раз больше,
чем при любом другом виде шлифования, и зависит от диаметра
круга, ширины или диаметра шлифуемой детали и отношения
скорости детали и скорости круга.
Максимальная длина стружки
1 _ hDcl ,	11
т ” 360° ± 6ttoK •
Чем больше а, тем длинее стружка, тем хуже условия удале-
ния ее из зоны резания, тем более открытой должна быть струк-
тура круга. Именно этими обстоятельствами объясняется приме-
нение при торцовом плоском шлифовании кругов более открытых
структур и составных кругов из сегментов. Расстояния между
сегментами, уменьшая поверхность контакта абразивного инстру-
мента, одновременно облегчают условия выхода стружки и усло-
вия всего процесса шлифования вследствие лучшей вентилируе-
мости круга и меньшего нагрева шлифуемой поверхности.
Угол а тем больше, чем больше ширина или диаметр шлифуе-
мой детали. Отсюда длина стружки тем больше, чем шире шлифуе-
мая поверхность. Из формулы (13) следует, что длина стружки
при торцовом плоском шлифовании прямо пропорциональна
диаметру круга. Таким образом, чем больше диаметр круга, тем
больше должна быть производительность процесса шлифования.
С увеличением отношения скорости движения детали к скорости
круга длина стружки также увеличивается, однако настолько
мало, что ею можно пренебречь. С увеличением скорости круга
длина стружки, наоборот, несколько уменьшается.
ГЛАВА VI
ТЕПЛООБРАЗОВАНИЕ И СИЛЫ РЕЗАНИЯ
ПРИ ШЛИФОВАНИИ
Т ЕПЛООБРАЗО ВАННЕ
Производительность шлифования, качество шлифуемой по-
верхности и поверхностного слоя в значительной степени зависят
от температурных условий, в которых протекает процесс шлифова-
ния. Прижоги, трещины, структурные изменения поверхностного
слоя, выражающиеся в отпуске или вторичной закалке, коробле-
ние и другие деформации являются результатом высоких темпе-
ратур, возникающих на поверхности шлифуемой детали. Поэтому
изучение теплообразования в этих условиях имеет большое зна-
чение.
Процессы шлифования близки к процессам трения и износа
тем, что они протекают в условиях сильного тепловыделения
от упругих и остаточных деформаций в результате той большой
работы, которая совершается абразивными зернами, отделяющими
громадное число стружек при значительных удельных давлениях.
В работе трения определенную роль играет также связка, скреп-
ляющая зерна между собой, которая хотя и не производит реза-
ние, но интенсивно участвует в теплообразовании.
Общее число стружек снимаемых периферией круга за один
проход при круглом центровом шлифовании:
TtDHnKipL
k =---------,
sng
где L — длина шлифуемой поверхности в мм\
s — продольная подача детали в мм/об-,
пк и пд — число оборотов круга и детали в минуту;
D — диаметр круга;
Н — его высота;
ip — число зерен на 1 мм ширины круга.
Для того чтобы представить сабе, в течение какого времени
происходит снятие стружки, нагрев шлифуемой поверхности,
износ и остывание зерен круга, определим эти параметры для
121
chipmaker.ru
конкретного случая шлифования кругом D = 500 мм, Н = 50 мм,
при пк = 1400 об/мин, па = 140 об/мин, L = 500 мм, s =
= 20 мм/об и ip = 3.
.	3,14-1400-500-500-50-3 KQ ППЛ
k = —--------14о~. 2б----— 58 875 000 стружек.
Время, за которое каждое из зерен круга, расположенных
в один ряд по ширине на его периферии, снимет стружку
,	60
=-----==- сек.
Р nnKDtp
Таким образом, чем больше скорость и диаметр круга, а также
число зерен в нем, т. е. чем меньше его зернистость, тем меньше
время, за которое снимается стружка. Влияние скорости детали
на время tp чрезвычайно мало, поэтому в этой формуле оно не
учтено.
Для круга диаметром 500 мм, зернистостью 25, т. е. при ip == 3,
работающего со скоростью 1400 об/мин'.
= 3,14-500-1400-3 = °>0000009 сек-
Каждое зерно за период стойкости работает время, измеряемое
сотыми или десятыми долями секунды. Так, для данного примера
при стойкости круга 30 мин каждое зерно фактически работает
только 0,0378 сек, чем и объясняется весьма малый износ круга
за период его стойкости.
т
Скорость нагрева vr = -у град/сек, где Т — температура
шлифуемой поверхности. При Т = 1000° С vT = 1,11 X
X 109 град/сек.
Возможное время для остывания каждого зерна
t =60(1___________________________
° пк \ iiDip)
Для данного примера t0 = 0,0428 сек, т. е. в десятки тысяч
раз больше, чем время нагрева. Фактически каждое зерно осты-
вает почти с той же скоростью (несколько большей), с которой
нагревается. Поэтому круг при шлифовании остается всегда
холодным.
При снятии стружки с большой скоростью происходит деформа-
ция (уплотнение) шлифуемой поверхности, сопровождаемая тре-
нием, и возникает очень высокая температура. Так как каждая
отделяемая стружка имеет чрезвычайно маленький объем, изме-
ряемый тысячными долями кубического миллиметра, а время,
за которое выделяемое при шлифовании тепло, поглощается
стружкой, ничтожно мало, стружка зачастую нагревается до
температуры, близкой к температуре плавления стали (1100—
1200° С), и частично сгорает.
122
При шлифовании деталей из титана стружка сгорает или спе-
кается еще в момент ее отделения, при шлифовании деталей из
стали — после отделения. Стружка весьма мала и потому, погло-
щая тепло, изменяется в цвете, оплавляется, сплавляется в ша-
рики, распадается на отдельные частицы — искры и сгорает.
Сгорание стружки происходит вследствие интенсивного окисления
кислородом воздуха, содержащегося в металле углерода. Различ-
ные примеси, находящиеся в металле, определяют интенсивность
окисления и нагрева стружки и изменяют форму пучка искр,
что позволяет таким методом контролировать марку шлифуемого
металла.
Имеется ряд специальных сплавов и металлов, при шлифова-
нии которых искрения совсем не наблюдается (например, цинк,
свинец, вольфрам, платина, золото, серебро, берилий и др.).
Такие сплавы и металлы очень плохо шлифуются электрокорундо-
выми кругами и несколько лучше мягкими кругами из карбида
кремния. У большинства металлов теплопроводность с возраста-
нием температуры ухудшается. Только у алюминия и некоторых
жаропрочных сплавов коэффициент теплопроводности с повыше-
нием температуры возрастает. При шлифовании с малой скоростью,
например 0,5 м/сек (практически совершенно непрвменяемой),
время отделения стружки увеличивается и стружка не нака-
ляется до красного каления и не сгорает; поэтому при шлифова-
нии с такой скоростью искрообразования не происходит. Таким
образом, в повышении температуры главную роль играет скорость
резания.
При скорости 1 м/сек при прочих равных условиях шлифова-
ния стружка накаляется и часть ее отделяется в виде искр. В то же
время при точении со скоростью 60 м/мин стружка не нагревается
до такой температуры, что является результатом большего объема
снимаемой стружки и лучшего, вследствие этого, теплообмена.
Таким образом, вторым фактором, определяющим величину
теплообразования и среднюю температуру стружки, является ее
масса.
По данным Я- Г. Усачева, при точении быстрорежущими
резцами со скоростью v = 10-е-20 м/мин в стружку уходит 60—
80% тепла, образующегося в процессе резания, причем с повы-
шением скорости этот процент растет. Остальная часть тепла
уходит в режущий инструмент (15—20%), обрабатываемую де-
таль (4—5%) и в. окружающую среду (1%).
При шлифовании, т. е. в условиях работьГс высокими скоро-
стями (30—50 м/сек), когда основная работа затрачивается на
преодоление сил трения, пока еще не установлено, какая доля
общего тепла, возникающего при шлифовании, уходитв стружку,
абразивный инструмент, деталь и окружающую среду. По данным
различных исследований, в зависимости от режима шлифования
И метода охлаждения в деталь уходит ?0—80%, в шлифовальный
123
chipmaker.ru
круг 9—13% тепла, образующегося при шлифовании, в стружку
до 8%, в охлаждающую жидкость до 13%.
Увеличение нагрева пропорционально повышению твердости
и плотности структуры металла шлифуемых деталей, увеличению
глубины резания и уменьшению скорости детали.
Теплопроводность абразивных инструментов в десятки раз
ниже, чем у металлов. Так, например, у наиболее распростра-
ненных абразивных инструментов из электрокорунда средней
зернистости и средней твердости (40СМ) коэффициент теплопро-
водности X равен 1,7 ккал/(м-ч-град), у таких же инструментов из
карбида кремния 3,35 ккал/(м-ч-град), у деталей из конструкцион-
ной стали 50 ккал/(м • ч • град), у деталей из чугуна 40 ккал (м-ч- град).
Поэтому абразивный инструмент нагревается значительно меньше,
чем шлифуемая деталь.
Такой низкий коэффициент теплопроводности абразивных
инструментов объясняется наличием в них пор, запол-
ненных воздухом, у которого коэффициент теплопроводности
0,02 ккал!(м-ч-град). Поэтому X кругов падает прямо пропор-
ционально росту пористости кругов. В зависимости от харак-
теристики кругов и температуры шлифования К электрокорундовых
кругов находится в пределах 0,2—0,3 ккал/(м-ч-град), К кругов
из карбида кремния находится в пределах 0,3—8 ккал! (м-ч-град).
Жаропрочные сплавы, имеющие весьма малый коэффициент
теплопроводности, плохо шлифуются, и в результате круги имеют
низкую удельную производительность. Так, например, у сплава
ХН77ТЮ X = 0,023 кал!(см-сек-град), т. е. в 4 раза худший,
чем у стали 45 (Z = 0,11 кал!(см • сек -град), и к тому же сплав
ХН77ТЮ имеет высокую микротвердость и склонность к нали-
панию стружки, что и определяет его плохую обрабатываемость
и малую удельную производительность — в 10 раз ниже, чем
у стали 45. Низкий коэффициент теплопроводности твердых
сплавов, например у сплава Т15К6 К = 0,065 кал!(см-сек-град),
также обусловливает их трудную обрабатываемость, несмотря
на то, что они шлифуются кругами из карбида кремния, зерна
которых имеют меньшие радиусы округлений и более высокий
класс чистоты поверхности. Отсюда следует вывод, что между
теплопроводностью и обрабатываемостью существует зависимость:
чем ниже коэффициент теплопроводности, тем хуже обрабаты-
ваемость. Теплопроводность аустенитных сталей хуже, чем мартен-
ситных.
На температуру поверхности детали и процесс шлифования
оказывают влияние все факторы процесса шлифования: характе-
ристика и размеры абразивного инструмента и особенно форма,
углы и расположение зерен, режим работы, свойства обрабаты-
ваемого материала, размеры шлифуемой детали, охлаждающая
жидкость, время шлифования и др. Комплексным фактором тепло-
образования является трение абразивных зерен «’ деформация
124
металла. С увеличением глубины и времени шлифования темпе-
ратура шлифуемой детали, как показали опыты Е. Н. Маслова,
возрастает, что объясняется большим расстоянием между зернами,
участвующими в этом случае в резании, и большим контактом
их с обрабатываемой поверхностью.
С увеличением скорости шлифовального круга температура
поверхности шлифуемой детали уменьшается, о чем свидетель-
ствует опыт скоростного шлифования. Падение температуры
вызвано тем, что с увеличением скоростей резания уменьшается
время контакта между кругом и деталью и увеличиваются коли-
чество и скорость истечения охлаждающей жидкости. Таким обра-
зом, влияние скорости отделения стружки в данном случае локали-
зуется этими факторами.
С увеличением твердости, уменьшением номера структуры и
величины абразивных зерен в круге температура возрастает, так
как при таких условиях шлифования в единицу времени снимается
большее количество стружек, т. е. затрачивается большая работа,
а на удаление затупившихся зерен твердого круга также необхо-
димо затрачивать больше усилий. Увеличение размеров и скорости
шлифуемой детали способствует более интенсивному отводу тепла.
Это необходимо учитывать, особенно при шлифовании деталей
из закаленных сталей, теплопроводность которых после закалки
снижается, а также при шлифовании деталей из легированных
сталей. Детали, имеющие меньшие диаметр и массу, хуже отводят
тепло, и поэтому поверхности их больше подвергнуты опасности
прижога и образованию трещин, а следовательно, и структурным
изменениям шлифуемого поверхностного слоя металла.
Трещины являются результатом перегрева шлифуемой по-
верхности на 800—1000° С, причем глубина их на закаленных
сталях примерно равна глубине слоя закалки. Трещины и при-
жоги могут привести к увеличению хрупкости, потере ударной
вязкости и усталостному разрушению. Причиной образования
прижогов и трещин при шлифовании может явиться неправиль-
ная термическая обработка стали. Такие случаи наблюдались
при обработке жаропрочных сплавов (ЖС-6). Внутренние напря-
жения в термически обработанных деталях из стали требуют
осторожного шлифования. При несоблюдении этого условия воз-
можно возникновение трещин. Чем больше нагрев поверхности
и чем резче происходит ее охлаждение, тем выше напряженность
поверхностного слоя, тем больше опасность появления трещин.
Прижоги являются результатом более высокой, чем это тре-
буется, твердости кругов, их засаливания и вибраций, неодно-
родности структуры, неуравновешенности, а также большой глу-
бины резания. Прижоги и трещины возникают главным образом
на закаленных стальных деталях, имеющих высокую твердость
и прочность, а также на деталях, изготовленных из металлов,
имеющих низкую температуропроводность. Так, например, шли-
125.
chipmaker.ru
фование деталей из жаропрочных сплавов, имеющих в отличие
от других металлов низкую теплопроводность, происходит в усло-
виях образования высокой температуры и плохого отвода тепла,
вследствие чего и возникает опасность появления прижигов и
трещин. Шлифование быстрорежущих сталей, имеющих меньшую
теплопроводность по сравнению с углеродистыми, требует по
этим же причинам большой осторожности и умения.
Прижоги, как правило, сопровождаются понижением твердости
и износостойкости поверхностного слоя. При прижогах темпе-
ратура поверхностного слоя бывает настолько высокой, что обра-
зует вторично закаленный слой. Глубина этого слоя обычно не
превосходит сотых долей миллиметра и зависит от условий и
режима шлифования, характеристики круга и свойств обрабаты-
ваемого материала. Чем больше нагрев поверхности и резче
происходит ее охлаждение, тем выше напряженность поверхност-
ного слоя, больше опасность, появления трещин.
Иногда напряжения, возникающие при нагреве поверхности,
настолько велики, что происходит коробление детали. Такие
случаи наблюдаются особенно при плоском шлифовании тонких
деталей.
Как показали исследования, особенно сильное влияние на
глубину измененного поверхностного слоя оказывает скорость
детали. Чем она меньше, тем выше опасность прижога и глубина
измененного слоя, и наоборот. Поэтому при появлении в процессе
шлифования прижогов и трещин прежде всего следует увеличить
скорость детали.
Для снижения опасности возникновения трещин при шлифо-
вании деталей из жаропрочных сплавов рекомендуют повышать
скорости детали до 70 м!мин, что позволяет уменьшить время
контакта между кругом и деталью и время действия мгновенной
температуры, возникаемой при шлифовании.
Увеличение поперечной подачи, особенно внезапное, что
иногда наблюдается при неисправных механизмах подачи, также
способствует появлению прижогов и трещин. Увеличение скорости
круга снижает глубину деформируемого поверхностного слоя.
Появление прижогов иногда вызывается разновысотностью
расположения зерен, особенно в тех случаях, когда эта разновы-
сотность неравномерна, вследствие чего происходит то большой,
то малый съем металла. Опасность прижогов возрастает также
с увеличением интенсивности снимаемого слоя и уменьшением
диаметра шлифуемой детали.
Увеличение степени твердости круга, уменьшение размера
зерен и номера структуры помогают образованию прижога и трещин.
Чем больше радиус скругления у вершины зерен, тем выше
температура при образовании стружки этим зерном.
Неоднородность твердости и неуравновешенность круга также
могут явиться причиной возникновения трещин, особенно прц
126
шлифовании закаленных быстрорежущих сталей. Иногда имеют
место случаи возникновения прижогов и трещин при шлифовании
одним и тем же хорошо до этого работавшим кругом, что некото-
рыми исследователями объясняется как результат изменения
твердости круга под воздействием охлаждающей жидкости. В дей-
ствительности же это является результатом неоднородности
твердости круга.
Шлифование всухую и недостаточное охлаждение способствует
появлению прижогов. Весьма чувствительны к нагреву и прижо-
гам и потому требуют весьма интенсивного охлаждения стали
с высоким содержанием углерода и хрома. При шлифовании дета-
лей из чугуна прижоги бывают реже в связи с тем, что содержа-
щийся в чугуне графит действует как смазка, уменьшающая
износ зерен круга и защищающая поверхность детали от при-
жогов.
При недостаточном охлаждении трещины возникают даже
чаще, чем при шлифовании всухую. Трещины образуются и вслед-
ствие резкого охлаждения детали.
Часто причиной появления трещин является шлифование де-
талей после азотирования. Поэтому детали, которые должны
быть подвергнуты азотированию и шлифованию, следует сначала
шлифовать, а затем азотировать и после этого хонинговать.
Увеличение ширины круга и продольной подачи вызывает
рост теплообразования пропорционально количеству работающих
зерен. Поэтому при работе широкими кругами не следует приме-
нять те же режимы, что и при шлифовании узкими кругами.
При прочих равных условиях в этих случаях круги должны быть
мягче.
Под воздействием высоких давлений и нагрева в процессе
шлифования контактные поверхности обрабатываемого материала
и зерен абразивных инструментов претерпевают некоторые физи-
ко-механические изменения. Для выявления этих изменений
Г. В. Бокучава определял микротвердость зерен абразивных
материалов в нагретом состоянии. Данные, полученные при по-
мощи прибора типа ПМТ-3 с алмазным наконечником в виде че-
тырехгранной пирамиды (табл. 19) показали, что особенно умень-
шается микротвердость у карбида кремния.
При температуре 90(Г С твердость электрокорунда равна
твердости карбида кремния, а твердость электрокорунда с добав-
кой окиси хрома даже выше, т. е. этот материал оказался более
стойким при нагреве. Однако из этих данных нельзя сделать
вывод о том, насколько и изменяется ли вообще твердость режущей
поверхности зерен в процессе шлифования под воздействием мгно-
венного, происходящего в миллионную долю секунды, теплового
удара. Зерна под воздействием нагрева изнашиваются быстрее,
чем при его отсутствии. Однако мгновенный нагрев вызывает
изменения твердости и ускорения износа зерен в такой же степени,
127
chipmaker.ru
Таблица 19
Микротвердость абразивных материалов при нагреве
Абразивный материал	Температура в °C									
	20	500	600	700	800	S00	1000	1100	1200	1300
Карбид кремния . .	3300	2460	2250	2180	1710	1520	1385	1170	970	~	
Электрокорунд . . Электрокорунд с до-	2460	2350	2250	2050	1850	1490	1250	980	570	410
бавками окиси хрома 		2700	2620	2500	2200	2150	2000	1490	1250	660	590
как при длительном нагреве. С увеличением скорости резания
абразивного инструмента одной и той же твердости его износ
уменьшается, хотя мгновенная температура при этом увеличи-
вается .
Износ зерен в течение одного контакта с деталью
ПС
и = — мм,
т ’
где п — число оборотов круга в минуту;
с — стойкость круга в минуту;
т — износ круга на сторону в мм за период стойкости.
Для круга, работающего при 1500 об!мин, имеющего с =
— 10 мин и т = 0,05 мм, износ в течение одного контакта будет
равен 0,000003 мм. Таким образом, если оплавление зерен в про-
цессе шлифования и имеет место (в чем мы сомневаемся), то на
износ их оно едва ли влияет.
Влияние смазочно-ох паждающей жидкости. Сухое шлифова-
ние все более вытесняется шлифованием с охлаждением. Его
применяют при работе на обдирочно-подвесных шлифовальных
станках, при плоском шлифовании на торцошлифовальных стан-
ках с вертикальным шпинделем, при заточке некоторых режущих
инструментов, когда охлаждение мешает наблюдению, при отрезке
и в некоторых других случаях. Производительность при сухом
шлифовании обычно выше, а удельный съем металла в 3 раза
ниже, чем при работе с охлаждением водными эмульсиями. Шли-
фование чугунных деталей во избежание коррозии также произ-
водится всухую. Во всех прочих случаях шлифование произво-
дится с охлаждением, так как снятие стружки при шлифовании
сопровождается большим местным тепловыделением и нагревом
детали, вызывающим высокие температурные местные напряже-
ния, сильным измельчением стружки и забиванием пор круга,
значительным пылевыделением вследствие износа круга и боль-
шим трением зерен круга и связки об обрабатываемый металл.
128
Применяемые при шлифовании жидкости должны: 1) обладать
хорошими охлаждающими свойствами во избежание нагревания
поверхностного слоя детали; 2) обладать смазочными свойствами
для уменьшения трения при резании и снижения износа круга,
для сохранения на более длительное время режущей способности
круга и получения качественной поверхности изделий; 3) спо-
собствовать удалению из пор круга стружки и абразивной пыли,
а также налипшего металла с зерен круга и уменьшению его
засаливания. Охлаждающие жидкости могут также обладать свой-
ствами, повышающими производительность шлифования.
Смазочно-охлаждающие жидкости не должны затруднять на-
блюдения за работой. Поэтому при чистовом шлифовании приме-
няют обычно прозрачные жидкости, а при черновом — эмульсии.
Применяемые жидкости не должны: 1) разъедать и корро-
зировать детали станка и шлифуемые детали; 2) содержать вред-
ные компоненты; 3) быстро портиться, загустевать и содержать
выпадающие в виде осадков вещества, засоряющие поры круга;
4) загораться под действием искр, а также сильно вспениваться
и нагреваться. Чем холоднее жидкость, тем лучше ее охлаждаю-
щее действие, поэтому, если это возможно, ее следует охлаждать
в процессе работы.
Обилие смазочных веществ в жидкости может повлечь закупо-
ривание пор круга и его засаливание, а следовательно, уменьше-
ние стойкости и преждевременную правку круга.
Охлаждающее и смазочное действие так же, как и способность
создавать прочные и термостойкие защитные пленки, предохра-
няющие зерна от износа и нагрева, у разных жидкостей различны.
Оно тем выше, чем выше ее теплопроводность и теплоемкость.
Так, у водного раствора хлористого натрия оно в несколько раз
выше, чем у других водных растворов и масел. Однако применение
этого раствора нельзя рекомендовать из-за коррозирующего
действия. Теплопроводность масла в 4 раза хуже, чем воды, по-
этому и жидкости на масляной основе обладают худшей охлажда-
ющей способностью.
Вследствие значительной теплоемкости и прозрачности хоро-
шей охлаждающей жидкостью должна бы была быть вода. Однако
в чистом виде ее нельзя рекомендовать для охлаждения, так как
она плохо смывает абразивную пыль и вызывает коррозию на
шлифуемых деталях и частях станка.
Наиболее распространенными жидкостями, служащими для
охлаждения и обладающими хорошей способностью поглощать
тепло, являются водные растворы, содержащие небольшое коли-
чество кальцинированной соды, мыла и пр., водные эмульсии на
масляной основе.
Так, при круглом наружном, внутреннем и плоском шлифова-
нии деталей из инструментальных, конструкционных и легиро-
ванных сталей применяют 1,5—3%-ный раствор эмульсола или
129
chipmaker.ru
соды с добавкой мыла. Хорошими охлаждающими жидкостями,
применяемыми при шлифовании стальных и чугунных деталей,
являются также водные растворы, содержащие: 0,8% кальци-
нированной соды и 0,25% нитрида натрия, или 0,5% соды и 0,5%
нитрида натрия и 0,35% сульфофрезола, или водные растворы
с добавкой 0,5—0,8% тринатрийфосфата и 0,25% нитрида натрия.
Эти добавки даются для уменьшения поверхностного натяжения
воды и тем самым повышения ее смачивающих и охлаждающих
свойств. Чем меньше поверхностное натяжение охлаждающей
жидкости, тем больше удельная производительность шлифования.
Нитрид натрия способствует образованию пленок, предохра-
няющих. деталь от коррозии, и поэтому добавляется в охлажда-
ющие жидкости. Недостатками этих жидкостей являются их
ничтожное смазочное действие вследствие отсутствия у соды
этих способностей, а при применении мыла еще и вспенивание.
Повышение концентрации раствора не улучшает его охлаждаю-
щего действия и поэтому не рекомендуется.
Детали при охлаждении водными растворами с добавками,
предохраняющими от коррозии, не получаются такого высокого
класса чистоты, как при охлаждении масляными эмульсиями.
При шлифовании кругами на бакелитовой связке содержание
соды в растворе снижается до 0,5—1%, так как более крепкий
раствор понижает прочность бакелитовых кругов. Содовые рас-
творы, разрушающе действуют на окраску станков и оставляют
белый налет на деталях. Поэтому вместо соды часто применяют
триэтаноламин или тринатрийфосфат, обладающие антикорро-
зийными свойствами, хорошей смывающей способностью и повы-
шающие режущую способность круга.
Для повышения стойкости режущей кромки круга и умень-
шения шероховатости шлифуемой поверхности, например, при
резьбошлифовании в качестве смазочно-охлаждающей жидкости
применяют сульфофрезол, представляющий собой осерненное
масло и обладающий хорошими смазочными свойствами и пони-
женными по сравнению с водным раствором охлаждающими
свойствами.
Применение сульфофрезола при резьбошлифовании повышает
стойкость круга в 1,5 раза. Теплопроводность сульфофрезола
в 15 раз меньше, чем воды, вследствие чего шлифуемая деталь
нагревается больше, чем при охлаждении водными растворами.
При добавке в сульфофрезол 10%-ного дизельного топлива нагрев
значительно уменьшается. При применении такой смеси для
охлаждения при шлифовании жаропрочных сплавов износ круга
резко уменьшается и удельная производительность возрастает
на 20—35%.
Смазочное действие жидкости проявляется в том, что на шли-
фуемой поверхности металла и абразивных зерен образуется
пленка этой жидкости, препятствующая засаливанию круга (на-
130
липанию) и уменьшающая трение между кругом и деталью, а сле-
довательно, снижающая величину сил, возникающих при шли-
фовании. К таким жидкостям, помимо названных выше, относится
керосин, широко применяемый при шлифовании шарикоподшип-
ников, хонинговании и суперфинишировании разных деталей.
При охлаждении керосином для повышения класса чистоты по-
верхности шлифуемых деталей увеличивают вязкость керосина
путем добавки мыльных веществ и эмульгаторов.
При шлифовании деталей из цветных металлов (меди, латуни,
бронзы) рекомендуется применять водные эмульсии или мине-
ральные маловязкие масла, чтобы избежать появления пятен
на шлифуемых деталях. При шлифовании деталей из магния также
следует применять химически неактивные масла или вести шли-
фование всухую. Применять водные эмульсии при шлифовании
деталей из магния не рекомендуется во избежание его загорания.
Магниевую стружку следует собирать отдельно и удалять из
цеха. При шлифовании пластмасс рекомендуется применять
водные эмульсии или растворы, содержащие 2—5% раствори-
мого масла. При шлифовании деталей из никеля применяют
минеральные маловязкие масла, а при шлифовании деталей из
алюминия и дуралюмина — минеральные масла в смеси с керо-
сином.
Детали из титана рекомендуется шлифовать при vK = 10-5-
-5-12 м/сек кругами из монокорунда, или белого электрокорунда
зернистостью № 40—16, твердостью СМ1—СМ2 с применением
охлаждающей жидкости, содержащей 5% водного раствора ни-
трита натрия, или с охлаждением высокосортным маслом. При
шлифовании деталей из титана со скоростью 25—35 м/сек, когда
происходит интенсивное искрение, использовать масла в каче-
стве охлаждающих жидкостей не рекомендуется.
Применять масла в качестве смазочно-охлаждающих жидкостей
рекомендуется в тех случаях, корда надо дольше сохранить про-
филь круга (при резьбошлифовании, зубошлифовании и фасонном
шлифовании) и уменьшить теплообразование в зоне резания.
При шлифовании деталей из жаропрочных и магниевых сплавов
с охлаждением сульфофрезолом с добавкой 10% дизельного топ-
лива удельный съем металла резко повышается, приближаясь
к удельному съему легированных сталей, а относительный износ
круга уменьшается.
При хонинговании и суперфинишировании широко применяются
также смеси керосина с индустриальным маслом. При хонингова-
нии применяется также 5%-ная эмульсия с добавкой 0,2% три-
натрийфосфата. При шлифовании основная роль смазочно-охлаж-
дающей жидкости заключается не в охлаждении круга, а в уда-
лении из пор круга попадающей стружки и обломков зерен,
в предотвращении налипания стружки и в охлаждении шлифуе-
мой поверхности.
131
chipmaker.ru
В зависимости от характеристики и толщины круга, вида
шлифования, формы и размеров шлифуемой детали изменяется
интенсивность подачи охлаждающей жидкости. При внутреннем
шлифовании, она в 1,2- 1,3 раза выше, чем при круглом наружном
шлифовании, и в 2 раза больше при плоском торцовом шлифова-
нии. Чем больше толщина круга, тем обильнее должно быть
охлаждение: 5—8 л!мин на 10 мм толщины круга. Чем плотнее
структура круга и чем выше его твердость, тем лучше должно
быть охлаждение. При шлифовании тонких и полых деталей
Рис. 37. Схема по-
дачи охлаждающей
жидкости
охлаждение должно быть особенно обильным.
Однако во избежание разбрызгивания охлаж-
дающую жидкость подают со скоростью 15—
20 л/мин.
Некоторые иностранные фирмы выпускают
шлифовальные станки с мощными насосами,
подающими жидкость под давлением до 600—
700 кПсм\ в результате чего снятая стружка
смывается с круга. Фирма Эксцелло выпустила
станки для шлифования лопаток, позволяющие
подавать 70—ПО л охлаждающей жидкости
в минуту и повышать режимы резания на 15—
20%.
При шлифовании деталей из алюминиевых
и жаропрочных сплавов особенно часто наблю-
дается явление слипания и налипания стружки
на зерно из-за плохой смачиваемости стружки.
Для борьбы с этим явлением в состав жидкостей
вводят различные специальные смачиватели,
а также добавки, препятствующие реакции между абразивным
и обрабатываемым материалом. Так, при обработке титаносодер-
жащих сплавов, особенно склонных к химической реакции с окисью
алюминия зерен электрокорунда, в охлаждающую жидкость вво-
дят пассивирующие добавки (тринатрийфосфат, нитрит бария и
др.), которые препятствуют этой реакции, создавая на зернах и
поверхности металла прочные пленки. Очевидно по этой причине
керосин, применяемый в качестве охлаждающей жидкости, при
шлифовании деталей из титаносодержащих сплавов значительно
повышает стойкость круга. Для уменьшения прилипания в охлаж-
дающую жидкость иногда добавляют серу или хлорсодержащие
вещества, предохраняющие от адгезии.
Жаропрочные сплавы в отличие от других металлов имеют
низкую теплопроводность, повышающуюся с повышением темпе-
ратуры, а поэтому нахождение условий наилучшего охлаждения
их в процессе шлифования имеет особенно важное значение. При
шлифовании нержавеющих сталей аустенитного класса рекомен-
дуется применять концентрированные растворы охлаждающей
жидкости.
132
Во всех случаях шлифования охлаждающая жидкость должна
подаваться в место соприкосновения круга с деталью (рис. 37).
Максимальное количество жидкости попадает в место контакта
круга с деталью в тех случаях, когда угол наклона насадка отно-
сительно горизонтальной оси круга равен 75°. Чем больше ско-
рость подачи жидкости, т. е. чем больше количество жидкости,
подаваемой в единицу времени, тем меньше ее распыление, лучше,
охлаждение и условия шлифования. При бесцентровом шлифова-
нии охлаждающую жидкость следует подавать в место контакта
Рис. 38. Устройство для подачи охлаждающей жидкости через отверстие
шлифовального круга:
I —резиновый шланг; 2 — кран; 3 —трубка; 4—полость; 5—шлифовальный
круг; 6 — распределительные трубки; 7 — фланец; 8 — прорезь
рабочего круга с деталью, а не регулирующего круга. При прекра-
щении шлифования подачу жидкости надо отключать за 1—2 мин
раньше прекращения вращения круга, чтобы оставшаяся жид-
кость не создавала его дисбаланса при возобновлении процесса
шлифования.
Для улучшения охлаждения предложен метод, при котором
охлаждающая жидкость подается через фланцы в отверстие круга
(рис. 38) и через отверстие круга, вследствие центробежной силы,
на его периферию. Жидкость, подаваемая таким способом, уда-
ляет стружку из пор круга больше, чем жидкость, подаваемая
обычным путем, поэтому этот способ применяют при внутреннем
и плоском шлифовании, а также при скоростном шлифовании
и применении для шлифования кругов открытых структур. Основ-
ная масса подаваемой таким путем охлаждающей жидкости по-
падает в среднюю часть ширины круга и меньшая в крайние
его части, так как часть жидкости вытекает через торцовые
133
chipmaker.ru
поверхности круга. Иногда для лучшего распределения жидкости,
особенно при кругах толще 40 мм, ее подают через специальную
перфорированную втулку, вставленную в отверстие круга. Этот
способ подачи жидкости не обеспечивает равномерного охлажде-
ния, так как количество вытекающей жидкости зависит от распо-
ложения пор в теле круга. Поэтому подачу жидкости через цен-
тральную часть круга следует производить как дополнительную
для повышения действия охлаждения.
Другим недостатком подачи охлаждающей жидкости через
отверстие круга является засорение пор круга примесями, кото-
рые несет с собой охлаждающая жидкость, и иногда в силу этого
увеличение дисбаланса круга. Эти примеси попадают в жидкость
в результате износа круга и снятия стружки. Круг в данном слу-
чае является фильтром, задерживающим примеси и очищающим
жидкость. Поэтому при применении этого способа охлаждения
в бак, в который стекает охлаждающая жидкость, следует уста-
навливать магнитный сепаратор для непрерывного очищения
жидкости от стружки, а также фильтр для очистки ее от загряз-
нений.
Этот способ охлаждения как дополнительный рекомендуется
применять при шлифовании деталей из некоторых жаропрочных
сплавов сталей, цветных металлов и в тех случаях, когда имеется
опасность возникновения прижога и трещин, а также когда поры
круга забиваются стружкой и абразивной пылью. В частности,
этот дополнительный вид охлаждения полезно применять при
плоском шлифовании торцом круга, при внутреннем шлифовании
малых отверстий, шлифовании полых деталей и т. п.
Как показывает опыт станкостроительного завода
им. Я- М. Свердлова, охлаждение через поры круга позволяет
увеличить поперечную подачу и повысить на 10—20% произво-
дительность труда. При этом также повышается класс чистоты
поверхности и стойкость круга и на 20% уменьшается число пра-
вок и расход круга.
При применении таких вязких охлаждающих жидкостей, как
сульфофрезол и масло, истечение их через поры круга происходит
медленнее, чем водных растворов. Вместе с тем подача их улуч-
шает качество поверхностного слоя детали и уменьшает величину
поверхностных натяжений.
В литературе встречаются также рекомендации применять для
охлаждения одновременно две разные жидкости, например через
отверстие круга — масла и снаружи — эмульсии. При таком
способе охлаждения износ круга снижается до 25% и настолько
же уменьшается шероховатость поверхности, а стойкость круга
повышается в 2 раза. По данным ЭНЙМСа, при круглом врезном
шлифовании деталей из стали 45 с vK = 38,5 м/сек и ид = 25 -ь
-i- 30 м/мин и при подобном охлаждении стойкость круга повы-
силась с 13,7 до 28,5 мин, число отшлифованных деталей за
134
период стойкости увеличилось с 32 до 68 шт., удельный расход
круга снизился на 45% и расход эффективной мощности на 10—
25%. По данным завода «VEB» (ГДР), при охлаждении снаружи
эмульсией и через круг маслом стойкость круга увеличилась на
80—300% и удельный расход круга снизился до 67%. Такой
эффект двойного охлаждения эмульсией и маслом, по нашему
мнению, объясняется тем, что подаваемая через круг жидкость
под действием большой центробежной силы выбрасывается наружу
через поры круга по всей его поверхности и очищает их от стружки
и пыли, смазывает зерна и связку, а также поверхность шлифуе-
мой детали маслом, в результате чего трение уменьшается и работо-
способность круга увеличивается. Для осуществления одновре-
менной подачи эмульсии и масла необходимо, чтобы в баке, куда
стекает охлаждающая жидкость, были предусмотрены соответ-
ствующие устройства для разделения и очистки этих жидкостей.
Для борьбы с прижогами при заточке и доводке инструмента,
плоском и внутреннем шлифовании были испытаны способы
охлаждения распыленным туманом, подаваемым в зону резания
под давлением сжатого воздуха 2,5—4 кПсм2. По данным Горь-
ковского автомобильного завода, охлаждение жидкостью в рас-
пыленном состоянии в количестве 1,5—2,5 г!мин улучшает само-
затачиваемость круга, затрудняет его засаливание и уменьшает
опасность возникновения прижогов.
К таким жидкостям относятся: обычная эмульсия, 5%-ная
эмульсия с добавкой 2% сульфофрезола и 50%-ная эмульсия
с добавкой 0,15% коллоидного графита. Подача в распыленном
состоянии сульфофрезола и индустриального масла не улучшает
процесса шлифования.
Шлифование сталей марок Р18 и Х12Ф кругами твердостью
СМ1—СМ2 рекомендуется производить с охлаждением распылен-
ной эмульсией, а шлифование стали марки Р9 рекомендуется
вести кругами твердостью М3—СМ1-с обильным охлаждением
обычной эмульсией. Недостатком шлифования с распыленной
эмульсией является образование тумана вокруг станка, затруд-
няющего его обслуживание.
Для уменьшения слипания стружек и их налипания на абра-
зивные зерна, кроме введения в жидкость указанных выше доба-
вок, применяют очистку жидкости от стружки при помощи маг-
нитных сепараторов, устанавливаемых в баки с охлаждающей
жидкостью. Жидкость следует очищать и потому, что из-за ее
загрязнения на шлифуемой поверхности возникают мельчайшие
царапины. Предполагается, что снимаемая в процессе шлифования
стружка закаливается под действием охлаждающей жидкости и,
попадая вместе с жидкостью на шлифуемое изделие, вызывает
царапины.
Чем выше должен быть класс чистоты поверхности шлифуемых
деталей, тем лучше нужно производить очистку охлаждающей
135
chipmaker.ru
жидкости от стружки и шлама. Хорошая очистка жидкости по-
вышает не только срок ее службы, но и стойкость кругов. Приме-
нение магнитных сепараторов позволяет удалить до 95% ферро-
магнитных частиц объемом до 3 мм9.
Жидкости для очистки от шлама фильтруют разными способами,
например при помощи фильтровальной бумаги, задерживающей
до 95% шлама, или путем подачи ее через слой какого-либо филь-
тровального материала, в частности чугунной стружки и т. п.
Удаление указанного количества частиц стружки и шлама поз-
воляет обеспечить высоту неровностей шлифуемой поверхности
до 0,12 мк. Хорошая очистка охлаждающей жидкости позволяет
выбирать для шлифования круги на одну степень зернистости
мельче, а также не приводит к кожным заболеваниям.
При централизованной подаче жидкости рекомендуется очи-
щать ее при помощи центрифуг. Если охлаждающую жидкость
подают централизованно на группу шлифовальных станков, то
требуется особенно тщательная очистка жидкости от грязи и
стружки. Когда в этой же группе станков находятся станки, ко-
торые должны обеспечить шлифуемым деталям чистоту поверх-
ности 9-го и более высоких классов, следует устанавливать допол-
нительные очистительные устройства или применять индивидуаль-
ные насосы и бачки.
СИЛЫ РЕЗАНИЯ
Образование стружек при шлифовании так же, как и при точе-
нии, возможно только тогда, когда к абразивному инструменту
приложены силы, способные преодолеть прочность шлифуемого
материала. Вследствие отрицатель-
ных передних углов у зерен круга
силы резания при шлифовании
больше, чем при точении. Величина
сил резания при шлифовании изме-
няется каждое мгновение в зависи-
мости от количества, размеров и
формы вершин зерен, вступающих
в резание в данный момент. Чем
больше сечение одновременно сни-
маемых стружек и их количество,
т. е. чем тяжелее режим обработки
и прочнее обрабатываемый материал, тем больше силы резания,
возникающие в процессе шлифования. Величина сил резания,
приходящихся на каждое зерно, зависит также от характеристики
и размеров абразивного инструмента, от метода правки круга,
вида правящего инструмента и т. п.
Максимально возможные силы резания при шлифовании лими-
тируются главным образом прочностью абразивных зерен, а
также степенью твердости абразивных инструментов. В большин-
136
стве случаев фактически возникающие силы резания не превос-
ходят прочности зерен и особенно прочности их закрепления
в круге, вследствие чего и возникает необходимость его правки.
Обычно абсолютные значения величин сил, возникающих при
круглом шлифовании, находятся в пределах 10—50 кГ и редко
их превышают. С увеличением сил резания величина эффективной
мощности, затрачиваемой на шлифование, возрастает.
Развивающуюся при шлифовании силу Р можно разложить
на силы: тангенциальную — Р2, радиальную Ру и осевую Рх
(рис. 39).
В результате исследований установлено, что Ру > Pz > Рх
и что отношение Ру : Р2 меняется от 1,5 : 1 до 3 : 1, в зависимости
от затупления круга. Чем затупление меньше, тем лучше работает
круг и лучше самозатачивание; чем затупление больше, тем зерна
хуже режут и преобладает трение скольжения.
Сила Ру возрастает с увеличением поперечной подачи и на-
ходится в прямой зависимости от нее, количества снимаемого
металла и производительности. Пределом увеличения силы Ру
является прочность круга и его зерен.
Анализ уравнений силы Pz, выведенных разными исследова-
телями, показывает, что для каждого конкретного случая влияние
отдельных факторов шлифования будет сказываться различно.
Для случаев круглого наружного шлифования с продольной
подачей выведены следующие уравнения силы Рг (табл. 20).
В уравнениях, выведенных другими авторами, показатели
степени колеблются в еще больших пределах, особенно для vg и s.
Таблица 20
Уравнения для силы Р2 при круглом наружном шлифовании по данным
разных авторов
Сталь	Значение Pz в кГ	Автор
Незакаленная	2,1$ 7Л¥-6 „0,8^,95^0,95	Е. Н. Маслов И. И. Бабчиницер С. А. Попов
Закаленная	2,2v°-7s°-W 8,4^-4s°'37/0-6 „0,5.0,6/0,95 Ч) S t	Е. Н. Маслов Л. И. Арцимович В. А. Шальнов М. С. Рахмарова
137
chipmaker.ru
Из этих уравнений следует, что с увеличением vd, s, t и В силы
резания возрастают. Фактическая толщина стружек, снимаемых
при шлифовании, зависит от величины силы резания и от пропор-
циональной ей величины отжатия.
Приведенные уравнения получены для определенных условий
шлифования. При других условиях их значения будут другими.
Несмотря на это, проведенные работы по изучению сил резания
позволяют сделать ряд общих выводов для всех случаев шлифова-
ния. В частности, можно утверждать, что с увеличением скорости vK
тангенциальная составляющая силы резания несколько (на 10%)
увеличивается, в то время как радиальная составляющая возра-
стает почти прямо пропорционально. При работе с охлаждением
сила резания меньше, чем при работе всухую; при шлифовании
с маслом силы резания в 2 раза меньше, чем при применении вод-
ных растворов. С уменьшением зернистости круга сила резания,
приходящаяся на одно зерно, уменьшается, но вместе с тем сум-
марная сила резания увеличивается, так как число зерен на еди-
ницу длины возрастает пропорционально уменьшению степени
зернистости. Радиальное давление, приходящееся на зерна,
никогда не бывает постоянным, так как число одновременно ре-
жущих зерен все время меняется, так же, как и поверхность, за-
нимаемая ими в единице площади. При малом радиальном давлении
круг работает в условиях постепенного затупления, вследствие
чего режущая способность его постепенно снижается и съем
металла уменьшается. С повышением радиальной силы съем
металла растет больше, чем величина силы, вследствие большего
самозатачивания круга. Шлифование более твердыми кругами про-
текает обычно с большими силами резания. С увеличением рас-
стояний между зернами, т. е. с увеличением номера структуры,
сила резания, приходящаяся на одно зерно, возрастает, а суммар-
ная сила резания уменьшается.
При работе карборундовыми кругами силы резания больше,
чем при шлифовании электрокорундовыми кругами, что объяс-
няется различной формой и остротой зерен карбида кремния и
электрокорунда и большим количеством связки и, следовательно,
повышением сил трения у кругов из карбида кремния. Зерна
карбида кремния одинаковой степени зернистости при подобных
режимах снимают более широкие стружки, чем зерна электро-
корунда, что также вызывает рост силы резания. Величина силы
резания тем больше, чем больше радиусы скруглений зерен.
Силы резания растут с увеличением ширины круга, уменьшаются
с увеличением скорости vK и возрастают с повышением удельного
съема металла.
Чем тверже и прочнее обрабатываемый материал, тем больше
силы резания, возникающие при его шлифовании. Так, при шли-
фовании деталей из металлокерамических сплавов, содержащих
кремний, наблюдалось, что силы резания на 35—40% превосходят
138
силы резания, возникающие при шлифовании деталей из стали
ЗОХГСА. При шлифовании деталей из жаропрочных сплавов
шлифовальными кругами М25С1К с vK = 35 м/сек, vd = 35 м/мин
и t = 0,2 мм/мин сила Ру = 20 кГ. В то же время при шлифова-
нии с этими же условиями деталей из стали 45 сила Ру = 10 кГ.
Шлифование деталей из жаропрочных сплавов сопровождается си-
лами резания в 2—3 раза больше, чем при шлифовании деталей
из конструкционных и легированных сталей.
р
При круглом наружном шлифовании отношение = 1,8 4-
*2
-г- 2,3, причем оно больше всего зависит от характера обрабаты-
ваемого материала и высоты круга, с увеличением которой силы
резания увеличиваются.
Очень большие силы резания возникают при накатке шлифо-
вальных кругов для резьбошлифования. Особенно большие силы
требуются при накатке кругов на бакелитовой и вулканитовой
связках. Поэтому эти круги не рекомендуется применять для
многониточного резьбошлифования по целому. Возникновение
больших сил в этом случае объясняется высоким пределом проч-
ности этих кругов при сжатии (до 1500 кПсм2} и способностью
связок до известных пределов деформироваться без разрушения.
При шлифовании кругами на органических связках возникают
большие силы резания, чем при шлифовании керамическими
кругами.
Силы резания возрастают с затуплением зерен круга, с заса-
ливанием круга и налипанием на него снимаемой стружки. В те-
чение одного и того же процесса шлифования при постоянных ре-
жимах силы резания меняются. В начале процесса шлифования,
когда вследствие упругих деформаций и отжатия системы факти-
ческая глубина резания увеличивается, силы резания пропорцио-
нально растут. Затем при установившемся процессе силы резания
некоторое время становятся более постоянными. При «выхажи-
вании» силы резания падают и постепенно уменьшаются до нуля,
т. е. до прекращения резания.
На изменение сил резания большое влияние оказывают метод
и режим правки, при помощи которого создается та или иная
геометрия поверхности круга. Чем тоньше правка, тем больше
зерен участвуют в резании, тем больше силы резания. Сила реза-
ния зависит и от состояния шлифовального станка. Таким обра-
зом, величина сил резания, возникающих при шлифовании, зави-
сит от всех элементов режима резания и от всех факторов шлифо-
вания. Одновременно с этим растет и мощность, расходуемая на
шлифование.
При шлифовании деталей из твердых сплавов алмазными
кругами на органической и на металлической связках силы реза-
ния меньше в 3—5 и 1,5—2 раза соответственно, чем при шлифо-
фании кругами из карбида кремния. При шлифовании алмазными
139
chipmaker.ru
кругами на органической связке силы резания в 2—5 раз ниже,
чем при шлифовании кругами на металлической связке, при этом
Ру больше Рг в 3—5 раз.
Силы резания при шлифовании алмазными кругами возрастают
с увеличением глубины шлифования, поперечной и продольной
подачи, особенно когда последняя свыше 5 м/мин. Силы почти не
изменяются при зернистости алмазов № 16—6 и возрастают при
зернистости мельче № 6, а также с уменьшением концентрации
алмазов в круге, что объясняется возрастанием трения связки.
Даже если зерна №5 выступают из связки на 1/3 своей величины,
это означает, что при шлифовании с глубиной резания 0,01 —
0,02 мм связка круга трется о шлифуемую деталь. Увеличение
сил при шлифовании алмазными кругами зернистостью мельче
№ 6 объясняется и тем, что число зерен, одновременно внедряю-
щихся в твердый сплав, резко возрастает (у круга зернистости
№ 5 в 4 раза больше, чем в круге зернистости № 8), а следова-
тельно, также растет и число снимаемых стружек, вследствие чего
сопротивление резанию возрастает, особенно при работе кругами
на металлической связке. Вместе с тем силы, приходящиеся на
отдельное зерно, уменьшаются, вследствие чего износ кругов зна-
чительно снижается.
Величина сил резания зависит и от состава компонентов шли-
фуемого твердого сплава. Так, с увеличением в твердом сплаве
кобальта силы резания возрастают.
Chipmaker.ru
ГЛАВА VII
ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ШЛИФОВАНИЯ
НА ВЫБОР ХАРАКТЕРИСТИКИ
АБРАЗИВНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ
Процессы шлифования, доводки, затачивания и полирова-
ния зависят от многих факторов, среди которых главное значение
имеет правильный выбор характеристики абразивного инстру-
мента. Нужная характеристика абразивного инструмента опре-
деляется: а) видом операций абразивной обработки и размерами
абразивного инструмента; б) типом, мощностью и состоянием
станка, на котором она будет производиться; в) формой, разме-
рами и физико-механическими свойствами материала детали,
подлежащей обработке; г) требуемой степенью точности и каче-
ства поверхности детали; д) количеством подвергаемых обработке
деталей и степенью автоматизации; е) величиной припуска и
необходимостью подразделения операции шлифования на пред-
варительную, чистовую и т. п.; ж) режимом обработки, т. е. ин-
тенсивностью процесса шлифования; з) видом, количеством и
методом подачи охлаждающей жидкости.
От правильного выбора характеристики абразивного инстру-
мента в значительной мере зависит не только производительность
шлифования, расход абразивного инструмента и экономика всего
процесса, но и качество шлифуемых деталей.
Операции абразивной обработки являются последними в про-
цессах механической обработки, поэтому брак на этих операциях
особенно недопустим, так как он влечет за собой большие потери,
включающие в себя не только стоимость материала, но и стоимость
выполнения всех предыдущих операций.
ХАРАКТЕР ОПЕРАЦИИ АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ
Характер операции абразивной обработки определяется видом
шлифования. При силовом шлифовании, т. е. когда работа про-
изводится с большими подачами, например на обдирочных станках,
должны применяться крупнозернистые (№ 160—80) и твердые шли-
фовальные круги (СТ—ВТ) на бакелитовой пли керамической
связке.
141
chipmaker.ru
При шлифовании по подаче, т. е. когда круг и деталь вра-
щаются в одном направлении, условия отвода стружки и охлажде-
ния лучше, а так как при этом средняя толщина стружки полу-
чается больше, то производительность повышается.
При шлифовании с большой площадью контакта между абра-
зивным инструментом и шлифуемой деталью, например при тор-
цовом плоском шлифовании, должны применяться абразивные
инструменты с максимально открытой структурой. Чем больше
этот контакт, т. е. чем больше одновременно шлифуемая площадь
;.ИИ
Рис. 40. Круг с искусственными порами
детали, тем более открытая структура должна быть у абразивного
инструмента. Так как в ряде случаев шлифования даже самые
открытые структуры абразивных инструментов не обеспечивают
необходимого отвода стружки и вызывают прижоги на обраба-
тываемых деталях и «засаливание» абразивных инструментов, то в
таких случаях применяют шлифование сегментами или высоко-
пористыми кругами с искусственными, полученными методами
формования порами (рис. 40) или круги
с прорезями по периферии (рис. 41).
Для плоского торцового и внутрен-
него шлифования применяют также вы-
сокопористые круги, в которых поры
образованы в результате выгорания на-
полнителя (в кругах на керамической
связке) или применения таких наполни-
телей, которые при термической обра-
ботке улетучиваются из тела абразив-
ного инструмента (в кругах на бакели-
товой связке). Иногда используют также
Рис. 41. Круг с прорезями наполнители, которые плохо сцепляются
с бакелитовой связкой и при шлифова-
нии выпадают из тела абразивного инструмента,создавая допол-
нительные поры. При внутреннем и особенно при плоском торцо-
вом шлифовании применяют более мягкие абразивные инструменты
(на 1—2 степени), чем при круглом наружном центровом и бес-
центровом шлифовании. Иногда для этих видов шлифования
выбирают более твердые круги, чем при круглом наружном шли-
фовании. Например, при внутреннем шлифовании круглых пла-
шек используют более твердые круги, чем при шлифовании отвер-
стий деталей из такого же металла, но большего диаметра, или
при наружном шлифовании деталей большего диаметра. Это объяс-
няется тем, что при шлифовании отверстий малых диаметров ско-
142
рость шлифования мала (5—10 м/сек}, вследствие чего более мягкие
круги быстро изнашиваются.
Абразивные инструменты, применяемые при врезном шлифо-
вании, также должны быть несколько мягче. Отрезные и прорез-
ные работы должны производиться с применением крупнозерни-
стых кругов с открытой структурой, так как при этом виде шли-
фования условия удаления стружки так же, как и при торцовом
шлифовании, весьма неблагоприятны.
Для одновременного шлифования двух сопряженных поверх-
ностей (резьбы, шеек коленчатых валов и другие) применяют
круги, которые длительное время сохраняют свой профиль —
более твердые и с более плотной структурой. Чем меньше шаг
шлифуемой резьбы, тем мельче в связи с этим должна быть зер-
нистость и выше степень твердости шлифовального круга. При до-
водочных операциях следует применять мелкозернистые круги
на бакелитовой или вулканитовой связке.
МОЩНОСТЬ И СОСТОЯНИЕ ШЛИВОФАЛЬНОГО СТАНКА
Тип, мощность и состояние станка определяют возможность
выбора оптимального режима шлифования и таким образом кос-
венно влияют на выбор характеристики круга. От типа и мощности
станка также зависит выбор формы и размеров круга.
Станок с большой мощностью и в хорошем состоянии работает
с меньшими вибрациями, вследствие чего можно применять более
высокие режимы шлифования и более твердые круги, что обеспе-
чивает большую производительность и лучший класс чистоты
поверхности. Более мощные станки позволяют применять круги
больших диаметров, что в значительной мере определяет их
производительность и экономичность работы.
Станки с ручными подачами не обеспечивают равномерного
использования мощности станка в каждый момент его работы.
Ручные подачи создают неравномерные нагрузку станка и износ
круга, вследствие чего возникает опасность нарушения механи-
ческой прочности, целостности и разрыва круга. Поэтому при
ручных подачах скорость круга ограничивается 25 м/сек.
Станки с механическими и особенно автоматическими подачами
позволяют обеспечить более равномерную нагрузку на круг.
На тяжелых массивных станках можно пр менять круги более
крупнозернистые, чем на легких станках, и снимать большую
толщину стружки с детали.
Станки большой мощности имеют более высокую жесткость.
Жесткость системы равна отношению сил, создающих отжатие,
к величине этого отжатия. Отсюда следует, что у мощных станков
отношение ~ больше приближается к единице.
Шлифовальные станки, встраиваемые в автоматические линии,
должны быть более жесткими, чем для тех же режимов работы,
143
chipmaker.ru
выполняемых на отдельно работающих станках, для того чтобы
обеспечить равномерную работу и износ круга. Шлифовальные
круги, работающие на станках, встроенных в автоматические
линии, должны иметь более равномерную твердость для обеспе-
чения стабильной их стойкости. Несоблюдение этих условий при-
ведет к невозможности сохранить заданный темп работы автома-
тической линии. Поэтому шлифовальные круги, предназначенные
для работы на автоматических линиях, должны изготовляться по
ужесточенным техническим условиям.
МАТЕРИАЛ ДЕТАЛИ
Шлифованием обрабатывают детали из разнообразных мате-
риалов, имеющих различные физико-механические свойства.
Между материалами детали и абразивного инструмента суще-
ствует определенная зависимость: электрокорунд применяется для
производства абразивных инструментов, предназначенных для
обработки металлов и материалов с высоким пределом прочности
при разрыве (стали, железа, ковкого чугуна, марганцовистой
бронзы, латуни, стеллитов, никеля и др.), а карбид кремния —
для обработки вязких материалов и обладающих низким пределом
прочности при разрыве (твердых сплавов, чугуна, жаропрочных
сталей и сплавов, меди, алюминия и его сплавов, цинка, олова,
пластмасс, фарфора, полупроводников, гранита, мрамора, кости,
кожи, стекла, резины, керамических изделий, угля и др.).
Чугун и прочие металлы, обрабатываемые кругами из карбида
кремния, имеют почти вдвое меньшее удельное сопротивление
резанию, чем стали, и поэтому круги из карбида кремния обраба-
тывают их лучше, чем круги из электрокорунда, зерна которого
более вязки и лучше сопротивляются давлению снимаемой
стружки.
Обычные углеродистые стали шлифуются лучше, чем легиро-
ванные конструкционные и инструментальные стали. Таким
образом, обрабатываемость сталей зависит и от их химического
состава. Опыт показал, что чем больше в стали содержания угле-
рода, тем лучше она обрабатывается, меньшая мощность рас-
ходуется на шлифование. Исследования, проведенные Н. И. Вол-
ским, показали, что стали У8А и Р9 хотя и имеют почти одина-
ковые механические свойства, однако резко отличаются по обра-
батываемости, а именно сталь Р9 в 2,5.раза хуже шлифуется, чем
сталь У8А. Наличие в стали Р9 карбида хрома, ванадия и воль-
фрама сильно ухудшает ее шлифуемость. Сталь Р18, содержащая
меньше ванадия, чем сталь Р9, шлифуется лучше. Опыт шлифова-
ния быстрорежущих сталей говорит о том, что стали Р9 и Р6МЗ
обрабатываются хуже, чем стали Р18.
Присадки легирующих элементов вызывают в сталях образо-
вание карбидных соединений, вследствие чего они получают
144
повышенную твердость и температуру плавления, что ухудшает
процесс шлифования, вызывает повышенную затупляемость абра-
зивных зерен и требует больших затрат энергии. Особенно плохо
обрабатываются стали, имеющие присадки кремния и алюминия.
Карбиды вольфрама, молибдена, ванадия и другие имеют высо-
кую твердость, чем и объясняется худшая обрабатываемость со-
держащих их сталей и повышенный расход кругов. Также плохо
шлифуются стали и сплавы, сочетающие высокую прочность
и вязкость (например, плохо шлифуются такие специальные стали
как 12ХН2А, 18Х2Н4ВА, Х18НЮТ, 4Х14Н14В2М).
Стали аустенитной структуры шлифуются хуже, чем стали,
имеющие мартенсито-троостнтную структуру, а последние, хуже
чем стали, имеющие перлитную и сорбитную структуры. Шлифо-
вание аустенитных сталей рекомендуется вести кругами из белого
электрокорунда и из монокорунда. При шлифовании легирован-
ных сталей повышается опасность возникновения прижогов и об-
разования трещин. Поэтому в данном случае следует применять
круги с возможно более открытой структурой, обильное охлажде-
ние и специальные добавки в охлаждающую жидкость. Шлифо-
вание жаропрочных сплавов, например титановых, лучше вести
кругами из зеленого карбида кремния. При применении этих
кругов удается повысить удельную производительность. Магнит-
ные сплавы, содержащие окись алюминия, также плохо шли-
фуются. Их рекомендуется шлифовать крупнозернистыми средне-
твердыми (СТ1—СТЗ) кругами.
Магнитные сплавы имеют весьма низкую теплопроводность,
малую прочность при разрыве, невысокую твердость (HRC 45—55)
и настолько высокую хрупкость, что их обработка металлическим
инструментом из-за больших сколов чрезвычайно затруднена.
При шлифовании сколы образуются в меньшей степени. Алюминии
и его сплавы рекомендуется шлифовать крупнозернистыми кру-
гами с высокой скоростью и небольшой глубиной резания.
Чугуны содержат большое количество кремния, влияние кото-
рого сказывается сильнее, чем влияние углерода, поэтому они
шлифуются лучше кругами из карбида кремния. Двухкарбидные
твердые сплавы лучше шлифуются кругами из зеленого карбида
кремния и однокарбидные — кругами из черного карбида кремния.
Таким образом, обрабатываемость материалов зависит от
их свойств. Опыты, проведенные для определения обрабатывае-
мости различных сплавов и сталей, показали, что при одной и
той же твердости и одинаковых условиях шлифования они обра-
батываются по-разному. Под показателем обрабатываемости или
коэффициентом шлифуемости понимают отношение съема металла
в объемных единицах к износу круга в этих же единицах, что и
определяет удельную производительность шлифования. Для раз-
ных материалов она колеблется весьма в больших пределах. Так,
по данным американской фирмы Нортон К°, обычные углеро-
145
chipmaker.ru
дистые стали имеют показатель обрабатываемости кругами из
белого электрокорунда и монокорунда 40—80, быстрорежущие
стали на вольфрамовой основе от 4,0 до 12,0, а жаропрочные
сплавы на титановой основе и молибденовые стали от 0,5 до 5
и редко больше. Чем выше жаростойкость, тем хуже обрабаты-
ваемость, тем больше износ круга, тем труднее обеспечить высо-
кую точность при шлифовании. Удельная производительность
стали ШХ15 при шлифовании кругами на керамической связке
равна 5—15.
ФОРМА И РАЗМЕРЫ ДЕТАЛИ И КРУГА
Для шлифования деталей, изготовленных из одного и того же
материала, но значительно отличающихся диаметром, необходимо
применять круги разной твердости.
Влияние диаметра детали на толщину стружки выражается
гиперболической кривой (рис. 42). При шлифовании деталей
больших, диаметров толщина стружки увеличивается незаметно,
Рис. 42. Влияние диаметра
детали на толщину стружки
а при шлифовании деталей малых диа-
метров любые колебания диаметров
сильно влияют на изменение толщины
стружки, а следовательно, на износ
круга и режим обработки. Поэтому для
обработки деталей малых диаметров бе-
рут обычно круги значительно большей
твердости, чем для деталей больших
диаметров, и производят шлифование
с значительно меньшими подачами и
скоростями детали. При шлифовании
отверстий малых диаметров, а также
отверстий с шпоночными пазами или
шлицами берут более твердые круги.
В этом случае выбор более твердого круга обусловливается еще
и тем, что приходится применять небольшую скорость круга (до
10—15 м!сек), так как кругами малого диаметра трудно обеспе-
чить нормальную окружную скорость (нужно давать очень высо-
кое число оборотов). Для шлифования деталей малых диаметров
и большой длины необходимо применять люнеты во избежание
брака из-за неточности формы.
Полые детали, особенно тонкостенные, необходимо шлифовать
во избежание прижогов мягкими кругами, так как условия для
отвода тепла при шлифовании ухудшаются.
Для шлифования прерывистых поверхностей необходимо при-
менять более твердые круги, так как кромки обрабатываемых
деталей действуют как правящие инструменты и мягкие круги
будут быстро изнашиваться. Кроме того, опасность возникнове-
ния прижогов в этом случае меньше и при применении несколько
более твердых кругов.
146
Рис. 43. Влияние диаметра
круга и его скорости на тол-
щину стружки
При обработке фасонных профилей разные места круга рабо-
тают с несколько отличными скоростями, вследствие чего круг
изнашивается неравномерно. В этом случае рекомендуется при-
менять более твердые круги, чем при шлифовании цилиндриче-
ских деталей.
Когда круг работает одновременно двумя торцовыми поверх-
ностями, например при шлифовании зубьев колес, условия охла-
ждения детали и круга обычно затруднены, особенно когда круг
одновременно шлифует переднюю поверхность одного и заднюю
поверхность другого зуба и возникает опасность прижога зубьев.
В таких случаях следует применять двухслойные круги, т. е.
круги, у которых одна половина по тол-
щине делается более мягкой, чем дру-
гая, или другого номера зернистости.
При этом круг устанавливают так, чтобы
более мягкая или крупнозернистая его
часть соприкасалась с той стороной шли-
фуемой детали, которая плохо охлаж-
дается.
При шлифовании тонких деталей,
например стальных листов, следует при-
менять мягкие круги с открытой струк-
турой, так как даже круги средней
твердости могут вызвать прижог. Такие
фасонные поверхности, как резьбы, следует шлифовать тем более
мелкозернистыми и более твердыми кругами, чем меньше шаг
резьбы.
В процессе шлифования вследствие износа и главным образом
в результате правки диаметр круга систематически уменьшается,
что влечет за собой уменьшение его скорости. Уменьшение ско-
рости круга вызывает увеличение толщины стружки, но одно-
временно с уменьшением диаметра круга, при сохранении числа
его оборотов, толщина стружки уменьшается. С увеличением тол-
щины стружки нагрузка на каждое зерно возрастает и износ
круга увеличивается. Таким образом, уменьшение диаметра круга
и связанное с этим уменьшение его окружной скорости при п =
= const действуют во взаимнопротивоположных направлениях
и результат зависит от преобладания того или другого условия.
Произведенный расчет показывает, что при увеличении диаметра
круга толщина стружки постепенно уменьшается (рис. 43). Поэ-
тому выгодно работать по возможности кругами большого диа-
метра. Чем шире круг, тем выше его производительность. Бесцен-
тровое шлифование кругами шириной 150, 200 и 800 мм пока-
зало, что производительность растет почти прямо пропорцио-
нально росту ширины кругов.
Так как шлифовальные круги крепятся фланцами диаметром
не менее 1/3 диаметра круга, а также в связи с тем, что еще на
147
I chipmaker.ru
многих станках не предусмотрено бесступенчатого увеличения
числа оборотов шпинделя круга для сохранения его скорости,
коэффициент полезного использования (к. п. и.) объема круга
равен 65—90% (табл. 21). Особенно низкий к. п. и. у кругов диа-
метром 300 мм и 500 мм.
Таблица 21
Коэффициент полезного использования кругов
Размеры кругов в мм	Диаметр фланцев в мм	Мини- мальный диаметр неисполь- зуемой части круга в мм	Обьем исполь- зуемой рабочей части круга в ТЫС-ЛОИ3	Стои- мость круга в руб.	Стоимость единицы объема рабочей части круга в коп.	К. п. и. в %
100X10X20	40	44	63,3	0,17	0,25	84
100X50X20	40	44	316,5	0,41	0,13	80
100X100 X 20	50	54	556,0	0,73	0,13	74
200X20X32	100	105	469,0	0,80	0,17	80
200X20X75	125	130	485,0	0,72	0,15	73
300X40X75	125	131	1 143,0	2,88	0,25	81
300X40X127	200	206	1 494	2,58	0,17	64
300X20X127	200	206	747	1,47	0,2	64
300X100X127	200	206	3 736	6,18	0,17	64
400X20X203	250	256	1 761	3,54	0,2	80
400X100 X 225	250	256	7 347	9,67	0,13	84
500X40X203	315	321	4 615	7,52	0,16	80
500X100X203	315	321	11 539	13,52	0,12	80
500X100 X 305	360	366	8 760	13,96	0,16	72
500X40X305	360	366	3 504	5,88	0,17	72
600X40X305	360	366	7 096	10,22	0,15	84
600X100X305	360	366	17 741	23,33	0,13	84
600X200X305	360	366	35 482	46,33	0,13	84
750X40X305	360	368	13 439	19,52	0,15	90
750X100X305	360	368	33 598	41,42	0,12	90
900 X 40 X 305	500	510	16 270	30,69	0,19	72
900 X 100X305	500	510	43 175	67,00	0,16	77
1100X40X305	500	510	29 830	49,44	0,17	85
ТВЕРДОСТЬ КРУГА И УСЛОВИЯ ЕГО РАБОТЫ
Твердость круга должна быть подобрана так, чтобы абразивные
зерна выпадали из тела круга или обламывались в момент зату-
пления их режущих кромок, уступая место соседним работающим
зернам и создавая новые режущие кромки у работающих зерен.
При этом связка, соединяющая зерна, должна изнашиваться во
время работы круга и способствовать своевременному выпадению
зерен при повышении сопротивления резанию сверх того, которое
является для данной твердости крута нормальным. Когда зерна
круга во время не выпадают и перестают резать, расход мощности
на шлифование повышается и круг начинает засаливаться. Если и
148
после увеличения давления резания зерна не выкрашиваются и
не выламываются, то круг еще больше засаливается и в конечном
итоге резание настолько ухудшается, что возникает дробление пли
прижог поверхности/Это говорит о том, что круг не соответствует
условиям работы по твердости и необходимо изменить условия
или заменить круг.
Из формулы (2) следует, что изме-
нение каждой из величин, входящих
в нее, влечет за собой увеличение или
уменьшение толщины стружки. Так,
увеличение скорости круга при про-
чих постоянных условиях вызывает
уменьшение толщины стружки (рис.
44) и наоборот. Следовательно, изме-
няя скорость круга, можно изменять
условия его работы. Чем меньше,
например, скорость круга, тем реже
каждое из его режущих зерен будет
Рис. 44. Влияние скорости круга
на толщину стружки
встречаться с обрабатываемой деталью и врезаться в нее, тем
длительнее будет время встречи, тем толще будет стружка, тем
с большей нагрузкой будет работать каждое зерно. Таким образом,
работа в этом случае будет тяжелее, чем при большей скорости
круга и следовательно, условия для выкрашивания и выламы-
Рис. 45. Влияние скорости де-
тали на толщину стружки
вания зерен из круга будут лучше
и круг будет вести себя как более
мягкий.
Высказываемое иногда мнение, что
с увеличением скорости круга произ-
водительность тоже увеличивается,
не вполне верно. Количество снятой
в единицу времени стружки, т. е.
производительность, зависит только
от установленных подач. Увеличение
скорости круга, при сохранении про-
чих составляющих режима неизмен-
ными, влияет на уменьшение шеро-
ховатости поверхности, состояние по-
верхностного слоя шлифуемой детали,
на уменьшение износа круга и очень мало на производительность.
Увеличение скорости круга и подач обязательно вызывает повы-
шение производительности. Увеличение скорости детали сопро-
вождается некоторым возрастанием толщины стружки (рис. 45).
С ростом толщины стружки растут и силы, действующие на каждое
зерно, поэтому при большей скорости изделий круг будет быстрее
изнашиваться, т. е. вести себя как более мягкий. Таким образом,
регулируя скорость детали, можно изменять условия работы
круга, его производительность и износ.
149
chipmaker.ru
Утверждения отдельных исследователей, что скорость детали
не влияет на интенсивность процесса шлифования, нельзя счи-
тать правильными. Наши опыты и работы других исследователей
говорят о том, что с увеличением скорости детали производитель-
ность процесса повышается, хотя и не пропорционально увеличе-
нию скорости.
При разработке конструкций шлифовальных станков большое
внимание уделяется созданию возможности регулирования ско-
рости детали. Почти все круглошлифовальные станки имеют не
менее восьми скоростей, а новые круглошлифовальные станки —
бесступенчатые приводы скорости детали. Скорости стола станка
имеют диапазон от 0,1 до 10 м!мин. Станки для внутреннего шли-
фования также выпускаются с большим числом ступеней оборотов
детали. При окончательном шлифовании, когда толщина снимае-
мой стружки чрезвычайно мала, значение величины скорости
детали уменьшается и изменения в производительности труда
менее заметны.
Наибольшая производительность достигается при работе со
средними скоростями детали, когда отношение скорости круга
к скорости детали равно 1 : 50 или 1 : 60 и шлифование ведется
среднемягкими кругами. Если при правильно выбранной скорости
круг все же засаливается, то надо увеличить скорость детали
или взять для данной работы более мягкий круг. Величина по-
перечной подачи, которую можно допустить при шлифовании,
зависит главным образом от мощности станка. С увеличением по-
перечной подачи толщина стружки увеличивается и износ круга
возрастает, т. е. круг ведет себя как более мягкий. Увеличение
поперечной подачи вызывает большую шероховатость поверхности
и опасность возникновения прижогов детали.
Таким образом, изменяя величину поперечной подачи, можно
влиять на работу круга.
Как было отмечено, из весьма твердых абразивных материалов
можно изготовить весьма мягкий круг, и наоборот. Чем тверже
круг, тем дольше при одних и тех же условиях работы абразивные
зерна остаются в его теле, дольше работают до полного затупле-
ния, выше производительность и стойкость круга. Чем меньше
степень твердости круга, тем скорее зерна выпадают, часто оста-
ваясь еще острыми. Особенно часто это явление наблюдается
у карборундовых кругов. Руководствуясь этим, многие заводы
применяют во всех случаях твердые круги, считая, что такие
круги ввиду их малого износа наиболее выгодны. Более глубо-
кий анализ показывает, что это не всегда так. Применение
твердых кругов часто оказывается невыгодным, так как стой-
кость их бывает ниже, чем у более мягких, правиться они
должны чаще, а следовательно, расход их больше. Не всегда
выгодно применять также мягкие круги, хотя они имеют и много
достоинств.
150
Выгоднее применять круги средней твердости (СМ2—С2);
хотя они и изнашиваются быстрее, чем твердые, но имеют большую
стойкость и меньше расходуется электроэнергии. Было установ-
лено, что при шлифовании колец подшипников кругами ЭБ25К
твердостью СМ2 минутная производительность повысилась в 3,2
раза, износ уменьшился в 7 раз, а расход мощности увеличился
в 3 раза больше, чем при шлифовании кругами твердостью М3.
При выборе характеристики круга необходимо учитывать сле-
дующие рекомендации:
1.	Для обдирочного шлифования нужно применять средне-
твердые и даже твердые круги.
2.	При шлифовании твердых металлов и сплавов следует при-
менять мягкие и среднемягкие круги. Чем больше в твердом сплаве
титана и меньше кобальта, тем он хрупче, тем мягче надо выби-
рать круг. Для сплавов ТК берут круги твердостью М2—М3,
для сплавов ВК2—ВК4 — круги твердостью М3—СМ1 и для
сплавов В Кб—ВК8 — круги твердостью СМ1—СМ2.
3.	При шлифовании вязких металлов и сплавов следует при-
менять круги средней и среднетвердой степени твердости. Шлифо-
вание цветных металлов рекомендуется вести кругами средне-
мягкой и средней твердости.
4.	Круги мелкой зернистости ведут себя как более твердые,
поэтому при их применении следует выбирать более мягкие круги,
чем при такой же работе крупнозернистыми кругами.
5.	При работе на автоматических станках следует брать более
мягкие круги (на одну-две степени), чем при такой же работе
на станках с ручными подачами.
6.	Чем тяжелее и устойчивее шлифовальный станок, тем спо-
койнее работает круг и можно использовать более мягкие круги.
7.	При применении кругов из монокорунда вместо белого
электрокорунда твердость их должна быть на одну-две степени
больше.
8.	При шлифовании на повышенных скоростях (50 м/сек)
следует брать круг той же твердости, как и при шлифовании на
обычных скоростях (35 м/сек). При скоростном врезном шлифо-
вании следует применять круги на одну степень тверже, если
применяют режимы, обеспечивающие такое же сечение стружки,
как и при шлифовании на обычной скорости.
9.	С увеличением размера зерен в круге при одной и той же
степени твердости круг ведет себя как более мягкий.
10.	С увеличением удельного давления степень твердости при-
меняемых абразивных инструментов повышается (например, при
хонинговании).
11.	При применении кругов из белого электрокорунда вместо
нормального твердость их надо брать на одну степень выше.
12.	Круги на керамической связке одной и той же степени
твердости с кругами на бакелитовой связке ведут себя, как более
151
<er.ru
твердые, что следует учитывать при их замене. Круги на бакели-
товой связке следует брать на одну-три степени тверже, чем кера-
мические.
13.	При внутреннем шлифовании обычно выбирают круги
средней степени твердости.
14.	При плоском шлифовании лучше применять более мягкие
круги. Чем больше контакт между кругом и деталью, тем мягче
должен быть круг. Поэтому при торцовом плоском шлифовании
используют более мягкие круги, чем при плоском шлифовании
периферией круга.
15.	Для шлифования тонкостенных деталей применяют более
мягкие круги, а для шлифования прерывистых поверхностей —
более твердые круги.
16.	При шлифовании фасонных поверхностей выбирают круги
с повышенной твердостью, так как при этом виде шлифования
необходимо сохранить требуемый профиль круга.
17.	Для шлифования всухую используют более мягкие круги,
чем для шлифования с охлаждением.
18.	Чем большие значения имеют параметры режима шлифо-
вания, тем более твердый должен быть круг.
19.	При заточке режущих инструментов предпочтительно,
во избежание прижогов, применять мягкие и среднемягкие круги.
В каждом случае необходимо правильно взвесить и оценить
все условия шлифования и только после этого выбрать требуемую
характеристику и, в частности, твердость круга.
ЗЕРНИСТОСТЬ КРУГА И УСЛОВИЯ ЕГО РАБОТЫ
Выбор зернистости при установлении требуемой характери-
стики круга зависит главным образом от вида шлифования, вели-
чины снимаемого припуска, необходимой точности и класса чи-
стоты обработки, а также от количества деталей, подвергаемых
шлифованию.
Для обдирочного шлифования, например, при зачистке чугун-
ных отливок и стальных болванок применяют круги зернистостью
№ 200—125, при обдирочном плоском торцовом шлифовании —-
круги зернистостью № 80—50, при предварительном круглом
наружном, внутреннем, бесцентровом и плоском шлифовании —
круги зернистостью № 50—40, при окончательном чистовом шли-
фовании — круги зернистостью № 25—12, для хонингования —
бруски зернистостью № 10—М5, при суперфинише — бруски
зернистостью М28 и мельче, для затачивания — круги зерни-
стостью № 40—16 и для доводки после затачивания — круги
зернистостью № 10 и мельче. Указанные рекомендации следует
применять главным образом для кругов и брусков на керамической
связке.
При применении кругов и брусков, изготовленных на других
связках, их поведение в работе изменяется. Так, например, при
152
применении для хонингования брусков на бакелито-идитоловой
связке зернистостью № 6—М40 вместо № 14—М20 можно полу-
чить более высокую производительность при том же классе чистоты
поверхности.
Относительно крупнозернистым кругом при соответствующих
режимах работы можно получить так же чисто отделанную по-
верхность, как и при более мелкозернистых кругах. Однако это
не значит, что во всех случаях следует применять более крупно-
зернистые круги; ими лучше пользоваться при больших припусках,
когда шлифование разделено на предварительные и окончательные
операции, а также в тех случаях, когда шлифование происходит
при большом контакте круга с обрабатываемой деталью (напри-
мер, при плоском шлифовании). В этом случае уменьшается опас-
ность засаливания кругов и прижога деталей. Чем боьший при-
пуск оставлен на предварительное шлифование, тем крупнее
может быть выбрана зернистость круга, особенно если шлифуют
детали из вязких и мягких материалов.
Наиболее часто применяют круги средней зернистости (№ 40—
16), которые, помимо чистой отделки шлифуемой поверхности,
обеспечивают высокую производительность. Круги из карбида
кремния изнашиваются тем скорее, чем крупнее их зернистость
при одинаково производительных режимах шлифования, так как
крупные зерна карбида кремния хуже удерживаются связкой, чем
мелкие. Круги зернистостью № 12 и мельче следует применять для
чистовых операций шлифования и в случаях, когда кромка круга
должна быть острой в течение длительного времени. Чем выше
требуемый класс чистоты поверхности и меньше припуск на шли-
фование, тем мельче может быть выбранная степень зернистости
абразивного инструмента.
При выборе зернистости круга не следует забывать о ее связи
со структурой. Чем мельче зерна, тем меньшей хрупкостью они
обладают и меньше их износ. Поэтому в тех случаях, когда тре-
буется длительное сохранение размеров круга, следует применять
более мелкозернистые круги. Наиболее производительными для
массового шлифования с обеспечением 7—8-го класса чистоты
поверхности являются шлифовальные круги зернистостью
№ 40—16.
chipmaker.ru
ГЛАВА Vlll
ПРАВКА ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ
При всех процессах абразивной и алмазной обработки
(шлифовании, заточке, хонинговании и т. п.) абразивный инстру-
мент изнашивается. Износ абразивного инструмента в различных
условиях шлифования происходит по-разному: например, при
обдирке он весьма интенсивен, а при хонинговании — мал.
Почти во всех случаях шлифования износ кромок абразивного
инструмента значительно больше, чем другой его рабочей части:
при наружном, внутреннем и плоском шлифовании собенно изна-
шивается передняя (направленная в сторону подачи) кромка
круга, при резьбошлифовании — центральная кромка круга,
при шлифовании шеек коленчатых валов — обе кромки и т. д.
Износ кромок кругов (брусков, сегментов) определяет степень
искажения их первоначальной формы и несоответствия с требо-
ваниями обработки. Превышение степени износа сверх допусти-
мого вызывает необходимость правки. При этом форма мягких
кругов теряется быстрее, чем твердых. Необходимость правки
вызывается также затуплением и «засаливанием» режущей по-
верхности кругов, брусков и сегментов. Затупление вызывает
вибрации и характерный шум, по которым определяется необхо-
димость правки. Таким образом, правка нужна для восстановления
режущей поверхности и необходимой геометрической формы абра-
зивного инструмента, а период между правками определяет стой-
кость круга.
В зависимости от вида и метода шлифования период стойкости
имеет разную длительность. Так, при бесцентровом шлифовании
методом продольной подачи он в 2 раза и более длительнее, чем
при шлифовании методом врезания. При внутреннем и фасонном
шлифовании стойкость круга меньше, чем при любом другом виде
шлифования, т. е. эти круги чаще всего правятся. При автомати-
ческом шлифовании круг правится автоматически через опреде-
ленное время независимо от степени затупления круга.
Правка шлифовальных кругов производится: алмазами, алмаз-
ными карандашами, кругами из карбида кремния, алмазными твер-
досплавными, стальными, термокорундовыми роликами, чугунными
и стальными звездочками и т. д. Частота правки и вид правящего
154
инструмента определяют не только стойкость абразивного ин-
струмента, но и его коэффициент полезного использования. Чем
выше стойкость, тем выше коэффициент использования абразив-
ного инструмента. Практика показывает, что для разных случаев
и условий шлифования износ рабочей части круга при правке
составляет 50—95%, т. е. коэффициент использования круга
низок (0,05—0,5). Такой большой расход круга на правку вызы-
вается зачастую недостаточной квалификацией шлифовщиков,
высокими припусками, оставляемыми на шлифование, вследствие
чего кромки круга сильно изнашиваются, а также неправильной
организацией работы в цехе.
Коэффициент использования абразивного инструмента так же,
как и его абразивная способность и качество отшлифованной
поверхности, в значительной степени зависят от метода правки
и вида правящего инструмента. В зависимости от вида последнего
правка подразделяется на алмазную и безалмазную.
При всех видах правящих инструментов класс чистоты шли-
фуемой поверхности зависит от режима правки. При малых про-
дольных подачах и глубинах резания чистота поверхности на
один-два класса и более выше, чем при больших подачах, поэтому
при чистовом шлифовании правку производят с меньшими по-
дачами, чем при черновом. Однако следует иметь в виду, что
поверхность круга, выправленная с малой подачей, быстрее заса-
ливается, поэтому не следует стремиться править крупнозерни-
стые круги с такими же малыми подачами, как среднезернистые.
Для всех видов чистового шлифования, за исключением шли-
фования очень вязких металлов и сплавов, и при всех видах
правки, за исключением автоматической, для восстановления
режущей способности круга достаточно снимать с него слой
0,05—0,08 мм.
По данным НИБТН, максимально допустимая толщина сни-
маемого слоя при правке не должна'превышать 0,3 мм. По мнению
автора, такая толщина не является необходимой. Для повышения
коэффициента использования круга и улучшения условий про-
цесса шлифования следует стремиться к минимальному износу
круга или правке.
АЛМАЗНАЯ ПРАВКА
Алмазная правка производится, как правило, при автомати-
ческом шлифовании и шлифовании деталей с точностью 1-го
класса и чистотой поверхности выше 8-го класса, при внутреннем
шлифовании длинных отверстий малых диаметров, при профильном
и фасонном шлифовании с допуском 20 мк и точнее и в некоторых
Других.
С увеличением добычи алмазов применение их для правки
будет расширяться, особенно если учесть, что после правки ал-
мазами в резании участвуют в 2 раза больше зерен и расход круга
155
на правку уменьшается в 3 раза, а коэффициент полезного ис-
пользования круга повышается минимум на 20—30%.
Для алмазной правки применяют алмазные карандаши, алмаз-
ные ролики диаметром 75 и 95 мм разной ширины (рис. 46) и
цельные алмазы, закрепленные в специальные оправки (рис. 47)
пайкой и запеканкой и реже механически. Недостатком запеканки
Рис. 46. Алмазный рэлик
является возможность поврежде-
ния алмаза, а недостатком пайки —
нагрев алмаза до высокой темпе-
ратуры 950—1000 С, требуемой
для расплавления обычно латун-
ного припоя, что может вызвать
графитизацию его поверхности и
снизить его износостойкость. На
автозаводе им. Лихачева в связи
с этим для припайки алмазов при-
меняют низкотемпературный цин-
ковый припой, состоящий из 80%
Zn, 10% Al и 10% Си.
В зависимости от диаметра,
толщины, характеристики и назна-
чения кругов обычно применяют алмазы величиной от 0,2 до
2 карат. Для правки кругов диаметром до 200 мм применяют
алмазы в оправах весом 0,2—0,25 карата, диаметром 250—300 мм
весом 0,3—0,4 карата, диаметром 400—500 мм весом 0,5—0,7 ка-
рата, диаметром 600—750 мм весом 0,8—1 карат и крупнее.
Рис 47. Методы крепления алмазов:
а—колпачком; б—зачеканкой:
/ — контргайка; 2 — головка; 3 — алмаз; 4 — колпачок; 5 — свинцовая
подушка
Чтобы получить круг с фасонным профилем, например, при
резьбошлпфовании, берут алмазы весом от 0,1 до 0,5 карата, а для
правки кругов больших диаметров и ширины (например, 900X
X 100 мм)— алмазы в 1—2 карата. Алмазы анизотропны, поэ-
тому при вставке в оправку их следует ориентировать в таком
направлении, которое обеспечит лучшее сопротивление изгибу.
Допускаемый износ алмаза в одной оправе до 40% своего перво-
начального размера, после чего его переставляют в другую оправу
для правки кругов меньших диаметров. При образовании на алмазе
156
площадки износа размером 0,5—1 мм2 его следует повернуть во-
круг оси на 30—40 . В результате нескольких поворотов на алмазе
образуется пирамидальная вершина, которой в дальнейшем и сле-
дует производить правку. Чем острее алмаз, тем меньше абразивных
зерен будет раздавлено при правке и больше стойкость круга;
чем больше угол при вершине алмаза, тем меньше шероховатость
поверхности круга.
В алмазных роликах алмазы одинаковых размеров равномерно
распределены по поверхности, что обеспечивает возможность сня-
тия слоя такой же толщины, как и алмазами в оправах. В процессе
правки ролик вращается в направлении, противоположном вра-
щению круга, получая движение от двигателя малой мощности.
Рис. 48. Алмазные карандаши
Алмазные ролики имеют во много раз более высокую износостой-
кость и потому применяются при правке кругов, используемых для
шлифования: однотипных деталей, шатунных шеек коленчатых
валов и т. д.
Алмазные карандаши изготовляют на металлической (вольфра-
мовой) связке из осколков алмазов весом 0,3—0,003 карата по
ГОСТу 607—63 типов Ц, Си Н (рис. 48), отличающихся располо-
жением алмазных осколков. В каждом карандаше находится от
0,5 до 2 каратов алмазов, в зависимости от их типа и размера.
Лучшая правка достигается карандашами, содержащими 50—150
алмазов в одном карате.
При наружном круглом и бесцентровом шлифовании для правки
применяют карандаши типов С1—С5 и Ц2—Ц6, при внутреннем
шлифовании — карандаши Ц1—Ц4 и С2, при плоском шлифова-
нии периферией круга — карандаши Ц4—Ц5 и С2 и при шлифо-
вании торцом — карандаши Ц2—ЦЗ и Н7. Для кругов из карбида
кремния выбирают карандаши с более крупными алмазами.
Кроме того, для правки резьбошлифовальных кругов исполь-
зуют закрепленные в стальные оправки (иглы) алмазы весом
0,1—0,25 карата, а для правки многониточных резьбошлпфо-
вальных кругов — алмазные резцы, которые обеспечивают луч-
шее и более точное профилирование круга и снижают трудоемкость
этой операции в несколько раз по сравнению с правкой стальными
роликами.
Однониточные резьбошлифовальные круги правят так, чтобы
алмаз имел направление по подаче (рис. 49).
157
chipmaker.ru
Рис. 49. Схема
правки резьбо-
шлифовальных
кругов
При правке кругов на круглошлифовальном станке алмазы
и алмазные карандаши закрепляют на задней бабке станка и рабо-
тают с заданными поперечной и продольной подачами, а шлифо-
вальный круг вращается с рабочей скоростью. Для улучшения
качества правки, уменьшения износа и опасности подхватывания
их кругом алмазы и карандаши устанавливают
под углом 10—15° к режущему кругу и иногда на
1—1,5 мм ниже оси круга (рис. 50).
В результате правки на рабочей поверхности
круга создается винтовой профиль с шагом
t = -^- мм! об,
где s — подача в mmImuh,
пк — число оборотов круга в минуту.
Увеличивать или уменьшать скорость круга при
правке не рекомендуется во избежание изменения
формы круга и его деформаций. Следует учесть,
что уменьшение скорости vK вызывает большее
вырывание зерен, особенно при правке другими
видами правящих инструментов.
Правка производится с обильным охлаждением, которое
должно включаться до начала правки, во избежание резкого
охлаждения и растрескивания алмаза.
Класс чистоты поверхности шлифованных деталей определяется
не только зернистостью круга, но и неровностями, которые обра-
зуются на поверхности круга
в процессе его правки в зави-
симости от шага правки.
Правка круга алмазом при
большой продольной и попе-
речной подачах приводит к
глубоким неровностям шли-
фованной поверхности. Чем
меньше подача, тем меньше
шаг правки и меньше неров-
ности на поверхности круга
и детали.	Рис. 50. Схема установки алмазов и алмаз-
При правке круга алмаз-	ных карандашей
ным инструментом круг испы-
тывает значительно меньшее давление, чем при безалмазной правке.
Кроме того, уменьшение продольной подачи создает большее число
встреч круга с алмазом. Эти факторы и обеспечивают более точно
выправленную поверхность круга с меньшей степенью разновы-
сотности зерен. Даже при шлифовании кругами зернистостью
№ 40—25, если они подвергнуты точной правке, можно получить
детали 1-го класса точности с чистотой 10—12-го класса. Такие
158
показатели достигаются не на всех станках. Для их получения
необходимо тщательно отбалансировать круг, проверить и, если
требуется, отремонтировать станок, проверить исправность узла
продольной подачи.
Обычно правка алмазными инструментами при круглом наруж-
ном окончательном шлифовании производится с поперечной пода-
чей 0,015—0,04 мм и продольной подачей 0,1—0,3 мм/об круга.
Для мелкозернистых кругов глубина правки за проход берется
0,005—0,01 мм, при этом максимальная продольная подача
берется не более 0,5 размера зерна круга в поперечнике на оборот.
Правка должна вестись с обильным охлаждением, особенно в тех
случаях, когда ее нельзя производить с пониженной до 15—
20 м/сек скоростью круга. При алмазной правке электрокорундо-
вых кругов возникают силы 5—10 кГ, достаточные для скалыва-
ния частиц с зерен круга и образования режущих поверхностей.
Исследование микростереоснимков показало, что режущие по-
верхности зерен расположены под разными углами, расположен-
ными на неодинаковой высоте от поверхности. При правке кругов
из карбида кремния силы резания почти в 3 раза больше, что
объясняется более высокой твердостью карбида кремния.
Алмазы весьма чувствительны к ударной нагрузке, которая
в процессе правки кругов возрастает пропорционально величине
. Поэтому во избежание разрушения алмаза и ухудшения
качества правки указанные выше режимы увеличивать не реко-
мендуется, а алмазный инструмент необходимо прочно закреплять
на станке, иначе поверхность отшлифованной детали будет неудо-
влетворительной. Такое же качество поверхности со следами дро-
жания получается и при шлифовании плохо отбалансированными
или очень твердыми кругами, особенно при неудовлетворительно
отшлифованных центрах и центровых отверстиях, при большом
зазоре в подшипниках шпинделя бабки круга и вследствие дру-
гих причин, вызывающих дрожание. Поэтому при анализе причин
плохого качества отшлифованной поверхности надо учитывать и
эти обстоятельства. При правильно проведенной алмазной правке
расход шлифовальных кругов значительно снижается и повы-
шается качество поверхности и точность шлифуемых деталей.
Так, на Московском заводе малолитражных автомобилей после
автоматической правки кругов алмазным карандашом вместо
правки карбидом кремния расход кругов снизился в 3,5 раза.
При ручной правке алмазным карандашом расход кругов сни-
жается на 50% и более в результате уменьшения снимаемого при
правке слоя абразива.
После алмазной правки в резании принимает непосредствен-
ное участие около 20% зерен, а после безалмазной — только 10%,
вследствие чего производительность и стойкость круга возра-
стают.
159
chipmaker.ru
БЕЗАЛМАЗНАЯ правка
Круги в основном применяют в процессах шлифования для
обеспечения чистоты поверхности 7—8-го классов. Поэтому для
правки этих кругов употребляются различные виды правящих
неалмазных инструментов, называемых алмазозаменителями.
К их числу принадлежат: круги и бруски из карбида кремния,
твердосплавные диски, диски из термокорунда, стальные и чугун-
ные звездочки, стальные ролики п др.
Рис. 51. Державка для безалмазной правки
Правящие инструменты крепят в специальных державках,
от конструкции, точности и жесткости которых зависит степень
точности формы выправляемого круга. Такие державки типов
ДО75 и ДО40 показаны на рис. 51.
На безалмазную правку требуется большая затрата энергии,
чем на алмазную, что является результатом большей поверхности
контакта между правящим инструментом и выправляемым кругом.
При безалмазной правке происходит не только скалывание, но и
раздавливание, а также вырывание зерен. Чем меньше величины
поперечной и продольной подач, тем более заглаженной полу-
чается поверхность выправляемого круга, выше класс чистоты
поверхности отшлифованной детали и меньше стойкость круга. Чем
мельче зернистость шлифовального круга, тем меньше должна
быть поперечная подача, меньшее число проходов требуется для
правки круга, меньшие силы возникают при правке.
Величина сил, возникающих при безалмазной правке, в зави-
симости от вида правящего инструмента равна 12—30 кГ и больше.
Большие силы и меньшая по сравнению с алмазом твердость алма-
зозаменителей вызывают их интенсивный износ в процессе правки
160
и меньшую точность формы выправляемых кругов. Чем тверже
выправляемый круг, тем больше износ правящего инструмента,
тем больше силы при правке.
Охлаждение при безалмазной правке должно быть обильным,
для того чтобы смыть раздробленные частицы зерен и связки с по-
верхности и пор круга и не допускать попадания абразивной пыли
в подшипники державки.
ПРАВКА КРУГАМИ ИЗ КАРБИДА КРЕМНИЯ
Круги из карбида кремния наиболее широко применяются для
правки при всех видах шлифования. В соответствии с ГОСТом
6565—53 для правки применяются круги на керамической связке
из черного карбида кремния диаметром 60—150 мм, зернистостью
№ 125—50, твердостью Т1—ЧТ2. Зернистость правящих кругов
обычно берется на три — пять степеней крупнее, чем у выправляе-
мых абразивных кругов, и твердость на пять—шесть степеней выше.
Алмазные круги правят кругами или брусками из зеленого карбида
кремния зернистостью на одну—две степени крупнее, твердостью
СМ2—С1. Чем более открытую структуру имеет выправляемый
круг, тем меньшая разница в зернистости между ним и правящим
кругом. Алмазные круги на бакелитовых связках правятся только
в случаях, когда их биение выходит за пределы допустимого
(больше 0,01 мм).
Правка кругами осуществляется способами обкатки или шли-
фования; и тем и другим способом правятся главным образом
крупнозернистые и среднезернистые круги зернистостью от № 125
до 16, твердостью от М3 до Т1.
При правке методом обкатки шлифовальный круг вращается
с обычной рабочей скоростью, а правящий круг получает враще-
ние при соприкосновении со шлифовальным кругом в результате
возникающих при этом сил трения, вследствие чего скорость пра-
вящего круга несколько меньше, чем скорость шлифовального
круга. При этом часть зерен вырывается целиком или разрушается
и расстояния между работающими зернами увеличиваются. Пра-
вящий круг устанавливают обычно под углом 5—8° и ниже оси
шпинделя шлифовального круга. На бесцентровошлифовальных
станках правящий круг устанавливают под углом 10—15°.
Державку с правящим кругом устанавливают ниже осевой
линии для уменьшения вибраций при правке, при этом обеспечи-
вается хорошее качество правки и небольшой износ правящего
круга. При увеличении угла наклона износ правящего круга уве-
личивается, так как расклинивающие силы увеличиваются, выры-
вание и скалывание зерен возрастает.
Качество правки также зависит от ее режима, характеристик
и размеров правящего круга, конструкции державки, жесткости
ее крепления, отсутствия зазоров.
161
chipmaker.ru
Стойкость круга, а также класс чистоты поверхности прежде
всего зависят от величины продольной подачи. Чем она меньше,
чем чище получается поверхность детали, тем меньше стойкость
круга, тем чаще необходимо править круг.
При круглом обдирочном и плоском шлифовании торцом круга
правку ведут с продольной подачей 1—1,5 м!мин и поперечной
подачей 0,03—0,05 мм\ при круглом и плоском шлифовании
периферией круга правку осуществляют за три — пять проходов
с продольной подачей 0,5—0,9 м!мин и поперечной подачей
0,01—0,03 мм-, при этом чистовые проходы ведут с уменьшенной
продольной подачей до 0,4—0,5 м/мин , без поперечной подачи.
Рис. 52. Приспособление для безалмазной правки с осциллирующим
движением
При дальнейшем уменьшении продольной подачи происходит
выглаживание шлифовального круга. В результате правки с такими
режимами при шлифовании достигается чистота поверхности
7—9-го класса. Автор получал чистоту поверхности отшлифованных
деталей 9-го класса при правке кругом, установленным в разра-
ботанном им приспособлении (рис. 52). В этом приспособлениии
правящий круг получает не только вращение и движение подачи,
но еще и несколько (пять—семь) колебательных движений за один
оборот круга с небольшой (2—2,5 мм) амплитудой колебаний, что
позволяет лучше выравнивать поверхность шлифовального круга.
Правка кругами методом шлифования представляет собой
обычный процесс круглого наружного шлифования, в котором
роль детали играет правящий круг. Так как правящий круг
всегда тверже и крупонозернистее, чем шлифовальный круг, то
шлифование сопровождается большим износом последнего. В этом
и заключается принципиальное отличие этого метода правки от
метода обкатки. При правке методом шлифования шлифовальный
круг вращается с рабочей скоростью, а правящий круг — со ско-
ростью шлифуемых деталей. В результате такой правки происходит
частично вырывание и раскалывание зерен круга, значитель-
ная же часть зерен притупляется. Правка методом шлифования
осуществляется при обильном охлаждении и примерно при тех же
162
режимах. При шлифовании коротких деталей правящий круг кре-
пится на специальной оправке между центрами станка и при шли-
фовании длинных деталей в приспособлении, устанавливаемом на
столе станка, в котором круг получает вращение от электродви-
гателя или от привода передней бабки. Для получения высокой
точности и класса чистоты поверхности деталей при правке кругом,
установленным между центрами, необходимо, чтобы длина оправки
на которой крепится правящий круг, была равна длине шлифуе-
мых деталей. В этом случае заднюю бабку не нужно передвигать,
что сократит расход времени на правку.
Для уменьшения износа правящий и шлифовальный круги при
изменении направления прохода не выводятся полностью из кон-
такта. Износ правящих кругов при правке методом шлифования
меньше, чем при правке методом обкатки, в 2 раза и более.
ПРАВКА КРУГОВ ТВЕРДОСПЛАВНЫМИ ДИСКАМИ
И ДРУГИМИ ИНСТРУМЕНТАМИ
Круги правятся твердосплавными дисками только методом
обкатки. Для правки применяют прессованные монолитные диски
или диски из дробленого твердого сплава. Последние используют
для получения поверхности 7—9-го класса чистоты.
Диски изготовляют диаметром 18—75 мм из сплавов различ-
ных марок.
Твердосплавные диски в отличие от правящих кругов делаются
небольшой высоты, монолитные — высотой от 2,5 до 4 мм, из
дробленых зерен — высотой до 12 мм. Такая небольшая толщина
дисков берется потому, что они работают главным образом кром-
ками, в то время как правящие круги при обкатке работают не
только кромками, но и периферией. Твердосплавные монолитные
диски имеют более высокий предел прочности при изгибе, чем
правящие круги (около ПО кГ1мм2 у твердых сплавов и около
15 кПмм2 у карбида кремния), что' позволяет делать их неболь-
шой толщины.
Небольшие размеры твердосплавных дисков позволяют при-
менять для их крепления державки значительно меньших раз-
меров, чем при правке кругами, что создает в ряде случаев удоб-
ство установки их на станок. При правке державку устанавливают
так, чтобы ось диска была параллельна оси выправляемого круга.
Правка производится обычно за семь — восемь проходов, при-
чем первые два — три прохода делаются с продольной подачей
0,4—0,6 м/мин и поперечной подачей 0,02—0,04 мм, чистовые
два — три прохода делаются с продольной подачей 0,2—0,4 м/мин
и поперечной подачей 0,01—0,02 мм и даже без нее. При про-
дольной подаче 0,1—0,2 м/мин достигается чистота поверхности
шлифованных деталей 9-го класса.
При правке твердосплавными дисками достигается большая
точность, чем при правке кругами методом обкатки, так как
163
r. ru
износ дисков в процессе правки в 10—15 раз меньше, чем износ
правящих кругов. Поэтому в процессах шлифования, при которых
применяется правка твердосплавными роликами, можно полу-
чить точность с допуском 6—8 мк, в то время как при правке
кругами достигаемая точность не выше 10—12 мк, хотя шерохо-
ватость поверхности получается меньше. Износостойкость твердо-
сплавных дисков зависит от их структуры и метода изготовления.
Износостойкими являются диски из твердых сплавов ВКЗА
и ВК.6А. Очень высокую стойкость имеют диски, изготовленные
из пластифицированных сплавов. Износ диска за одну правку —
от 3 до 10 мк.
Силы, возникающие при правке твердосплавными роликами,
примерно такие же, как и при правке кругами методом обкатки.
При правке тведосплавными дисками радиальные силы в 3—4 раза
меньше.
ПРАВКА КРУГОВ МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ДИСКАМИ
Правка металлическими дисками производится в тех случаях,
когда при шлифовании требуется получить точность 13—15 мк
при чистоте поверхности не выше 7-го класса. ^Металлические
диски и звездочки изготовляют диаметром 35—75 мм, толщиной
1,5—6 мм. Правка производится с продольной подачей 0,4—
0,6 м!мин, поперечной подачей 0,03—0,05 мм.
ГЛАВА IX
БАЛАНСИРОВКА ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ
Качество шлифования зависит от степени балансировки
шлифовальных кругов, т. е. от совпадения центра тяжести круга
с его геометрическим центром. Чем больше неуравновешенность
круга, тем хуже получается качество шлифованной поверхности
(дробление, вибрация), меньше точность шлифования, больше из-
нос круга и опасность его разрыва, чаще необходима его правка.
Неуравновешенность кругов, кроме того, разрушает шлифоваль-
ные станки, особенно их подшипники, увеличивая их износ.
Поэтому при изготовлении кругов особое внимание должно уде-
ляться равномерному распределению массы в прессформе и макси-
мальной точности обработки кругов (особенно центричности от-
верстия, параллельности и перпендикулярности торцовых сторон
круга). Все круги диаметром 250 мм и более обязательно про-
веряют на уравновешенность и исправляют дисбаланс, если он
превышает величину, допустимую ГОСТом 3060—55.
Мерой статического дисбаланса служит вес груза, который,
будучи, сосредоточен в точке периферии круга, противоположной
его центру тяжести, перемещает последний на ось вращения круга.
За единицу статического дисбаланса принимается величина Е,
устраняющая неуравновешенность, вызванную смещением центра
тяжести от геометрического центра круга (при объемном весе
круга 2,4 г/см2’') на 0,01 см:
г 0,0377 (D2 — d2) Н
Е = ~-----D-------
где D — наружный диаметр круга в см;
d — диаметр отверстия крута в см;
И — высота круга в см.
ГОСТом 3060—55 установлены четыре класса дисбаланса
в зависимости от высоты, зернистости и типа связки круга
(табл. 22).
Для каждого из этих классов в зависимости от диаметра и
высоты круга установлены предельно допустимые величины дис-
баланса (табл. 23). Чем меньше высота и диаметр круга, а следо-
вательно, и вес, тем меньший допускается дисбаланс.
165
chipmaker.ru
Классы дисбаланса
Таблица 22
Связка кругов	№ зернистости	Высота круга в мм					
		До 13	13—75	75—100	100—126	125—150	Свы ше 150
Вулканитовая	10 и мельче	1	2	2	3	3	3
	16—12	2	2	2	3	3	3
	25 и крупнее	3	3	3	4	4	3
Керамическая	10 и мельче	2	2	2	3	3	3
и бакелитовая	25—12	2	2	2	3	3	3
	50—40	3	3	3	4	4	3
	80 и крупнее	4	4	4	4	—	—
У кругов 1-го класса величина дисбаланса, как правило, не
превышает 0,1% и у кругов 4-го класса — 0,3%.
Измерение величины статического дисбаланса производится
на одном из приборов, показанных на рис. 53, или на балансиро-
Рис. 53. Приборы для балансировки:
а — балансировочные валки; б — вращающиеся диски
вочных весах. На балансировочных весах достигается точность
уравновешивания 0,008—0,01 мм, на вращающихся дисках
0,015—0,02 мм, а на валках и плоских линейках еще менее точная.
По предложению Г. В. Шидарева—Витковского и В. А. Яшина,
балансировка кругов диаметром до 350 мм и контроль уравнове-
шенности заформованных заготовок кругов рекомендуется про-
изводить на созданном ими оптическом приборе (рис. 54), состоя-
щем из подвижной платформы / с зеркалом, прозрачной градуи-
166
Таблица 23
Допустимый предельный дисбаланс в г
Высота круга И в мм	Классы дисбаланса	Наружный диаметр в мм										
		О см	О ОЭ	О ю	О о	g	О to	§	О ю СО	О 1-^	8	8
13—25	1	10	10	15	15	20	20	20	20				—	
	2	15	20	20	25	30	30	30	35			
	3	25	30	35	40	45	45	45	55			
	4	40	50	55	60	70	70	75	85			—
25—50	1	15	20	20	25	30	30	30	35	40	50	65
	2	25	30	35	40	45	45	45	55	65	80	105
	3	35	45	50	65	65	70	75	85	105	125	155
	4	60	70	80	90	100	НО	120	135	165	195	250
50—75	1	15	20	25	25	30	30	30	35	45	55	70
	2	30	30	35	40	45	50	50	55	70	90	115
	3	40	50	55	65	75	75	80	90	ПО	140	180
	4	65	80	90	100	115	120	125	140	175	225	285
75-100	1	20	25	25	30	30	35	35	40	45	60	75
	2	30	35	40	45	50	55	55	65	80	100	125
	3	50	55	60	70	80	85	85	100	125	160	200
	4	75	90	100	115	130	135	140	160	200	260	325
100—125	1	25	30	30	35	40	40	40	50	60	75	
	2	40	45	50	60	65	65	70	80	100	125	
	3	50	60	70	80	90	100	НО	125	150	180	
	4	80	100	115	130	145	165	180	205	250	295	
125—150	1	30	30	35	40	45	45	50	50	60		
	2	40	50	55	60	70	75	80	90	105	—	—
	3	55	70	80	90	100	110	125	140	170	—	—
	4	90	ПО	120	140	160	180	200	230	250		
Свыше 150	1	35	40	45	50	55	55	60	70					
	2	45	55	60	70	80	90	95	105			
	3	60	75	85	100	115	130	150	160			—
	4	160	120	140	160	180	200	235	260			
167
chipmaker.ru
рованной сферы 2 и тубуса с осветителем 3. Шлифовальный круг
или его заготовку центрируют и устанавливают с помощью цен-
трирующих конусных колец на втулку подвижной платфоомы,
которая представляет собой стальной диск с укрепленным под ним
на стойках демпфирующим кольцом. В центре втулки расположен
винт, в верхней части которого находится зеркало 4, а сферический
центр торца винта покоится на неподвижной игле 5. Таким обра-
зом, платфома с кругом бу-
Рис. 55. Виброметр:
/—индикатор; 2—маховик; 3— гайка
для настройки индикатора в резонанс
колебаниям; 4—шкала для измерения
амплитуды колебаний индикатора;
5 — шкала для определения частоты
колебаний индикатора; 6 — гнездо
штепселя подвижного контакта; 7 —
Рис. 54. Схема оптического прибора
для измерения дисбаланса
где находится более тяжелая
часть круга; при этом луч света,
проходя через отверстие в проз-
рачной сфере 2, упадет на зер-
гнездо штепселя индикатора
кало 4 и зафиксирует угол отклонения платформы от горизон-
тального положения, возвратившись в виде светового зайчика
на градуированную прозрачную сферу 2. Положение светового
зайчика показывает место дисбаланса и его величину. Погреш-
ность измерения дисбаланса не превышаетЗ %. Указанные в табл. 22
величины дисбаланса нельзя рассматривать как допустимые при
установке круга на станок и на этом основании не уравновешивать
круг. Величина дисбаланса при установке круга на фланцы или
на шпиндель будет всегда разная из-за того, что отверстие круга
имеет несколько больший диаметр, чем посадочное место. Центро-
бежные силы, возникающие при шлифовании неуравновешенным
168
кругом, достигают значительной величины (200 кГ и больше).
Величина центробежной силы
bv~
F = -iR’
где Б — величина предельного дисбаланса.
Таким образом, величина центробежной силы пропорциональна
квадрату скорости и дисбалансу круга и обратно пропорциональна
его диаметру. Исходя из такого влияния центробежной силы каж-
дый круг следует уравновешивать перед установкой на станок
после первой правки, а также в процессе шлифования, так как
по мере износа круга, вследствие его неравномерной плотности и
структуры, происходит его
разбалансировка. Кроме то-
го, разбалансировка проис-
ходит и вследствие искажения
цилиндрической формы круга
из-за неравномерности изно-
са, а также в связи с нерав-
номерным осаждением в порах
круга заносимой охлаждаю-
щей жидкостью абразивной
пыли и мельчайшей стружки.
Оседание пыли особенно
Рис. 56. Схема автоматической баланси-
ровки кругов
происходит при остановках круга,
когда охлаждающаяся жидкость стекает в нижнюю часть круга.
Дисбаланс устраняется передвижением сухариков во фланцах,
на которые надевается круг.
Неуравновешенность круга вызывает вибрации всего станка
и ухудшает качество и точность шлифования. Установление мо-
мента разбалансировки круга и величины дисбаланса, а также
уравновешивание круга, не снимая его со станка, может быть про-
ведено при помощи виброскопа Н. В. Колесника. Этот прибор,
основанный на принципе механических резонансных колебаний
(рис. 55), имеет селеновый выпрямитель для преобразования
переменного тока в постоянный и безынерционную стробоскопи-
ческую лампу. При помощи этого прибора определяют амплитуду
и частоту вибраций, устанавливают местонахождение и величину
неуравновешенной массы.
Шлифовальные станки часто оснащают приспособлениями для
автоматической балансировки кругов. Схема автоматической
балансировки кругов в процессе шлифования приведена на
рис. 56, а. В планшайбе шлифовального круга расположены три
шарика, которые при балансировке круга автоматически само-
устанавливаются (рис. 56, б), так что дисбаланс устраняется. Затем
при помощи специального замка они зажимаются в планшайбе.
Оригинальный механизм для балансировки кругов без снятия
их со станка был предложен К- Скриживаном (ЧССР) и модернизи-
169
chipmaker.ru
рован в ЭНИМСе. Принцип действия этого механизма основан на
совместном передвижении двух грузов пА и п.г относительно шли-

Рис. 57. Схема движе-
ния центра тяжести ба-
лансировочных грузов
фовального круга по какой-либо спирали. При движении по си-
нусоидальной спирали общий центр тяжести грузов (рис. 57) вра-
щается с угловой скоростью
СО] —f— СОо	JT у । х
® = --2	= 60
и при этом одновременно пе-
ремещается в радиальном на-
правлении, чем и достигается
ликвидация дисбаланса.
Балансировочный меха-
низм, укрепленный на план-
шайбе шлифовального круга,
показан на рис. 58. Баланси-
рующие грузы 1 и 2 для
устранения дисбаланса шли-
фовального круга поворачи-
ваются относительно оси кру-
га в том или другом направ-
лении в зависимости от того,
какая из двух рукояток 3 и 4,
связанных при помощи шпо-
нок с системой шестерен,
остановлена. При остановке
рукоятки 4 грузы поворачи-
ваются в 2 раза быстрее, чем
при остановке рукоятки 3, из-за разного передаточного отношения
системы колес, приводящей грузы во вращение. Останавливая то
одну, то другую рукоятку, можно наблюдать за перемещением
грузов, которое вызывает при этом увеличение или уменьшение
амплитуды колебаний станка. Эти колебания измеряют при помощи
виброметра, устанавливаемогона шлифовальную бабку станка, или
посредством индикатора, находящегося на столе станка и соприка-
сающегося наконечником с бабкой. Круг считается отбалансиро-
ванным тогда, когда амплитуда колебаний получается наименьшей.
Как показывают опыты, динамическое балансирование приводит
к повышению стойкости и снижению износа круга до 20%,
ГЛАВА X
качество поверхности и поверхностного слоя
ШЛИФУЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ
Абразивной и алмазной обработкой достигается такое высо-
кое качество обрабатываемой поверхности, которого нельзя до-
стигнуть никаким другим способом механической обработки.
Качество поверхности и поверхностного слоя определяет собой
сопротивление деталей износу и в известной степени их прочность.
Кроме того, высокая чистота поверхности является хорошим
средством для повышения антикоррозионных свойств шли-
фуемых деталей.
При определении класса чистоты поверхности измеряют ве-
личину поперечной шероховатости, перпендикулярную направ-
лению движения резания. Чем меньше высота микронеровностей,
тем выше класс чистоты поверхности.
Волнистость поверхности при шлифовании возрастает с увели-
чением глубины резания и скорости детали, с увеличением твер-
дости круга и уменьшением величины его зерен.
При определении качества поверхностного слоя рассматривают,
какие физические изменения претерпел поверхностный слой.
На производстве качество поверхностного слоя контролируют
главным образом по отсутствию пр-ижогов и трещин, микротвер-
дости и реже по структурным изменениям.
Качество поверхности и поверхностного слоя является резуль-
татом механического и физического воздействия на обрабатывае-
мую поверхность ряда факторов: характеристики и режущей спо-
собности абразивного и алмазного инструмента, методов шлифо-
вания и параметров режима шлифования, состава и количества
охлаждающей жидкости, состояния и конструкции шлифоваль-
ного станка, свойств обрабатываемого материала, режимов, мето-
дов и частоты правки.
ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ
В соответствии с ГОСТом 2789—59 различают 14 классов чи-
стоты поверхности (табл. 24).
Известно, что точением можно достичь чистоту 4—7-го класса;
фрезерованием 5—7-го класса, строганием 3—6-го класса,
171
chipmaker.ru
Таблица 24
Классы и разряды чистоты поверхности
Классы чистоты	Среднее ариф- метическое отклонение про- филя Ra в мк	Высота неровно- стей R2 в мк	* Базовая дли- на 1 в мм \		Разряд чистоты	Классы чистоты	Среднее ариф- метическое отклонение про- филя Ra в мк	Высота неровно- стей Rz в мк	; Базовая дли- 1 на 1 в мм	Разряд чистоты
1	80	320	8		10	0,16	0,8	0,25	10а
2	40	160	8	—		0,125	0,63		106
3	20	80	8	—		0,1	0,5		10в
4	10	40	2,5	—					
5	5	20	2,5	—			—		
					11	0,08	0,4	0,25	На
6	2,5	10	0,8	6а		0,063	0,32,		116
	2,0	8		66		0,05	0,25		Ив
	1,6	—		6в					
7	1,25	6,3	0,8	7а	12	0,04	0,2	0,25	12а
	1,0	5		76		0,032	0,16		126
	0,8	4		7в		0,025	0,125		12в
'8	0,63	3,2	0,8	8а	13	0,02	0,1	0,08	13а
	0,5	2,5		86		0,016	0,08		136
	0,4	2,0		8в		0,012	0,06		13в
9	0,32	1,6	0,25	9а	14	0,01	0,05	0,08	14а
	0,25	1,25		96		0,08	0,04		146
	0,2	1,0		9в		0,06	0,032		14в
развертыванием 6—8-го класса, а разными методами абразивной
и алмазной обработки 7—13-го и даже 14-го классов.
Шероховатость поверхности при шлифовании измеряют или
путем сравнения с рабочими образцами и эталонами, через десяти-
кратную лупу или путем непосредственного измерения величин
микронеровностей щуповым профилометром КВ-7, на профило-
графе — профилометре Калибр-ВЭИ или, реже, при помощи двой-
ного микроскопа МИС-11 или микроинтерферометрами МИИ-1,
МИИ-5. Выбор типа прибора зависит от конфигурации и размеров
проверяемых деталей, от степени шероховатости поверхности и
точности контроля. Так, микроинтерферометры МИИ-1 и МИИ-5
применяют для измерения шероховатости 10—14-го класса,
МИС-11 —для измерения шероховатости 3—9-го класса, КВ-7
и П4-2 — для измерения шероховатости 5—12-го класса, Калибр-
ВЭИ — для измерения шероховатости 5—14-го класса чистоты.
172
Шероховатость оценивается обычно как среднее из трех изме-
рений разных мест поверхности.
Шероховатость поверхности как в продольном, так и в попереч-
ном сечении зависит от многих факторов. Большое число опытов
по установлению влияния этих факторов на микрогеометрию по-
верхности позволяет вывести ряд зависимостей. Шероховатость
поверхности 7—8-го класса чистоты достигается при применении
кругов зернистостью № 40—16, а при шлифовании с выхажива-
нием этот класс чистоты достигается и кругами более крупной
зернистости. Вместе с тем установлено, что чем мельче зернистость
круга, тем меньше получаются значения Ra, тем выше класс
чистоты поверхности. Это явление объясняется тем, что с умень-
шением степени зернистости с обрабатываемой поверхности при
шлифовании снимается большее число стружек, вследствие чего
число рисок возрастает. Так как шлифование мелкозернистыми
кругами обычно ведется с меньшей глубиной резания, то глубина
рисок при этом уменьшается. Сочетание этих явлений приводит
к тому, что мелкозернистыми кругами сошлифовывается объем
металла, приближающийся к теоретически возможному. По-
следним мы считаем такой объем, при снятии которого на
единицу глубины обработанная поверхность будет абсолютно
гладкой.
Чем ближе отношение снятого объема металла к теоретически
возможному приближается к единице	—> 1^, тем выше класс
чистоты обработанной поверхности. При исчислении теоретически
возможного объема следует учитывать состояние поверхности до
начала шлифования.
Чем выше твердость круга и плотнее его структура, тем легче
получить более высокий класс чистоты поверхности. Мягкие
абразивные круги и круги открытых структур скорее изнаши-
ваются, вследствие чего зерна на режущей поверхности располо-
жены реже и чаще заменяются, что и способствует получению
более шероховатой поверхности.
Шлифовальные круги из карбида кремния, при прочих равных
условиях, позволяют получать более чисто обработанную поверх-
ность, чем круг из электрокорунда, что объясняется несколько
большей шириной зерен карбида кремния одного и того же номера
зернистости, а также тем, что зерна карбида кремния имеют
меньшие радиусы округления.
На кругах большой твердости при шлифовании чаще налипает
металл. Твердость нароста может быть значительно больше твер-
дости обрабатываемого металла (в 2—3 раза), что вызывает появ-
ление глубоких царапин на шлифуемой поверхности при общей
малой ее шероховатости.
При шлифовании кругами на вулканитовой связке класс
чистоты поверхности получается выше, чем при шлифовании
173
chipmaker.ru
кругами на керамической и бакелитовой связках. После обработки
кругами на бакелитовой связке шероховатость поверхности
больше, чем после обработки кругами на керамической связке.
Однако специальные бакелитовые связки, как, например, с графи-
товым наполнителем или с добавкой идитола, так же, как и кругй
на глифталевой связке, обеспечивают получение меньшей шерохо-
ватости поверхности, чем при шлифовании кругами на керами-
ческой и вулканитовой связках. Так, бакелитовые корундовые
круги зернистостью М20 с графитовым наполнителем обеспечивают
получение 11 — 13-го класса чистоты при режиме шлифования:
vK = 25 -н 35 м/сек, vd = 10 -н 35 м/мин, t = 0,005 ч- 0,01 мм,
s = 0,5 -н 1 м/мин, охлаждение — водой или эмульсией 3—5%-
ного содового раствора. Однако вследствие большой мягкости эти
круги при шлифовании прецизионных деталей не обеспечивают
сохранения их размеров. Шлифовальные круги на глифталевой
связке из карбида кремния зернистостью Ml4 обеспечивают
12—13-й класс чистоты. Чем тверже обрабатываемый материал,
тем выше класс чистоты обработанной поверхности. Так, при
шлифовании сталей, имеющих мартенситную структуру, дости-
гаются меньшие значения Ra, чем при шлифовании сталей с троо-
ститной или сорбитной структурой. Детали из легированных ста-
лей при шлифовании имеют меньшие микронеровности, чем детали
из нелегированных сталей, так же, как детали из закаленных ста-
лей имеют меньшие Ra, чем незакаленные. При шлифовании дета-
лей из вязких металлов и сплавов, в частности жаропрочных, труд-
нее получить такой высокий класс чистоты поверхности, как при
обработке деталей из конструкционных сталей. При шлифовании
деталей из цветных металлов наименьшие значения Ra получаются
при обработке кругами на бакелитовой связке, причем шерохо-
ватость поверхности при шлифовании деталей из цветных металлов
всегда получается больше, чем деталей из черных металлов.
Шероховатость поверхности уменьшается с увеличением числа
встреч шлифовального круга с деталью, т. е. с увеличением его
скорости, а также с уменьшением величины подач; она также
уменьшается при увеличении диаметра и ширины шлифовального
круга. С увеличением скорости детали при неизменных продоль-
ной и поперечной подачах шероховатость поверхности несколько
возрастает. При одновременном увеличении подач она резко уве-
личивается. Увеличение глубины шлифования вызывает рост
толщины стружки, в связи с чем шероховатость поверхности
возрастает.
Особенно это ухудшение заметно в зоне малых глубин шлифо-
вания (0,005—0,015 мм). Степень влияния того или другого пара-
метра режима на чистоту в разных случаях шлифования различ-
ная и зависит от весьма многих переменных. Именно по этой при-
чине разные исследователи приходят не всегда к одинаковым вы-
водам. Так, по данным Е. Н. Маслова, при увеличении глубины
174
шлифования -шероховатость поверхности возрастает в меньшей
степени, чем при увеличении скорости детали, а по данным
Д. М. Тарасенко — наоборот.
Шлифование с охлаждением деталей из высокоуглеродистых
сталей увеличивает шероховатость поверхности по сравнению
с сухим шлифованием, но вместе с тем снижает опасность прижога.
Заметно изменяется шероховатость поверхности шлифуемых дета-
лей при изменении способа режима правки. При правке с медлен-
ной продольной и малой поперечной подачами, при обязательных
последних проходах без подачи, шероховатость поверхности зна-
чительно уменьшается, т. е. чем меньше разновысотность зерен,
а следовательно, чем больше их число, тем выше класс чистоты
поверхности. Также повышается класс чистоты поверхности при
выхаживании, т. е. при шлифовании на последних проходах без
поперечной подачи.
В процессе выхаживания уменьшается не только шерохо-
ватость поверхности, но и исправляются такие погрешности, как
овальность, биение и т. п. Так как процесс выхаживания, повы-
шая класс чистоты поверхности, одновременно снижает про-
из водител ьность.
Г. Б. Лурье предложил метод ускоренного выхаживания при
принудительном отводе бабки круга на величину, несколько
меньшую величины упругого отжатия. Этот метод позволяет
сократить время выхаживания на 20—30% без увеличения шеро-
ховатости поверхности. Нужно ли производить выхаживание до
исчезновения искр, необходимо решать в каждом отдельном слу-
чае шлифования.
На шероховатость поверхности влияет вид и метод абразивной
обработки. Так, шлифование методом врезания обеспечивает
меньший класс чистоты, чем шлифование методом продольной
подачи. Хонингование позволяет обеспечить более высокий класс
чистоты, чем внутреннее шлифование, и т. д.
Для повышения класса чистоты поверхности на суперфиниш-
ных станках абразивный инструмент (бруски) имеет возвратно-по-
ступательное движение с большим числом колебаний и малой
амплитудой; на станках для врезного шлифования для этой же цели
применяют осциллирование круга. Осциллирование обрабаты-
ваемой детали с определенной частотой при небольшой амплитуде
также позволяет уменьшить шероховатость поверхности и опас-
ность появления прижогов в результате снижения температуры
шлифования. Такие опыты были проведены в Мичиганском универ-
ситете (США) в условиях плоского шлифования. В результате
проведения опытов установлено, что величина напряжений у де-
талей, подвергнутых шлифованию с осциллированием с высокой
частотой, значительно меньше, чем при обычном шлифовании.
Износ абразивного инструмента при этом виде шлифования зна-
чительно больше.
175
НАКЛЕП
Под влиянием сил резания и вызываемого ими давления зерен
шлифовального круга в процессе шлифования происходит пла-
стическая деформация металла, сопровождающаяся упрочнением
поверхностного слоя шлифуемой детали и искажением его кри-
сталлической решетки.
Глубина деформируемого слоя при чистовом шлифовании, по
данным П. И. Волского, у незакаленных аустенитовых сталей
достигает 0,1—0,25 мм и у закаленных сталей доходит до 0,2—
0,35 мм, причем глубина наклепа получается больше при шлифо-
вании кругами из карбида кремния, чем электрокорундовыми,
что объясняется, по-видимому, большим числом зерен и снимаемых
стружек при работе этими кругами. Таким образом, возрастание
сил резания способствует упрочнению, вызывая увеличение глу-
бины наклепа. Очевидно, этим объясняется тот факт, что глубина
наклепа при шлифовании получается в 2—3 раза меньше, чем
при фрезеровании и точении. В процессе полирования наклеп
получается еще меньше, чем при шлифовании.
Аустенитовые стали более склонны к наклепу, чем другие,
и к изменению при этом микроструктуры поверхностного слоя.
Увеличение подачи и особенно глубины резания вызывает усиле-
ние пластических деформаций и возрастание наклепа. Этому спо-
собствует также увеличение числа зерен, принимающих участие
в шлифовании, и усиление охлаждения. Таким образом, при шли-
фовании мелкозернистыми и тонкозернистыми кругами возрастает
не только класс чистоты поверхности, но и глубина наклепа, а от-
сюда и износостойкость. При хонинговании глубина деформирую-
щего слоя достигает 0,0025—0,025 мм, а при суперфинише — в де-
сятки раз меньше.
С увеличением скорости шлифования степень упрочнения по-
верхностного слоя повышается, что объясняется одновременным
увеличением скорости шлифовального круга vK, скорости детали vd
и подачи s. Если при шлифовании увеличивается только скорость
шлифовального круга, то глубина наклепа уменьшается, что вы-
зывается уменьшением толщины стружки и сил резания. При
увеличении скорости детали глубина наклепа несколько возра-
стает. Наклеп также увеличивается при шлифовании с ударами,
например при шлифовании лопаток.
Во время шлифования деталей из стали ШХ15 шлифовальными
кругами на вулканитовой связке микротвердость поверхностного
слоя повышается с увеличением s и vd и уменьшением vK, причем
в поверхностном слое возникают напряжения растяжения.
При шлифовании одновременно с условиями, вызывающими
упрочнение, действуют и условия разупрочнения, мешающие иска-
жению кристаллической решетки металла. В частности, разупроч-
нение усиливается с увеличением контактной температуры шли-
176
фования, что нежелательно из-за опасности возникновения при-
жогов, с увеличением степени твердости круга и т. и. Упрочнение
поверхностного слоя сопровождается определенным увеличением
его твердости и износостойкости. Таким образом, уменьшение ше-
роховатости поверхности и упрочнение поверхностного слоя в про-
цессе шлифования часто приводят к повышению износостойкости
деталей. Вместе с тем при шлифовании деталей из закаленных ста-
лей, особенно при тяжелых режимах, в поверхностном слое про-
исходят структурные изменения, связанные с отпуском металла.
Состояние поверхностного слоя изменяется при шлифовании
в зависимости от свойств шлифуемого металла и режимов шлифо-
вания. Так, например, при шлифовании хромоникелевых сталей,
даже при небольшой глубине шлифования (0,02—0,03 мм) проис-
ходит отпуск поверхностного слоя. Температура шлифования
в месте контакта достигает 800—1000° С; при этом происходит
быстрое охлаждение, в результате чего происходит изменение
структуры поверхностного слоя и появляются прижоги. Чем выше
режимы, тем больше глубина отпущенного слоя (достигающего
0,2 мм) и больше степень отпуска.
Упрочнение поверхностного слоя и происходящие в процессе
шлифования пластические деформации вызывают увеличение
удельного объема поверхностного слоя; этому изменению препят-
ствуют лежащие ниже слои, в результате чего в поверхностном
слое возникают сжимающие, а в лежащем ниже слое растягиваю-
щие остаточные напряжения.
В процессе шлифования обрабатываемая поверхность детали
все время подвергается резким изменениям температуры, в ре-
зультате чего в поверхностном слое возникают то сжимающие (при
нагретом состоянии поверхности), то растягивающие (при осты-
вании) напряжения. Знак остаточных напряжений зависит от их
разности. Резкий нагрев поверхностного слоя приводит также
к фазовым изменениям его структуры.
При шлифовании с охлаждением жидкостями, содержащими
масло, остаточные растягивающие напряжения несколько сни-
жаются, а сжимающие увеличиваются. Вообще же остаточные на-
пряжения остаются одинаковыми как при шлифовании с охлажде-
нием, так и при шлифовании всухую. На их повышение влияет
неуравновешенность и неоднородность круга по твердости.
chipmaker.ru
ГЛАВА XI
КРУГЛОЕ НАРУЖНОЕ ШЛИФОВАНИЕ
Круглое наружное шлифование применяют главным образом
в тех случаях, когда приходится шлифовать детали, имеющие две
или более строго концентричные шейки или выступы; когда эти
шейки или выступы имеют разную длину, большую, чем ширина
круга бесцентрового станка; когда необходимо обрабатывать ци-
линдрические детали с прерывистой поверхностью, а также не-
уравновешенные детали и детали, у которых наружный диаметр
связан с диаметром отверстия определенным допуском.
Широкое распространение круглое наружное шлифование по-
лучило в условиях единичного и мелкосерийного производства
цилиндрических и конусных деталей. В этих условиях чаще всего
применяется способ шлифования с продольной подачей, при ко-
тором шлифовальный круг, кроме вращательного движения, имеет
поперечную подачу, а шлифуемая деталь, вращаясь, движется
возвратно-поступательно вместе со столом станка. В этом случае
припуск снимается за несколько проходов, число которых зависит
от величины поперечной подачи и жесткости станка.
В условиях крупносерийного и массового производства и при
работе широким крутом, когда шлифуемая длина детали почти
равна ширине круга, обычно применяют способ шлифования вре-
занием, являющийся более производительным, чем способ про-
дольной подачи. В этом случае круг работает всей высотой в за-
висимости от конфигурации детали и типа станка. Для равномер-
ности износа круга и достижения меньшей шероховатости шли-
фуемой поверхности шлифовальному кругу иногда сообщается
возвратно-поступательное осциллирующее перемещение с ходом
5—10 мм вдоль оси детали.
Способ шлифования врезанием применяют часто в случаях,
когда шлифуемая часть детали ограничена с двух сторон бурти-
ками, как, например, шейка коленчатых валов. Для шлифования
длинных цилиндрических деталей иногда используют метод врез-
ного шлифования, обрабатывая деталь полной высотой круга
с перекрытием шлифуемых участков; в конце процесса делают один
зачистной проход по всей длине шлифуемой детали для обеспечения
заданной точности и класса чистоты поверхности,
178
При врезном шлифовании различают: период врезания, в те-
чение которого постепенно нарастают силы резания и снимаемый
объем стружки; период установившегося резания; период выха-
живания, в течение которого шлифование происходит без подачи.
Во время выхаживания объем стружки, снимаемой в единицу
времени, и силы резания с каждым проходом уменьшаются. Иногда
применяют производительный глубинный способ шлифования, при
котором весь припуск снимается за один-два прохода. В этом слу-
чае шлифовальный круг имеет ступенчатый или слегка скошенный
профиль, а продольная подача делается весьма малой и большей
частью производится от руки. При этом способе производитель-
ность повышается и в результате уменьшения числа холостых
ходов и машинного времени. Высокий класс чистоты и точность
достигаются тем, что резание фактически производится только
передней частью круга, а остальная его часть производит весьма
длительную зачистку в связи с малой продольной подачей.
Шлифование уступами заключается в том, что первоначально
круг врезается на всю свою ширину по всей длине обрабатываемой
детали с перекрытием каждого участка, а затем оставшуюся часть
припуска снимают за два-три прохода методом продольной подачи.
Общим недостатком для всех методов круглого наружного шли-
фования и особенно последнего является необходимость постоян-
ного наблюдения за процессом шлифования и управления станком,
что затрудняет переход на многостаночное обслуживание.
СТАНКИ ДЛЯ КРУГЛОГО НАРУЖНОГО ШЛИФОВАНИЯ
Процессы круглого наружного шлифования осуществляются
на простых, универсальных или специальных круглошлифоваль-
ных станках.
На простых круглошлифовальных станках производится обра-
ботка не только цилиндрических, но и конических деталей с углом
конуса до 15°. В табл. 25—27 приведена характеристика наиболее
распространенных универсальных круглошлифовальных станков,
а также станков, выпускаемых в настоящее время станкострои-
тельными заводами. Эти станки, имеющие мощность электродви-
гателей шлифовальной бабки от 0,7 до 40 кет, позволяют шлифо-
вать наружные поверхности деталей диаметром от 2 до 800 мм,
длиной до 7500 мм, а также производить шлифование отверстий
диаметром от 5 до 200 мм и длиной до 105 мм. На этих станках
шлифование можно производить любым из способов, указанных
выше, а на станках с быстрым подводом и отводом шлифовальной
бабки (ЗА110, 3E153, ЗА164, ЗА150, 3E153, 312М и др.) — шлифо-
вать методом врезания с автоматической подачей после каждого
одинарного или двойного хода стола в течение всего цикла шли-
фования. Некоторые из приведенных типов станков, например,
ЗБ12, 310А, 3140, ЗА141 и др., позволяют производить шлифование
179
Круглошлифовальные универсальные станки
Таблица 25
Характеристика станков	зюп повышенной точности	ЗА110 высокой точности	ЗБ12	3A130	3131	3140	ЗА141
Наибольший диаметр уста- навливаемой детали в мм Диаметр шлифуемой поверх-	—	140	200	—	—	400	400
ности в мм 	 Длина шлифуемой поверх но-	2-15	3—30	8—180	8—280	8—280	8-400	8—400
сти в мм 	 Диаметр шлифуемого отвер-	140	180	450	630	1250	900	1800
стия в мм	 Длина шлифуемого отвер-	8—15	10—50	22—50	30—100	30—100	30—200	30—200
стия в мм	 Высота центров в мм . Расстояние между центрами	30 75	50 80	120	100	100	105 220	105 220
В мм 	 Наибольшее продольное пе-	150	200	500	700	1400	1000	2000
ремещение стола в мм . . Наибольший угол поворота	—	300	550	—	—	920	1820
стола в градусах ....		10	+6—7	11	11	3 и 8	По и против
							часовой
Конус отверстия в шпинделе							стрелки 3 и 8
передней и задней бабок		Морзе № 3 и 4	Морзе № 3	—	—	Морзе № 5	Морзе № 5
Ход пиноли задней бабки							
В мм 	 Размеры (или диаметр) круга		18	30	35	35	35	35
для шлифования:							
наружного .	, ,	200X10X32	250X20X75	300	350X40	350X40	400X40X203	400X40X203
		—	17	30X30	30X30	50Х32Х 16	50X32X16
Продолжение табл. 25
Характеристика станков	зюп повышенной точности	ЗА110 высокой точности	ЗБ12	ЗА130	3131	3140	ЗА141
Число оборотов деталей в минуту 		100—800 *	75—750 *	78—780	50—400	50—400	40—375 *	40—375 *
Число оборотов шпинделя круга в минуту ....	4 050	2340 и 2860	3000 и 1500	1880 и 2110	1880 и 2110	1650 и 1980	1650 и 1980
Число оборотов шпинделя							
круга при внутреннем шли- фовании в минуту . . .	36 000	16 000	16 750	10 000	10 000	10 000	10 000
Скорость продольного пере- мещения стола в mImuh	0,42—2 *	0,014—3,75	0,1—2 *	0,1—6	0,1—6	0,1—6	0,1-6
Поперечное перемещение шлифовальной бабки в мм: за один оборот махови- ка 	 за одно деление лимба		0,25; 0,1 0,001; 0,004	0,5	0,0025—0,01	0,0025—0,01	0,5—2 0,0025—0,02	0,5-2 0,0025—0,02
Мощность привода в кет: шлифовальной бабки бабки изделия ....	0,75	1,7 0,245	1,0 и 2,8 1,0	4,5 0,76	4,5 0,76	4,5 1,3	4,5 1.3
Габаритные размеры станка							
в м: длина ширина высота ... Вес станка в кГ . .	0,67 0,67 1,35 450	1,83 1,6 1,3 1800	2,6 1,75 1,75	' 3000	3,06 2,0 1,65 3780	4,99 2,0 1,67 4600	4,48 2,07 1,67 6400	5,95 2,07 1,61 7700
Примечание. Угол поворота шлифовальной бабкн ±90°, величина быстрого подвода и отвода бабки у станков ЗЮП н ЗА110Р25 н 40 мм соответственно, а наибольшее перемещение шлифовальной бабки 105 иi 110 лл, угол: поворота бабки в сторону шлифовального круга у станков ЗА110, 3140 н ЗА141 90°, а в сторону от шлифовального круга 30 соответственно.							
* Бесступенчатое регулирование.						—	
Таблица 26
Круглошлифовальные станки
chipmaker.ru
Характеристика станков	3E153 особо высокой точности	ЗА 164	ЗА164Б	ЗА164А	ЗА172	ЗА172Б	ЗА174	ЗА174В
Наибольший диаметр устанав- ливаемой детали в мм ...	140	360	400	360	560	560	800	800
Диаметр шлифуемой поверхно- сти в мм . .	5—50	—	360	—	40—500	500	100—710	710 !
Длина шлифуемой поверхно- сти в мм . .			—-	1800	1250	2500	3550	2500	—	3550 |
Высота центров в лм!	80	210	210	210	300	300	410	410
Расстояние между центрами в мм		500	2000	1400	2800	4000	2800	6000	4000 .
Наибольшее продольное пере- мещение стола в мм .	550	1800	1250	2500	4400	2800	6400	3800
Наибольший угол поворота сто- ла в градусах . , Конус отверстия в шпинделе (передняя и задняя бабки) Ход пиноли задней бабки в мм	±6 125	По и про- тив часовой стрелки 2 и 4 Морзе № 6 65	По и про- тив часовой стрелки 2 и 6 Морзе № 6 65	2 и 3 Морзе № 6 65	6 Метрич. 80 250	6 Метрич. 80 100	4 Метрич. 100 250	5 1 Метрич. 100 100
Продолжение табл, 26
Характеристика станков	ЗЕ 153 особо высокой точности	ЗА164	ЗА164Б	ЗА164А	ЗА172	ЗА172Б	ЗА 174	ЗА174Б
Размеры (или диаметр) круга для наружного шлифования в мм		400	750X75X305	750X75X305	750Х75Х Х305	750Х75Х Х305	750Х75Х Х305	750Х75Х Х305	750Х75Х Х305
Число оборотов детали в ми- нуту (бесступенчатое регули- рование)		80—800		30—180	30—180	12-120	12—120	8—80	8-80
Скорость продольного переме- щения стола в м/мин . , .	0,03-2	0,1—5	0,1—5	0,1—5	0,1—2,5	0,1—2,5	0,1—2,5	0,1-2.5
Поперечное перемещение шли- фовальной бабки в лии . .	0,002		0,005—0,02	—	0,	Э05	—	0.005
Мощность привода в кет'.								
шлифовальной бабки	2,8	14	14	14	25	40	25	40
бабки изделия 			1,7-1,5	1,7—2,5	1,7-2,5	11	11	11	И
Габаритные размеры в мм'.								
длина ........	2,34	6,04	4,83	7,66	12,48	9,81	16,58	12.45
ширина .	2,06	2,55	2,76	2,о5	3,5	3,7	3.75	3,9
высота . .			1,5	1,59	1,59	1,59	1,59	1,85	1,85	2,07
Вес станка в к Г 		2870	10 000	9000	11 500	23 400	29 000	39 400	24 000
Т аблица 71
Круглошлифовальиые полуавтоматы и автоматы
Характеристика станков	ЗА150 высокой точности	ЗБ 153	ЗБ153У	ЗД161	ЗВ161	ЗВ164Б	ЗВ164	ЗК161	ЗТ161	312М
Наибольший диа- метр устанавли- ваемой детали в м .....	100	140	140	280	280	400	400	280	280	
Диаметр шлифуемой поверхности в	3—40	8—80	8—80	180	250	120—360	120—360	120	20-250	7—40
Длина шлифуемой поверхности в мм	180	450	450	200	900	1250	1800	200	630	500
Высота центров в лл	60	80	80	150	150	—	—	150	—	НО
Расстояние между центрами в мм	200	500	500	700	1000	1400	2000	700	700	500
Наибольшее про- дольное переме- щение стола в мм	300	550	550	650	920	1250	1820	650	630	590
Конус отверстия в шпинделе перед- ней и задней ба- бок	Морзе				Морзе	Морзе	Морзе	Морзе	Морзе	.Морзе
Угол поворота бабок в градусах	№ 3	+6, —7	+6, -7	По и	Ns 5 По и	Ns 6	Ns 6 По и	Ns 4 По и пр	№ 4 лив ча-	№ 3
				против часовой стрелки 3 и 10	против часовой стрелки 3 и 8		против часовой стрелки 2 и 4	совой стрелки 3 и 10		
Продолжение табл. 27
Характеристика станков	ЗА150 высокой точности	ЗБ 153	ЗВ153У	ЗД161	ЗВ 161	ЗВ164Б	ЗВ 164	ЗК161	ЗТ161	312М
Ход пиноли задней бабки в мм ...	18	30	30	35	35	65	—	6		20
Наибольшее переме- щение шлифоваль- ной бабки в мм	105	НО	110		290	250	250	—	270	f
Угол поворота шли- фовальной бабки в градусах	. .	25	40	40	50	—	—	—	—		25
Размеры или диаметр круга в мм	300X200	400	400	600 X X 200.Х Х305	750X 75X >.'305	750 X X 200 X X 305	750 X Х200Х Х305	600X200	750 X Х75Х Х305	300 X Х40Х Х127
Число оборотов де- тали в минуту	75—750 *	80—800	80-800	63—400 *	—		—	100, 150 265, 400	63—400 *	150—800
Число оборотов шпинделя круга в минуту ....	2860 2340	—	—	1065 и 1175	—		—	—	—	2500
Скорость продоль- ного перемещения стола в м!мин	0,014- - 3,75	0.1—6	0,1-6	—	—	0,1—5,0		—	—	0.2—6,0
chipmaker.ru
Продолжение табл. 27
186
ео скоростями круга 42 мкек и выше с бесступенчатым регулиро-
ванием скорости детали. Однако большинство станков для осуще-
ствления работы с такими скоростями требует некоторой модер-
низации.
Конструкция большинства типов станков круглого наружного
шлифования такова, что необходимо постоянно наблюдать за про-
цессом шлифования и управлять станками, что затрудняет пере-
ход на многостаночное обслуживание и включение этих станков
в автоматические линии.
Учитывая, что круглошлифовальные станки для наружного
шлифования занимают самый большой удельный вес в общем парке
шлифовальных станков, первостепенной задачей является совер-
шенствование конструкций круглошлифовальных станков и вы-
пуск станков с таким автоматизированным управлением, при ко-
тором бы процесс шлифования и правки включался и выключался
автоматически, так же как компенсация износа круга и изменение
его скорости и т. п.
При круглом наружном шлифовании может быть обеспечена
высокая точность обработки: овальность не более 0,001 мм, округ-
лость не более 0,0006 мм, заданный диаметр 0,002 мм на длине
500 мм и чистота поверхности до 12-го класса. Возможность полу-
чения такой точности обеспечивается на станках ЗВ110, ЗЕ12,
3E153 и др. механизмом микроподачи круга на величину 0,1—
0,5 мк.
Обязательным условием получения необходимой точности при
переходе с одной операции на другую является строгое соблюдение
технологической базы, хорошее состояние станка и, в частности,
его жесткости. Целесообразно для получения большей точности
чистовое шлифование проводить через 2—3 ч после начала работы
станка, когда все детали его имеют одинаковую температуру.
УСТАНОВКА ДЕТАЛЕЙ И КРУГА НА СТАНОК
Детали шлифуют на круглошлифовальных станках главным
образом в центрах (стальных закаленных, с твердосплавными на-
конечниками или наплавленных) и реже в патронах, на оправках
и в специальных приспособлениях. Качество шлифуемой детали
и ее точность (цилиндричность, овальность и т. п.) в значительной
степени зависят от качества и конструкции центровых отверстий
в деталях и центров станка. Центровые отверстия по форме и раз-
мерам должны точно соответствовать стандарту. Центровые отвер-
стия должны соприкасаться с центрами так, чтобы было обеспе-
чено их полное прилегание друг к другу (рис. 59, а), для чего
центровые отверстия у закаленных деталей следует обязательно
шлифовать. За рубежом применяют центровые отверстия с вы-
пуклой образующей конуса (рис. 59, б) в связи с тем, что такая
конструкция обеспечивает более точную установку шлифуемых
187
chipmaker.ru
деталей. Центры станков должны быть расположены один относи-
тельно другого как в горизонтальной, так и в вертикальной пло-
скости точно по линии перемещения стол J' станка во избежание
получения неправильной формы детали (конусности или корсет-
ности). Перед установкой детали на станок центровые отверстия
тщательно очищают и хорошо смазывают.
Для шлифования в центрах больших тяжелых деталей с высо-
кой точностью необходимо, чтобы центровые отверстия были тре-
буемых размеров и тщательно прошлифованы, иначе требуемая
точность не всегда будет обеспечена. Отверстия шлифуют конус-
ными абразивными головками. Детали диаметром до 5 мм шлифуют
в центрах типа, показанного на рис. 60.
Точное прецизионное шлифование рекомендуется осуществлять
на неподвижных центрах с минимальной подачей. При закреплении
а)	б)
Рис. 59. Конструкции центровых гнезд
РнС- 60. Срезанный центр
детали между центрами ее не следует зажимать слишком сильно,
а необходимо обеспечить возможность некоторого сдвига вместе
с задним центром для возможности их удлинения в случае нагрева.
При шлифовании в центрах на деталь надевается хомутик, кото-
рый опирается на поводковую планшайбу и, таким образом, де-
таль получает вращение. При закреплении деталей в патронах
особое внимание должно обращаться на проверку строгой центрич-
ности ее положения.
Полые детали с отверстиями настолько больших диаметров
что их нельзя закрепить между центрами, шлифуют на оправках,
имеющих центровые отверстия, к которым Должны предъявляться
те же требования, что и к центровым гнездам на деталях. В за-
висимости от требуемой точности и формы шлифуемых деталей
применяются оправки различных конструкций: жесткие, на ко-
торых шлифуемые детали или зажимаются с торцов, или заклини-
ваются на конусной части оправки; цанговые с продольными про-
резями, зажимающими деталь; раздвижные, закрепляющие деталь
механическим или гидропластическим зажимом.
Длинные и тонкие легко изгибающиеся детали рекомендуется
шлифовать с применением люнетов, которые поддерживают де-
таль и не допускают ее прогиб под действием отжимающих сил.
Чем точнее должна быть отшлифована деталь, больше ее длина
и меньше диаметр, интенсивнее применяемый режим шлифования,
тем более необходимо применять люнеты. Минимальное число лю-
нетов, необходимое при шлифовании, приведено в табл. 28, а на
рис. 61 дана одна из конструкций люнетов-
188
Таблица 2$
Минимальное число люиетов
При шлифовании длинных деталей с люнетами желательно,
чтобы башмаки имели слегка выпуклую поверхность для достиже-
ния линейного контакта с деталью. Места соприкосновения детали
с башмаками люнетов должны быть перед их установкой — про-
шлифованы.
Перед установкой на станок круг должен обязательно испыты-
ваться на прочность. При установке на станок круг зажимается
Рис. 61. Люнет:
/ — нижний башмак; 2 — верхний башмак
между фланцами, причем между кругом и фланцами проклады-
ваются упругие кольца из картона или резины толщиной 0,5^-
1 мм, которые способствуют снижению динамических нагрузок на
круг и поглощению вибраций. Круг должен надеваться на выступ
фланца легко с зазором 0,1—0,5 мм, а зажим фланцев винтами
должен производиться ключом вручную без каких-либо специаль-
ных приспособлений. Затем круг поступает на балансировку. На
больших заводах подготовка круга к работе (установка, центриро-
вание и балансировка) производится в мастерских при цеховых
кладовых.
109
chipmaker.ru
НЕКОТОРЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РЕЖИМАМ И ОРГАНИЗАЦИИ
ШЛИФОВАНИЯ
Методом продольной подачи шлифуют обычно в два приема,
причем предварительное шлифование выполняют с продольной
подачей, равной 0,5—0,8 ширины круга на оборот детали, а чисто-
вое шлифование ведут с подачей 0,2—0,5 ширины круга на оборот
детали. Чем чище и точнее должно быть выполнено шлифование,
тем меньше должна быть величина продольной подачи при чисто-
вой операции, т. е. тем большая часть круга должна работать как
зачищающая.
Скорость vg при шлифовании деталей из незакаленных сталей
обычно берут равной около г/кп скорости vK = 25 s-50 mImuh. При
шлифовании деталей из закаленных и легированных сталей ско-
рость детали принимают несколько выше. Также с более высокой
скоростью шлифуют полые и тонкие детали. Величина поперечной
подачи, учитывая отжатие, берется обычно 0,005—0,03 мм на про-
ход. При шлифовании мелкозернистыми кругами величина попе-
речной подачи берется при первых проходах 0,01 мм и при после-
дующих проходах 0,005—0,0025 мм. Скорость круга, как правило,
нужно выбирать максимально допустимую возможностями станка.
С увеличением скорости круга коэффициент трения (который
можно принять равным отношению = ц । и износ зерен круга
J ч /
уменьшаются, в результате чего расход круга снижается, а его
стойкость возрастает.
С увеличением vK и уменьшением vg опасность прижогов и их
размеров возрастает вследствие более интенсивного нагрева
поверхности, сопровождаемого измельчением стружки, так как
толщина стружки, снимаемая одним зерном, уменьшается. По-
этому при увеличении vK надо повышать vg. Чрезмерное увели-
чение продольной подачи также вызывает опасность появления
прижогов по винтовой линии подачи; такая же опасность возни-
кает и при чрезмерном увеличении попевечной подачи.
Во время чернового шлифования устанавливают повышенные,
по сравнению с чистовым, подачи и пониженную скорость vg,
а при чистовом шлифовании, наоборот, повышают скорость vg
и снижают величины подач. При черновом шлифовании деталей из
стали продольная подача обычно равна 0,5—0,75 ширины круга
при чистовом 0,2—0,5 ширины круга, а при высоких требованиях
к чистоте 0,1—0,3 ширины круга; при черновом шлифовании де-
талей из чугуна берут продольную подачу, равную 0,8—0,9 ши-
рины круга, и при чистовом шлифовании 0,5—0,7 ширины круга.
Если снижают продольную подачу, то обычно повышают подачу
на глубину резания, причем при шлифовании с охлаждением ее
берут больше, чем при сухом шлифовании. Скорость детали при
черновом шлифовании от 10 до 35 м!мин, в зависимости от диа-
190
метра детали. Чем больше диаметр детали, тем больше vd; при
этом 'поперечная подача берется от 0,005 мм/ход для малых диа-
метров и больших скоростей и до 0,05 мм!ход для больших, диамет-
ров деталей и малых ее скоростей. Таким образом, при увеличении
поперечной подачи скорость детали уменьшается.
При шлифовании деталей из относительно мягких металлов
скорость vd повышают до 60 м!мин против обычно применяемых
15—30 mImuh; при чистовом шлифовании vd = 204-100 м/мин,
причем для деталей из незакаленных сталей и чугуна на 15—20%
меньше, чем для деталей из закаленных сталей; поперечная подача
берется 0,005—0,05 мм/ход, причем тем меньше, чем больше од.
Детали из вольфрамо-молибденовых сталей рекомендуется шли-
фовать ьмягкими кругами при vK = 154-20 мкек; vd = 12 4-
4-15 м!мин, а детали из сплавов молибдена, ниобия и хрома — кру-
гами из зеленого карбида кремния твердостью МЗ-СМ1 на керами-
ческой связке при vK = 184-20 м/сек и t — 0,014-0,02 мм; детали
из меди, латуни и бронзы шлифуют при — = 80, детали из чугуна
при = 100, а детали из легких металлов при-^ = 50, причем
при чистовом шлифовании это отношение повышается.
При врезном шлифовании производительность выше, чем при
шлифовании с продольной подачей, на 20—40%, за счет большей
рабочей высоты круга, отсутствия потерь машинного времени на
перемену хода, а также вследствие того, что при врезном шлифова-
нии зерна нагружены более равномерно, чем при шлифовании
с продольной подачей.
Удельный съем металла при врезном шлифований при соотно-
60лк	vKsl 000 т.
шении q = равен г = —-— . 1 аким образом, при постоян-
ных q и s удельный съем пропорционален, а удельный износ
круга снижается. С увеличением s и vd'удельный съем повышается,
а чистота поверхности ухудшается. При уменьшении диаметра
круга и его скорости следует соответственно уменьшать скорость
детали
Круглое наружное шлифование тем производительнее, чем
больше диаметр и высота круга, а также его скорость и величина
подач.
Для увеличения производительности процессов круглого шли-
фования и уменьшения расхода кругов в каждом цехе для каждого
станка следует устанавливать очередность и порядок шлифования
и при этом так подбирать детали, подлежащие шлифованию на
данном станке (по их размерам и конфигурации), чтобы обеспечить
наименьшие затраты времени на настройку станков, в частности на
передвижение задней бабки, установку люнетов, выбор и уста-
новку скоростей круга, детали и подач, выбор и установку кон-
трольно-измерительного инструмента и приборов. Поэтому в каж-
191
chipmaker.ru
дом цехе рекомендуется классифицировать детали, подлежащие
шлифованию, с разбивкой на ряд групп по профилю и раз-
мерам.
При классификации следует учитывать, каким методом выгод-
нее производить шлифование: с продольной подачей, врезанием или
глубинным, устанавливая при этом очередность шлифования дета-
лей, входящих в одну и ту же или в разные группы. В процессе
шлифования с небольшой продольной подачей и глубиной резания
круг особенно сильно изнашивается со стороны его подачи, что
вынуждает при правке для его выравнивания срезать с круга
слой большой толщины. Поэтому при определении очередности
проведения операций шлифования следует учесть возможности та-
кого использования круга, которое бы создавало более равномер-
ный его износ с обеих сторон. Классификация позволит повысить
коэффициент машинного времени использования станка, особенно
при единичном и мелкосерийном характере производства. Шлифо-
вание ступенчатых деталей выгоднее начинать со ступеней боль-
шого диаметра, причем если длина ступеней различная, то высоту
круга следует выбирать равной наименьшей ступени и производить
шлифование уступами.
ВИБРАЦИОННОЕ КРУГЛОЕ ШЛИФОВАНИЕ
Вибрационное круглое шлифование применяют при обработке
деталей из труднообрабатываемых и притом хрупких сплавов,
в частности магнитных. Этот метод шлифования, по сравнению
с обычным обеспечивает для указанных сплавов большую произ-
водительность и меньшую шероховатость поверхности. Каждое
зерно проходит путь по синусоиде в результате ультразвуковых
колебаний, которые сообщаются детали при помощи специальной
акустической головки. Чем больше амплитуда колебаний, тем
больше путь, проходимый зернами круга, и производитель-
ность.
При этом виде шлифования толщина снимаемой стружки, при-
ходящаяся на один контакт с зерном круга, меньше, чем при обыч-
ном шлифовании, вследствие чего силы резания получаются неболь-
шие, способность выкрашивания уменьшается и класс чистоты
поверхности увеличивается. Рекомендуемый режим шлифования:
шаг не более 0,02 мм при подаче s = 0,4-ьО,7 mImuh. С увеличе-
нием амплитуды колебаний мощность, затрачиваемая на шлифова-
ние, снижается. При вибрационном шлифовании коэффициент
трения резко снижается. В связи с этим проникновение охлаждаю-
щей жидкости при этом виде шлифования затрудняется. Потреб-
ляемая мощность при вибрационном шлифовании почти такая же,
как при обычном шлифовании с охлаждением смесью керосина
с маслом.
192
ПРИПУСКИ
Величина припуска, оставляемого на шлифование, зависит от
размеров, материала и формы детали, способа предшествовавшей
и термической обработки, состояния, мощности и точности станка.
Чем длиннее деталь и больше ее диаметр, тем больше припуск. На
закаленные детали припуск дается больше, чем на незакаленные.
При выполнении процесса шлифования в две операции, на пред-
варительное (черновое) шлифование оставляют 70—80% общего
припуска и на окончательное (чистовое) шлифование 20—30%.
Значения припусков, оставляемых на деталях, шлифуемых
на круглошлифовальных станках, приведены в табл. 29 и 30.
Таблица 29
Припуски при шлифовании незакаленных деталей в мм
Диаметр детали в мм	Длина детали в мм										
	До к»	100— 200	200— 300	300— 400	400— 500	Б00— 600	600— 750	750— 900	900— 1050	1050— 1200	1200— 1500
До 25	0,2	0,25	0,3	о,3	0,35	0,35	0,4	0,4	0,45	0,45	0,5
25-50	0,25	0,3	0,35	0,35	0,4	0,4	0,4	0,45	0,45	0,5	0,55
50—75	0,3	0,35	0,4	0,4	0,4	0,45	0,45	0,5	0,5	0,55	0,6
75 -100	0,3	0,35	0,4	0,45	0,45	0,5	0,5	0,55	0,55	0,6	0,65
100—125	0,35	0,4	0,45	0,45	0,5	0,5	0,55	0,55	0,6	0,6	0,65
125—150	0,4	0,45	0,45	0,5	0,5	0,55	0,55	0,6	0,6	0,65	0,7
150—175	0,45	0,45	0,5	0,5	0,55	0,55	0,6	0,6	0,65	0,65	0,7
175—200	0,45	0,5	0,55	0,55	0,6	0,6	0,65	0,65	0,7	0,7	0,75
200—250	0,5	0,55	0,55	0,6	0,6	0,65	0,65	0,7	0,7	0,75	0,8
Таблица 30
Припуски при шлифовании закаленных деталей в мм
Диаметр детали в мм	Длина детали в мм										
	До 100	100— 200	200- 300	300- 400	400— 500	500— 600	600— 750	750- 900	600— 1050	1050— 1200	1200— 1500
До 50	0,3	0,35	0,4	0,45	0,5	0,5	0,55	0,6	0,6	0,65	0,7
50-75	0,35	0,4	0,45	05	0 55	0,55	0,6	0,65	0,7	0,7	0,75
75-100	0,4	0,45	0,5	0,55	0,6	0,6	0,65	0,7	0,75	0,75	0,8
100—125	0,45	0,5	0,55	0,6	0,65	0,65	0,7	0,75	0,8	0,8	0,85
125—150	0,5	0,55	0,6	0,65	0,7	0,7	0,75	0,8	0,85	0,85	0,9
150 -175	0,55	0,6	0,65	0,7	0,75	0,75	0,8	0,85	0,9	0,95	0,95
175—200	0,6	0,65	0,7	0,75	0,8	0,8	0,85	0,9	0,95	1.0	1,0
200—250	0,65	0,7	0,75	0,8	0,85	0,85	0,9	0,95	1,0	1,05	1,1
Указанные в таблицах припуски не распространяются на шли-
фование деталей сложного профиля и тонкостенные. Учитывая,
что производительность шлифования прямо пропорциональна ве-
личине припуска, следует следить за оставлением минимального
193
chipmaker.ru
припуска и ни в коем случае не допускать нарушений технологии
на операциях, предшествующих шлифованию, во избежание удоро-
жания себестоимости шлифования и обработки данной детали.
ДЕФЕКТЫ КРУГЛОГО НАРУЖНОГО ШЛИФОВАНИЯ
При круглом наружном шлифовании наиболее часто встре-
чаются следующие дефекты: конусность, вогнутость, бочкообраз-
ность, гранность, спиральные следы, царапины и риски, следы
вибраций и прижоги.
Конусность деталей возникает при шлифовании в центрах в тех
случаях, когда один или оба центра прогибаются под действием
сил резания или когда центровые отверстия несоосны в горизон-
тальной плоскости. Вогнутость деталей получается в тех случаях,
когда имется несоосность центровых гнезд в вертикальной пло-
скости. Вогнутость или выпуклость получается и в тех случаях,
когда деталь при закреплении в патроне находится в таком поло-
жении, когда ее ось и ось круга непараллельны.
Бочкообразность шлифуемых деталей получается в тех слу-
чаях, когда ось круга при его правке находилась не в одной пло-
скости с направлением движения правящего инструмента.
Гранность на поверхности детали образуется обычно в резуль-
тате вибраций и выражается в виде поочередных светлых и темных
полос на поверхности, параллельных оси детали. Если эти полосы
расположены не на одинаковом расстоянии друг от друга, то для
устранения этого дефекта необходимо прошлифовать центры и
центровые отверстия, произвести правку круга и изменить отно-
шение В тех случаях, когда полосы гранности находятся на
одинаковом расстоянии друг от друга, для их ликвидации следует
устранить вибрации, для чего в первую очередь отбалансировать
круг и проверить уравновешенность электродвигателя.
Спиральные следы являются результатом несоосности передней
и задней бабок или очень острых краев шлифовального круга.
Для устранения этого недостатка надо выверить соосность балок
и параллельность перемещения шлифовальной бабки, а также вы-
править круг и слегка закруглить его края. Царапины, наблю-
даемые через определенные промежутки, обычно вызываются вы-
ступающими с поверхности круга зернами. Правка круга устра-
няет этот дефект шлифования. Риски вызываются или неправильно
выбранной характеристикой круга, или, чаще, загрязнением охла-
ждающей жидкости, выпавшими зернами и снятой стружкой и
в процессе шлифования внедрившимися в круг. Следы вибраций на
детали вызываются неуравновешенностью и некруглостью круга,
применением чересчур твердых кругов и неточностью центровых
отверстий. Прижоги появляются в результате применения черес-
чур больших глубин резания, малых скоростей деталей, слишком
твердых кругов и недостаточного охлаждения.
ГЛАВА XII
ВНУТРЕННЕЕ ШЛИФОВАНИЕ
Шлифование отверстий производится двумя способам и, из
которых наиболее распространенный характеризуется тем, что
шлифовальный круг и шлифуемая деталь, находясь в контакте,
вращаются вокруг своих осей в противоположных направлениях,
причем круг или деталь одновременно совершает продольное пере-
мещение. Второй способ, получивший название планетарного, за-
ключается в том, что шлифовальный круг, вращаясь около своей
оси, одновременно вращается около оси шлифуемой детали, ко-
торая получает продольное перемещение вдоль своей оси. Направ-
ления вращения детали и круга противоположны.
Внутреннее шлифование осуществляется методом продольной
подачи или при шлифовании коротких отверстий — методом по-
перечной подачи (врезанием), при котором круг, кроме вращения,
получает осевые осциллирующие перемещения, способствующие
улучшению чистоты шлифуемой поверхности, как, например, при
шлифовании беговой дорожки кольца подшипника.
Внутреннее шлифование производится при помощи приспособ-
лений на универсальных круглошлифовальных станках или на
внутришлифовальных станках. Последние выпускаются для обра-
ботки цилиндрических и конических сквозных и глухих отверстий,
а также торцов с одного установа. ’
ВНУТРИШЛИФОВАЛЬНЫЕ СТАНКИ
Основные данные, характеризующие внутришлифовальные
станки, приведены в табл. 31. Эти станки обеспечивают возмож-
ность шлифования отверстий диаметром от 6 до 400 мм, длиной
до 500 мм. Большинство из них имеет бесступенчатое регулирова-
ние числа оборотов деталей в широких пределах и снабжено высо-
кочастотными электрошпинделями, обеспечивающими возможность
шлифования даже малых отверстий с vK = 10-^50 м!сек.
Некоторые станки имеют механизмы, осуществляющие бы-
стрый отвод и подвод шлифовального шпинделя или шлифоваль-
ной бабки, автоматический контроль размеров шлифуемой детали,
загрузочные устройства, подающие деталь в зону шлифования,
195
ipmaker.ru
Таблица 31
Внутришлифовальные станки
Характеристика станков	Станки 3225	Станок 3225П повышен- ной точ- ности	Станок ЗА226	Станок ЗА227 и ЗА227В повышен- ной точ- ности	Станок ЗА227В высокой точности	Универ- сальный станок ЗА228	| Универ- сальный станок ЗА229	Автомат ЗД227Б	Автомат GC151M
Диаметр отверстия в мм , . Наименьший диаметр детали в мм	 Наибольшая длина шлифуемой поверхности в мм	 Расстояние от оси шпинделя до стола в мм 	 Наибольшее продольное пере- мещение стола в мм .... Число оборотов бабки изделия в минуту 	 Число оборотов высокочастот- ного электрошпинделя в ми- нуту .... Скорости перемещения стола в м!мин: при правке . . при шлифовании .... при ускоренном ходе Минутная подача шлифоваль- ной бабки в м/мин . .	6—25 50 183 250 475— — 1500 * 36 000 0,25—1,5 0,25—5,5 10 3,03—0,3	6—25 50 183 250 475— —1500 * 36 000 3,25—1,5 3,25—5,5 10 3,03—0,3	12-50 280 80 320 250— — 1700 * 15 000, 19 000, 25 000 0,1—0,2 2—10 12	20—100 1-25 230 450 180—1200* 18 500, 12 600 9 600, 8 400 0,1—0.2 2—10 12		50—200 560 200—323 85—600* 9800— 4500 (7 сту- пеней) 0,1—0,2 1,5—8 10,5—12 0,065— 2,0	100—400 800 320—500 40—250* 3350 0,065- 2,0	25—63 280 80 330 200—1000 18 000, 24 000, 35 000 0,2—3 2—10 13	125-280 150—320 30—90 50 -120 м!мин Скорость круга 15—50 м/сек
Продолжение табл. 31
Характеристика станков	Станки 3225	Станок 3225П повышен- ной точ- ности	Станок ЗА226	Станок ЗА227 и ЗА227В повышен- ной точ- ности	Ста но к ЗА227В высокой точности	Универ- сальный станок ЗА228	Универ- сальный станок ЗА229	Автомат ЗА227Б	Автомат 6С151М
Наибольшая непрерывная по- перечная гидравлическая подача в мм 		0,4	0,4				1,8	1,8		
Минутные поперечные подачи бабки изделия в мм	—	—	0,04—2,5	0,05-	-1,2	—			0,5—3.0	Черновая
Общая мощность всех электро- двигателей в квпг		2,92	2,92	4,265	7,645		7,47	10,57	4,735	0,075— 0,15 мм/мин, ускорен- ная 0,25—1,5 мм!мин, чистовая 0,025— 0,15 мм/мин
Мощность электрошпинделя в кет 		1	1	—	—	-					__		
Габариты станка в м: длина 		1,69	1,69	2,2	2,5		3,36	4,08	2,64	2,92
ширина , .			1,84	1,84	1,2	1,47		1,57	1,9	1,6	2.05
высота		0,37	0,37	1,46	1,65		1.6	1,74	1,54	1,95
Вес станка в кГ	1560	1560	2350	2800		4755	5500	ЗЮО	6000
Примечание. Наибольший угол поворота бабки в горизонтальной плоскости 30°; число оборотов торцешлифо-
вального круга у станков ЗА226 и ЗА227 8000 и 5700 соответственно.
* Бесступеитатое регулирование.

chipmaker.ru
устройства для автоматического крепления, снятия детали и
правки круга. На автомате ЗА227Б вручную только закрепляют
и снимают детали и вводят круг в работу. Автомат 6С151М, пред-
назначенный для шлифования отверстий колец подшипников мето-
дом врезания, снабжен механизмом,- обеспечивающим осциллирую-
щее движение круга, и устройством для автоматической загрузки
и выгрузки колец. В станках ЗА250 и ЗБ250 продольное перемеще-
ние осуществляет шлифовальная бабка, что обеспечивает меньшие
силы инерции, повышение точности и более удобное управление
станком.
Внутреннее шлифование так же, как и наружное, осуществ-
ляется в три этапа: подвод круга до врезания, подача и шлифова-
ние, выхаживание. Круг выводится из отверстия и вводится
с одновременным его отводом от обработанной поверхности; точ-
ность шлифования отверстий следующая: овальность 0,5 мк и
конусность 0,8 мк и зависит от жесткости шпинделя круга и удли-
„	" Dk
нителеи, метода крепления детали, метода правки, отношения —
Ь'о
(чем больше это отношение, тем выше точность), применяемых
в качестве опор подшипников.
Высокая точность обеспечивается станками, имеющими в шпин-
дельных опорах трехвкладышные подшипники скольжения, меха-
низмы поперечной подачи на направляющих качения, высокую
степень отбалансированности и такую систему, которая обеспечи-
вает высокое качество смазки.
При применении для шлифования нежестких шпинделей и
удлинителей, особенно при их большой длине, имеет место их от-
жатие и непрямолинейность образующей отверстия. Величина
отжатия
f — р 64/3
' Е Зя dl ’
где d и I — диаметр и длина выступающей части шпинделя,
а Р — сила резания.
Таким образом, прогиб и непрямолинейность увеличиваются
с возрастанием длины консольной части шпинделя и уменьшением
его диаметра.
При увеличении жесткости шпиндельной группы и бабки изде-
лия снижается износ круга и уменьшаются вибрации, что и обес-
печивает возможность применения повышенных режимов и повы-
шение производительности. Из формулы видно, что чем больше
модуль упругости, тем меньше f, тем больше жесткость. Твердые
сплавы имеют модуль упругости в 2,5—3 раза больше, чем стали,
поэтому шпиндели и удлинители из твердых сплавов создают боль-
шую жесткость системы и обеспечивают большую точность шли-
фуемых деталей. При применении твердосплавных шпинделей и
удлинителей соотношение между их длиной и диаметром может
198
быть доведено до 18:1 при сохранении достаточной жесткости.
Для повышения жесткости, особенно при длинных шпинделях и
удлинителях, их часто делают коническими. По данным ЧССР, между жест- костью и производительностью при	Таблица 32 Зависимость между жесткостью и производительностью		
шлифовании отверстий £)о=40 мм и 1 = 20,5 мм в деталях из стали, имеющей твердость HRC 60—63, со скоростью круга 30—35 м/сек и подачей 100 м/мин существует определенная зависимость (табл. 32). Внутреннее шлифование при- меняют при обработке отверстий в тех случаях, когда растачивание	{Жесткость системы В К.Г;МК	П ро извод итель ность шлифования	
		в см?}мин	в %
	0,2 0,37 0,7 1,34	1,29 1,98 2,32 2,78	100 153 177 215
и развертывание не могут обес-
печить требуемой точности. Детали из пластмасс, твердой резины
и сталей твердостью более HRC 35—40 выгоднее шлифовать, а не
растачивать; лучше также шлифовать, а не растачивать тонкостен-
ные отверстия и отверстия малых диаметров.
ВЫБОР КРУГА
При внутреннем шлифовании диаметр круга зависит прежде
всего от диаметра отверстия. Однако во всех случаях и особенно
при малых отверстиях следует брать максимально возможный
диаметр круга и не менее чем 0,8 диаметра отверстия, чтобы про-
изводить шлифование с большей скоростью круга. Высота круга
обычно берется не больше длины шлифуемого отверстия и не менее
0,7 длины отверстия, если это позволяет жесткость шпинделя. При
шлифовании отверстий диаметром свыше 150 мм диаметр круга
зависит от диаметра и жесткости шпинделя, а также величины
дуги контакта круга с деталью. Поэтому в этих случаях рекомен-
дуют применять круги диаметром от 0,5 до 0,8 диаметра отверстия.
При шлифовании глубоких отверстий применяют круги меньших
диаметров, чем при шлифовании коротких отверстий, так как при
кругах большего диаметра величина контакта больше и радиаль-
ные силы, отжимающие шпиндель, возрастают. Сферические по-
верхности шлифуют кругами, диаметр которых не превышает
1/э диаметра шлифуемой сферы. При шлифовании малых отверстий
диаметром до 5—10 мм, когда диаметр круга почти равен диаметру
отверстия, выбирают относительно более крупнозернистые круги,
но не более мягкие, как рекомендуют некоторые авторы, так как
скорость круга при таких диаметрах обычно значительно меньше
нормальной и износ происходит значительно быстрее.
199
chipmaker.ru	----------------—
Так как при внутреннем шлифовании луга контакта во много
раз больше, чем при круглом наружном шлифовании, то шлифо-
вальные круги выбирают с более открытой структурой и более
мягкие, чем для круглого наружного шлифования деталей при
прочих равных условиях. Как показал опыт, для внутреннего
шлифования стальных деталей с успехом могут применяться крути
из легированного хромом или титаном электрокорунда, а при
шлифовании деталей из легких и цветных металлов — круги из
черного карбида кремния.
При шлифовании отверстий диаметром до 10—15 мм выбирают
круги зернистостью № 16, диаметром 20—40 мм — зернистостью
№ 25, диаметром более 40 мм — зернистостью № 40, причем чем
больше диаметр отверстия, тем мягче может.быть крут. Вообще же
при выборе требуемой характеристики крута следует руковод-
ствоваться правилами, изложенными выше.
ПРИПУСКИ И МЕТОДЫ КРЕПЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Оставляемая при внутреннем шлифовании величина припуска,
как правило, на 50% меньше, чем при круглом наружном шлифо-
вании, если погрешности предшествующей обработки не вызывают
необходимости их увеличения. Величина припуска увеличивается
с ростом диаметра и длины шлифуемого отверстия.
Для диаметров отверстий до 50 мм при длине до 200 мм припуск
берется от 0,1 до 0,3 мм, для диаметров 50—100 мм при той же
длине — от 0,2 до 0,4 мм для диаметров от 100 до 250 мм — от
0,3 до 0,5 мм.
Припуск на шлифование отверстий в тонкостенных деталях
увеличивается в 1,2—1,4 раза.
Шлифование отверстия является, как правило, завершающей
операцией, поэтому вопрос о методе закрепления деталей на станке
играет весьма существенную роль.
Если зажимное приспособление деформирует деталь, то нельзя
достигнуть высокой точности. Поэтому при выборе метода крепле-
ния детали надо учитывать ее форму и особенно толщину стенок.
Детали, имеющие малую толщину стенок, следует крепить в цан-
говом мембранном или магнитном патроне.
Для получения точного центрирования длинных тонкостенных
деталей типа втулок применяются зажимные патроны с гидропла-
стом. Эти патроны исключают деформации детали, которые имеют
место при механическом креплении за счет равномерного давления,
передаваемого пластической массой на стенки детали при ее уста-
новке.
Микронная точность достигается при креплении детали при-
клеиванием. Обычно же закрепление толстостенных деталей для
шлифования отверстий производится в самоцентрирующих трех-
кулачковых или цанговых патронах, при этом конец длинной де-
тали поддерживается люнетом.
200
НЕКОТОРЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВНУТРЕННЕМУ
ШЛИФОВАНИЮ
Круг при шлифовании не должен выходить из отверстия в обе
стороны больше, чем на 0,3—0,5 своей ширины, во избежание
искажения формы и размеров отверстия у его входа и выхода.
При шлифовании глухих отверстий величина перебега опреде-
ляется возможностью; обычно она не превышает 2—3 мм.
Шлифование конических отверстий осуществляется одним из
трех способов: методом продольной подачи путем поворота бабки
изделия на требуемый угол, кругом конической формы методом
врезания или методом продольной подачи путем поворота суп-
порта, несущего круг, на требуемый угол. При шлифовании ко-
нических отверстий ось шпинделя круга должна находиться в од-
ной горизонтальной плоскости с осью детали, во избежание полу-
чения выпуклости в отверстии, что неизбежно произойдет при рас-
положении шпинделя круга выше или ниже центра вращения де-
тали. Когда ось шпинделя бабки изделия неправильно располо-
жена в вертикальной плоскости, поверхность детали будет конус-
ная. Для обеспечения цилиндричности отверстия необходимо,
чтобы оси шпинделя крута и бабки изделия были параллельны и
лежали в плоскости, проходящей через ось детали. При нару-
шении этого условия шлифуемые отверстия получаются также ко-
нусными.
При черновом шлифовании выбирают возможно большие про-
дольные подачи (0,5—0,8 ширины круга) и небольшую скорость
детали (до 50—70 м!мин) при глубине шлифования до 0,01—
0,02 мм/дв. ход. Скорость круга берется максимально допустимая
станком и кругом, в отношении до 65 : 1 к скорости детали. При
чистовом шлифовании продольную подачу принимают равной
0,25—0,5 ширины круга, скорость детали до 100—125 м!мин и
глубину шлифования 0,001—0,005 мм!дв. ход. Чем больше длина
шлифуемого отверстия, тем меньше должна быть подача, так как
иначе недостаточная жесткость оправок не позволит обеспечить
нужную точность.
Для охлаждения обычно применяют водные растворы кальци-
нированной соды и эмульсии, так как при внутреннем шлифовании
выделяется значительное количество тепла, а также антикорро-
зийные растворы, содержащие триэтаноламин и нитрит натрия.
Охлаждение должно быть как можно обильнее и охлаждающая
жидкость должна очищаться. Круги при внутреннем шлифова-
нии обычно правят алмазами или алмазными карандашами с про-
дольной подачей до 2—2,5 м!мин и подачей на глубину не более
0,02—0,03 мм!дв. ход. При шлифовании глухих отверстий круги
правят чаще, чем при шлифовании открытых отверстий.
Чистота поверхности, обеспечиваемая при внутреннем шлифо-
вании, достигает 7—10-го класса и выше, в зависимости от зерни-
стости круга и режима шлифования и выхаживания.
। chipmaker.ru
тровых станков в
Рис. 62. Схема бес-
центрового шлифова-
ния
ГЛАВА XIII
БЕСЦЕНТРОВОЕ ШЛИФОВАНИЕ
При бесцентровом шлифовании обрабатываемые детали не за-
крепляют, что облегчает механизацию и автоматизацию загрузки
и снятия деталей и всего процесса, а также встраивание бесцен-
томатические линии. Бесцентровое шлифова-
ние широко применяют в машиностроении,
особенно при обработке наружных поверх-
ностей цилиндрических, конических и фасон-
ных деталей и реже внутренних поверхностей
деталей. Бесцентровое наружное шлифование
используют не только в массовом, но и
в серийном производстве с достижением боль-
шой производительности и высокой точности,
а также стабильности размеров у всех дета-
лей данной партии.
Принцип бесцентрового шлифования зак-
лючается в том, что деталь, поддерживаемая
опорным ножом, вращается между рабочим
шлифовальным кругом, совершающим реза-
ние, и ведущим кругом, совершающим подачу
(рис. 62), причем скорость рабочего круга в 50—200 раз больше,
а направление вращения одинаковое — по часовой стрелке. Подача
осуществляется ведущим кругом при его повороте на некоторый
угол а относительно оси шлифовального круга или при наклоне
опорного ножа на этот угол, вследствие чего скорость продоль-
ной подачи
Vnpod = ve, к sin a mImuh,
а скорость детали
vd = щ. к cos а м!мин,
где ve.K — скорость ведущего круга.
Сила трения между шлифовальным кругом и деталью значи-
тельно меньше, чем между ведущим кругом и деталью, вследствие
меньшей скорости и большего коэффициента трения ведущего
круга с деталью. Вращение детали тормозится действием сил тре-
ния круга и ножа с деталью и поэтому деталь вращается и дви-
202
жется с некоторым проскальзыванием относительно ведущего
круга. Уменьшения проскальзывания можно достигнуть путем
усиления прижима детали к кругу, увеличения угла скоса ножа,
который обычно берется от 0 до 30°, увеличения глубины резания
или дополнительного прижима детали чрижимным роликом. Прак-
тически окружная скорость детали получается несколько больше,
а продольная меньше, чем вычисленная по приведенным выше фор-
мулам.
БЕСЦЕНТРОВОЕ НАРУЖНОЕ ШЛИФОВАНИЕ
Существует три способа наружного бесцентрового шлифова-
ния: с продольной подачей (сквозное), врезанием и до упора
(рис. 63). При сквозном бесцентровом шлифовании детали полу-
Рис. 63. Три способа бесцентрового шлифования:
а — сквозное; б — врезанием; в — до упора
чают осевое перемещение между кругами. Это движение деталей
должно быть непрерывным, обеспечивающим контакт их между
собой, что достигается такой настройкой механизма загрузки, ко-
торая создает движение деталей к зоне резания с несколько боль-
шей скоростью и большим давлением, чем скорость и давление про-
дольной подачи. Выходные направляющие щечки так настраивают,
чтобы на них оставалось несколько отшлифованных деталей,
плотно прилегающих друг к другу. Несоблюдение непрерывности
контакта деталей приводит к их перекосу, конусности, бочкообраз-
ное™, гранности. С продольной подачей шлифуются главным об-
разом цилиндрические неступенчатые детали любой длины и диа-
метра, допускаемого станком и реже — наибольшие по диаметру-
части ступенчатых деталей. Характерной особенностью этого вида
шлифования является возможность применения кругов большой
ширины (до 800 мм и более), что обеспечивает значительный рост
производительности, почти прямо пропорциональный увеличению
ширины круга.
При шлифовании методом врезания деталь не получает осевого
движения. Подача на глубину осуществляется соответствующим
203
chipmaker.ru
перемещением шлифовального или ведущего круга, причем боль-
шая часть припуска снимается с повышенной подачей на глубину
в начале процесса. Этим способом шлифуют детали различной кон-
фигурации, но длиной не более чем ширина шлифовального круга,
при этом кругу придается профиль, обратный профилю шлифуе-
мой детали.
При шлифовании до упора деталь получает осевое перемещение
до момента контакта с упором, после чего механически удаляется
из зоны резания. Этим способом шлифуют главным образом ксну-
сообразные части деталей или детали, имеющие длину шлифуемой
поверхности не более ширины круга.
Форма детали и точность размеров, получаемых в результате
шлифования, зависит от точности установки детали, точности и
жесткости станка, выбранных режимов и характеристики круга.
На форму детали влияют изменения формы ведущего и шлифоваль-
ного круга, форма опорного ножа, правильность настройки станка
и, в частности, установки угла поворота ведущего круга, ножа и
направляющих щечек.
При бесцентровом шлифовании подготовительно-заключитель-
ное время значительно меньше, чем при круглом наружном шли-
фовании; базой является сама шлифуемая поверхность, что поз-
воляет устанавливать несколько меньшие припуски; отжатию
деталей, как при центровом шлифовании, препятствует прижим их
кругами, вследствие чего при таких же подачах имеет место боль-
ший съем металла.
БЕСЦЕНТРОВОШЛИФОВАЛЬНЫЕ СТАНКИ И ИХ НАСТРОЙКА
Бесцентровое шлифование осуществляется на универсальных
или специальных бесцентровошлифовальных станках, которые в за-
висимости от расположения кругов разделяются на станки: с гори-
зонтальным, наклонным или вертикальным расположением линии
центров. На всех универсальных бесцентровошлифовальных стан-
ках, как правило, можно осуществить шлифование каждым из
указанных выше трех способов.
В настоящее время в СССР выпускаются универсальные бес-
центровошлифовальные станки типов, указанных в табл. 33, для
шлифования деталей диаметром от 0,15 мм до 350 мм. Эти станки
могут быть оснащены устройствами для загрузки, суппортами для
шлифования подвижным методом, копирами для фасонной правки
и другими приспособлениями. Станки ЗГ182, 3184 и ЗГ185 имеют
гидравлические механизмы, осуществляющие осциллирующее дви-
жение шпинделя круга, а также механизмы для быстрого подвода,
подачи и отвода шлифовальной бабки. Автоматическая подача
при шлифовании методом врезания регулируется бесступенчато
и имеются устройства для компенсации износа круга и баланси-
ровки его на ходу.
204
Таблица 33
БесценгровОшлифовальные станки
Характеристика станков	ЗГ180	ЗГ182	3184	ЗГ185	3186
Диаметр шлифуемой поверхности в мм	0,15—4	0,8—25	3—75	10—150	30—250
Наибольшая длина шли- фуемой поверхности при врезном шлифова- нии для наибольшего диаметра в мм	30	100	150	200	300
Наибольшая длина при шлифовании на проход в нормальных приспо- соблениях в мм . . .	80	170	220	270	500
Наибольшая длина при шлифовании на проход в специальных при- способлениях В Л1Л1 . .	1000	2000	10 000	10 000	5000
Размеры круга в мм:					
шлифовального	175X 30— 50X75	350X Х100— 150X127	500 X X150— 200X 305	600Х Х200— 210X305	750Х Х300— 400X305
ведущего ...	125X30— 50X50	250 X Х100— 150X127	300 X X 150— 200X127	350 X Х200- 250Х 127	450X Х300— 400X203
Числа оборотов ведуще- го круга в минуту	50—170	19—190	10—130	9—115	15—S0
Скорость шлифовально- го круга в м!сек	35	35—50	35—50	35—50	35—50
Угол поворота ведущего круга в градусах . .	—2+4	—2+4	—2+4	-4+6	—
Мощность главного дви- гателя в кет	...	1	7	14	20	28
Общая мощность двига- телей в кет		1,65	9,6	16,98	24,83	33,7
Габаритные	размеры В ММ'					
длина 		1100	1600	2030	2720	3 600
ширина 		960	1400	1090	2390	2 100
высота	.	1100	1280	1600	1530	2 900
Вес в кГ . .	1035	2450	4300	7440	12 620
205
I chipmaker.ru
Все эти станки, за исключением станка 3186, имеют горизон-
тальное расположение линии центров; станок 3186 имеет наклон-
ное расположение линии центров.
Специальные бесцентровошлифовальные и бесцентроводоводоч-
ные станки-автоматы выпускаются для шлифования сверл (мод.
ВШ-214), подшипниковых колец, втулок и др. (мод. 6С133), на-
ружной и внутренней поверхности труб и других деталей. Для
обеспечения надлежащей цилиндричности детали при шлифова-
нии ее ось должна располагаться выше линии центра кругов.
Лишь при шлифовании недостаточно выправленных длинных и
очень тонких деталей (диаметром меньше 6 мм) последние уста-
навливают ниже центровой линии, чтобы путем прижима кру-
гами к ножу выправить их кривизну. Обычно ось детали от линии
центров кругов находится на расстоянии h = 11^д — при-
чем, чем больше диаметр детали, тем отношение hid меньше, что
видно из приведенных рекомендаций, нижние пределы которых
берутся при окончательном и верхние при предварительном шли-
фовании.
Диаметр детали (а) в мм 1,5—1	4 -8	8—11,5	15—25	25—40 40—75
Расстояние от оси детали
до линии центров кру-
гов в мм ....... 0,75—2	2—4	3—6	5—8	7—10 10—15
Иногда расстояние h определяют по формуле
h =	+ 6 мм;
при этом ведущему кругу придается форма однополостного гипер-
болоида, что обеспечивает его контакт с деталью по линии, пра-
вильность формы деталей и производительность.
Практикой установлено,- что чем меньше величина продольной
подачи, тем меньше опасность появления гранности, и вместе
с тем, чем выше расположена ось детали над линией центров и
меньше степень твердости круга, тем меньше опасность возник-
новения гранности и быстрее она может быть ликвидирована.
Огранка деталей является также результатом проскальзывания
детали, что имеет место при затуплении ведущего круга, когда
его тормозящее действие снижается. Скорость детали и снимаемый
слой металла то увеличиваются, то уменьшаются, а деталь при
этом перемещается то выше, то ниже. Если на шлифуемой детали
имеется овальность, то для ее ликвидации следует устанавливать
опорный нож так, чтобы ось детали приблизилась к линии центров
кругов.
Опорный нож на бесцентровошлифовальных станках устанав-
ливают так, чтобы угол скоса был направлен в сторону ведущего
круга; величина угла скоса зависит от диаметра детали и при-
пуска: чем они больше, тем меньше должен быть угол скоса;
обычно он равен 30°.
206
При осуществлении продольной подачи путем наклона опор-
ного ножа шлифовальному и ведущему кругам придается, при
помощи правки, форма гиперболоида вращения для обеспечения
полного линейного контакта кругов с деталью, а не в одной точке,
так как только в этом случае можно получить детали с точной ци-
линдрической поверхностью. При осуществлении продольной по-
дачи путем поворота ведущего крута ему также придают форму
гиперболоида вращения. Окончательно требуемая форма круга
получается после его работы в течение некоторого времени.
Угол поворота ведущего круга при сквозном шлифовании на-
ходится в пределах 1—6° и определяется по формуле
since =
s   1000s
vK	nDn ’
где s — продольная подача в м/мин, vK — скорость ведущего
круга в mImuh, D и п — диаметр и число оборотов ведущего круга
в минуту.
При предварительном сквозном шлифовании коротких деталей
угол поворота ведущего крута берется от 1 до 2,5°, при шлифова-
нии длинных деталей — от 1,5 до 4° и при шлифовании прутков —
от 3 до 6°; при чистовом шлифовании угол поворота берется на
20—25% меньше. Регулировкой угла наклона ведущего круга
достигается не только устойчивость постоянного положения дета-
лей, но и возможность получения скорости движения детали на
входе больше, чем на выходе. Угол поворота ведущего круга при
шлифовании методом врезания берется ~0,5° в тех случаях когда
хотят обеспечить прижим детали; в остальных случаях ось веду-
щего крута остается параллельной оси шлифовального круга.
Шлифовальные крути для чернового шлифования правят при
перемещении алмаза, алмазного карандаша или круга из карбида
кремния со скоростью 0,25—0,5 м!мин и глубине резания 0,02—
0,04 мм\ для чистового шлифования — со скоростью 0,15—
0,25 м!мин и подачей на глубину резания 0,01—0,03 мм, причем
последние один-два прохода делаются без подачи на глубину. При
правке шлифовального круга для работы с продольной подачей
у него создается на входной и выходной стороне небольшой прием-
ный конус; величина снимаемого при правке слоя не'должна пре-
вышать 0,06—0,1 мм.
При правке кругами из карбида кремния применяют те же ре-
жимы, которые обычно выбирают для подготовки шлифовальных
кругов к черновому шлифованию. Правящий инструмент уста-
навливают так, чтобы его ось имела смещение относительно цен-
тровой линии кругов на величину
/г0 = —=^—
1 + -^-
207
chipmaker.ru
Ведущие круги на вулканитовой связке правят алмазом или
алмазными карандашами с продольной подачей 0,05—0,1 мм и
с подачей на глубину 0,02—0,03 мм, а ведущие круги из дуралю-
мина правят проходными резцами. Правящий инструмент с при-
способлением устанавливают под углом, соответствующим углу
наклона оси ведущего круга. Для определения угла установки
правящего приспособления пользуются следующей формулой:
где а — угол наклона оси ведущего круга.
Направляющие щечки не должны доходить до торцов кругов
на 3—5 мм, а зазор со шлифуемой деталью должен быть до 0,5—
0,6 мм.
Конусные детали шлифуют методом врезания, для чего ведущий
и шлифующий круги выправляют с получением конуса, соответ-
ствующего требуемому углу конусности детали, а опорный нож
устанавливают с соответствующим наклоном.
Для автоматизации процесса бесцентрового шлифования мето-
дом врезания ведущий круг при его правке профилируется так,
чтобы, кроме вращения детали, он осуществлял управление меха-
низмом подачи. На автомобильном заводе им. Лихачева таким пу-
тем автоматизировано шлифование стебля клапана автомобильного
двигателя, что позволило повысить производительность почти
в 2 раза.
ВЫБОР КРУГОВ, РЕЖИМЫ И ПРИПУСКИ
Для бесцентрового наружного шлифования применяют круги
на керамической и вулканитовой связках и реже на бакелитовой
связке, а ведущие круги, как правило, берутся на вулканитовой
связке зернистостью № 16—12, твердостью СТ-Т и реже из чугуна
и дуралюмина, хотя стойкость последних намного превышает
стойкость кругов на вулканитовой связке.
При выборе типа станков и размеров кругов следует учитывать,
что лучшая точность и меньшая шероховатость достигаются при
шлифовании кругами, ширина которых превышает длину деталей,
и когда детали движутся непрерывным потоком без зазоров. Если
для шлифования необходим круг шириной до 800 мм, то состав-
ляют два-три круга шириной 200—400 мм, причем первый круг
со стороны входа детали должен быть на одну степень зернистости
крупнее и тверже, чем последующие круги, совершающие зачистку.
Круги из белого электрокорунда, легированные хромом, обла-
дают более высокой стойкостью и позволяют повысить производи-
тельность и класс чистоты бесцентрового шлифования из-за их
меньшего нагрева, а также снизить износ и повысить экономиче-
скую эффективность. Круги на бакелитовой связке должны быть
208
на одну-две степени тверже, чем круги на керамической связке,
что позволяет повысить производительность шлифования в ре-
зультате повышения режимов. Целесообразно выбирать круг воз-
можно большего диаметра, так как стойкость его и удальная произ-
водительность при этом резко возрастают.
При бесцентровом черновом шлифовании методом продольной
подачи за проход снимается слой 0,05—0,2 мм и даже больше,
в зависимости от диаметра детали, припуска, числа проходов и
требуемого класса чистоты поверхности; при шлифовании в не-
сколько проходов глубина резания с каждым проходом умень-
шается; во время чистового шлифования за проход снимается
0,01—0,03 мм-, при шлифовании деталей небольших диаметров
и полых тонкостенных деталей глубина резания берется меньше,
чем при шлифовании сплошных деталей больших диаметров.
Скорость ведущего круга зависит от диаметра детали и вели-
чины подач; она выбирается при сквозном шлифовании тем меньше,
чем больше величина подач: в пределах 15—60 mImuh для закален-
ных деталей и на 15—25% больше для незакаленных деталей.
Скорость круга устанавливается максимально допустимая стан-
ком. При шлифовании методом врезания скорость выбирается
в пределах 15—50 м/мин, а глубина врезания 1—4 мм!мин, в за-
висимости от припуска и диаметра шлифуемой детали (чем больше
диаметр и меньше припуск, тем меньше подача), вида обрабаты-
ваемого материала и скорости круга. Чем больше скорость круга,
тем больше поперечная подача. Детали из незакаленных сталей
и чугуна шлифуют с минутной поперечной подачей, большей на
15—20%, чем детали из закаленной стали. При выхаживании
снимается слой до 0,03—0,04 мм, причем в зависимости от тре-
буемой чистоты поверхности, которая обычно достигает 7—8-го
класса, минутная поперечная подача несколько уменьшается.
Так как при бесцентровом шлифовании металл снимается не-
прерывно и шлифовальный круг находится в течение всего вре-
мени шлифования в контакте с деталями, то для удаления снимае-
мой стружки и снижения коэффициента трения между кругом и
деталью необходимо применять обильное охлаждение (30—
60 л!мин) и тщательно очищать охлаждающую жидкость от
стружки и шлама для повышения класса чистоты обрабатываемой
поверхности.
У деталей, предназначенных к бесцентровому шлифованию,
оставляют припуски на 20—30% меньшие, чем при круглом
наружном центровом шлифовании, причем величины припуска
на короткие и длинные детали (если последние не искривлены)
берутся почти одинаковые. Величины принимаемых припусков
приведены в табл. 34.
Чем меньше отклонений от цилиндричности и овальности,
короче детали и меньше их кривизна, тем меньше может быть при-
пуск при их шлифовании. При неправильной настройке бесцен-
209
chipmaker.ru
Таблица 34
Припуски в мм
Диаметр детал и В ММ	Шлифование деталей		Диаметр детали в мм	Шлифование деталей	
	из незака-- ленных сталей и чугуна	из закален- ных сталей		из незака- ленных сталей И чугуна	из закален- ных сталей
До 20	0,2—0,3	0,25—0,35	101—150	0,45—0,55	0,5—0,6
21—50	0,3—0,4	0,3—0,45	151—200	0,5—0,6	0,55—0,65
51—100	0,4—0,5	0,45—0 55	201—250	0,6—0,7	0,7—0,8
тровошлифовального станка форма шлифуемой детали может по-
лучиться овальной, конусной, выпуклой, вогнутой и т. п. Оваль-
ность является результатом недостаточной высоты расположения
детали над линией центров станка и неравномерного вращения
детали; огранность возникает при малой высоте установки центра
детали над линией центров кругов, при большой глубине резания
и при чрезмерной твердости шлифуемого круга; конусность детали
появляется при неправильном расположении опорного ножа и не-
правильной (на конус) правке кругов; выпуклость является ре-
зультатом неправильной установки направляющих щечек, пере-
коса в сторону ведущего круга или неправильной установки при-
способления для правки. Вогнутость возникает при сквозном шли-
фовании при перекосе направляющих щечек в сторону шлифоваль-
ного круга и при шлифовании методом врезания в результате не-
правильной правки ведущего круга или неверной установки ножа
по высоте.
При неправильно выбранном режиме шлифования и правки,
большом дисбалансе и высокой твердости кругов, недостаточном
охлаждении и плохой очистке жидкости от стружки и шлама на
шлифуемых деталях возникают прижоги, риски, дробление. По-
этому вопросам выбора характеристики круга, режимов работы
и наблюдению за состоянием станка и охлаждающей жидкости
должно уделяться большое внимание. Автоматические устройства
для загрузки и разгрузки деталей значительно повышают произ-
водительность бесцентровошлифовальных станков, а автомати-
зация измерения путем установки приборов активного контроля
позволяет обеспечить автоматическую подналадку процесса шли-
фования на этих станках. Затраты на обслуживание автоматиче-
ских бесцентровошлифовальных станков примерно в 2 раза меньше,
а производительность до 80—90% выше, чем на станках с ручным
управлением. Так, на автозаводе им. Лихачева в результате авто-
матизации управления механизмом подачи при бесцентровом шли-
фовании врезным способом клапана автомобильного двигателя
производительность повысилась почти в 2 раза.
210
Производительность повышается и при модернизации станков.
Так, на 1ГПЗ в результате модернизации узлов шпинделей шли-
фовального и ведущего кругов путем создания избыточного дав-
ления в смазочной системе опор шпинделей, установки дополни-
тельного насоса, тщательной балансировки якоря электродвига-
теля и снижения биения шпинделя до 5 мк удалось повысить про-
изводительность при шлифовании роликов на 30% и стойкость
круга в 1,2—1,5 раза.
БЕСЦЕНТРОВОЕ ВНУТРЕННЕЕ ШЛИФОВАНИЕ
Бесцентровое внутреннее шлифование используют в массовом
и крупносерийном производстве для обработки отверстий диа-
метром 60—175 мм кругами диаметром 50—125 мм и шириной
32—65 мм. Для обеспечения надлежащей концентричности дета-
Рис. 64. Схемы бесцентрового внутреннего шлифова-
ния:
/ — круг; 2 — деталь; 3 — ведущий ролик; 4 — прижимной
ролик; 5 — поддержка
лей бесцентровое внутреннее шлифование выполняют обычно после
наружного шлифования детали и шлифования ее торцов, в связи
с чем наружная поверхность детали не должна иметь погрешностей
обработки, а ее торцы должны быть строго перпендикулярны к по-
верхности.
Бесцентровое внутреннее шлифование производится на станках
двух типов (рис. 64). На станке первого типа (рис. 64, а) шлифо-
вальный круг 1 одновременно обеспечивает вращение и поддержку
детали 2; на станке второго типа (рис. 64, б) шлифовальный круг
не поддерживает деталь. На станках первого типа обычно осу-
ществляется только предварительное шлифование, а на станках
второго типа — чистовое шлифование. Бесцентровое внутреннее
шлифование более производительно, чем обычное внутреннее шли-
фование, и обеспечивает большую точность, так как жесткость бес-
центровошлифовальных станков выше.
Основные данные бесцентровых внутришлифовальных автома-
тов 6С85М, 6С86Л1, 6С86АМ и 6С86БЛ1 следующие: диаметр обра-
батываемых деталей 80—200 мм; диаметр шлифуемых отверстий
211
chipmaker.ru
60—150 мм', высота шлифуемых деталей 20—80 мм, диаметр шли-
фовального круга 50- 125 мм\ ширина шлифовального круга 32—
50 мм\ скорость стола в м/мин при быстром отводе и подводе 5—10,
при шлифовании 1 —10, при правке шлифовального круга 0,3—5;
наибольшее перемещение стола 450 мм, поперечная подача суп-
порта в mmImuh: при быстром подводе и отводе 1—2 и 6 соответ-
ственно при черновом шлифовании 0,1—1, при чистовом шлифова-
нии 0,06—0,5; наибольшее перемещение суппорта 60 мм; отскок
шлифовального круга 0,1—1 мм: диаметр ведущего ролика 300 мм\
число оборотов ведущего ролика в минуту 125; число оборотов
шлифовального шпинделя в минуту 8000—18 000; наибольший
угол конусности обрабатываемых деталей 20°; общая мощность
трех электродвигателей 7,7 квпг, мощность привода шлифоваль-
ного круга 4,5 кет; габаритные размеры (длина X ширина X
X высота) в мм: 2,36 X 1,45 X 1,9; вес 5000—5825 кГ.
На этих автоматах можно производить черновое, чистовое и
доводочное шлифование как цилиндрических, так и конических
отверстий с углом конусности 20°.
Бесцентровые внутришлифовальные автоматы имеют обычно
загрузочные устройства для автоматического закрепления и сня-
тия деталей, а также устройства для правки круга и измерения
деталей в процессе шлифования. Детали зажимаются между тремя
роликами: ведущим, поддерживающим и прижимным, так что
центр шлифуемой детали расположен выше центра ведущего ро-
лика. Иногда вместо роликов применяют неподвижные башмаки.
Ролики не должны иметь биение больше 0,005 мм. Для придания
ведущему ролику формы гиперболоида его шлифуют на том же
станке кругом, имеющим диаметр, равный диаметру обрабаты-
ваемых деталей.
Бесцентровое внутреннее шлифование рекомендуется произ-
водить с максимально допустимой скоростью круга, так как
с уменьшением скорости и диаметра круга, а также с увеличением
числа оборотов ведущего ролика копирование дефектов наружной
поверхности деталей увеличивается. Таким образом, точность
обработки отверстия зависит от точности наружной поверхности.
Для крепления деталей диаметром до 150 мм применяют также
магнитные планшайбы. Точность обработки зависит также от
правильной формы круга и установки детали, а также от угла
поворота ведущего ролика, который обычно берется равным0,5—1°.
ГЛАВА XIV
ПЛОСКОЕ ШЛИФОВАНИЕ
В зависимости от вида абразивного инструмента станки
для плоского шлифования разделяют на станки, работающие пери-
ферией круга, и станки, работающие торцом чашечного, кольце-
вого или сегментного круга. Плоское шлифование периферией
круга применяют для более точных работ, чем торцовое шлифо-
вание. Этот вид шлифования осуществляют одним из трех спосо-
бов: первый самый распространенный, особенно-для деталей малой
толщины, с малой глубиной шлифования (0,005—0,02 мм!ход) и
поперечной подачей 0,5—0,8 ширины круга за один ход; второй —
с большой глубиной шлифования (до 0,1 мм!ход) и малой попереч-
ной подачей (0,5—1 мм!ход) применяют при обработке жестких
деталей и в случаях, когда необходимо получить повышенный
класс чистоты поверхности; третий — методом врезания, т. е. без
поперечной подачи, применяют в тех случаях, когда ширина круга
больше ширины шлифуемой поверхности; этот способ малопроиз-
водителен и поэтому используется редко.
Плоское шлифование торцом круга применяют главным обра-
зом в массовом производстве для обработки деталей с большим при-
пуском, чем при шлифовании периферией круга, и деталей преры-
вистой формы. Этот вид шлифования значительно производитель-
нее, а при шлифовании с выхаживанием позволяет обеспечить
высокую точность и чистоту поверхности 9-го класса, вследствие
чего его используют даже вместо шабрения. Плоское шлифование
сегментами, закрепленными в специальных головках, обеспечи-
вает еще более высокую производительность; его применяют при
черновой обработке и вместо фрезерования и строгания со сня-
тием больших припусков и меньшими затратами на обработку
при достижении более высокой точности и класса чистоты поверх-
ности.
Для плоского шлифования за рубежом выпускают станки
мощностью до 100 кет.
Длинные детали шлифуют на станках с прямоугольным сто-
лом, а короткие и круглые детали — на станках с круглым сто-
лом.
213
chipmaker.ru
ПЛОСКОШЛИФОВАЛЬНЫЕ СТАНКИ
Основные данные, характеризующие станки для плоского шли-
фования периферией круга и для торцового шлифования, приве-
дены в табл. 35.
Станки для шлифования периферией круга с прямоугольным
и круглым столом (ЗБ470) имеют жесткость, препятствующую
возникновению вибраций, и потому обеспечивают получение вы-
сокой точности и класса чистоты обработки. Скорость продольного
и поперечного перемещения у большинства станков регулируется
бесступенчато. Станок ЗГ71 обеспечивает повышенную точность
обработки. Все станки оборудованы электромагнитными плитами,
приспособлениями для балансировки и правки, а некоторые имеют
приборы активного контроля с электрическими датчиками.
Станки для шлифования торцом круга выпускаются с прямо-
угольным или круглым столом с кольцевыми сегментными или
чашечными кругами. У станков с прямоугольными столами ско-
рость продольного перемещения стола регулируется бесступен-
чато, а у станков с круглыми столами бесступенчатое регулиро-
вание имеет вертикальная подача и ускоренное перемещение шли-
фовальной бабки. Для работы в полуавтоматическом цикле станки
(3A732) снабжены приборами активного контроля, осуществляю-
щими переключение и выключение подачи, отвод круга и оста-
новку станка. Для визуального наблюдения станки имеют широко-
шкальные индикаторы.
Плоскошлифовальные станки 371М1, 372Б, 3724, 3740, 3756
позволяют работать со скоростью 35 м/сек при износе круга,
что не позволяет осуществлять на этих станках скоростное шли-
фование.
Шлифуемые детали с плоской опорной поверхностью уклады-
вают на магнитные плиты или столы станка, а детали с высту-
пами — на магнитные блоки и призмы с выемками и закрепляют
на них. Для закрепления деталей широко применяют лекальные
тиски, угольники, прижимные планки и кольца, синусные линейки
для установки деталей под углом и другие приспособления, а также
патроны и плиты с постоянными магнитами. Немагнитные детали
малой толщины закрепляют путем их приклеивания шеллаком
к стальной плите, а тонкие стальные детали — путем укладывания
их на магнитный стол через папиросную бумагу. Шлифование пло-
скостей тонких деталей затрудняется вследствие их коробления,
вызываемого нагревом в процессе шлифования, поэтому следует
выбирать режимы, которые создают меньшую опасность коробле-
ния. Для этого рекомендуется часто переворачивать детали и шли-
фовать их то с одной, то с другой стороны мягкими кругами с обиль-
ным охлаждением. Магнитные плиты перед креплением на них
деталей, особенно малой толщины, нужно тщательно очищать,
а при появлении царапин, влияющих на точность обработки,
214
Плоскошлифовальные станки
215
chipmaker, ru
Продолжение табл. 35
216
шлифовать. Эту операцию следует производить после того как
плита нагрелась.
При креплении деталей следует учитывать, что чем меньше
масса детали, тем хуже она будет держаться на магнитном поле.
Поэтому такие детали следует дополнительно крепить прижимными
планками.
ВЫБОР КРУГОВ И РЕЖИМОВ ШЛИФОВАНИЯ
значительной степени
Рис. 65. Схема располо-
жения зерен в круге, ра-
ботающем торцом
При плоском шлифовании часто применяют круги на керами-
ческой и бакелитовой связках, а при опасности возникновения
прижога выбирают мягкие круги на силикатовой связке. Круги
на бакелитовой связке применяют для шлифования деталей из
всех цветных металлов, алюминия и его сплавов, многих высоко-
легированных сталей, жаропрочных и в
твердых сплавов.
Предварительное шлифование, как пра-
вило, ведется кругами зернистостью №80—
100 и твердостью СМ1—С2, а окончатель-
ное—кругами зернистостью № 25—16 и
твердостью М3—СМ2. Например, для пред-
варительного шлифования деталей из алю-
миния с vK = 45 4-50 м!сек рекомендуются
круги из карбида кремния на бакелитовой
связке средней твердости, а для чистового
шлифования — мягкие круги из карбида
кремния или белого электрокорунда на
керамической связке при vK- 30-^35 м!сек.
При обдирочном торцовом шлифовании
часто применяют круги и сегменты более
крупной зернистости (80—125) и твердости (до СТ1—СТ2), особенно
в тех случаях, когда снимается большой припуск; обычно же
при плоском шлифовании снимают припуски 0,1—0,6 мм.
В шлифовальных кругах, работающих торцом, зерна располо-
жены несколько иначе, чем в кругах, работающих периферией,
так как при засыпке массы в прессформу, ее разравнивании и при
прессовании зерна занимают главным образом горизонтальное
положение, параллельное своей длинной оси (рис. 65). Поэтому
при работе периферией зерна работают более короткими гранями,
а при торцовом шлифовании — более длинными гранями. Вслед-
ствие этого при торцовом шлифовании ширина стружки больше,
чем при шлифовании периферией. При шлифовании торцом круга
число одновременно участвующих в работе зерен значительно
больше, чем при шлифовании периферией, причем зерна часто
находятся в контакте с деталью почти непрерывно. Это вызывает
большие: температуру нагрева, силы трения и резания, потребляе-
мую мощность, трудные условия охлаждения и удаления стружки
и осколков зерен, износ круга.
217
chipmaker.ru
При этом виде шлифования зерна, расположенные ближе к от-
верстию круга, работают с меньшей окружной скоростью и про-
ходят меньший путь, чем зерна, расположенные ближе к пери-
ферии. Теплоотвод при торцовом шлифовании ухудшается, а сня-
тая стружка застревает в порах круга или налипает на зернах
(при шлифовании вязких металлов типа титанистых), снижая стой-
кость круга. Для некоторого выравнивания условий работы круга
особенно при предварительном шлифовании бабку круга устанав-
ливают так, чтобы между кругом и столом образовался угол 30'—
2'. При этом в круге работают зерна, расположенные около на-
ружной кромки. Чем меньше угол, тем больше работающих зерен,
тем меньше шероховатость шлифуемой поверхности. При чистовом
шлифовании угол наклона выбирают малым, чтобы зерна, распо-
ложенные у отверстия, зачищали поверхность. Сокращения зоны
контакта круга с деталью можно достигнуть также путем правки
торца круга под углом к поверхности стола.
Для лучшего охлаждения иногда в станках, работающих торцом
круга, делают несколько сопел для подачи охлаждающей жид-
кости. При таких условиях значительная часть стружки имеет
сливной вид (что говорит о бол ее. свободном резании) и легче уда-
ляется из-под круга.
При шлифовании сегментами условия теплоотвода, охлаждения
и удаления снятой стружки значительно улучшаются, что позво-
ляет снимать большую толщину стружки и достигать более высо-
кой производительности, чем при работе кольцевыми или чашеч-
ными кругами.
На станках с круглыми столами припуск обычно снимается
за один оборот стола при малой скорости (3—5 м!мин). На станках
с прямоугольными столами, а иногда и с круглыми столами остав-
ленный на шлифование припуск снимается за несколько проходов,
причем стол имеет большую скорость (до 30—40 м/мин).
При шлифовании периферией по мере износа круга площадь
его контакта с деталью уменьшается, вследствие чего условия реза-
ния улучшаются, а опасность возникновения прижога умень-
шается. Таким образом, с уменьшением диаметра круга глубина
шлифования может несколько увеличиваться. Подача на глубину
берется 0,01—0,1 мм, в зависимости от продольной и поперечной
подачи стола; с увеличением подачи стола подача на глубину
берется меньше. При торцовом шлифовании глубина шлифования
берется больше, чем при шлифовании периферией; при шлифовании
закаленных сталей глубина шлифования меньше, чем при шлифо-
вании чугуна и незакаленных сталей; скорость стола на станках
с прямоугольным столом при предварительном шлифовании 10—
20 м!мин и при чистовом 6—10 м!мин.
В нормативах режимов резания для нормирования работ на
шлифовальных станках приведены рекомендации, которыми сле-
дует пользоваться при установлении режимов резания. Эти реко-
218
мендации исходят из возможной точности, стойкости кругов, вида
и материала деталей и степени заполнения ими стола, т. е. степени
прерывистости, от величины которой зависит не только выбор
режима, но и характеристики круга. Чем больше прерывистость,
тем тверже может быть применяемый круг, больше скорость стола
и подача на глубину. Так, при торцовом шлифовании деталей
с большим контактом с кругом выбирают глубину шлифования от
0,005 до 0,01 мм/ход и скорость стола 6—8 м!мин, а при преры-
вистом шлифовании — глубина от 0,01 до 0,03 мм!ход и скорость
стола 8 12 м!мин. С увеличением скорости стола нагрев, расход
мощности и опасность возникновения прижога уменьшаются. При
шлифовании жаропрочных сталей и сплавов, а также титанистых
сталей vK = 15-4-25 м!сек, а поперечная подача 0,01—0,025 мм.
Вообще же скорость круга берут максимально допустимую
прочностью круга и возможностью станка.
Исследование влияния параметров и характеристики круга на
силы резания при торцовом шлифовании показало, что силы Ру и
Рг растут пропорционально увеличению глубины шлифования,
причем при шлифовании с охлаждением силы резания, как пра-
вило, больше, чем при шлифовании без охлаждения. Силы резания
при шлифовании кругами на бакелитовой связке значительно
больше, чем при шлифовании на керамической связке; они также
растут при увеличении твердости круга. При шлифовании кругами
из карбида кремния чугуна силы резания меньше, чем при шлифо-
вании стали кругами из электрокорунда, причем при шлифовании
всухую они меньше, чем при шлифовании с охлаждением. С уве-
личением режима сила Р„ возрастает больше, чем сила Рг. От-
р
ношение ~ = 24-3 и больше для кругов из карбида кремния и
“г
белого электрокорунда снижается по мере повышения вязкости
электрокорунда и связки. При шлифовании периферией силы ре-
зания значительно меньше, чем при торцовом шлифовании. Силы
резания при торцовом шлифовании больше, чем при круглом на-
ружном шлифовании, так как площадь контакта круга с де-
талью значительно выше. Поэтому станки для плоского торцового
шлифования имеют большую мощность.
Большой контакт между кругом и деталью порождает большую
опасность возникновения прижога и трещин, являющихся основ-
ными видами брака при торцовом шлифовании. Трещины, возни-
кающие при шлифовании, обычно имеют глубину 0,01—0,02 мм
от поверхности. Для предотвращения такого брака следует при-
менять круги наименьшей твердости и максимальную интенсив-
ность охлаждения и лишь в случае, если эти меры не предот-
вратят появления трещин и прижога, снижать глубину шлифова-
ния. Экономически целесообразнее иметь больший расход кругов,
чем снижать глубину шлифования и, следовательно, производи-
тельность,
219
chipmaker.ru
Большинство дефектов торцового шлифования является резуль-
татом завышенной твердости круга, плохого состояния направ-
ляющих станка, неправильной установки деталей и завышенных
режимов. При шлифовании направляющих станков периферией
круга можно достичь шероховатость поверхности 3—5 мк, а при-
торцовом шлифовании 15—20 мк. Шлифованные поверхности изна-
шиваются медленнее, чем шабреные. В результате износа направ-
ляющих отшлифованные поверхности часто имеют непараллель-
ность и неплоскостность.
Для избежания завала кромок деталей следует снижать длину
хода стола или увеличивать время выхаживания.
ГЛАВА XV
СКОРОСТНОЕ КРУГЛОЕ И ПЛОСКОЕ ШЛИФОВАНИЕ
Скоростным шлифованием условно принято называть обра-
ботку деталей со скоростью шлифовального круга 45—50 м/сек
и выше. Обработка с такой скоростью стала возможна после того,
когда были найдены способы значительного повышения прочности
шлифовальных кругов, что необходимо для безопасной работы.
Прочность шлифовальных кругов возрастает с увеличением
степени твердости и уменьшением размеров зерен; она также
зависит от вида связки; прочность бакелитовых кругов превышает
прочность керамических. Для использования этих свойств кругов
первыми были созданы станки для скоростной отрезки металлов
бакелитовыми кругами. Затем появились станки для скоростного
обдирочного шлифования стальных и чугунных отливок, зачистки
поковок и разных деталей, станки для скоростного шлифования
резьбы, что позволило улучшить стойкость режущей кромки кру-
гов и позволило нарезать и шлифовать резьбу малых шагов. На
станках для шлифования резьбы можно работать со скоростью до
65 м/сек, а на отрезных станках — со скоростью до 80—100 м/сек.
После решения задачи повышения прочности кругов ряда типо-
размеров и характеристик скоростное шлифование стали при-
менять на круглошлифовальных, виутришлифовальных, бесцен-
тровошлифовальных, плоскошлифовальных, шлицешлифовальных
и других станках, работающих периферией круга.
Проведенные экспериментально-исследовательские работы по-
казали, что при повышении скорости круга с 33 до 43 м/сек,
скорости детали с 75 до 130 м/мин и подачи на врезание с 1,25 до
1,5 мм/мин производительность увеличивается на 25% и стой-
кость повышается в 3 раза, а скоростное шлифование при vK =
= 45-J-50 м/сек позволяет повысить производительность в 1,2—
2 раза и больше, уменьшить шероховтость поверхности, увеличить
стойкость круга между правками в 1,5—3 раза, снизить его расход
в 2 раза. Для достижения таких показателей обычно необходимо
произвести модернизацию станка, правильно выбрать требую-
щуюся характеристику круга, установить оптимальный режим
шлифования и принять необходимые меры для обеспечения без-
опасности работы.
221
chipmaker.ru
При увеличении скорости круга увеличивается возможность
снятия стружки и повышается трение круга о деталь, вследствие
чего возникает большее количество тепла. Однако на каждую
стружку приходится меньшее количество тепла, в результате чего
деформации стружки уменьшаются и процесс шлифования про-
текает успешнее. В результате повышения скорости динамическая
твердость круга как бы возрастает, уменьшая его износ и сокращая
время контакта, что позволяет меньше опасаться возникновения
прижогов и изменения поверхностного слоя шлифуемой детали.
Скоростное шлифование целесообразно внедрять при обработке
деталей из любых материалов и особенно из углеродистых и низко-
легированных сталей.
НОМЕНКЛАТУРА КРУГОВ ДЛЯ СКОРОСТНОГО ШЛИФОВАНИЯ
Для шлифования со скоростью 45—50 м/сек выпускают шли-
фовальные круги диаметром 30—900 мм, разной толщины, на
специальных керамических связках, твердостью СМ1 и более,
зернистостью № 40 и мельче из нормального электрокорунда,
а из белого электрокорунда зернистостью № 50 и мельче, этих же
твердостей. Для скоростного обдирочного и предварительного шли-
фования изготовляют круги зернистостью № 125—40 и мельче,
твердостью С1 и выше на бакелитовой связке из нормального и
белого электрокорунда; на этой же и на вулканитовой связках
производят круги для предварительного и окончательного шлифо-
вания различных деталей, особенно колец и роликов подшипни-
ков, зернистостью № 25 и мельче, твердостью СТ и выше, диа-
метром 80—600 мм. Для скоростного шлифования резьбы, долбя-
ков и т. п. изготовляют мелкозернистые круги форм 2П и 4П
из белого электрокорунда.
Существующая технология и прочность, которую обеспечивают
новые связки, не обеспечивают изготовления кругов для скорост-
ного шлифования из карбида кремния, более крупнозернистых
и мягких, чем указано выше, а также фасонных профилей, в част-
ности кругов с выточками, хотя прочность этих связок на 60% выше
применяемых для обычных кругов. Круги из карбида кремния
применяют главным образом при затачивании твердых сплавов,
при котором наивыгоднейшей скоростью круга является 12—
15 м/сек. Таким образом, для этих кругов задача дальнейшего по-
вышения их прочности не является актуальной; вместе с тем она
весьма актуальна для электрокорундовых кругов твердостью М2—
—М3, так как круги этих твердостей применяются весьма широко.
Для отрезных и зачистных работ, которые производятся с vK до
80 м/сек, изготовляются круги на бакелитовой связке с заформо-
ванными внутри них двумя-тремя и более прокладками из прочной
ткани, например нейлона, капрона, стекдосетки и т, п., что резко
повышает их прочность.
222
В обдирочные круги для.скоростного шлифования на бакелито-
вой связке для увеличения степени безопасности при их разрыве
заформовывают один или два железных кольца. Механическая
прочность круга, как показывает расчет, при наличии в нем же-
лезного кольца остается прежней, а не увеличивается, но кольца
не позволяют кускам круга разлетаться в случае разрыва круга.
Так как круги для скоростного шлифования должны обладать
прочностью, в 1,5 раза превосходящей прочность кругов (около
140 кГ/см2), применяемых для шлифования при обычных скоро-
стях, то к их производству предъявляются более жесткие требо-
вания. Предельно допустимый дисбаланс для этих кругов должен
быть не более 3-го класса, непараллельность плоскостей и экс-
центрицитет отверстия не должны быть сверх допустимых величин,
меньших, чем для обычных кругов, а диаметр отверстия не должен
превышать 2/3 диаметра круга при его износе.
СКОРОСТИ РЕЗАНИЯ И ПОДАЧИ
Выяснением зависимостей, существующих между скоростью
резания и подачами процесса шлифования, с одной стороны, и
производительностью, износом и чистотой шлифуемой поверх-
ности, с другой стороны, занималось много исследователей. В ре-
зультате этих работ было установлено, что при работе круга со
скоростью до 35 м/сек'. а) с увеличением скорости круга удель-
ная производительность возрастает за счет уменьшения износа
круга, шероховатость шлифуемой поверхности уменьшается, рас-
ход энергии возрастает; б) с увеличением глубины резания удель-
ная производительность уменьшается вследствие возрастания из-
носа круга, шероховатость поверхности увеличивается, расход
энергии уменьшается.
Советские исследователи А. М. Карташев, И. П. Кузнецов,
Е. Н. Маслов, Г. Б. Лурье, М. С. Наерман, В. А. Шальнов,
П. И. Ящерицын, автор и др. изучили эти зависимости для разных
процессов шлифования при скоростях резания до 75 м/сек. Анализ
результатов исследования и заводского опыта скоростного шли-
фования позволяет сделать ряд выводов.
Увеличение скорости круга при неизменных прочих параметрах
режима шлифования уменьшает шероховатость поверхности, ми-
нимум на два разряда, уменьшает износ круга (на 10—20%) и
повышает его стойкость, а следовательно, и удельную производи-
тельность. При увеличении скорости резания коэффициент тре-
ния снижается. Удельный расход энергии, затрачиваемой на шли-
фование, при этом возрастает, так как число снимаемых стружек
увеличивается пропорционально увеличению скорости круга.
Увеличение (на 5—20%) производительности шлифования т. е.
съема металла в единицу времени, объясняется тем, что с возраста-
нием скорости круга величина отжатия системы станок — круг —
деталь уменьшается, так как силы резания, возникающие при
223
chipmaker.ru
скоростном шлифовании, и объем стружки, снимаемой отдельным
зерном при той же глубине, меньше, чем при шлифовании, со
скоростью до 35 м!сек. Это позволяет повышать скорость детали.
С возрастанием скорости круга при одновременном увеличении
скорости детали и неизменной продольной подаче производитель-
ность возрастает, причем степень этого роста увеличивается при
шлифовании с большей глубиной резания. Износ круга и удель-
ный расход энергии с повышением скорости детали также возра-
стают, причем особенно сильно с увеличением степени роста ско-
рости детали. Шероховатость поверхности с увеличением скорости
детали возрастает, однако в меньшей степени, чем она умень-
шается за счет увеличения скорости круга, так что в итоге она
уменьшается. При увеличении скорости детали в 2 раза чистота
поверхности ухудшается на один разряд, в то время как увеличе-
ние скорости круга повышает ее на два разряда. При увеличении
скорости детали до 100 mImuh и выше опасность возникновения
прижога меньше, чем при увеличении других подач. Возрастание
шероховатости поверхности с увеличением скорости детали объ-
ясняется следующими факторами. С увеличением скорости круга
кинетическая энергия его возрастает, вследствие чего круг и де-
таль испытывают увеличивающееся действие упругих деформаций.
С возрастанием скорости детали сила удара, а вместе с тем и тол-
щина стружки еще более увеличиваются, вследствие чего каждое
зерно круга скорее изнашивается и обламывается, увеличивая
износ круга и шероховатость поверхности. В этом заключается
основное влияние увеличения скорости детали. Поэтому, хотя
толщина и длина стружки с увеличением скорости детали растут
незначительно, влияние ее на процесс шлифования ощущается
значительно.
При увеличении скорости круга и глубины резания при неиз-
менной продольной подаче производительность и износ круга за-
метно возрастают. Удельная производительность при небольших
подачах на глубину растет, а при больших подачах на глубину
в связи с резким увеличением износа круга, падает. Шерохова-
тость поверхности и удельный расход с увеличением скорости
круга, несмотря на отрицательное воздействие роста подачи на
глубину, несколько уменьшаются. С увеличением продольной по-
дачи шероховатость поверхности возрастает.
Увеличение скорости круга вызывает уменьшение степени
упрочнения поверхностного слоя шлифуемой детали. Вместе с тем
при одновременном увеличении скоростей круга и детали степень
упрочнения повышается и даже превосходит получаемую при
шлифовании на обычных скоростях. При этом глубина структур-
ных изменений поверхностного слоя при скоростном шлифовании
меньше, чем при обычном. Таким образом, при скоростном шли-
фовании имеют место те же зависимости, что и при шлифовании
на обычных скоростях.
224
ОПЫТ СКОРОСТНОГО ШЛИФОВАНИЯ
Для внедрения скоростного шлифования нужно модернизиро-
вать шлифовальные станки, так как не все станки позволяют по-
высить скорость круга до необходимой, не всегда имеют достаточ-
ную мощность привода, не имеют приспособлений, предохраняю-
щих от разбрызгивания охлаждающей жидкости. Необходимо про-
верить также, допускают ли подшипники шпинделя станка воз-
можность повышения числа его оборотов, и установить нужный
вид смазки. Необходимо также установить достаточность числа
оборотов шлифуемой детали, количества подаваемой охлаждающей
жидкости, жесткости конструкции станка и отбалансированности
планшайбы и шлифовального круга.
Повышение скоростей круга в большинстве конструкций стан-
ков может быть достигнуто заменой шкивов, а повышение мощ-
ности шлифовальной бабки — заменой электродвигателя другим,
настолько более мощным, насколько повышается скорость круга
(обычно в 1,5 раза). Увеличение числа оборотов деталей в необ-
ходимых пределах почти на всех круглошлифовальных станках
достигается без модернизации коробки скоростей. Должна быть
проверена и обеспечена возможность увеличения продольной по-
дачи соответственно увеличению скорости детали.
Существующие конструкции механизмов поперечной подачи,
как правило, на всех типах шлифовальных станков обеспечивают
ее увеличение в больших пределах и поэтому модернизировать
этот узел не следует.
При скоростном шлифовании обязательна принудительная
обильная смазка подшипников. Для уменьшения нагрева и сохра-
нения минимально возможных зазоров в подшипниках (0,01—
0,03 мм) при скоростном шлифовании следует применять смазку
с добавкой до 50% керосина, уменьшающую количество тепла,
выделяемого в подшипниках. Нормальной температурой корпуса
подшипников считается 50—60° С.
Для обеспечения минимального зазора, сплошного слоя смазки
и нормальной температуры необходимо тщательно отшлифовать
шейки шпинделя шлифовального круга, довести их и пришабрить
подшипники для получения высокого класса чистоты (11—12-го)
и точности. По данным завода им. С. Орджоникидзе, эллипсность,
биение шеек шпинделя и соосность подшипников не должны пре-
вышать 0,005 мм. У шлифовальных станков, не имеющих цирку-
ляционной смазки, подшипники и система смазки должны быть
модернизированы. При этом следует учесть опыт станкостроитель-
ного завода им. С. Орджоникидзе по расположению смазочных
канавок. Конструкция подшипников круглошлифовальных стан-
ков 3151 и ЗГ12 с циркуляционной и капельной смазкой, широко
применяющихся в промышленности, представлена на рис. 66. Для
скоростного внутреннего шлифования рекомендуется применять
225
chipmaker, ru
Рис. 66. Подшипники:
а —круглошлифовального станка 3151; б—
круглошлифовального станка ЗГ12
электрошпиндели, позволяющие достичь необходимого числа обо-
ротов.
Так как с увеличением скорости круга растет опасность его
разрыва и увеличивается энергия удара, кожухи станков, пере-
водимых на скоростное шлифование, как правило, должны за-
меняться более прочными, способными выдержать без разрушения
удары осколков круга. Кожухи должны быть максимально за-
крытыми во избежание вылета осколков за их пределы и соответ-
ствовать ГОСТу 3881—65. В связи с износом круга в процессе
работы и правки конструкция
кожуха должна быть под-
вижной, чтобы можно было
обеспечить минимально воз-
можное расстояние (1,0—
2,0 мм) между периферией
круга и кожухом. Крепление
кожуха к станку должно быть
усилено.
Круг должен быть тща-
тельно отбалансирован как
перед установкой на станок,
так и во время работы, так
как с увеличением скорости
вибрации возрастают, что осо-
бенно следует учесть при внед-
рении скоростного шлифова-
ния на станках с кругами диа-
метром 750 мм и выше.
При скоростном шлифовании, несмотря на лучшую вентилируе-
мость и охлаждение круга и детали, во избежание прижогов ко-
личество подаваемой охлаждающей жидкости увеличивается до
25—50 л!мин, для чего в случае необходимости насос заменяется
более производительным. Вследствие повышения скорости круга
увеличивается количество нагнетаемого кругом воздуха и охла-
ждающая жидкость больше разбрызгивается, чем при обычном
шлифовании. Для уменьшения разбрызгивания и лучшего направ-
ления струи охлаждающей жидкости в место контакта круга с де-
талью, а также для предохранения рабочего на кожух круга и на
стол станка устанавливают специальные козырьки и щитки. В ко-
жухе с задней стороны делается отверстие, через которое также
удаляется часть жидкости и воздуха. Для регулирования струи
охлаждающей жидкости сопло делается шарнирным, причем ши-
рина его равна ширине круга.
При выборе охлаждающей жидкости для скоростного шлифо-
вания следует учитывать, что при увеличении скорости обработки
выделяется большое количество тепла, поэтому жидкость должна
прежде всего обладать высокими охлаждающими свойствами, для
226
чего в эмульсии должно содержаться не более 2% минерального
масла.
ВНИИПП, проводя опыты по скоростному шлифованию колец
подшипников из стали ШХ15, нашел, что лучшей охлаждающей
жидкостью является жидкость, состоящая из 5—7 г/л триэтало-
номина и 2,5 г/л нитрида натрия.
При выборе характеристики круга для скоростного шлифования
следует руководствоваться теми же правилами, что и для обычного
шлифования, т. е. сохранять ту же характеристику кругов или
брать их на одну степень мягче.
Хорошие результаты при скоростном шлифовании дают круги
с открытой структурой. Однако в связи с меньшей прочностью
применять их для скоростного шлифования не рекомендуется.
Также не следует применять для скоростного шлифования состав-
ные сегментные круги из-за отрыва сегментов и меньшей однород-
ности таких кругов по сравнению с цельными. При плоском ско-
ростном шлифовании во избежание прижогов твердость круга
обязательно надо брать на одну степень меньше.
В большинстве случаев при скоростном шлифовании методом
продольной подачи пропорционально скорости круга увеличивают
скорость детали. При шлифовании методом врезания вместе со
скоростью круга и детали увеличивают глубину шлифования. При
увеличении глубины шлифования увеличивается склонность круга
к большему износу из-за возрастающих сил, шлифования; кроме
того, возникает большая опасность прижога, в то время как уве-
личение скорости детали, наоборот, благоприятно действует на
процесс шлифования.
Большое повышение скорости детали может вызвать вибрации.
Поэтому режимы скоростного шлифования следует устанавли-
вать для каждого случая, исходя из фактических условий и воз-
можностей станка.
На многих плоскошлифовальных станках не удается повы-
сить скорость стола выше 25—30 м/мин, поэтому при скоростном
плоском шлифовании увеличение удельного съема достигается
меньше, чем это было бы при увеличении скорости стола до
50 м/мин.
Опыт внедрения скоростного шлифования на плоскошлифоваль-
ном станке МСЗ-372 показал, что при этом может быть достигнуто
получение более высокой (на один-два класса) чистоты поверх-
ности даже при применении кругов более крупной зернистости.
’Так, при шлифовании кругами ЭБ40С1К рамок штангенциркулей
при ик = 25 м/сек достигалась чистота 7-го класса при стойкости
круга между правками 120—180 деталей. При шлифовании
этих же деталей с ик = 50 м/сек кругами Э80СМ2К была дости-
гнута чистота 8а—86 класса при стойкости 180—240 деталей,
а при шлифовании кругами Э80С1Б была получена чистота 8б-9а
класса при стойкости 180—240 деталей. Вместе с тем была
227
chipmaker.ru
установлена необходимость более быстрой замены подшипников
шпинделя круга (после 20 смен работы станка).
Круги при скоростном шлифовании правят теми же правящими
инструментами и при тех же режимах, сокращая на один-два число
проходов. Скорость правящего круга при правке методом шлифо-
вания должна быть равна скорости шлифуемой детали. Скорость
выправляемого шлифовального круга должна соответствовать его
рабочей скорости. При применении скоростного шлифования на
плоскошлифовальных станках необходимо перематывать обмотку
статора электродвигателя.
При скоростном внутреннем шлифовании повышаются произ-
водительность и стойкость кругов при меньшем их износе. Однако
применение скоростного шлифования на внутришлифовальных
станках ограничивается недостаточным числом оборотов выпу-
скаемых электрошпинделей. При скоростном бесцентровом шли-
фовании также достигается высокий эффект. Так, при скоростном
шлифовании роликов на 1ГПЗ производительность увеличилась
на 60% и стойкость круга в 2—3 раза. При скоростном (круглом,
бесцентровом и сферическом) шлифовании ряда тракторных дета-
лей на Челябинском тракторном заводе производительность по-
высилась на 30—35% и стойкость — в 1,3—2 раза.
Перевод на скоростное обдирочное шлифование станков маят-
никового типа и других позволяет повысить производительность
и снизить расход кругов на 20%.
В тех случаях, когда при скоростном шлифовании не стремятся
достигнуть более высокого класса чистоты поверхности, чем при
обычном шлифовании, величину подач можно увеличивать про-
порционально увеличению скорости круга, в 1,5 раза больше, что
на столько же повышает производительность.
Опыт скоростного шлифования показывает, что эффективность
от его применения тем выше, чем меньше отношение вспомогатель-
ного времени к машинному.
ГЛАВА XVI
РЕЗЬБОШЛИФОВАНИЕ
Как правило, резьбовой инструмент и резьбовые детали
подвергают термической обработке, в процессе которой у резьбы
искажается профиль. Поэтому все резьбовые детали и инстру-
менты после термической обработки подвергают шлифованию,
которое производится или путем шлифования предварительно
нарезанной или накатанной резьбы до закалки детали, или путем
нарезания резьбы по целому на незакаленной или закаленной
заготовке детали.
Наиболее распространенным и точным способом обработки
по целому для резьб с шагом 0,5—1,5 мм является шлифование
однониточным кругом с большой глубиной шлифования (0,4—
1,2 лш) и малой скоростью детали (0,2—1 м!мин) за один—три
прохода или шлифование с малой глубиной (0,02—0,06 мм) и
большой скоростью детали (3—10 mImuh). При этом способе шли-
фования ось круга наклонена к оси детали под углом а, равным
углу подъема резьбы. Иногда при меньших требованиях к точ-
ности шлифуют резьбу не только при прямом, но и при обратном
ходе. Во время шлифования резьбыдеталь вращается или навстречу
вращению круга, или в одну сторону с ним.Попутноевращениеобес-
печивает лучший доступ охлаждающей жидкости между кругом
и деталью, что позволяет шлифовать с большей глубиной резания.
При шлифовании однониточным кругом достигается точность по
среднему диаметру резьбы ±5 мк, по шагу резьбы ±2—3 тик
на длине 25 мм и ±6—10 мк по половине угла профиля
резьбы.
Резьбошлифование может осуществляться и многониточным
кругом шириной 20—80 мм с кольцевыми нитками, имеющими
профиль шлифуемой резьбы. При этом детали, имеющие длину
резьбы меньше ширины круга на две—три нитки, шлифуют мето-
дом врезания при vg = 0,02н-0,14 м/мин (рис. 67, а), а детали
с резьбой больше ширины круга шлифуют методом продольной
подачи (рис. 67, б). Последний способ более производителен, чем
первый, но менее точен. Иногда при работе с продольной подачей
применяют составные круги: более твердый для прорезания
резьбы и мягкий — для калибрования ее профиля.
229
chipmaker.ru
Резьбошлифование многониточным кругом с винтовой резьбой
требуемого профиля на его поверхности применяют реже. При
работе этим способом шлифовальный круг и шлифуемая деталь
должны иметь одинаковое число оборотов, причем vd — 60ик —
обычно берется в пределах 0,25—2,5 м1мин. При меньших глу-
бинах шлифования vd берется больше и наоборот.
Бесцентровое сквозное шлифование многониточным кругом
с кольцевыми канавками применяется в массовом производстве.
Опорный нож устанавливают под углом а, равным углу подъема
резьбы, а ось ведущего круга — под углом 2а. Этот способ самый
производительный, но менее точ-
ный, чем остальные.
По сравнению с большинст-
вом других видов шлифования
при резьбошлифовании круг на-
ходится особенно в трудных
условиях. Эти условия опреде-
ляются прежде всего профилем
круга, профилем шлифуемой де-
тали, высокими требованиями
к точности и качеству поверх-
ностного слоя — полное отсут-
ствие прижогов при чистоте по-
верхности не менее 8-го клас-
Рис. 67. Схема многониточного шли-
фования резьбы:
а — методом врезания; б — методом про-
дольной подачи
са, — большим контактом круга с деталью, плохим теплоотводом
из-за малых размеров деталей и трудностью проникновения
охлаждающей жидкости между кругом и деталью.
При резьбошлифовании применяют обычно круги диаметром
350—500 мм и реже 150—300 мм. Толщина резьбошлифовальных
однониточных кругов этих диаметров равна 6—10лл«, но факти-
чески толщина работающего однониточного круга получается зна-
чительно меньше. Чем меньше шаг шлифуемой резьбы, тем меньше
толщина и-высота профиля круга, используемые для шлифования.
Приблизительно максимальная толщина и высота профиля круга,
производящие шлифование, соответственно равны величине
шага S и глубине нарезания t = dfi ~deH (рис. 68). Радиус
закругления при вершине резьбы также зависит от ее шага;
у метрических резьб г = 0,0631 мм. Для обеспечения такого ра-
диуса на детали круг должен иметь вершину, заостренную с радиу-
сом, измеряемым сотыми или десятыми долями миллиметра.
Таким образом, в резьбошлифовании участвует относительно
небольшое число зерен, что и является его особенностью.
Условия работы зерен, расположенных 'на 'скошенных под
углом 55—60° торцах круга и на его периферийной части, раз-
личные. Зерна, находящиеся на скошенной части, лучше закреп-
230
Лены в Связке и меньше нагружены, чем зерна, расположенные
на периферийной части, которые больше изнашиваются.
Исследуя процесс резьбошлифования, В. Д. Глясс| пришел
к выводу, что для придания вершине круга нужного профиля
необходимо, чтобы на отрезке аб (см. рис. 68) находилось несколько
зерен. Количество зерен, находящих-
ся на этом участке, у кругов разной
зернистости зависит от шага резьбы
(рис. 69). Даже при применении для
шлифования резьбы с шагом 0,5 мм
круга зернистостью М28 на участке
аб будет максимум два зерна, что
явно недостаточно для обеспечения
стойкости кромки круга. При таком
малом числе зерен они скреплены
хуже, чем при большем их числе.
Зерно с закреплено лучше, чем зер-
на а и б (см. рис. 68). Поэтому мини-
мальное число зерен на участке аб
для обеспечения стойкости вершины
Рис. 68. Схема шлифования ме-
трической резьбы
круга должно быть не менее трех. С этой же целью стремятся уве-
личить диаметр шлифовального круга и тем самым увеличить
число зерен, принимающих участие в резании, и сохранить стой-
кость кромки на возможно большей длине по периферии круга.
Стойкость круга зависит от
диаметра круга, шага резьбы
и характеристики круга.
Стойкость круга повы-
шается при увеличении его
твердости; однако при этом
появляется опасность воз-
никновения прижога верши-
ны резьбы. Большое увеличе-
ние твердости нежелательно
и потому, что это вызывает
некоторое снижение произво-
дительности.
Рис. 69. Зависимость числа зерен на Поэтому для шлифования
участке аб от степени зернистости круга резьбы с малым шагом наряду
с кругами на керамической
связке применяют круги на специальной вулканитовой связке
СКН, обеспечивающей лучшее удержание зерен и стойкость
кромки, и более твердые круги, чем для шлифования резьбы круп-
ных шагов.
Характеристика шлифовальных кругов для однониточного
резьбошлифования деталей из углеродистой стали приведена
в табл. 35.
231
chipmaker.ru
Таблица 36
Характеристика шлифовальных кругов для однониточного
резьбошлифования
Шаг резьбы в мм	Рекомендуемая характеристика круга		
	для предваритель- ного шлифования	для окончатель- ного шлифования	для шлифования за одну операцию
0.25—0,5 0,5—0,75 0,75—1,0 1,0—1,5 1,5—2,0 2,0—2,5 2,5—4,0 4,0—6,0 -		ЭБМ28СТ2—СТЗК или КЗМ28СТ1—СТ2К ЭБМ28С2—СТ1К или КЗМ40С2—СТ1К ЭБМ20С2—СТ1К или КЗМ28С2—СТ1К К36 ок	ЭБМ20СТ2—СТЗК или КЗМ20СТЗ—Т1К ЭБМ28СТ2—СТЗК или КЗМ40Т1СКН ЭБМ28СТ1—СТ2К КЗМ40С2—СТ1К	К3280—М28СТ2—Т1СКН ЭБМ20Т2—ТБ ЭБМ28Т2ГБ ЭБМ40—СТЗ—Т1ГБ ЭБ6—5СТЗ-Т1ГБ ЭБ8—6СТЗ—Т1ГБ ЭБ10СТЗ—Т1ГБ ЭБ10—8СМ1К
Круги на вулканитовой связке СКН, предназначенные для
той же работы, что и круги на керамической связке, имеют зерни-
стость на одну-две степени крупнее. Эта связка отличается повы-
шенной прочностью и жесткостью, вследствие чего у кругов, из-
готовленных на ней, лучше удерживается форма кромки и можно
работать с высокой скоростью резания; круги на связке ГБ об-
ладают высокой кромкостойкостью, почему и применяются для
шлифования за одну операцию.
Возможность применения кругов более крупной зернистости
объясняется технологией их изготовления. Круги на связке из
синтетического каучука, как известно, изготовляются прокаткой,
в процессе которой происходит измельчение зерен — наименее
прочные зерна раскалываются и располагаются в теле круга
параллельно торцовым поверхностям. Такое расположение зерен
позволяет им разместиться на единице площади в большем коли-
честве, что и обеспечивает большую производительность кругов
на этой связке.
Радиусы вершин зерен М40 примерно равны 3,65 мк, а зерен
М28 — около 2,7 мк, т. е. прочность вершин зерен зернистостью
М40 больше, чем зерен М28, что также способствует более устой-
чивой работе этих кругов.
При многониточном шлифовании выбирают круги на керами-
ческой связке (табл. 37), причем для шлифования резьбы на
деталях из быстрорежущей стали берут круги на одну степень
тверже, чем при шлифовании резьбы на деталях из углеродистой
232
Таблица 37
арактеристика кругов для многониточного резьбошлифования
	Круги	
Шаг резьбы		
в мм	для деталей из углеродистых сталей	для деталей из быстрорежущей стали
0,75	ЭБМ20С1К	ЭБМ20С2К или КЗМ20С2К
1 0	ЭБМ28С1К	ЭБ или КЗМ28С2К
1,25	ЭБМ28СМ1К	ЭБ или КЗМ28С1К
1,5	-ЭБМ20СМ1К	ЭБ или КЗМ40С1К
1,75	ЭБМ40СМ1К	ЭБ или КЗМ40СМ2К
2,0	ЭБ5СМ1К	ЭБ или К35СМ2К
стали, и при этом часто применяют круги из зеленого карбида
кремния.
Для нарезания резьбы по целому с шагом больше 2 мм надо
применять шлифовальные круги зернистостью крупнее № 5.
Учитывая указанные выше особенности резьбошлифования
и увеличение применения резьб с малым шагом, выпускаемые в по-
следние годы, резьбошлифовальные станки рассчитывают на работу
со скоростями круга 62—67 м!сек.
Процесс однониточного резьбошлифования с автоматической
поперечной подачей, большой скоростью детали и малой глуби-
ной резания при съеме припуска за 10—13 проходов является
менее опасным для образования прижогов, особенно на верши-
нах резьбы, где происходит концентрация возникающих тепло-
вых напряжений меньше. Фактически часто работают при более
высоких, более производительных режимах, что и является глав-
ной причиной прижогов.
При ручной поперечной подаче резьбошлифование по целому
производится обычно с небольшой скоростью детали 0,2—1 м/мин
и с большой глубиной резания — за два-три черновых и один
чистовой проход. Первый черновой проход при нарезании резьбы
с шагом 0,5—1,5 мм ведется в зависимости от шага резьбы с ши-
риной 0,15—0,55 мм, второй с глубиной 0,05—0,3 мм и третий
с глубиной 0,025—0,1 мм. Чем меньше шаг, тем меньше глубина
шлифования; чем меньше шаг и диаметр резьбы, тем больше число
оборотов детали, которое берется от 1 об!мин при диаметре резьбы
100 мм, и больше и при шаге 1,5 мм до 11—12 об/мин при диаметре
резьбы 5 мм и шаге 0,5 мм. Этот способ является более опасным
для образования прижогов и менее производителен, чем способ
с автоматической поперечной подачей.
Предварительно нарезанную резьбу шлифуют при тех же
скоростях детали и круга, но с меньшей глубиной шлифования,
за два-три прохода.
.233
chipmaker.ru
Многониточное шлифование способом продольной подачи в 2
раза и способом радиальной подачи в 10 раз производительнее
однониточного, и в последнее время оно все шире применяется
при шлифовании резьбы с шагом 2 мм. Режимы резьбошлифова-
ния зависят прежде всего от шага резьбы, характеристики и стой-
кости круга. Основным фактором, по которому судят о возмож-
ности проведения того или другого режима, является появление
прижога. Режим можно повышать до тех пор, пока достаточна
стойкость круга, отсутствуют прижоги и выполняются заданные
требования к точности и шероховатости шлифуемой поверхности.
С увеличением скорости детали возможность появления прижога
снижается, поэтому ее следует увеличивать, но при этом необхо-
димо снижать поперечную подачу, особенно на последних прохо-
дах. Вместе с тем скорость детали связана с допуском на шаг.
Чем меньше допуск, тем меньше должна быть скорость детали.
Поэтому метчики и калибры следует шлифовать с меньшей скоро-
стью, чем крепежные резьбы. Скорость детали связана также со
стойкостью кромки круга. В случаях, когда профиль вершины
круга из-за его износа быстро изменяется, необходимо уменьшать
скорость детали и увеличивать скорость круга. С уменьшением
диаметра круга скорость детали должна снижаться для умень-
шения интенсивности съема металла в единицу времени и повы-
шения стойкости круга. С уменьшением диаметра детали режимы
шлифования следует снижать.
При шлифовании резьб с большим шагом режим может быть
выше, чем при шлифовании резьб с малым шагом. Более низкие
режимы (на 30—40%) также должны применяться при шлифова-
нии резьбовых инструментов из быстрорежущих сталей.
При многониточном шлифовании методом врезания весь про-
цесс совершается за два—четыре оборота при глубине шлифова-
ния на один оборот от 0,3 до 0,1 мм. Стойкость круга при пред-
варительном однониточном шлифовании обычно равна 10—15 мин
и при чистовом шлифовании 5—7 мин. Стойкость кругов для
многониточного шлифования 15—25 мин. Стойкость кругов при
шлифовании методом врезания ниже, чем при работе методом
продольной подачи. При шлифовании врезанием стойкость на-
ходится в пределах 300—1200 мм пути, пройденного кругом,
а для метода продольной подачи — в пределах 3000—8000 мм.
Чем выше режим шлифования, тем меньше стойкость круга, больше
возможность появления прижога, что недопустимо для резьбо-
вого инструмента.
В связи с этим при шлифовании резьбы, особенно с большим
шагом, большое значение имеет выбор охлаждающей жидкости.
Чаще применяют смесь из 70% веретенного масла № 3 и 30%
сульфофрезола. Режим шлифования, стойкость круга, жесткость
и точность станка определяют и возможную точность шага
резьбы.
234
Как показали 6пь1ты ВНИИАШ, на точность шага резьбы
значительное влияние оказывает также время, прошедшее с мо-
мента пуска станка до начала шлифования. Опытами, проведен-
ными на станке фирмы Эксцелло, установлено, что в течение 4 ч
с момента пуска станка происходит осевое перемещение шпинделя
бабки круга за счет постепенного нагрева подшипников. За это
время перемещение составило 25 мк. После остановки станка шпин-
дель вернулся в прежнее положение через такое же время. От-
сюда следует сделать вывод, что первые 4 ч после пуска станка
на нем не следует производить окончательное шлифование, так как
шаг резьбы будет получаться несколько «растянутым». Большое
влияние на точность и шероховатость поверхности оказывают
метод и режимы правки. Как правило, перед окончательным
шлифованием резьбы круг правят алмазом с малой подачей.
Многониточные шлифовальные круги для шагов резьбы 0,75—
2 мм профилируют при помощи накатного ролика из быстроре-
жущей стали, смонтированного на специальном приспособлении,
методом накатывания при скорости круга 75—100 об!мин или
соответствующей скорости ролика. Накатывание производится
в три приема при давлении ролика на шлифовальный круг 8—
12 кГ/см2 с непрерывным обильным охлаждением и смыванием
снимаемого абразива. Сначала по достижении контакта между
роликом и кругом в течение 3—5 мин накатывают без подачи на
врезание, а затем производят предварительное и окончательное
накатывание (табл. 38).
Таблица 38
Режим накатывания многониточных кругов
	Предварительное накатывание		Окончательное накатывание	
Шаг резьбы				
в мм	Количество	Время цикла	Количество	Общее время
	циклов	в мин	•	циклов	накатывания
				
0,75	25	4	4	112
1	33	4	4	144
1,5	49	5	8	269
2	65	5	8	349
Примечание. Глубина резания ролика за цикл при предварительном
накатывании 0,02 мм, а при окончательном — 0,01 мМ', время циклов при окон'
чательном накатывании 3 мин.
На срок службы ролика и качество правки большое влияние
оказывает время правки, которое подбирается в зависимости от
характеристики круга и шага резьбы. Круги на бакелитовой и вул-
канитовой связке накатыванию роликом не поддаются и поэтому
для многониточного шлифования не применяются. Стойкость
ролика -— 10—15 накаток, в зависимости от шага резьбы и марки
235
chipmaker.ru
стали, из которой изготовлен ролик. Обычно ролики изготовляют
из сталей Р9, Р18, ХВГ, У12.
Для обеспечения более высокой точности резьбы применяют
метод профилирования круга алмазным резцом, установленным
в специальном приспособлении. Профилирование многониточных
и однониточных кругов следует вести без наклона круга, а шли-
фование с наклоном на угол подъема резьбы — для увеличения
стойкости и срока службы круга.
Внутреннюю резьбу шлифуют более мягкими кругами (на одну-
две степени) тех же характеристик, которые приведены в табл. 37.
Диаметр круга равен 0,5—0,8 диаметра шлифуемой резьбы.
Однониточные резьбошлифовальные круги правят алмазными
карандашами типа НВМ или специально профилированными алма-
зами и при этом снимают за проход минимальный слой, чтобы по-
лучить необходимый профиль и остроту вершины круга максималь-
но точной.
Резьбошлифование метчиков, накатных роликов и других из-
делий из твердых сплавов, как показали опыты УКРНИИСМИ,
может производиться алмазными кругами АСП10-4М1-150% при
работе методом нарезки по целому с vK = 35 м/сек', vd = 5 об/мин,
^пред = 0,005ч-0,1 мм и t4Ucm = 0,014-0,03 мм. При этом ал-
мазный круг рекомендуется править кругами из зеленого карбида
кремния твердостью СМ1-СМ2 и зернистостью на две-три степени
крупнее, чем у выправляемого круга при vK = 15ч-20 м/сек,
v ал.к — 60 м/мин и t = 0,005ч-0,01 мм/де-ход. Такие режимы
обеспечивают получение чистоты 9—10-го класса и удельный рас-
ход алмазов 1,5—2 мг/м. Стойкость твердосплавных метчиков и
роликов в десятки раз выше, чем стальных.
ГЛАВА XVII
АБРАЗИВНО-АЛМАЗНАЯ ОТРЕЗКА
Абразивно-алмазная отрезка заготовок вытесняет другие
виды механической отрезки, так как является более производи-
тельной и затраты на ее осуществление меньше.
Кроме того, распространению абразивно-алмазной отрезки
способствует расширение потребления труднообрабатываемых ме-
таллов, сплавов и материалов. Заготовки из сталей отрезают
главным образом электрокорундовыми кругами диаметром от 80
до 500 мм на вулканитовой (70—75%) и бакелитовой (25—30%)
связках; заготовки из твердых сплавов, стекла, фарфора, пласт-
масс и подобных им материалов — кругами из карбида кремния
на тех же связках; заготовки из германия, кремния, керамики,
а также твердых сплавов — алмазными кругами из природных
и синтетических алмазов, нанесенных на металлические диски
гальваническим способом, а также алмазными кругами на орга-
нических связках и абразивными кругами на связке ГБ (горя-
чий бакелит).
Абразивная отрезка производится на станках, работающих
по одной из следующих схем: 1) отрезной круг не только вращается,
но и может перемещаться в вертикальном направлении относи-
тельно его оси, осуществляя таким путем подачу круга на врезание
в заготовку, которая остается неподвижной; 2) отрезной круг
вращается и может перемещаться в горизонтальном направлении
относительно его оси, а подача осуществляется движением заго-
товки навстречу кругу; 3) отрезной круг и заготовка вращаются,
а подача осуществляется перемещением круга, диаметр которого
достигает 900 мм, как, например, на станках фирмы Бпке Spenser
(Англия).
На станках, работающих по третьей схеме, можно отрезать
заготовки в 2 раза большего диаметра и толщины, чем на станках,
работающих по первой и второй схемам при одинаковом диаметре
кругов и наличии электродвигателя требуемой мощности.
Максимальный диаметр заготовки da, который может быть от-
резан на станках, работающих по первой и второй схемам:
DK — Df
da =--s— ----5 мм,
237
chipmaker.ru
а на станках, работающих по третьей схеме,
Г/ DK — Dt \ ( ds I к
da = -------------------g---) т -g-j — 5 мм,
где DK — диаметр круга;
Df — диаметр фланцев.
При уменьшении диаметра круга по мере его износа умень-
шается и максимальный диаметр заготовки, который может быть
отрезан этим кругом. Обычно кругом диаметром 300 мм отрезают
заготовки, имеющие в сечение 15—20 см2, кругом диаметром
400 мм — заготовки сечением 20—25 см2 и кругом диаметром
500 мм — заготовки сечением 35—40 см2.
Отрезные станки и, в частности, станки 8230, 8А231, 8240,
8-В2 работают со скоростью резания 50—80 м/сек, в связи с чем
состояние их и жесткость должны отвечать высоким требованиям.
Так как при скоростях выше 50 м/сек охлаждающая жидкость
в процессе шлифования отбрасывается от круга и разбрызгивается
во все стороны, отрезку при этих скоростях ведут всухую, что
позволяет значительно снижать время по сравнению с отрезкой
с охлаждением, но износ круга при этом увеличивается. При ра-
боте с охлаждением скорость круга снижают до 45 м/сек.
Чем больше диаметр и толщина заготовки, тем больше должна
быть мощность станка. При выборе мощности следует исходить
из расчета, что на каждые 25 мм диаметра круга должна при-
ходиться мощность '0,75—1 кет. С учетом этих рекомендаций
у станков должна быть мощность 6—8 кет при работе кругами
D = 200 мм, 12—16 кет — при работе кругами/) = 300 мм и т. д.
Мощность отрезных станков 8230, 8668 и 8240 должна быть 7—
10 кет при работе кругами D = 300 мм, для разрезки прутков
диаметром до 50 мм — 10—14 кет у станков с кругами D = 400 мм
и 14—20 кет у станков с кругами D = 500 мм, что обеспечивает
возможность разрезки прутков диаметром до ПО мм. Требуемая
для отрезки мощность станка зависит не только от сечения заго-
товки, но и от вида обрабатываемого материала, скорости резания,
толщины отрезного круга и других условий. Чем хуже обраба-
тываемость, тем больше должны быть мощность и скорость реза-
ния, чем меньше толщина круга, тем меньше может быть мощность
станка.
Для отрезки заготовки из чугуна требуемая мощность станка
меньше, чем для отрезки заготовки из стали; чем больше длина
дуги контакта отрезного круга с разрезаемой заготовкой и глубже
врезается круг в заготовку, тем возникают большие силы, сжимаю-
щие круг и увеличивающие трение между ним и заготовкой, и
большая должна быть мощность станка, чтобы преодолеть эти
силы.
При закреплении заготовки с двух концов в процессе разре-
зания заготовка отжимается и изгибается тем больше, чем больше
238
достигнутая глубина врезания и больше подача на врезание.
При этом силы, сжимающие круг, возрастают. Этому способствует
расширение (удлинение) заготовки от нагрева из-за повышения
температуры в результате увеличения трения абразивных зерен,
находящихся на торцевых поверхностях круга, и износа (осыпа-
ния) режущих кромок по периферии, вследствие которого кромки
круга закругляются.
Если заготовка закреплена так, что отрезаемая часть располо-
жена консольно, то силы, сжимающие круг, и трение уменьшаются,
но одновременно снижается и точность отрезки. Силы резания
при отрезке выше, чем при других видах абразивной обработки,
и достигают значений: Ру = 50-н 100 кГ и Р2 = 10 4-15 кГ. При
отрезке прутков и труб из высокопрочных сталей Ру больше Рг
в 4—4,5 раза, а при отрезке заготовок из углеродистых сталей Ру
больше Р2 в 3—3,5 раза. Чем больше скорость резания, тем меньше
величина сил. С увеличением скорости подачи силы резания растут
пропорционально. Силы резания особенно возрастают в тот момент,
когда прорезь достигает половины диаметра (толщины) заготовки
и несколько больше половины, после чего начинают уменьшаться.
Отрезные круги, имеющие поднутрение к центру или рифле-
ние по торцовым поверхностям, вызывают меньшее трение и мень-
шие силы, чем круги без поднутрения и рифления. Кроме того,
такие круги, несмотря на меньшую их пцочность, реже ломаются.
Чем меньше толщина круга, тем легче производится отрезка
и меньшие возникают силы, меньше потери металла на стружку.
Поэтому лучше выбирать круги меньшей толщины при макси-
мально возможном диаметре, хотя удельный расход таких кругов
будет несколько больше.
Выпускаемые отрезные абразивные круги формы Д на баке-
литовой и вулканитовой связках изготовляют в зависимости от
диаметра толщиной от 0,5 до 4 мм, причем круги толщиной до
1 мм, как правило, имеют диаметр не более 200 мм и толщиной
до 3 мм — не более 400 мм.
Круги с прокладками из стекловолокна изготовляют толщи-
ной 3 мм и больше. При этом прочность кругов возрастает,
что позволяет производить отрезку со скоростью круга до 80—
100 м!сек. Чем меньше толщина круга, тем мельче его зернистость,
так как минимальная толщина абразивного отрезного круга не
может быть меньше суммарной толщины пяти-шести зерен. Обычно
при толщине кругов 0,5—2 мм зернистость не более № 25. Чем
больше поперечное сечение разрезаемой заготовки, тем мягче
следует брать круг. Если выбранный круг прижигает отрезаемый
торец заготовки, а это недопустимо, следует брать круг на одну-
две степени мягче или более крупной зернистости. Отрезные
круги следует выбирать крупной зернистости и открытой струк-
туры. Обычно для отрезки заготовок из стали и чугуна выбирают
электрокорундовые круги зернистостью № 80—40, твердостью
239
chipmaker.ru
С2-СТЗ и для отрезки заготовок из цветных металлов — круги
из карбида кремния зернистостью № 40—16, твердостью СТ1-СТЗ,
при отрезке заготовок из стекла •— круги из карбида кремния зер-
нистостью № 32—20, твердостью СТ1-СТЗ- Чем крупнее зерни-
стость, тем меньше удельный расход круга и больше его произво-
дительность.
При работе с охлаждением применяют главным образом круги
на вулканитовой связке твердостью СТ и реже твердостью Т, а для
работы всухую — преимущественно круги на бакелитовой
связке.
Отрезка с обильным охлаждением более твердыми кругами
увеличивает стойкость и уменьшает износ кругов. Некоторые ма-
териалы, как, например, пластмассы, можно отрезать кругами
только при обильном охлаждении (не менее 3 л/мин). Чем выше
твердость круга, тем больше его стойкость, поэтому для тех
работ, где прижог не имеет значения, следует выбирать круги
максимально возможной твердости.
С увеличением скорости круга износ его уменьшается; поэтому
следует работать с максимально допустимой станком и прочностью
круга скоростью и подачей 0,7—0,8 м/мин. Прутки из быстрорежу-
щей стали рекомендуется отрезать с подачей 0,3—0,4 м/мин.
С увеличением подачи круга относительный износ его несколько
возрастает, так же как и при применении кругов более крупной
зернистости и более мягких. Круги на бакелитовой связке из
жидкого бакелита изнашиваются быстрее, чем круги на пульверба-
келитовой связке. Круги на вулканитовой связке при той же ха-
рактеристике, что и бакелитовые круги, изнашиваются медленнее,
чем последние, особенно при отрезке с охлаждением.
При отрезке заготовок из труднообрабатываемых сплавов и
сталей, в частности жаропрочных, удельный расход кругов выше
(на 15% и больше), чем при отрезке заготовок из углеродистых
и конструкционных сталей. Поэтому труднообрабатываемые стали
следует отрезать с охлаждением кругами на вулканитовой связке
или же всухую кругами на связке из пульвербакелита. Круги на
бакелитовой связке имеют вес на 5—10% меньше, а стоимость
их на 10—30% больше таких же кругов иа вулканитовой связке.
Относительный износ электрокорундовых кругов на бакели-
товой связке в 2—3 раза меньше, чем кругов из карбида кремния.
Производительность отрезки кругами диаметром 200—500 мм
и больше во много раз выше, чем металлическими дисковыми
пилами и отрезки на токарных и фрезерных станках. Например,
отрезка прутка D = 60 мм из стали 45 осуществляется электро-
корундовым кругом D = 500 мм при скорости 55 м/сек за 6 сек,
а отрезка дисковой пилой D = 710 мм такого же прутка занимает
2,5~мин.
При отрезке заготовок из углеродистых и конструкционных
сталей достигается производительность до 4 см2/сек, из быстро-
240
режущей стали — до 2’см2/сек, из нержавеющей стали — до
0,5 см2/сек и из других труднообрабатываемых сталей — 0,1—
0,5 см2/сек. Время отрезки на ленточно-отрезных станках не-
сколько больше, чем на абразивно-отрезных. Отрезка прутков
диаметром до 10—15 мм на абразивно-отрезных станках произ-
водительнее, чем рубка заготовок в штампах, особенно если од-
новременно отрезают целый пакет прутков. Как показывает
опыт, затраты на абразивную отрезку стальных нержавеющих труб
обходятся в 3—6 раз дешевле отрезки другими методами. Для
отрезки труб из нержавеющей стали рекомендуется применять
электрокорундовые круги ЭБ60—80СТ на глифталевой связке и
работать ими со скоростью 50—80 м/сек и поперечной подачей
при давлении 1,6—2 кГ с обильным охлаждением (45 л/мин},
применяя в качестве охлаждающей жидкости 2—3%-ный содовый
раствор.
При отрезке заготовок на токарных и фрезерных станках,
а также пилами получаются значительные потери из-за большой
ширины среза. При рубке заготовок на прессах потери металла
меньше, однако исправление перекосов путем механической об-
работки торцов требует значительных дополнительных затрат.
Производительность отрезки абразивными кругами зависит
не только от скорости резания и подачи, но и от диаметра круга.
При увеличении диаметра круга производительность растет про-
порционально в том случае, если подача на глубину врезания ра-
стет также пропорционально увеличению диаметра круга, что
вполне возможно, так как число зерен, принимающих участие
в резании, возрастает также пропорционально росту диаметра кру-
га. Следовательно, нагрузка на одно зерно остается такой же,
что и при меньшем диаметре круга и подачи, при снижении удель-
ного расхода круга. Поэтому стремятся увеличить диаметр от-
резного круга, сохраняя минимально возможной его толщину.
Получаемые при отрезке заусенцы при правильно выбранном круге
и режиме работы достигают небольшой величины.
Глубина измененного поверхностного слоя у заготовок из
стали 20 достигает 0,13 мм и у заготовок из жаропрочной стали
0,02 мм при применении кругов средней зернистости.
Точность отрезки зависит от способа закрепления отрезаемой
заготовки и от величины биения круга. Чем жестче крепление и
меньше биение, тем выше точность отрезки; отклонение от перпен-
дикулярности плоскости среза — до 0,05 мм.
Высота микронеровностей отрезаемой поверхности в зависимо-
сти от зернистости круга и режима отрезки достигает 2 мк.
Отрезка камня (гранита, мрамора и др.), керамики, пластмасс
и других неметаллических’материалов производится в настоящее
время как абразивными, так и алмазными'кругами. Кругами из
карбида кремния и электрокорунда (без упрочняющих прокладок)
отрезают при скорости 35—50 м/сек. Алмазные отрезные круги
241
chipmaker.ru
(рис. 70) выпускают диаметром от 50 до 320 мм, толщиной от 0,15
до 2 мм, алмазным слоем S шириной до 5 мм. Эти круги имеют
корпусы из листовой стали или спрессованного металлического
порошка толщиной Н на 0,05—0,2 мм меньше, чем толщина круга,
в результате чего круг при отрезке не зажимается и затрачиваемая
мощность на резание меньше.
Для отрезки успешно применяют также сегментные алмазные
круги зернистостью № 80—40, диаметром 250—500 мм с узким
Рис. 70. Алмазный отрезной круг со сплошным режущим
слоем
пазом между сегментами (1,2—3 мм), содержащие от 10,5 до 168
каратов алмазов, и круги диаметром 500—3150 мм с нормальным
пазом (10—24 мм), содержащие от 26 до 968 каратов алмазов.
Сегменты изготовляют на металлической связке, они имеют алмаз-
ный слой 5—7 мм шириной от 2,6 до 14 мм. Эти сегменты при-
паивают к стальному корпусу серебряным или латунным при-
поем. Для успешной эксплуатации необходимо, чтобы круги не
Рис. 71. Алмазный отрезной
диск с внутренней режущей
кромкой
имели радиального биения выше 0,22—
0,6 мм, торцового биения выше 0,36—
0,9 мм и отклонений от плоскости 0,04—
0,1 мм, в зависимости от диаметра кру-
га. Отрезка алмазными кругами и пи-
лами производится при скорости 35—
75 м!сек.
Для уменьшения трения, сил реза-
ния и возникаемой температуры и этим
самым облегчения условий резания сег-
менты делают с двусторонним поднут-
рением к центру. Алмазные круги более
стойкие и производительные и применя-
ются при отрезке неметаллических мате-
риалов, так как являются более экономичными, несмотря на то,
что они более дорогие, чем абразивные круги. Экономия при их
применении достигает 8—10 руб. на 1 карат алмазов, содержа-
щихся в круге.
Для отрезки заготовок из германия и кремния, а также твер-
дых сплавов применяют специальные алмазные круги—диски
(АВРК-1) с внутренней режущей кромкой (рис. 71). Эти диски
представляют собой кольца толщиной 0,2 мм с наружным диа-
метром 206 мм и диаметром отверстия 83 мм, на периферии и
торцовой поверхности которых нанесен гальваническим спосо-
бом алмазный слой из природных или синтетических алмазов
242
АСВ шириной до 0,5 мм, содержащий 2 карата алмазов зерни-
стостью № 4—М40. Эти диски-кольца используют на специаль-
ных станках типа ЖК10-08, 2405 и им подобных, причем круг при
установке строго центрируют, растягивают в радиальном направ-
лении и закрепляют так, чтобы радиальное давление не превышало
0,02 мм, а режущая кромка находилась все время в жестком со-
стоянии. Этими дисками отрезают при скорости режущей кромки
22 м/сек и скорости продольной подачи 40—70 м/мин. Таким об-
разом, в отличе от алмазных кругов, режущих периферией, ал-
мазные диски-кольца режут кромкой отверстия, причем с боль-
шей производительностью вследствие значительно большей ско-
рости подачи по сравнению с той, которую применяют при раз-
резании периферией алмазного круга большей толщины. Разрезка
кремния вызывает больший расход мощности и силы резания, чем
разрезка германия. В процессе работы кругами АВРК-1 следует
систематически проверять натяжение круга и при превышении
биения сверх допустимого регулировать степень его натяжения.
При отрезке обеспечивается высокая точность по плоскостности
и толщине с отклонением не более 0,01 мм и достигается шерохо-
ватость поверхности до 1,5 мк.
Расход алмазов составляет в зависимости от поперечного се-
чения отрезаемых пластин от 0,2 до 0,5 карата/кг. На отрезку за-
готовок из кремния расходуется больше мощности и силы резания,
чем на отрезку заготовок из германия.
При отрезке алмазными кругами силы резания так же, как
и при отрезке абразивными кругами, возрастают с увеличением
скорости подачи и разрезаемой величины поперечного сечения
и снижаются с увеличением скорости резания.
chipmaker.ru
ГЛАВА XVIII
ШЛИФОВАНИЕ АЛМАЗНЫМИ КРУГАМИ И КРУГАМИ
ИЗ КУБИЧЕСКОГО НИТРИДА БОРА
Эффективность алмазного шлифования, затачивания и до-
водки и возможность достижения требуемой точности и класса
чистоты поверхности в значительной степени определяются жест-
костью и виброустойчивостью станка и алмазного круга. Чем они
выше, тем точнее может быть отшлифована и доведена деталь,
чище будет отшлифованная поверхность, выше могут быть режимы
шлифования. Алмазные крути диаметром 75 мм и выше следует
обязательно балансировать. Биение шпинделя станка не должно
быть больше 0,01 мм; точность отверстий алмазных кругов должна
обеспечивать радиальное и торцовое биение не выше 0,02—0,03 мм.
ШЛИФОВАНИЕ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
Алмазными кругами обрабатывают главным образом твердые
сплавы, полупроводники, стекло, керамику и т. п. материалы,
обладающие низким пределом прочности при разрыве, так как
производительность, достигаемая при шлифовании ими, выше,
чем абразивными кругами. Малая теплопроводность твердых
сплавов вызывает трудности при их шлифовании.
Для предварительного шлифования твердых сплавов рекомен-
дуется применять алмазные круги на металлической связке со
100%-ной концентрацией, с обязательным применением смазоч-
но-охлаждающей жидкости, а для чистового и окончательного
шлифования — круги на органической связке с 50 %-ной концен-
трацией, причем можно работать без охлаждения.
Для окончательного шлифования, чистового затачивания и
доводки применяют круги на связке Б1, которые при работе на
жестких (не менее 700 кГ/мм) и виброустойчивых станках, по-
мимо высокой размерной стойкости, обеспечивают получение чи-
стоты 13-го класса.
С увеличением концентрации режущая способность и произ-
водительность круга возрастают, а удельный расход снижается.
Так, при увеличении концентрации алмазов в круге с 25 до 100%,
244
как показали опыты, проведенные в МВТУ им. Баумана, произ*
водительность выросла на 50—80 %, а расход снизился на 30—50 %.
Экономичность шлифования в первую очередь зависит от удель-
ного расхода алмазного круга. При предварительном шлифовании
твердых сплавов кругами со 100%-ной концентрацией алмазов
удельный расход в 2 раза больше, чем при чистовом шлифовании
и при шлифовании кругами с 50%-ной концентрацией. В зависи-
мости от вида шлифования, состояния станка и зернистости кругов
расход составляет 1—10 мг/г, в- то время как при шлифовании
твердых сплавов кругами из карбида кремния удельный расход
кругов составляет от 2 до 18 г!г. Чем крупнее зернистость круга
и меньше жесткость станка, тем больше удельный расход. Как
показали опыты, удельный расход на жестких станках снижается
до 5 раз.
Большое влияние на удельный расход кругов имеет состав
связки. Так, например, шлифование кругами на связках Б2
и Б156 обеспечивает их меньший расход, а круги на связке Б156
позволяют работать с глубиной шлифования до 0,03 мм/дв. ход.
Режущие свойства кругов на бакелитовой и керамической связ-
ках при работе с малой глубиной резания выше, чем кругов на
металлических связках.
Алмазные круги на связке М5 обладают более высокой ре-
жущей способностью, чем на связках МИ и МК, но менее ста-
бильны. Шлифование алмазными кругами на керамической связке
вызывает меньшее теплообразование и менее опасно для возник-
новения трещин.
Разные свойства алмазных кругов обусловливают их разные
скорости при шлифовании. Так, кругами на бакелитовых связ-
ках рекомендуется работать с vK = 22-4-28 м/сек, кругами на
металлических связках с vK = 1/-5-25 м/сек, кругами на кера-
мических связках с vK — 25-5-32 м/сек. Связка в алмазном
круге не только удерживает зерна от выпадания, но в некоторой
степени участвует в процессе обработки. Так, например, бакели-
товая связка Б1 вследствие наличия в ее составе карбида бора
оказывает полирующее действие, а связка Б2, в которой исполь-
зован металлический наполнитель, увеличивает трение круга о де-
таль, вследствие чего профиль кругов на связке Б2 дольше со-
храняется и потому более пригоден для профильного шлифования
и затачивания разверток, мелкомодульных твердосплавных
фрез и т. п.
Производительность шлифования алмазными кругами на орга-
нической связке в зависимости от их зернистости, марки твердого
сплава, вида шлифования и шлифуемой площади находится
в весьма широких пределах 2—60 мма/мшг, при круглом шлифо-
вании она составляет от 10 до 60 мм3/мин, а при внутреннем
2—5 мм3/мин. Производительность при шлифовании кругами
на металлической связке возрастает, а относительный износ круга
245
chipmaker.ru
падает. При шлифовании кругами из карбида кремния производи-
тельность составляет 3—10 мм?!мин. Чем выше в твердом сплаве
содержание кобальта, тем труднее его обрабатывать, ниже про-
изводительность и больше силы резания; так, сплав ВК20 обра-
батывается хуже, чем сплав ВК8.
Для шлифования твердых сплавов применяют алмазные круги
зернистостью № 12 и мельче, которыми рекомендуется работать
со скоростью круга 17—32 ли сек, скоростью детали 10—40 mImuh,
глубиной 0,005—0,04 мм при круглом и плоском шлифовании
и 0,0025—0,01 мм при внутреннем шлифовании; при небольших
продольных подачах — 0,2—0,5 mImuh при круглом и внутреннем
шлифовании и 2—4 м!мин при плоском шлифовании. Величина
поперечной подачи при плоском шлифовании берется в пределах
0,2—0,5 мм!проход. Эти режимы позволяют обеспечить чистоту
поверхности 8—9-го класса, а выхаживание повышает чистоту
на один класс.
Для шлифования глубинным методом глубина шлифования
должна быть 0,1—0,25 мм и продольная подача стола 1—1,5 м/мин.
При шлифовании твердого сплава алмазными кругами АСО на
бакелитовой -связке не следует работать с подачей на глубину
выше 0,01 мм и продольной подачей выше 3,5 mImuh-, удельный
расход при этом составляет 1—1,6 мг!г. При шлифовании кругами
из алмазов АСО и АСП на металлической связке с глубиной
0,02—0,03 мм и продольной подачей 2 м/мин относительный
износ составляет 0,01—0,2 мг!г. Круги из алмазов АСВ при этих
же режимах обеспечивают в 2—3 раза меньший удельный расход.
Для шлифования деталей и инструментов из сплавов типа ТК,
а также тонкостенных деталей без охлаждения следует применять
алмазные круги на бакелитовой связке.
С увеличением скорости круга и удельного давления произ-
водительность, особенно при шлифовании кругами на металли-
ческой связке М5, и износ круга растут. При шлифовании кру-
гами на металлической связке удельное давление может быть
в 2 раза больше, чем при шлифовании кругами на органической
связке, при меньшем расходе алмазов. При увеличении скорости
круга и одновременном уменьшении подач производительность
уменьшается. С увеличением степени зернистости алмазного
круга из синтетических алмазов до № 12 производительность
и износ кругов возрастают, а при дальнейшем увеличении зерни-
стости уменьшаются. Удельный расход при этом снижается,
что подтверждает целесообразность применения алмазных кругов
из синтетических алмазов зернистостью № 10—12, а кругов из
природных алмазов — и крупнее. С увеличением времени шлифо-
вания и подач удельный расход кругов возрастает.
Чем выше прочность твердого сплава, тем ниже производи-
тельность, поэтому шлифование твердого сплава ВК2 происходит
с большей производительностью, чем сплавов ВК6, ВК8 и ВК15,
246
а шлифование сплавов Т15К6 и Т30К4 — с большей производи-
тельностью, чем сплавов Т5К10 и Т14К8. Вместе с тем чем меньше
прочность твердых сплавов при изгибе, тем больше возникает
в них трещин при шлифовании.
Производительность шлифования твердых сплавов группы В К
выше, чем сплавов группы ТК. Особенно ухудшается шлифуе-
мость с увеличением содержания в них кобальта. При работе
с охлаждением съем сплава возрастает, относительный износ
круга снижается на 5—15% и шероховатость поверхности умень-
шается на два разряда. Учитывая плохую теплопроводность
твердых сплавов, целесообразно при работе алмазными кругами
на металлической связке применять охлаждение, так как темпе-
ратура в зоне контакта при шлифовании этими кругами дости-
гает 400—600° С. Для охлаждения применяют: керосин или
смесь из керосина (2 части) и масла малой вязкости (1 часть)
или воду с 1—2 % растворимого масла. При быстром охлаждении
опасность возникновения трещин больше, чем при нагреве, так
как при уменьшении объема сплава на его поверхности создаются
напряжения сжатия, меньшие его предела прочности при сжатии,
и растягивающие напряжения, превышающие предел прочности
при растяжении.
Большинство марок твердого сплава имеет невысокую термо-
стойкость, что способствует образованию трещин, особенно при
прерывистом шлифовании, когда нагрев и охлаждение быстро
сменяют друг друга. В этом случае трещины на пластинках
сплава Т15К6 появляются уже при температуре 650—750° С,
в то время как при непрерывном шлифовании это явление наблю-
дается при 1000° С.
Чем больше толщина или диаметр заготовки из твердого
сплава, тем больше опасность возникновения трещин и тем меньше
критическая температура, при которой они возникают. Для спла-
вов типа В К, обладающих более высоким сопротивлением теп-
ловому удару, эти температуры выше, чем для сплавов группы ТК.
При образовании трещин на твердом сплаве при шлифовании
кругами из карбида кремния рекомендуется, кроме усиления
охлаждения, увеличивать скорость детали, а при шлифовании
алмазными кругами — уменьшать скорость продольной подачи.
Трещины, как правило, возникают при завышенных глубинах
и скоростях шлифования или при неправильном выборе харак-
теристики круга. Чем выше глубина и скорость шлифования,
больше контакт между кругом и шлифуемой деталью, тем выше
мгновенная температура, температура поверхностного слоя и
глубина ее распространения.
При шлифовании алмазными кругами на органической связке
температура, возникающая в зоне резания, значительно ниже,
чем при шлифовании кругами из карбида кремния и алмазными
кругами на металлической связке. Это объясняется меньшей
247
r.ru
шероховатостью поверхности граней алмазных зерен, чем зерен
карбида кремния, разным составом связок.
С увеличением ширины шлифуемой поверхности растут заса-
ливаемость круга и силы резания, причем при шлифовании кру-
гами на металлической связке они в 2,5—3,5 раза выше, чем
при шлифовании кругами на бакелитовой связке. Во избежание
излишнего расхода алмазов следует выбирать круг с шириной
кольца алмазного слоя, минимально допустимой размерами обра-
батываемой части детали.
Возникающие при алмазном шлифовании твердых сплавов
силы резания уменьшаются в 2 раза с увеличением концентрации
алмазов в круге и увеличиваются с увеличением глубины шлифо-
вания и продольной подачи, причем сила Ру больше Рг в 3 раза
и более. Силы резания при шлифовании кругами на металличе-
ской связке Ml в 2—3 раза больше, чем при Шлифовании кругами
на бакелитовой связке Ы.
Сравнение сил резания, возникающих при плоском шлифова-
нии деталей из твердых сплавов Т15К6 кругами из карбида крем-
ния и алмазными кругами, показывает, что при шлифовании
кругами из карбида кремния они в 2—5 раз больше, что объяс-
няется разной формой зерен алмаза и карбида кремния и разным
механизмом резания. Процесс резания твердого сплава алмаз-
ными зернами начинается с момента контакта зерна со шлифуе-
мой поверхностью без смятия и проскальзывания в отличие от
шлифования стали зернами электрокорунда; при этом стружка
получается в виде пророшка. Алмазные зерна изнашиваются
главным образом в результате мелких сколов, в то время как
износ карбида кремния сопровождается болев крупными сколами
и потому в сотни раз быстрее.
Шлифование алмазными кругами с прерывистой режущей
поверхностью так же, как и шлифование сегментами, позволяет
обеспечить отсутствие трещин и уменьшить силы резания на
25—40%. Вместе с тем при шлифовании алмазными кругами с пре-
рывистой поверхностью производительность увеличивается в 2 раза
и более, так как появляется возможность работать с большими
подачами. Однако при этом шероховатость поверхности несколько
увеличивается. Если подачи не возрастают, то шероховатость
получается такой же, как и при шлифовании обычными кругами.
ШЛИФОВАНИЕ СТАЛЕЙ, ВЯЗКИХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
При шлифовании мягких и вязких металлов и сплавов, а также
при шлифовании стали алмазные круги на органической и метал-
лической связке сильно засаливаются и забиваются снимаемой
стружкой. При этом удельный расход сильно возрастает, а удель-
ная производительность достигается не выше, чем при шлифова-
нии электрокорундовыми кругами. Как показывает опыт и прове-
248
Дейные исследовательские работы при шлифовании Тугоплавких,
титановых, жаропрочных, быстрорежущих и хромоникелевых
сталей алмазными кругами, удельный расход алмазов достигает
3—50 мг/г и выше, затраты на обработку во много раз выше,
чем при шлифовании абразивными кругами. Однако алмазное
шлифование позволяет достигать более высокого класса чистоты
поверхности, большей размерной стойкости и высокой точности.
Следует ли применять алмазное шлифование стали, необходимо
решать в каждом отдельном случае путем проведения соответ-
ствующих экспериментов. Так, например, установлено, что при
шлифовании сплавов молибдена, ниобия и хрома алмазными
кругами из природных алмазов или кругами из алмазов АСВ при
скорости 20 м/сек с глубиной шлифования не более 0,02 мм и про-
дольной подачей до 6 м/мин достигается нужное качество, а при
более высоких режимах возникают трещины и удельный расход
кругов резко возрастает.
Шлифование алмазными кругами деталей из жаропрочных
сплавов позволило установить, что удельный расход алмазов
даже при шлифовании с весьма малой глубиной (до 0,01 мм)
получается 10 мг/г и больше; при шлифовании отбеленного хромо-
никелевого чугуна алмазными кругами на органической связке
удельный расход кругов составляет 1—10 мг/г; в этом случае
целесообразно вести шлифование с глубиной не выше 0,01 мм.
Силы резания при алмазном шлифовании сталей в 1,5—2 раза
выше, чем при алмазном шлифовании твердых сплавов. Они
возрастают пропорционально увеличению подач и уменьшаются
с увеличением концентрации алмазных кругов.
Инструменты из кубического нитрида бора (эльбора) обладают
весьма высокими режущими свойствами и лучше сопротивляются
износу, чем абразивные и алмазные инструменты. Они могут
успешно применяться для чистового и доводочного шлифования
деталей из быстрорежущих сталей Р18 и Р9Ф5, подшипниковой
стали ШХ15, нержавеющей стали 9X18, литых постоянных маг-
нитов и закаленного чугуна. При этом следует учитывать, что
удельный’расход тем выше, чем больше глубина шлифования и
продольная подача и чем меньше твердость и скорость круга.
Так, при круглом шлифовании стали Р18 при изменении глубины
шлифования с 0,003 до 0,01 мм, т. е. в 3 раза, удельный расход
повышается до 5—10 раз, а при шлифовании стали Р9Ф5 — еще
больше. При увеличении продольной подачи с 0,5 до 3 м/мин
удельный расход возрастает соответственно в 5—6 раз. Поэтому
шлифование кругами из кубического нитрида бора должно ве-
стись с минимальными подачами (s = 0,5-el м/мин, t = O,0O5-s-
-J-0,02 мм/дв.ход). Применение этих кругов особенно целесооб-
разно в тех случаях, когда от круга требуется высокая размерная
стойкость, например при шлифовании длинных направляющих
станин, при внутреннем шлифовании колец подшипников и т. п.
249
cer.ru
При шлифовании колец подшипников кругами диаметров 4—8 мм,
зернистостью № 8 и твердостью СТ2 на керамической связке
достигается повышение производительности в 1,8—2 раза по
сравнению со шлифованием абразивными кругами, а при доводке
роликовой дорожки колец подшипников производительность по-
вышается в 3—5 раз по сравнению с алмазным инструментом.
Размерная стойкость этих кругов в десятки раз выше, чем у абра-
зивных кругов, и в 2 раза и более выше, чем у алмазных кругов.
Учитывая более высокую стоимость кубического нитрида
бора, чем алмазов и особенно электрокорунда и карбида кремния,
вопрос об эффективности его применения надо решать в каждом
отдельном случае, исходя из результатов экспериментов и все-
стороннего рассмотрения этого вопроса, в том числе с точки
зрения точности и производительности, а не только стоимости
и экономичности.
Chipmaker.ru
ГЛАВА XIX
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЕ ШЛИФОВАНИЕ
Электролитическое шлифование отличается от обычного
шлифования тем, что, помимо механического воздействия, шли-
фуемая деталь подвергается еще химическому и электрическому
воздействию. При этом виде шлифования применяют шлифоваль-
ные круги на токопроводящей связке, чаще всего алмазные из
синтетических или природных алмазов, на металлической связке
МВ-1 и других с концентрацией 100—150%. Круг является ка-
тодом, к которому подводится отрицательный полюс источника
постоянного тока, а подлежащая шлифованию деталь соединяется
с положительным полюсом, т. е. является анодом. Вместо охлаж-
дающей жидкости между кругом и деталью непрерывно и равно-
мерно подается электролит, который под действием электриче-
ского тока создает на шлифуемой поверхности слой (пленку)
пониженной прочности. Этот слой снимается кругом при затрате
меньшей силы резания и мощности, не вызывающих ни прижога,
ни трещин. С помощью электролита снимается до 95% припуска
при обработке стали и до 75% при обработке твердого сплава.
Производительность шлифования из-за понижения прочности
значительно возрастает (в 1,5—3 раза и более при электролитиче-
ском затачивании по сравнению с -обычным алмазным затачива-
нием), а удельный расход круга снижается до 10 раз. При электро-
литическом хонинговании производительность возрастает по срав-
нению с обычным в 3 раза. При электролитическом шлифовании
твердого сплава в результате электрохимической реакции про-
исходит растворение кобальта с поверхности и прочность сни-
жается на 30%, а микротвердость на 15%.
Эффективность шлифования зависит от плотности тока, ве-
личины удельного давления круга и состава электролита.
Плотность тока при шлифовании различных марок сталей
берется от 100 до 300 а! см2 и напряжение до 12 в. При большем
напряжении удельный расход круга возрастает, а процесс превра-
щается в электроискровой. Например, при шлифовании быстро-
режущей стали плотность тока от 100 до 200 а!смг (обычно
150 а! см2), а напряжение 6—12 в; при шлифовании твердых сгТла-
вов группы ВК плотность тока 50—70 а!см2, а твердых сплавов
251
chipmaker.ru
группы ТК-80 — 120 al см2-, при этом производительность шлифо-
вания сплавов ТК на 50—60% выше, чем сплавов ВК; шлифо-
вание ведется производительно при напряжении 3—8 в; шли-
фованию с напряжением 1 в поддаются только карбиды ко-
бальта.
Электролит должен быть достаточно электропроводен, без-
вредным для работающих и оборудования, обладать способ-
ностью растворять металл; так, при шлифовании бысторежущей
стали Р18 хорошие результаты дает применение электролита
следующего состава: 10—15%-ный водный раствор азотнокислого
калия (KNOS), 0,3—0,5% нитрита натрия (NaNO2) или 10%-ный
водный раствор хлористого натрия при расходе электролита
до 2—3 л!мин на 10 мм ширины круга. При шлифовании нержа-
веющей стали лучшие результаты получаются с 10%-ным водным
раствором хлористого натрия.
Фтористый натрий в качестве электролита применять не
следует, так как он вреден для работающих.
При шлифовании твердых сплавов рекомендуется применять
10%-ный водный раствор азотнокислого натрия, при этом расход
электролита должен быть не более 1,2 л!мин, напряжение 6—8 в,
удельное давление круга 6—10 кПсм2, скорость круга 20—
25 м!сек, скорость детали 5—6 м!мин, продольная подача не
более 4—6 м!мин, так как ее увеличение вызывает рост износа
круга. По мере работы и истощения электролита следует обновлять
его состав.
При шлифовании твердого сплава ВК8 алмазными кругами
зернистостью № 5—8 при плотности тока 100 alсм2 и напряжении
6 в с vK = 30 м!сек средний съем за проход составлял 1,5—1 ,Ъг!мин.
Максимальный съем за один проход может быть произведен на
требуемую глубину. При шлифовании стали оптимальная ско-
рость круга 35—45 м/сек, скорость детали 3 м/мин.
Так как при электролитическом шлифовании роль круга
сводится к съему нарушенного поверхностного слоя, его зерни-
стость так же, как и режим шлифования, не влияет на производи-
тельность и шероховатость отшлифованной поверхности.
При шлифовании твердого сплава алмазными кругами зерни-
стостью № 20—8 достигается чистота 9—10-го класса и при шли-
фовании стали 7—8-го класса. Вместе с тем величина зернистости
и режим работы влияют на удельный расход круга. Чем крупнее
зернистость, тем больше расход. Поэтому для электролитиче-
ского шлифования выбирают алмазные круги зернистостью
№ 12—8. Удельный расход круга растет с увеличением подач
и особенно при шлифовании стали. Если при шлифовании твердого
сплава он составляет 0,3—1 мг!г, то при одновременном шлифова-
нии заготовки из твердого сплава и стальной державки он повы-
шается до 1,5—3,5 мг!г. По данным автозавода им. Лихачева,
допустимо подвергать электролитическому затачиванию твердо-
252
сплавные резцы в тех случаях, когда шлифуемая площадь сталь-
ной державки не превышает 30% общей площади обработки.
Электролитическое затачивание производится на станках 3623
или на модернизированных заточных станках. Модернизация
станка заключается в установке токосъемника, электрической
изоляции шлифовальной головки, установке бака-отстойника для
электролита и щитков для защиты от брызг электролита.
Электролитическое шлифование следует применять для обра-
ботки деталей из химически устойчивых и труднообрабатывае-
мых металлов и сплавов, тонкостенных и малой толщины деталей,
так как не вызывает их нагрева и деформаций; для затачивания
твердосплавных инструментов, особенно при больших припусках
твердого сплава; для обработки стружколомательных канавок
и т. п.
Алмазные круги следует править брусками из зеленого карбида
кремния или в случаях, когда надо выправить форму круга
электротоком — брусками из латуни или бронзы с изменением
полярности тока. Чистку кругов от загрязнений производят при
помощи пемзы. Число правок при электролитическом шлифовании
резко сокращется при увеличении стойкости круга. При электро-
литическом шлифовании зона обработки должна быть так ограж-
дена, чтобы на рабочего не попадали брызги электролита. Отшли-
фованные детали следует тщательно промыть горячей водой,
затем содовым раствором и протереть для удаления электролита
с их поверхности.
Высокая производительность электролитического шлифования
и резкое уменьшение расхода алмазных кругов по сравнению
с обычным алмазным шлифованием позволяет достигать значитель-
ной экономии, что говорит о необходимости расширения области
применения этого эффективного вида обработки, а также о мак-
симальном изучении этого процесса и создании специально при-
способленных шлифовальных станков.
chipmaker, ru
ГЛ A BA XX
ЛЕНТОЧНОЕ ПОЛИРОВАНИЕ И ШЛИФОВАНИЕ
В последние годы в машиностроении все более широко при-
меняют ленточное шлифование и полирование для обработки
сложных криволинейных поверхностей деталей, имеющих глубо-
кие отверстия малых диаметров (например, труб диаметром от
15 мм и больше и длины до 15 м), деталей, имеющих поверхности
больших размеров, и др.
Ленточное шлифование используют также вместо фрезерования,
строгания и других операций обработки металлов, а также
для обработки деталей из дерева, пластмасс и других материалов.
Небольшие давления и силы, возникающие при этом виде шлифо-
вания, позволяют с успехом применять его для обработки весьма
хрупких материалов.
Ленточное шлифование весьма эффективно. Так, при использо-
вании ленточного шлифования на операциях, заменяющих пло-
ское шлифование, производительность выросла в 20 раз, а удель-
ный объем — в 4—5 раз. Ленточное полирование в 4—5 раз де-
шевле, чем полирование войлочными или -матерчатыми кругами;
при этом условия труда рабочих значительно улучшаются —
повышается степень механизации и резко снижается запыленность
воздуха. Такие высокие показатели в значительной степени
объясняются особенностями абразивного инструмента, применяе-
мого при ленточном шлифовании, и возможностью работать
с большими скоростями, чем кругами (до 100 м!сек и больше).
Ленточное шлифование особенно выгодно применять при
массовом и крупносерийном производстве, однако и при шлифова-
нии единичных деталей оно находит применение. Так, для вос-
становления валков бумагоделательных машин практикуют спо-
соб последовательного ленточного шлифования лентами зер-
нистостью № 40—4.
При ленточном шлифовании натянутая между двумя шкивами
бесконечная шлифовальная лента движется с большой скоростью,
а обрабатываемая деталь в зависимости от вида шлифования полу-
чает те или другие движения подачи. В месте контакта с деталью
лента поддерживается специальной опорой в виде ролика, плиты,
копира и т. п., от конструкции и степени эластичности которых
254
зависит площадь контакта и в значительной степени производи-
тельность и шероховатость обрабатываемой поверхности. Схема
ленточного шлифования показана на рис. 72, а типы контактных
(опорных) роликов — на рис. 73.
Существуют конструкции станков, в которых шлифовальная
лента соприкасается с деталью на свободной ветви. В этом случае
получается большой контакт между лентой
и деталью из-за большего угла обхвата.
В настоя цее время выпускаются ленточ-
но-шлифовальные станки для заточки инст-
румента, наружного круглого центрового и
бесцентрового шлифования и полирования,
плоского шлифования, а также специальные
станки для отделки деталей различной кон-
фигурации, например для шлифования лопа-
ток турбинных и реактивных двигателей, для
полирования шеек коленчатых валов и ку-
Рис. 72. Схема лен-
точного шлифования
с двумя опорами
лачковых валиков, для полирования беговых
дорожек колец подшипников и т. п. с мощ-
ностью привода от 0,5 до 200 кет и выше.
Удельная мощность обычных ленточно-шли-
фовальных станков на 1 см ширины ленты равна 0,5—Зквт. Гамма
ленточношлифовальных станков большой мощности выпущена
в последнее время для шлифования труб диаметром от 100 до 450 мм
и длиной до 30,5 м. Для работы на ленточно-шлифовальных стан-
ках не требуется высокой квалификации рабочих. Коэффициент
Рис. 73. Контактные ролики:
а — зубчатые (трапециевидные) резиновые для ручного шлифования: б — гладкие рези-
новые для обработки плоскостей н гладкие стальные для чистовой обработки стальных
деталей; в — сборные из ткани (диагонали) для чистовой обработки; е — профильные
стальные для фасонного шлифования
использования этих станков по основному времени достигает 0,85.
Станки снабжены устройствами для подачи охлаждающей жид-
кости. Натяжение ленты для устранения ее сбега обычно регули-
руется при помощи натяжных роликов. Сбег ленты в последних
конструкциях устраняется поворотом ведущего ролика. Лен-
точно-шлифовальные станки конвейерного типа исключают не-
обходимость в дорогих зажимных устройствах.
Ряд ленточно-шлифовальных станков имеет автоматические
загрузочные устройства с регулируемой скоростью; устройства
255
chipmaker.ru
для регулирования натяжения ленты и степени ее прижима
к шлифуемой детали; две и более шлифовальных головок с лен-
тами разной зернистости (у станков для шлифования труб);
автоматические микрометрические устройства, ограничивающие
величину подачи на врезание, для обеспечения постоянства ве-
личины снимаемого припуска и т. п.
Применяемые в промышленности для ленточного полирования
и шлифования бесконечные ленты изготовляют из шлифовальной
шкурки на тканевой основе разной степени зернистости от № 125
до М40 из нормального и белого электрокорунда, а также из
монокорунда для обработки деталей из стали, бронзы, ковкого
чугуна, магния и т. п. и из карбида кремния для отделки деталей
из алюминия, серого чугуна, меди, латуни, стекла и т. п. Ленты
на фибровой основе используют для больших съемов материала.
При обработке мягких материалов, резины и ей подобных реко-
мендуются ленты с редкой насыпкой зерна. Ленты из микрошлиф-
порошков зернистостью М20—М10 делают из шкурки с нейлоновой
или батистовой основой. Ленты, предназначенные для шлифования
деталей перед их окрашиванием, применяют зернистостью
№ 10—8, а перед гальванопокрытием — зернистостью № 6—М28.
В зависимости от размеров обрабатываемых деталей и кон-
струкций станков используют ленты шириной от 10 до 3000 мм
и длиной от 500 до 7000 мм и более.
Работоспособность лент зависит от их размеров, способа изго-
товления и качества шлифовальной шкурки. Шлифовальная
шкурка должна изготовляться на предварительно вытянутой
основе, для меньшего удлинения лент при работе должна иметь
одинаковую толщину и равномерную насыпку зерна слоем одной
толщины по всей поверхности.
Применяемая для изготовления шкурки основа также должна
иметь одинаковую толщину, с тем чтобы общая толщина шкурки
в любом ее сечении не отличалась более чем на 0,4—0,5 а (где а —
размер зерна в поперечнике в мм). Для обеспечения такой равно-
мерности необходимо, чтобы наносимый на основу слой клея или
лака был также одинаковым по толщине.
Чем крупнее зернистость, тем больше толщина ленты и больше
неравномерность ее толщины. Величина допустимых отклонений
в толщине лент зернистостью № 50—40 не должна превышать
0,2 мм, для лент зернистостью № 25—12 должна быть не более
0,1—0,15 мм\ толщина ленты обычно не превышает 2 мм.
Чем больше толщина ленты в месте склейки по сравнению
с толщиной в других ее сечениях, тем быстрее будет происходить
ее износ в этом месте. Ленту надо склеивать так, чтобы ее толщина
в месте склейки была одинаковой с толщиной в других сечениях.
Для лент зернистостью № 125—50 толщина ленты в месте склейки
должна быть меньше толщины ленты не менее как на 0,4 мм, для
лент зернистостью № 40—20 — не менее 0,25 мм и для лент зер-
256
нистостью № 16—12 — не менее 0,05 мм. Со склеиваемых концов
ленты счищают абразивное зерно и склеивают внахлестку зачи-
щенные места основы, а затем рабочую сторону основы покрывают
клеем и наносят на него слой мелкого зерна (рис. 74, а). Приме-
няют также другой способ: концы ленты вырезают фестонами,
очищают от зерна, затем соединяют встык и сверху наклеивают
накладку из шкурки с более мелким зерном № 6—5 (рис. 74, б).
Для склейки лент применяют клей БФ, казеиновый и др.
При изготовлении лент шкурку надо разрезать на полосы тре-
буемой ширины, а не разрывать ее во избежание растрепывания
краев при работе и снижения ее прочности. Ширина ленты зави-
сит от длины, подлежащей шлифованию детали. Большей частью
она берется равной длине
обрабатываемой части детали,
как, например, при шлифова-
нии лопаток и цилиндриче-
ских деталей. Удлинение лен-
ты в процессе шлифования
снижает степень натяжения
ленты и нарушает прочность
сцепления зерен, так как клей
отстает от основы, растрескивается и зерна выпадают даже при
небольших силах резания. Для уменьшения вытягивания лент
в процессе работы перед склейкой их подвергают предварительной
вытяжке.
После склейки ленты нужно хранить в помещениях с влаж-
ностью воздуха 35—50% при температуре около 20° С. Вылежи-
вание лент в сухом помещении повышает их стойкость на 20%,
так как при длительном нахождении их в такой атмосфере процесс
полимеризации клея продолжается и сцепление зерен с основой
усиливается.
Прочность ленты при разрыве определяет допустимое давление
детали на нее в процессе работы, а следовательно и производи-
тельность шлифования. Ее прочность при разрыве в месте склейки
должна быть не меньше, чем прочность шкурки в любом другом
месте. Обрывы ленты, как правило, происходят не по месту
склейки, а рядом с ним. Прочность шкурки выше, чем прочность
ткани, из которой она изготовлена, в 1,5—2 раза. Прочность
шкурки увеличивается при аппретировании ткани и покрытии
ее слоем клея, что одновременно с повышением прочности вызы-
вает увеличение толщины шкурки. Из-за невысокой прочности
основы разрыв лент происходит при меньшем удлинении, чем
при статическом испытании на разрыв. Это объясняется тем, что
прочность ленты уменьшается с увеличением времени ее работы
с большим натяжением.
Для повышения стойкости и прочности лент их после вытяги-
вания иногда дополнительно проклеивают с двух сторон. Для
257
chipmaker.ru
проклейки лент, предназначенных для работы всухую, применяют
казеиновый клей, а для лент, которые будут работать с охлажде-
нием, рабочую сторону ленты проклеивают нитроглифталевым
лаком, а нерабочую — клеем БФ. Проклейка лент повышает их
прочность на 20—25% и стойкость в 2 раза. Слой клея или лака,
наносимый при проклейке, должен быть тонким, так как чем
больше эластичность и упругость ленты, тем больше эффектив-
ность ее при шлифовании.
Вследствие большой эластичности и ширины ленты контакт
между деталью и лентой получается больше, чем при любом дру-
гом виде шлифования и полирования. Чем больше
кривизна детали, тем меньше должна быть ширина
ленты, чтобы была возможность прошлифовать труд-
нодоступные места; в частности, отверстия труб шли-
фуют лентами шириной 10—30 мм.
При шлифовании деталей с буртиками при одно-
временной обработке галтели с основной поверх-
ностью края ленты вырезают фестонами (рис. 75),
причем ширина ленты должна быть больше ширины
контактного ролика, с тем чтобы фестоны сходили
с края ролика и при соприкосновении с буртиком
детали сгибались и шлифовали галтель. При увели-
Рис. 75. Лен- пении ширины ленты, для сохранения той же интен-
ты для шли-
фования де-
талей с гал-
телями
сивности съема, надо пропорционально ширине уве-
личить давление. Увеличение ширины ленты вызы-
вает соответствующий рост производительности и
стойкости, поэтому ширина ленты должна быть макси-
мально допустимой.
Другой особенностью ленточного шлифования и полирования,
вызываемой большой длиной и шириной ленты, является то, что
за один ее оборот в работе участвует, как правило, большее число
зерен, чем при других видах шли4ювания. Так, например, при
длине ленты 3500 мм шлифование ведется как бы кругом диа-
метром 1100 мм; при этом отношение = 2-ь 10 раз и более.
Число одновременно режущих зерен, приходящееся на единицу
площади ленты, также больше, чем у шлифовальных и полиро-
вальных кругов, из-за их расположения в ленте с меньшей разно-
высотностью. У лент мягкая основа, позволяющая зернам не-
сколько вдавливаться в нее; сама основа при этом сжимается.
Из-за большой длины ленты ее холостой ход в несколько раз
больше, чем шлифовального круга, что создает лучшие условия
рассеяния тепла и ее охлаждения.
При ленточном шлифовании в зоне контакта образуется тем-
пература до 400° С, и хотя время контакта ленты с деталью изме-
ряется тысячными долями секунды, иногда клей или лак начи-
нают гореть и создают условия для ускоренного износа ленты.
258
Уже при нагреве клея ‘до температуры 150° С он начинает рас-
плавляться и гореть.
В отличие от шлифовальных кругов абразивные ленты рабо-
тают с постоянной скоростью, не зависящей от их износа, но имеют
обычно только один слой зерен, что определяет их относительно
небольшой срок службы. Для увеличения срока службы пробуют
изготовлять ленты, на которых нанесено два-три слоя абразив-
ного зерна. Такие ленты имеют значительно больший срок службы,
так как прочность крепления второго и третьего слоя зерен
больше, чем прочность сцепления первого слоя зерен с тканью.
В этих же целях и для повышения прочности удержания зерен
на ленте зерно перед насыпкой на основу предварительно нагре-
вают.
Большое влияние на производительность и шероховатость
шлифования оказывают конструкция и материал контактных роли-
ков. Контактные ролики делают из алюминия или стали и с эла-
стичным ободом из войлока, ткани, кожи, текстолита, резины или
целиком из этих материалов, в зависимости от условий и требова-
ний шлифования. Рекомендуемый диаметр ролика 150—400 мм,
так чтобы угол обхвата ленты был ПО—120°; толщина обода де-
лается от 3 до 20 мм, а ширина — в зависимости от ширины ленты.
Чем больше диаметр ролика, тем больше угол схода ленты и
лучше удаление с ленты стружки и пыли. Для обеспечения нор-
мального резания контактные ролики так же, как и направляю-
щие ролики, должны быть хорошо центрированы и сбаланси-
рованы и иметь такую поверхность и форму, которые бы препят-
ствовали сбеганию ленты. Упругость работы ленты в значительной
мере зависит от упругих свойств материала и конструкции кон-
тактного ролика. Чем выше упругость материала контактного
ролика, тем меньше износ и тем выше стойкость лент.
Контактные ролики с ободом из ткани применяют при шлифо-
вании деталей, имеющих малые припуски, а с резиновым ободом —
для снятия больших припусков. При применении резиновых кон-
тактных роликов площадь контакта между деталью и лентой
вследствие эластичности ролика несколько больше. Поэтому
при резиновых роликах удельное давление на зерно получается
меньше, а стойкость ленты больше, чем при применении стальных
роликов. При бесцентровом шлифовании деталей из хрупких мате-
риалов как контактный, так и ведущий круг делают резиновыми.
Такие же резиновые ролики применяют при повышенных требова-
ниях к шероховатости. Чем тверже резина контактного ролика,
тем больше получаемая при шлифовании шероховатость и выше
производительность. Так, при шлифовании труб из стали средний
съем металла при ролике с твердостью резины по Шору 50—65
составлял 90 г/мин за 45 мин, а при твердости резины по Шору
20—30 съем с 90 г!мин в начале шлифования на восьмой минуте
уменьшился до 18 г!мин.
259
chipmaker, ru
При чистовых и профильных операциях шлифования для обли-
цовки роликов применяют мягкую резину твердостью по Шору
65—90. Чем тверже ролик и меньше его диаметр, тем больше съем
металла. Для уменьшения проскальзывания поверхность ролика
делают рифленой. При применении рифленых роликов износ и
засаливаемость ленты уменьшаются из-за разного контакта между
лентой и выступами и впадинами, образуемыми рифлением ролика;
при этом режущая способность улучшается, проскальзывание
уменьшается и срок службы ленты несколько увеличивается,
особенно при работе с охлаждением. С увеличением угла наклона
рифления шероховатость шлифуемой поверхности увеличивается;
для обдирочного и предварительного шлифования угол наклона
рифления должен быть 45°, а для окончательного шлифования —
20—30°; можно применять также гладкие и более мягкие ролики.
Так как проскальзывание вызывает повышенный износ и сни-
жает прочность ленты из-за большего изнашивания основы,
а также увеличивает растрепывание краев ленты, особенно при
большом ее натяжении, рифленые контактные ролики применяют
весьма часто, несмотря на то, что шероховатость поверхности
шлифуемых деталей при этом несколько увеличивается. Кроме
обрезиненных контактных роликов, при шлифовании криволи-
нейных поверхностей применяют кожаные, а также пневматиче-
ские ролики. Жесткость пневматических роликов регулируют
давлением воздуха.
При внутреннем шлифовании коротких отверстий прижим
ленты к шлифуемой поверхности осуществляется при помощи вво-
димых в отверстие детали оправок, несущих прижимные кольца.
Для шлифования и полирования плоских поверхностей вместо
роликов применяют стальные плиты или плиты, облицованные
резиной. Вследствие поджима ленты плитой достигается та или
другая интенсивность обработки. При поджиме плитой обеспечи-
вается плоскостность 25 мк и точнее. Чем выше требуемая точность
шлифования, тем чаще применяют стальные ролики. С увеличе-
нием диаметра контактного ролика так же, как с увеличением
скорости ленты, удельное давление и шероховатость поверхности
уменьшаются.
При ленточном шлифовании применяют также попеременную
работу разными роликами, а именно: гладкие ролики применяют
при новой незатупившейся ленте, рифленые используют после
затупления ленты. Натяжные ролики служат для регулирования
натяжения ленты, так как при слабом натяжении она легко схо-
дит со шкивов, а при сильном натяжении теряет эластичные свой-
ства. Степень натяжения ленты не влияет на производительность
и шероховатость при шлифовании с охлаждением и использова-
нием гладких контактных роликов, а при использовании рифле-
ных роликов влияет. При сухом шлифовании с увеличением натя-
жения ленты шероховатость поверхности увеличивается.
260
Шлифование и полирование без помощи контактных роликов
и плит чаще всего применяют при обработке глубоких отверстий
диаметром 15 мм и длиной до 15 м. При этом виде шлифования
лента прижимается к обрабатываемой поверхности только силой
своего натяжения одной или двумя рабочими сторонами, в резуль-
тате чего производительность по сравнению с контактным шлифо-
ванием снижается. При шлифовании свободной лентой часто при-
меняют способ, при котором рабочая лента находится между двумя
роликами на несущей резиновой или многослойной тканевой ленте,
что уменьшает влияние вытягивания лент и повышает производи-
тельность.
По мере затупления и забивания лент снятой стружкой их очи-
щают во время движения при помощи проволочных цилиндри-
ческих щеток. Своевременная очистка лент увеличивает срок их
службы и стойкость на 50%. Рекомендации по ленточному шлифо-
ванию со стальным обрезиненным контактным роликом даны
в табл. 39.
Таблица 39
Рекомендации по выбору ленты, ролнка и скорости шлифования
Наименование обр абатываемого материала	Операция	Абразив	Номер зерни- стости	Скорость ленты в м[сек	Тип ролика
Горячая и холодно- катаная углероди- стая сталь	Черновая Чистовая	Э Э	80—25 16—8	20—32 22,5—35	Рифленый Гладкий
Нержавеющая сталь	Черновая Чистовая	Э Э, КК	25—16 16—10	17,5—25 20—27	Рифленый Гладкий
Алюминий	Черновая Чистовая	КК И э КК И Э-	8—25 12—6	23—32 22—32	Рифленый Гладкий
Медные,	сплавы, бронза	Черновая Чистовая	КК и Э КК и Э	40—16 12—8	11—22 20—32	Рифленый Гладкий
Чугун	Черновая Чистовая	Э Э	80—25 16—8	10—20 20—27	Рифленый Гладкий
Титан	Черновая Чистовая	КК И Э КК	40—25 25—10	3,5—7,5 6—10	Рифленый Г ладкий
При чистовом шлифовании применяют гладкие ролики и ленты
преимущественно мелкой зернистости. При черновом шлифова-
нии скорость ленты на 20—30% меньше, чем при чистовом шлифо-
вании. При шлифовании сталей и цветных металлов применяют
более высокие скорости, чем при шлифовании вязких металлов,
пластмасс и стекла; при шлифовании и полировании легких
261
I chipmaker.ru
металлов применяют более высокие скорости резания (до 45—
50 м/секу при предварительном шлифовании цветных металлов
рекомендуют встречное направление движения ленты к детали.
С увеличением скорости ленты, осевой подачи, глубины шлифова-
ния и величины давления съем металла увеличивается, но одно-
временно возрастает износ и затупление зерен, что и ограничи-
вает увеличение этих параметров режима.
Затупление зерен возрастает с увеличением времени работы
ленты при неизменных параметрах режима шлифования. Вслед-
ствие этого съем металла по мере увеличения времени шлифования
уменьшается, что является недостатком этого способа шлифова-
ния. Для сохранения съема более постоянным по мере затупления
зерен следует изменять режим и очищать ленту.
С увеличением поперечной и продольной подач удельная и
минутная производительность растут, но стойкость лент при этом
уменьшается, так как износ ленты увеличивается пропорцио-
нально возрастанию удельных давлений. При увеличении мощ-
ности на шлифование съем металла увеличивается. Так, при шли-
фовании незакаленной стали 45 с охлаждением индустриальным
маслом с добавкой 3% олеиновой кислоты лентой Э16 съем ме-
талла по мере повышения N3/p непрерывно увеличивался и
с 12 г!мин при /V,,/, = 0,25 кет. повысился до 44 г/мин при =
— 2 кет.
При шлифовании этой же стали с тем же охлаждением лентой
ЭБ40 при N3(p = 2 кет были получены следующие данные: съем
составил 100 г за первые 2 мин, 400 г за 12 мин от начала работы,
760 г за 24 мин, 1100 г за 36 мин и 1260 г за 42 мин, т. е. съем
в минуту упал с 50 до 30 г!мин, или на 40%. Подобное положение
наблюдается при обработке всех материалов. Рекомендуемая
удельная мощность на 1 см ширины ленты 0,6—0,9 кет и при
тяжелых условиях обработки до 2 кет.
Чем больше твердость шлифуемого материала, тем ниже про-
изводительность. Так, при шлифовании закаленной стали 45 съем
металла в 2 раза ниже, чем при шлифовании этой стали в незака-
ленном состоянии. При шлифовании жаропрочных сплавов произ-
водительность и стойкость лент в 10 раз ниже, чем углеродистых
сталей. Детали твердостью HRC 55 и больше обрабатывать мето-
дом ленточного шлифования экономически нецелесообразно.
При назначении режимов шлифования следует учитывать, что
увеличение скорости ленты свыше 35 м!сек, повышая производи-
тельность и класс чистоты шлифуемой поверхности, усиливает
износ краев ленты. Когда удлинение краев ленты сопровождается
выпучиванием середины ленты, необходимо уменьшить ее ско-
рость.
На величину назначаемых режимов и производительность лен-
точного шлифования влияет и конструкция шлифуемой детали.
Так, при наружном шлифовании труб из нержавеющей стали было
262
установлено, 4fo чём меньше ЮЛщина стенки труб, тем меньшё
должна быть продольная подача и потребляемая мощность шли-
фования во избежание деформации труб, происходящей при уве-
личении подачи. При толщине стенки труб до 0,5 мм потребляе-
мую мощность не следует увеличивать больше 1,2 кет. Тонкостен-
ные трубы из углеродистой стали шлифуются лучше. Чтобы избе-
жать сильного осыпания зерен с новых лент, величину удельного
давления следует устанавливать в начале работы в 2—3 раза
меньше, а затем по мере увеличения времени работы ленты повы-
шать удельное давление, что повысит срок ее службы.
Величина удельного давления зависит от шлифуемого мате-
риала. При шлифовании углеродистых и конструкционных ста-
лей устанавливают удельное давление до 5—6 кПсм2. При шли-
фовании титановых сплавов удельное давление рекомендуется
применять в пределах 1,5—3 кПсм2 и при этом применять гладкие
твердые контактные ролики; при дальнейшем увеличении удель-
ного давления съем металла увеличивается незначительно, а удли-
нение ленты и износ ее сильно возрастают. При шлифовании-цвет-
ных металлов и чугуна устанавливают удельное давление до
1—2 кГ!см2\ при ударной нагрузке и вибрациях ленты работают
с малыми удельными давлениями; при шлифовании всухую уста-
навливают давление ленты больше, чем при работе с охлаждением
(до 3 кГ/см2). Вследствие меньшего тепловыделения шлифование
лентами, при одинаковом давлении со шлифованием кругами,
происходит с большей интенсивностью.
Предварительное ленточное шлифование осуществляют лен-
тами зернистостью № 50—16, а окончательное шлифование —
лентами зернистостью № 10—3. При выборе характеристик ленты
необходимо учитывать, что с уменьшением величины зерен произ-
водительность лент снижается, а шероховатость уменьшается.
Так, при шлифовании незакаленной стали 45 при мощности Naip —
= 2 кет лентой Э16 съем металла составлял 44 г!мин, при шлифо-
вании лентами Э6 съем металла составлял 20 г!мин и при лентах Э5
съем снижался до 15 г!мин.
Для шлифования стали, чугуна, бронзы применяют электро-
корундовые ленты; для обработки жаропрочных сплавов наилуч-
шие результаты дают ленты с зерном из монокорунда; при обра-
ботке таких материалов, как латунь, медь, стекло, следует приме-
нять ленты с зерном карбида кремния. Положительные резуль-
таты при обработке нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов
получаются при применении лент из монокорунда и прокаленного
белого электрокорунда. Так, при наружном шлифовании труб
из нержавеющей стали диаметром 60 мм была достигнута стой-
кость лент размерами 3700 х 245 мм из белого электрокорунда
2,5 смены, при этом было обработано 1500 м труб. При шлифова-
нии со скоростью 28 м!сек жаропрочных сплавов лентами из моно-
корунда зернистости № 40 с охлаждением индустриальным маслом
263
chipmaker.ru
Достигалась производительность 12—18 г/мин, а при шлифовании
лентами из белого электрокорунда той же зернистости достига-
лась производительность 8—12 г!мин. Износ ленты и минутная
ее производительность в первые минуты шлифования выше, чем
в последующие. В дальнейшем износ ленты протекает более равно-
мерно до момента, больше допустимого ее затупления, при кото-
ром износ и съем металла уменьшаются, а силы резания и темпе-
ратура резко возрастают. Когда эти силы превзойдут силы сцеп-
ления затупившихся зерен с основой, происходит их вырывание,
в результате чего лента сильно изнашивается.
Водостойкие ленты имеют меньшую гибкость, чем ленты, изго-
товленные на мездровом клее, вследствие чего достигаемый класс
чистоты шлифования ими несколько ниже. Чем выше удельное
давление, приходящееся на каждое зерно, и тверже контактный
ролик или плита, тем больше износ ленты. Чем выше жаростой-
кость стали, тем больше в ней содержится таких легирующих эле-
ментов, которые повышают износ ленты и ухудшают обрабаты-
ваемость стали. Особенно быстро изнашиваются ленты при обра-
ботке жаропрочных сплавов, содержащих окись алюминия. При
шлифовании деталей из титанового сплава ВТЗ (содержащего
олово) следует применять ленты с зерном зеленого карбида крем-
ния.
Стойкость лент из монокорунда и белого электрокорунда выше,
чем из нормального электрокорунда, на 30—50%, особенно если
зерно перед его насыпкой на ленту корректировали, прокаливали
и повышали в нем содержание основной фракции. Стойкость лент
зависит также от силы их натяжения в процессе шлифования и их
способности противостоять вытягиванию. При силе натяжения,
превосходящей оптимально допустимую, удлинение и износ лент
возрастают, а производительность падает. Чем больше нагрузка
на ленту, тем больше ее удлинение, но оно всегда меньше удлине-
ния ткани. Наименьшее удлинение достигается при применении
полудвунитки (артикул 4248). Так, при шлифовании деталей из
стали ХН70ВМТЮ удлинение ленты, изготовленной из полудву-
нитки, составило 3,2%. Натяжение ленты сверх допустимых вели-
чин вызывает ее разрыв, а малое натяжение — проскальзывание
ленты, повышенную ее затупляемость и меньшую производи-
тельность.
Коэффициенты удлинения клея, лака и аппрета значительно
ниже, чем коэффициент удлинения ткани (не превышает 1%),
вследствие чего при вытягивании ткани клеевой слой разрывается
и снижается прочность сцепления зерна с тканью и особенно
между соседними зернами.
Ослабление прочности крепления зерен влечет за собой сни-
жение способности их сопротивления силам резания и повышен-
ный износ ленты. Поэтому при значительном вытягивании ленты
силу натяжения ее следует уменьшить. При шлифовании с масля-
264
ним охлаждением происходит меньшее удлинение ленты, чем при
шлифовании всухую и с водной эмульсией.
Чем шире лента, тем меньше ее удлинение и опасность разрыва.
Прочность ленты, пропорциональная ее ширине, снижается по
мере ее износа и особенно в местах склейки. Разрыв лент в боль-
шинстве случаев является не следствием удлинения, а результа-
том недостаточной прочности ткани или большей, чем допустимо,
толщины ленты в месте склейки. Большая толщина ленты в месте
склейки, особенно при снижении толщины ленты в других местах
в результате износа, приводит к трению основы ленты при про-
хождении между деталью и контактным роликом и износу ткани.
Чем крупнее зернистость ленты, больше ее скорость и глубина
шлифования, тем больше износ ткани и опасность разрыва. В этих
случаях лента разрывается в месте склейки. С увеличением глу-
бины и скорости шлифования удлинение возрастает быстрее, чем
при меньших подачах и скоростях.
Силы резания, возникаемые при ленточном шлифовании, как
правило, в 2 раза и более меньше, чем при шлифовании кругами.
При шлифовании с масляным охлаждением силы Ру и Рг, а также
износ ленты выше, чем при шлифовании всухую. Чем больше глу-
бина шлифования и ширина ленты, тем выше силы Ру и Рг. Чем
хуже обрабатываемость шлифуемого материала, тем больше силы
Ру и Рг; так, при шлифовании стали силы Ру и Р2 больше, чем
при шлифовании чугуна. Влияние непрерывности работы ленты
на силы Ру и Рг, износ ленты и производительность показаны
в табл. 40.
Таблица 40
Влияние различных факторов работы на силы Ру и Рг
Время непре- рывной ра- боты ленты в мин	Силы в кГ		Съем металла в г[мин	Износ ленты в г [мин	Стойкость работы ленты в мин	Общий съем металла в г
	ру	pz				
25	10,5	4.5	4,4	2	25	по
10	7	3	4	0,2	55	220
5	5	2	3	0,2	80	240
Таким образом, наиболее целесообразным является шлифова-
ние по режиму, при котором Pv = 7 кГ и Рг = 2 кГ.
Чем больше при ленточном шлифовании отношение Рг1Ру,
тем выше режущая способность ленты и ее производительность.
По данным К- С. Митревича, для стали марки 45 отношение
PJPy = 0,95; для сплава ХН70ВМТЮ отношение PjPy = 0,3.
Хотя эти материалы примерно одинаковы по твердости, они
различны по структуре, что и сказывается на их обрабатывае-
мости и величине сил резания. Чем тверже контактный ролик и
выше режим ленточного шлифования, тем большие силы резания
265
chipmaker, ru
и износ ленты. При стальных контактных роликах силы Ру и Рг
в 1,5 раза больше, чем при резиновых. Силы резания при примене-
нии лент с электростатической насыпкой зерна имеют меньшую
величину, чем при лентах с механической насыпкой, что объ-
ясняется положением зерен (большей остротой) и в силу этого их
меньшим сопротивлением резанию. При равных условиях насыпки
зерна силы резания при шлифовании лентами из карбида кремния
больше, чем лентами из белого электрокорунда; силы резания
почти не изменяются при применении лент разной зернистости
в пределах пяти-шести номеров.
Температура в зоне резания и поверхностного слоя зависит
главным образом от глубины шлифования и скорости продольной
подачи. Чем больше глубина и меньше продольная подача, тем
выше температура. При номинальной глубине до 0,03 мм и шли-
фовании с охлаждением температура поверхностного слоя обычно
не превышает 100—150° С; при шлифовании всухую температура
выше, причем с каждым проходом она возрастает. Чем мельче зер-
нистость ленты, тем выше температуры при тех же условиях шли-
фования.
Применяемый при ленточном шлифовании вид охлаждающей
жидкости зависит от свойств ленты и вида обрабатываемого ме-
талла. При обработке деталей из стали, чугуна, латуни водостой-
кими лентами в качестве охлаждающей жидкости обычно приме-
няют водную эмульсию. При работе лентами, не обладающими
водостойкостью, для охлаждения применяют индустриальное
масло с добавкой 0,5—3% олеиновой кислоты, что повышает
производительность шлифования на 20—30%.
При шлифовании углеродистых сталей в масло добавляют
до 10% лярда; нержавеющие стали шлифуют с охлаждением
чистым маслом; при шлифовании сталей всухую часть стружки
оплавляется, что говорит о тяжелых условиях резания; при шли-
фовании с охлаждением маслом даже труднообрабатываемых жаро-
прочных сплавов оплавления стружки не получается; при шлифо-
вании алюминия всухую оплавления стружки также почти не
наблюдается.
Стойкость лент при масляном охлаждении выше, чем при при-
менении водной эмульсии. Недостатком масляного охлаждения
являются дымление и чад, образующиеся при повышении темпе-
ратуры, особенно при скоростях резания свыше 30 М/сек.
Титановые сплавы шлифовать с масляным охлаждением не сле-
дует. Детали из этих сплавов шлифуют при небольших скоростях
(10—15 м/сек) с водяным охлаждением.
Масло, применяемое для охлаждения, необходимо пропускать
через холодильные установки и устройства вентиляции. Охла-
ждение при ленточном шлифовании применяют не только для
отвода тепла и удаления стружки, но и для повышения произво-
дительности и стойкости ленты. При применении дент для сухого
266
Щлифования влажность воздуха не должна превышать 60—65%,
так как в условиях повышенной влажности эти ленты быстро
изнашиваются.
Количество подаваемой охлаждающей жидкости зависит от
выполняемой станком работы и его мощности. При обработке ши-
роких поверхностей на станках с большой мощностью количество
жидкости достигает 150 л!мин. При шлифовании без охлаждения
стойкость ленты увеличивается, если через 3—5 мин работы де-
лать перерывы для предотвращения перегрева ленты, размягчения
клея и выпадения зерен. Водостойкие ленты при шлифовании
с эмульсией обеспечивают повышение производительности на
50—60% при одинаковой стойкости.
При шлифовании лентой структурных изменений металла об-
рабатываемой детали не происходит. Глубина наклепа не превы-
шает 25 мк. Шероховатость ленты в процессе работы непрерывно
меняется из-за затупления, обламывания и вырывания зерен,
вследствие чего изменяются силы резания и шероховатость шли-
фуемой поверхности. С увеличением скорости ленты шерохова-
тость поверхности уменьшается. Шероховатость в первую очередь
зависит от зернистости абразивного слоя ленты. Так, при шлифо-
вании углеродистой стали зернами № 5—4 достигается чистота
11-го класса, а при применении паст из мягких материалов —
12-го класса. Достигаемая точность при ленточном шлифовании
равна 5 мк.
Высокая стоимость ткани, мездрового клея и лака обусловли-
вают более высокую стоимость лент и съема единицы объема ме-
талла по сравнению с шлифованием кругами. Поэтому применять
ленты вместо шлифовальных кругов, особенно при предваритель-
ном шлифовании, следует не всегда. Вместе с тем они могут ока-
заться экономичными по сравнению с войлочными и текстильными
полировальными кругами, особенно в условиях, когда снимается
минимальный слой металла, т. е. при чистовых операциях. Поли-
рование лентами является более производительным и поэтому
в большинстве случаев и более экономичным процессом, чем поли-
рование кругами. Ленточное шлифование магнитных сплавов
вместо плоского шлифования снижает сколы магнитного сплава
и повышает производительность. Для шлифования некоторых
труднообрабатываемых сплавов и, в частности, для стали ШХ15,
титановых и жаропрочных сплавов применяют алмазные ленты;
алмазные порошки наносят на них гальваническим способом.
При шлифовании алмазными лентами деталей из этих сплавов до-
стигается меньшая шероховатость поверхности, чем при шлифова-
нии абразивными лентами. Так, при шлифовании алмазными лен-
тами деталей с криволинейными поверхностями из стали ШХ15
достигается чистота 12-13-го класса и в 2 раза повышается произ-
водительность.
ГЛАВА XXI
ПРОЦЕССЫ ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ ОТДЕЛКИ
Широко распространены следующие процессы окончательной
отделки: хонингование, доводка, суперфиниш, жидкостное поли-
рование, полирование гибкими, фетровыми и другими кругами.
Каждый из этих процессов отличается видом абразивно-алмаз-
ного инструмента и методом его применения, траекторией движе-
ния абразивно-алмазного инструмента и обрабатываемой детали,
величиной удельного давления, скоростью и т. п. Первые два про-
цесса применяют для достижения необходимой точности и высо-
кого класса чистоты поверхности, остальные — главным образом
для улучшения внешнего вида. Необходимо всегда помнить, что
назначение высшего класса чистоты поверхности увеличивает
себестоимость машины. Общим для всех процессов окончательной
отделки является Интенсивное уменьшение шероховатости поверх-
ности в первый период обработки и постепенное затухание или пол-
ное прекращение этого уменьшения и съема металла в последу-
ющем.
ХОНИНГОВАНИЕ
Хонингование является чистовой абразивной алмазной опера-
цией, посредством которой может быть достигнута высокая точ-
ность обрабатываемой детали (1—2-го класса) и высокий класс
чистоты поверхности. Вместе с тем хонингование является весьма
производительным процессом и для обработки отверстий больших
диаметров даже более производительным, чем чистовое растачи-
вание.
Характерным отличием хонингования является большая пло-
щадь контакта абразивного инструмента с обрабатываемой де-
талью при очень малых скоростях резания и удельных давлениях
по сравнению с процессами шлифования. Хонингование приме-
няют для обработки наружных и главным образом внутренних
поверхностей отверстий (диаметром от 5 до 1300 мм и длиной до
20 м), различных деталей машин, приборов и аппаратов из раз-
личных металлов и сплавов, причем установлено, что растачива-
ние больших отверстий менее производительно, чем хонингование.
При хонинговании может быть достигнута более высокая точность
268
диаметра отверстия и меньшая овальность, бочкообразность И
конусность, чем при внутреннем шлифовании. Хонингованием
можно обрабатывать детали с очень тонкими стенками без их де-
Рис. 76. Траектория движения бруска
в процессе хонингования отверстий:
/ — начальное положение бруска; II —
положение бруска в конце хода вниз;
III—положение в конце хода вверх; I—
перебег брусков; т—перекрытие; а—угол
сетки
формации и с большей производительностью. При этом время,
затрачиваемое на установку, не больше, чем при внутреннем шли-
фовании, и имеется возможность удалять очень малый припуск
(2—3 мк). При внутреннем шлифовании точность установки де-
тали обычно не превышает ±5 мк и снять припуск менее 0,01 мм
практически невозможно. Поэтому хонингование вытеснило пла-
нетарное внутреннее шлифование. Процесс хонингования обеспе-
чивает увеличение несущей по-
верхности на 70—80%.
Процесс хонингования осу-
ществляется на вертикальных
или горизонтальных станках
мелкозернистыми абразивными
брусками, укрепленными в спе-
циальной хонинговальной го-
ловке. Головка, соединенная
шарнирно со шпинделем станка,
что обеспечивает ее точное само-
центрирование, получает одно-
временно вращательное и воз-
вратно-поступательное движе-
ние, а подача на глубину реза-
ния осуществляется при одно-
временном радиальном раздви-
жении брусков. В процессе этих движений вся хонингуемая по-
верхность покрывается мельчайшей сеткой следов абразивных
зерен (рис. 76) и в результате этого уничтожаются неровности,
созданные при предыдущих проходах, что и позволяет добиться
высокого класса чистоты поверхности и точности. Поверхность,
подготовленная под хонингование, может иметь шероховатость
10—30 мк. После хонингования достигается 10—12-й класс
чистоты. Хонинговальные станки выпускаются вертикального
и горизонтального типа для обработки отверстий длиной до 2 м
и более (табл. 41). Эти станки имеют хонинговальные головки
с пружинными или гидравлическими устройствами для равномер-
ного разжимания брусков, а некоторые и устройства для автома-
тического контроля процесса, а также устройства для непрерыв-
ной очистки охлаждающей жидкости от шлама.
Конструкции хонинговальных головок для глухих и открытых
отверстий, в которых корпус является жестким, показаны на
рис. 77, а головка с разрезным корпусом, имеющая два шарнира,
позволяющие ей хорошо самоустанавливаться в отверстиях, —
на рис. 78. Применение головки конструкции Серяева обеспечи-
вает повышение точности хонингуемого отверстия и позволяет
269
Таблица 38'
Характеристики вертикальных хонинговальных станков
Основные данные	ОФ38А	ЗБ833	ЗА84	ОФ50	ОС67	ОС66	383	383	386	ОФ261	3A83	3833М	ОФ20	ОФ38
Диаметр хонингуемой по- верхности в мм ....	До 80	145— 67,5	>200— 65	До 50	80—30	200— 65	160— 85	500— 150	До 500	До 30	160— 80	До 200	До 50	бо- го
Длина хонингуемой поверх- ности в мм 		До 150	450— 150	До 1050	—	—	До 1600	—	—	—	До 100	До 400	До 450	До 250	До 180
Наибольшая длина хода шпинделя в мм ....	320	515	1200	200	450	1750	450	1750	2500	350	450	500	250	350
Пределы чисел оборотов шпинделя в мин	200— 800	155— 400	75— 400	200— 800	185— 490	75— 400	114— 234	25— 150	25— 150	160— 630	130— 352	155— 320	ЗЮ- 700	210— 1180
Скорости возвратно-посту- пательного движения шпинделя в м/мин	0—12	8,1— 15,5	0—15	0—12	0—17	0—15	До 22	До 15	До 15	До 12	До 20	До 11	До 12	До 20
Размеры рабочей площади стола в мм	...	480Х Х425	460Х Х1000	750 X Х750	425Х |Х 180	750Х ;Х45О|	750Х Х750	750Х X 180	юоох Х1250	юоох Х1250	—	750Х Х480	—	290 X ХЗЮ	320 X Х360
Продолжение табл. 38
	Основные данные	ОФ38А	ЗБ833	ЗА84	ОФ50	ОС67	ОС66	383	383	386	ОФ251	3A83	3833М	ОФ20	ОФ38
	Расстояние от оси шпинделя до направляющих стани- ны (вылет) в мм ....	220	300	350	220	300	350	350	550	550	—	---	—	—	—
	Расстояние от торца шпин- деля до поверхности стола в мм ...	480— 800	565— 1100	1205— 2425	400— 600	—	—	175— 1075	2060— 3810	2810— 5310	—	—	—	—	—
	Общая мощность двигателей станка в кет ...	3,4	3,92	12,1		7,425	12,1	14,6	20	20	4,5	17,15	2,8	2,7	4,5
	Габаритные размеры станка в мм:		*												
	длина	1120	1380	2265	1180	1370	2265	1570	3325	3325	1180	1660	1400	885	1920
	ширина .	1350	1120	1260	1350	1120	1260	1200	1600	1600	770	1375	1700	775	905
	высота	2225	2530	4870	1900	2880	6585	3050	6465	7965	2190	3720	2325	1900	2332
	Примечание. Стг рования в минуту и станок	иок МО 4ОД.ОФ-	д. ОФ2С 38 соот!	имеет ^етствен	устройство, дающее осциллирующее движение 4 мм но 8 мм и 270 дв. ходов.							и 270 дв. ходов		осцилли-	
															
chipmaker.ru
применять для получения того же класса чистоты поверхности
бруски зернистостью № 5 — М40 вместо М28—М20. На хонипго-
Рис. 77. Конструкция хонинговальной головки с жестким
корпусом для обработки:
а—глухих отверстий; б—открытых отверстий; 1—абразивные
бруски; 2 — текстолитовые направляющие бруски; 3 — стер-
жень для разжима брусков
ванне цилиндров из стали ЗОХГСА и ЗОХГСНА брусками более
крупной зернистости требуется значительно меньше времени
(в 3 раза) и обеспечивается получение чистоты 10-го класса при
конусности 0,02 мм и эллипсности 0,01—0,02 мм. Основное тре-
бование, предъявляемое к головке, — это ее хорошая шарнир-
ность и самоустанавливаемость, что требуется для обеспечения
необходимой геометрии и точности отверстия,
272
В процессе хонингования не все бруски нагружены в каж-
дый момент одинаково. Больше нагружены те бруски, кото-
рые в данный момент соприкасаются с отверстием меньшего
диаметра. Это явление наблюдается при хонинговании отвер-
стий, имеющих значительную овальность, конусность или боч-
кообразность. Неравномерная нагрузка продолжается до тех
пор, пока не будут устранены дефекты предыдущей обра-
ботки.
Детали, у которых длина отверстия меньше диаметра, хонин-
гуют при жестком направлении головки и жестком креплении
детали в приспособлении, допускающем их центрирование. При
хонинговании отверстий, у которых длина отверстия больше его
диаметра, применяют жесткое крепление детали и плавающее
крепление головки.
Число брусков в головке зависит от ее конструкции, диаметра
и длины отверстий, подлежащих обработке. Обычно это число
кратно трем и при однорядном расположении в головке равно
3—24 брускам. В вертикально-хонинговальных станках приме-
няют головки с однорядным расположением брусков, в станках
горизонтальных для глубоких отверстий — головки с двумя и
более рядами брусков.
Сечение и длина брусков зависят от диаметров и длины от-
верстий. В соответствии с ГОСТом 2456-67 главным образом при-
меняют бруски формы БХ сечением от 4 X 4 до 13 X 13 мм и
длиной от 40 до 150 мм на керамической, бакелитовой и бакелито-
идитоловой связках из зеленого карбида кремния или из белого
электрокорунда зернистости № 25—М14.
Бруски закрепляют различными клеями. Хорошим клеем
является целлулоидный, состоящий из 25—30% целлулоида и
75—70% ацетона, являющегося растворителем целлулоида. Хоро-
шее крепление брусков достигается также при применении шел-
лака, который при нагреве до 120° С прочно приклеивает бруски
к колодкам, или эпоксидного клея. После приклейки бруски
должны лежать в оправках не менее 3 ч, чтобы клей хорошо «схва-
тился» с телом бруска и оправки. Следует выбирать такой вид
клея, который не изменял бы твердости брусков, что обычно слу-
чается при применении в клее большого количества бакелита.
Не рекомендуется применять для крепления брусков цементо-
бакелитовые смеси и пластмассы, а также закреплять бруски спо-
собом заливки свинцом и суриком.
В последнее время применяют крепление брусков в оправках
плоскими пружинами, прочно прижимающими бруски, и таким
образом сокращающими вспомогательное время на приклейку.
Перед хонингованием головки в сборе с брусками шлифуют кру-
гами или прирабатывают с абразивным порошком на бракованных
деталях так, чтобы площадь их контакта с деталью была макси-
мальной (не менее 70% их площади).
273
chipmaker.ru
Абразивное хинонгование. При выборе характеристики бру-
сков для хонингования следует учитывать, что с увеличением
крупности зерен твердость брусков надо брать выше, чем для
брусков более мелкой зернистости. Характеристики брусков вы-
бирают в зависимости от рода и свойств обрабатываемого мате-
риала, требуемого класса чистоты и условий обработки. Чем выше
требуемый класс чистоты поверхности, тем мельче должна быть
зернистость брусков для окончательного хонингования.
В последнее время для хонингования стальных деталей помимо
брусков на керамической связке, широко применяют бруски
на бакелитовой и бакелито-идитоловой связках.
Детали из чугуна успешно хонингуют брусками на бакелито-
вой связке, которые по сравнению с керамическими брусками
той же характеристики обеспечивают более высокую производи-
тельность, меньший износ и более высокий класс чистоты поверх-
ности. Как исключение, при хонинговании стальных деталей
часто применяют наиболее производительные бруски из зеленого
карбида кремния, а не из электрокорунда.
Для предварительного хонингования стальных деталей ис-
пользуют бруски К312-6СМ1-С1К или ЭБ25-8СТ2-СТЗБ пятой—
седьмой структуры, что обеспечивает получение чистоты 7—9-го
класса. Для окончательного хонингования стальных деталей
применяют бруски ЭБ4-М28С1-СТ2БИ или КЗМ40-М28СМ1-СМ2К
восьмой-девятой структуры, что обеспечивает получение чистоты
9—11-го класса.
Для предварительного хонингования деталей из чугуна твер-
достью НВ 145—190 применяют бруски К316-6СТ2-СТЗБ, что
обеспечивает получение поверхности 7—8-го класса чистоты и для
окончательного хонингования — бруски К34-М40С1-СМ2БИ, что
обеспечивает получение чистоты 8—9-го класса. Предварительное
хонингование алюминиевых сплавов производится брусками
Э12-10С2-СТ1СК.
Качество хонингования в значительной степени зависит от
выбранной характеристики брусксв, но в еще большей степени
от установленного режима работы, величины припуска и проч-
ности обрабатываемого материала. Так, бруски зернистостью
№ 6—3 позволяют получить чистоту 8—9-го класса, зернистостью
М28 — 10-го класса и зернистостью М20 — 11—12-го класса.
Чем больше длина брусков, тем меньше волнистость поверх-
ности после хонингования; чем меньше длина брусков, тем точнее
будет обработано отверстие. При длине отверстия не более его диа-
метра длина брусков берется от до 8/4 длины хонингуемого
отверстия.
Перебег брусков следует брать 0,25—0,35 их длины, так как
меньший перебег, когда поверхность хонингуется у выхода из
отверстия меньшим числом зерен, вызывает бочкообразность,
а чрезмерный корсетность обрабатываемого отверстия, так как
274
концы брусков, вследствие деформаций механизма головкй,
несколько расходятся и, соприкасаясь с острыми краями отвер-
стия, изнашиваются быстрее.
Припуск под хонингование в зависимости от характера, метода
предшествующей обработки, материала и диаметра обработки
обычно берется в пределах 0,02—0,2 мм, а иногда и до 0,6 мм,
причем для стальных деталей в 2 раза меньше, чем для чугунных
деталей, а именно 0,01—0,1 мм. С увеличением диаметра обра-
ботки припуск растет в указанных пределах. В тех случаях,
когда припуск превышает 0,1 мм, процесс хонингования ведется
в две операции, причем на долю окончательной операции оста-
вляется не более 0,1—0,3 общего припуска. Для снижения вели-
чины припуска, оставляемого на хонингование, предшествующими
операциями при обработке отверстий являются растачивание или
развертывание, а при обработке наружной поверхности—круглое
шлифование. При проведении процесса хонингования за одну опе-
рацию предшествующей операцией обычно является шлифование.
Учитывая, что хонингование является более дорогой опера-
цией обработки, чем растачивание, развертывание и шлифование,
следует стремиться к получению максимальной чистоты поверх-
ности на этих операциях не ниже 6-го класса. Деталь, подлежа-
щая хонингованию, должна быть тщательно очищена, промыта и
только после этого установлена в приспособление станка.
Проведенные исследования и практика позволили установить
ряд зависимостей между производительностью, износом, шерохо-
ватостью и режимом работы. С возрастанием удельного давления
производительность при хонинговании стали растет прямо про-
порционально и при хонинговании чугуна пропорционально
корню квадратному из удельного давления, но так как при этом
износ брусков также сильно растет, шероховатость поверхности
увеличивается.
Удельное давление при длине хонингуемого отверстия до 1 м
берется до 12 кН см2, при этом тем больше, чем больше величина
снимаемого припуска. Оптимальным является давление в преде-
лах 4—6 кПсм? при размерном хонинговании глубоких отверстий
и 1—4 кПсм2 при отделочном хонинговании. При малых удельных
давлениях коэффициент обрабатываемости выше, чем при боль-
ших, так как износ брусков обгоняет съем металла; при удельных
давлениях в пределах 1—4 кПсм2 съем металла изменяется незна-
чительно; при удельных давлениях 4—6 кПсм2 наибольший съем
металла происходит в первые минуты процесса. Шероховатость
поверхности особенно уменьшается также в первые минуты в ре-
зультате снятия, неровностей, оставшихся от предшествующей
обработки. В последующее время интенсивность съема металла
снижается и шероховатость изменяется мало. При больших удель-
ных давлениях (8—12 кПсм?) съем металла и износ брусков в те-
чение всего процесса остаются значительными.
275
chipmaker.ru
С увеличением твердости брусков удельное давление должно
повышаться, но не выше, чем до 8 кГ/см?. С повышением удель-
ного давления окружные и осевые силы резания увеличиваются,
причем величины сил, возникающих при хонинговании карбо-
рундовыми брусками, меньше, чем при применении электрокорун-
довых брусков.
Величина сил пропорциональна числу брусков в хоне. Так,
при хонинговании десятью брусками при осевой силе 300 кГ ра-
диальная сила равна 20 кГ, а при хонинговании пятью брусками
при той же осевой силе радиальная сила составляла 47 кГ. С уве-
личением радиальной силы растет и осевая сила. Таким образом,
чем меньшая рабочая поверхность брусков выполняет процесс
хонингования, тем большую нагрузку они испытывают и больше
их износ.
Большое влияние на процесс хонингования оказывает ско-
рость резания:
v = У ^окр +
где v0Kp — окружная скорость вращения головки;
voc — скорость возвратно-поступательного движения го-
ловки.
При выборе этих скоростей исходят из угла наклона траекто-
рии зерен брусков, который обычно выбирается в пределах 30—
60° и чаще 45—50°. При большем угле наклона происходит нали-
пание металла на брусок.
Из развертки винтовой линии, образующейся на детали в ре-
зультате движения зерен с указанной выше скоростью резания,
следует, что отношение
= tg а/2; v = VoKP/<) или v — -
v0Kp ь	cos а/2	sin а/2
Практически это отношение берется от 1 : 2,5 до 1 : 3,5. С по-
вышением этого отношения увеличивается налипание металла
на бруски, хотя шероховатость и уменьшается.
При хонинговании закаленных сталей vOc = 3-4-15 mImuh,
а для незакаленных сталей и чугуна voc — 20-4-30 mImuh. Чем
больше диаметр хонингуемого отверстия, тем больше берется
окружная скорость. При обработке цветных металлов и чугуна
окружная скорость 30—80 mImuh, при обработке незакаленной
стали 45—60 м!мин и закаленной стали 15—40 mImuh.
При хонинговании алюминия принимают v0Kp = 15 <-25 м!мин
и v°Kp — 14-2, а удельное давление 1—2 кПсм2. При обработке
voc
деталей из легированных сталей оптимальные скорости, особенно
при обработке глубоких отверстий, v0Kp -*= 254-40 м/мин и v„r =
= 104-20 м/мин.
УК
С увеличением окружной скорости (до определенных преде-
лов) производительность повышается. С повышением осевой ско-
рости возникает опасность появления вибраций и выкрашивания
кромок брусков. Чем меньше окружная скорость, тем больше
следует брать удельное давление.
При завышении окружной скорости против оптимального зна-
чения процесс хонингования сопровождается характерным скри-
пом, а при занижении ее появляется свистящий звук и усиленный
износ брусков.
Скорость резания при хонинговании мягких и вязких Метал-
лов берется в 1,5—2 раза больше, чем при обработке твердых
металлов. При обработке латуни, бронзы и алюминия v0Kp =
= 70+90 м/мин. С увеличением угла a, v0Kp и voc съем металла,
износ брусков и шероховатость поверхности увеличиваются. Так,
при увеличении осевой скорости с 5 до 15 м!мин при хонинговании
брусками на бакелитовой и бакелито-идитоловсй связках произ-
водительность и износ брусков возрастают в 2—3 раза, а шерохо-
ватость увеличивается на один класс. Это объясняется увеличе-
нием числа перемен хода хонинговальной головки, что нарушает
ее спокойную работу и увеличивает износ брусков. Поэтому при
засаливании брусков следует уменьшить окружную скорость и
увеличить осевую скорость. Чем мельче зернистость брусков и
меньше их пористость, тем возможнее их засаливание и вследствие
этого увеличение трения, нагрева и прекращения съема металла.
При хонинговании брусками зернистостью М28 и мельче съем
металла остается почти неизменным при всех значениях v0Kp и vK.
С увеличением прочности металла скорости v0Kp и vOc следует
повышать. При этом твердость применяемых брусков из белого
электрокорунда рекомендуется снижать на одну-две степени.
Съем металла при увеличении его прочности затрудняется.
Так, при хонинговании стали ЗОХГСНА, имеющей предел проч-
ности при разрыве 170± 10 кПмм\ был достигнут в 1,5—2 раза
меньший съем, чем при обработке стали ЗОХГСА, имеющей пре-
дел прочности при разрыве 120+10 кПмм?.
Чем выше прочность при разрыве обрабатываемого металла,
тем легче достигается высокий класс чистоты поверхности. Сте
пень зернистости брусков в этом случае играет меньшую роль.
Брусками зернистости № 4 можно получить тот же класс чистоты
поверхности, что и брусками зернистости М40.
Шероховатость поверхности уменьшается также с увеличением
твердости брусков, что особенно заметно при небольших давле-
ниях — порядка 4 кПсм2. С увеличением давления шерохова-
тость и разновысотность увеличиваются. Результаты опытов
Г. М. Кошелева при хонинговании цилиндров из стали ЗОХГСА
с удельными давлениями 1—8 кПсм2 приведены на рис. 79.
Для достижения меньшей шероховатости поверхности v0Kpru voc
следует несколько снижать. Для этой цели и повышения точности
277
chipmaker.ru
Хонингование надо вести так, чтобы бруски выходили из отвер-
стия на 30% своей длины. Хотя температура поверхностного слоя
при правильно выбранных режимах хонингования и характери-
стики брусков не превышает 150° С и, следовательно, не возникает
опасности его изменения и возникновения прижогов, этот процесс
все же ведется с применением СОЖ- При хонинговании стали
применяют обычно керосин с добавкой 10—20% индустриального
масла, а при хонинговании чугуна — керосин, так как поверх-
ностное натяжение у керосина меньше, чем у воды, а способность
смачивания и прочность пленки жидкости в первую очередь зави-
Рис. 79. Влияние удельного дав-
ления на шероховатость хонин-
гуемой поверхности
сят от поверхностного натяжения.
Для хонингования также приме-
няют эмульсии и водные растворы
с добавлением по 0,25% тринатрий-
фосфата, буры, кальцинированной
соды и нитрида натрия, а также дру-
гие водные растворы вместо смеси
керосина с маслом и керосина.
Охлаждающая жидкость должна по-
даваться в больших количествах
(50—200 л/мин) под давлением 0,5—
2 кПсм2, для того чтобы своевремен-
но удалить абразивную пыль от из-
носа брусков и снимаемую стружку. Если при хонинговании
стали в качестве охлаждающей жидкости применяют керосин,
то производительность и шероховатость поверхности увеличива-
ются. При увеличении в жидкости содержания масла шерохо-
ватость и съем металла уменьшаются. Для повышения класса
чистоты поверхности следует применить жидкость повышенной
вязкости, а для повышения производительности и при хонингова-
нии деталей из мягких материалов — жидкость малой вязкости.
Баки для охлаждающей жидкости должны иметь фильтры или
отстойники. Полезно устанавливать магнитные сепараторы. При
хонинговании применяют также охлаждающие жидкости на вод-
ной основе с добавками тринатрийфосфата и нитрида натрия;
по окончании хонингования обработанная деталь должна быть
хорошо промыта и высушена.
На станках, имеющих устройства для осциллирующего дви-
жения, головка, кроме вращательного и медленного поступатель-
ного перемещения, получает еще колебательное возвратно-посту-
пательное движение, вследствие чего каждое зерно, в зависи-
мости от величины отношения vdlve_ п. д, проходит путь с тем или
другим углом и с той или другой длиной стружки (рис. 80). При
а — 90°, т. е. при отношении vglve.n, д = 1, снимаемая стружка
имеет малую длину, вследствие чего легче удаляется из-под брус-
ков охлаждающей жидкостью, особенно при обильной ее подаче,
что необходимо для получения высокой точности (1—2-го класса).
278
Вибрационное хонингование отверстий в зависимости от тре-
буемого класса чистоты поверхности и материала детали произво-
дится брусками зернистостью № 12—М14 и твердостью Ml—TI.
Размеры и количество брусков выбирают тем больше, чем больше
размеры обрабатываемой поверхности. В зависимости от твер-
дости брусков, материала детали и операции хонингования удель-
ное давление берется в пределах 0,5—6 кГ/см2, причем отделоч-
ное хонингование ведется при удельном давлении 0,5—2~кПсмъ.
Вибрационное хонингование наружных цилиндрических по-
верхностей производится при помощи специальной головки, уста-
навливаемой на салазках токарного^станка взамен ^поперечного
суппорта. При этом хонингуемую деталь
устанавливают между центрами станка, а
головка получает возвратно-поступатель-
ное движение со скоростью 10—20 м!мин
и колебательное движение с амплитудой
от 1,5 до 6 мм и числом двойных колеба-
ний 1000—3000 в минуту.
Алмазное хонингование. Хонингование
абразивными брусками различных деталей
двигателей из стали и чугуна получило
широкое применение в связи с большой
эффективностью этого процесса, позволя- рИс. 80. Путь зерен при
ющего обеспечивать точность 1—2-го вибрационном хонингова-
класса и чистоту поверхности 9—11-го	нии
класса; стойкость алмазных брусков пре-
вышает в 100—200 раз и более стойкость абразивных брусков.
При помощи алмазного хонингования хорошо выправляется оваль-
ность, конусность и непрямолинейность хонингуемого отверстия,
на один-два класса, повышается чистота поверхности, на 20—30%
производительность и в результате достигается экономия до 5—
10 руб. на карат израсходованных алмазов.
Алмазное хонингование производится при обработке одновре-
менно двух и более соосных отверстий одинакового диаметра,
например в коробках скоростей, при обработке отверстий в бло-
ках цилиндров двигателей, компрессоров и в других деталях.
Для алмазного хонингования применяют бруски из синтетических
алмазов АСП и АСВ или из природных алмазов главным образом
зернистостью № 16—М14 с концентрацией 100—150% на метал-
лических и металлосиликатных связках, изготовленные методом
горячего прессования при температуре 750° С таких же форм и
размеров, как и абразивные бруски. Реже применяют бруски на
органических и керамических связках.
Ширину брусков обычно выбирают равной г/10—1/30 длины
окружности обрабатываемого отверстия. Оптимальной считают
такую ширину, 'при которой их суммарная ширина равна’ 25—
30%. Длину брусков выбирают от */3 до 2/3 длины отверстия. При
279
chipmaker.ru
больших длине брусков и перебегах в процессе хонингования
возрастает неравномерность распределения давления по длине
отверстия, что приводит к получению непрямолинейных обра-
зующих.
Алмазные бруски крепят к колодкам посредством припаива-
ния или приклеивания. Для предварительного хонингования
выбирают бруски зернистостью № 25—10 и редко крупнее, что
обеспечивает получение чистоты 7—8-го класса и для окончатель-
ного хонингования № 4—М14 в зависимости от требуемого класса
чистоты и характера обрабатываемого металла. Так, при хонинго-
вании деталей из закаленных сталей и чугунов для получения
того же класса чистоты выбирают бруски на один номер зерни-
стости мельче.
Алмазные бруски на металлической связке обладают большей
теплопроводностью, чем абразивные, вследствие чего при хонин-
говании ими имеют место более низкие температуры. Для вибра-
ционного хонингования наружных поверхностей применяют ал-
мазные круги форм ЧК и ЧЦ на органической связке.
Припуск под алмазное хонингование оставляют меньше, чем
под абразивное: под предварительное хонингование 0,05—0,1 мм
и под окончательное 0,005—0,02 мм.
Детали из стали рекомендуется хонинговать при vOKp =
= 20-е 40 mImuh, vOc — 10-7-15 м/мин и удельном давлении 3—
8 кПсм2, (чаще 6—8 кПсм2)-, 'при окончательном хонинговании
удельное давление 3—4 кПсм2. Детали из чугуна рекомендуется
хонинговать с vOKp = 60-е 100 м!мин‘, voc = 10-7-25 mImuh и
удельным давлением 5—10 кПсм2, причем окончательное хонин-
гование — с удельным давлением 2—5 кПсм2. Чем больше удель-
ное давление, тем выше производительность, но и износ брусков.
Наименьшая шероховатость получается при удельном давлении
3—4 кПсм*.	*
При хонинговании 'стали и окончательном хонинговании чу-
гуна следует применять охлаждение жидкостью, состоящей ’из
смеси 60—80% керосина и 40—20% индустриального масла, а
при предварительном хонинговании применять чистый керосин.
При хонинговании деталей из чугуна удельный расход алмазов
меньше, чем при хонинговании деталей из стали, причем чем
больше партия обрабатываемых деталей, тем меньше удельный
расход. Кроме режима работы, удельный расход зависит от вида
связки хонинговальных брусков. Поэтому для окончательного
выбора требуемой характеристики брусков для каждой новой
операции необходимо проводить сравнительные испытания брус-
ков, изготовленных на различных связках. Так, например, при
хонинговании цилиндров велосипедных моторов из легирован-
ного хромистого чугуна бруски на связке ОМ1 имели удельный
расход 0,06—0,08 мг!г, а на связке МИ 0,02—0,03 мг!г. Удельный
расход снижается с уменьшением осевой скорости.
280
Съем металла Пропорционален суммарной рабочей поверхности
брусков и удельному давлению. Чем рабочая поверхность и удель-
ное давление больше, тем условия работы брусков хуже, выше
нагрев и хуже охлаждаемость, что является причиной засали-
вания брусков, увеличения трения и налипания металла. В этих
случаях необходимо очищать места налипания абразивными брус-
ками. При нормальном ведении процесса температура не превы-
шает 50° С, что обеспечивает отсутствие каких-либо изменений
хонингуемого поверхностного слоя.
СУПЕРФИНИШИРОВАНИЕ
Суперфиниширование применяется для отделки наружных и
внутренних плоских и фасонных поверхностей деталей с дости-
жением чистоты 9—13-го класса. Детали после суперфиниширова-
ния вследствие высокого класса чистоты поверхности и сохране-
ния исходной структуры металла отличаются высокой износо-
стойкостью.
Отличительной особенностью • суперфиниширования является
проведение процесса при коротких и частых колебательных дви-
жениях державки с абразивными или алмазными инструментами
(до 2500 дв. ход.1мин), при ее медленном возвратно-поступатель-
ном перемещении и значительной скорости обрабатываемой де-
тали. В начале процесса с обрабатываемой поверхностью контак-
тирует меньшее число зерен; по мере приработки брусков начи-
нает работать все большее число зерен, в результате чего съем
металла увеличивается; по мере снятия вершин гребешков металла
и уменьшения шероховатости поверхности площадь контакта
настолько увеличивается, а удельное давление снижается, что
процесс снятия металла прекращается.
Детали, поступающие на суперфиниширование, имеют обычно
чистоту 7—8-го класса, т. е. под суперфиниширование остается
припуск 2—3 мк, поэтому в зависимости от размеров детали и
требуемого класса Чистоты этот процесс длится обычно 10—50 сек.
Процесс суперфиниширования не вызывает изменения поверх-
ностного слоя, несущая поверхность детали достигает 90% и из-
носостойкость повышается в 4—5 раз по сравнению со шлифован-
ными деталями.
Недостатком процесса суперфиниширования являются его
относительно небольшая производительность и то, что этот про-
цесс не исправляет погрешностей предшествующей обработки,
несколько снижая волнистость. Поэтому необходимую точность
деталей должен обеспечивать процесс шлифования.
Суперфиниширование осуществляется на специальных станках
(табл. 42) или при помощи приспособлений на токарных и шлифо-
вальных станках.
Схема суперфиниширования шейки коленчатого вала приве-
дена на рис. 81.
281
chipmaker.ru
Таблица 4'2
Характеристика станков для суперфиниширования
Основные данные	Тип станка		
	ВС-22	2К34	2К35
Диаметр обрабатываемой поверхно- сти в мм 	 Высота центров в мм	 Наибольшая длина обрабатываемой поверхности в мм 	 Число оборотов шпинделя передней бабки (бесступенчатое) в мм . . Скорость продольного перемещения (бесступенчатая) в mJmuh .... Амплитуда колебаний в мм .... Частота колебаний в минуту . . .	16—170 170 630 15—345 0,2—2,5 2—8 400—600	40—75 200 1000 43—130,5 0—0,72 6 415	40—100 200 1500 30—91 0—0,72 6 375
Примечание. У станков 2К34 и 2К35 величина хода продольного
перемещения до 12 мм.
Выпускаются следующие станки для суперфиниширования:
вертикальные и горизонтальные, одношпиндельные и многошпин-
дельные, работающие брусками и кругами, имеющие два, три
и более движений детали и абразивного инструмента. Супер-
финиширование отверстий производится брусками при вращении
Рис. 81. Схема супер-
финиширования шей-
ки коленчатого вала
детали. Если обрабатываемые детали непо-
движны, то головка, несущая бруски, по-
лучает, кроме возвратно-поступательного
перемещения, вращательное движение. При
обработке плоских поверхностей торцом ча-
шечного круга деталь или круг получают
планетарное вращение.
В зависимости от размеров обрабатывае-
мых деталей осциллирующие головки рабо-
тают одним—четырьмя брусками, прижимае-
мыми к обрабатываемой детали пружинами,
сжатым воздухом или маслом. Для обработки деталей с диамет-
ром до 10 мм, головка обычно имеет один брусок шириной до
20 мм, а для деталей диаметром свыше 100 мм —два и редко
три-четыре бруска шириной 20—25 мм. Для суперфиниширова-
ния применяют квадратные и плоские бруски. Размеры брусков
выбирают в зависимости от размеров обрабатываемых деталей
сечением от 3 х 3 до 40 х 40 мм и длиной до 250 мм. Обычно для
деталей диаметром до 25 мм выбирают бруски сечением до 20 X
X 20 мм, для деталей диаметром до 75 мм — сечением 25 X 25 мм
и диаметром выше 75 мм — сечением до 40 X 40 мм. Размеры
рабочей поверхности брусков должны превышать шаг микроне-
ровностей, полученных при предшествующей обработке.
282
Выбор характеристики брусков зависит от тех же факторов,
что и при других видах шл названия, а также в значительной сте-
пени от исходного и требуемого класса чистоты поверхности. Чем
грубее исходная поверхность, тем крупнее должна быть выбрана
зернистость брусков. Так, при чистоте исходной поверхности
6—7-го класса применяют бруски зернистостью № 5—4. При
исходной поверхности 8-го класса и выше применяют бруски зер-
нистостью М40—М20. Применять в этом случае бруски более
тонкозернистые, чем MI4, имеющие 500—600 тысяч зерен на 1 см2,
не рекомендуется, так как производительность суперфиниширова-
ния при этом снижается, а шероховатость поверхности изменяется
очень мало — в пределах одного-
двух разрядов.
Бруски зернистостью М40 обеспе-
чивают чистоту 9-го класса, зернис-
тостью М28-М20—чистоту 10-го клас-
са и зернистостью М14 — чистоту
11-12-го класса.
Влияние зернистости на шерохо-
ватость поверхности показано на
рис. 82. При выборе вида материала
брусков следует исходить из общего
правила: для обработки материалов
с высоким пределом прочности при
разрыве применяют белый электроко-
Рис. 82. Влияние зернистости
на шероховатость поверхности
образца из стали, подвергнутого
суперфинишированию
рунд, а для материалов с низким
пределом прочности при разрыве — зеленый карбид кремния. При
применении тонкозернистых абразивных инструментов это правило
не является обязательным. С одинаковым успехом в ряде слу-
чаев можно применять бруски из белого электрокорунда и зеле-
ного карбида кремния. Часто для суперфиниширования деталей
из вязких сталей с успехом применяют бруски из карбида крем-
ния.
При установлении требуемой степени твердости исходят из
вида связки применяемых брусков и свойств материала обрабаты-
ваемой детали. Для твердых и хрупких материалов выбирают
степень твердости в пределах СМ1—С1 для брусков на керамиче-
ской связке и С1—СТ1 для брусков на бакелитовой связке.
Для достижения шероховатости 10-го класса при суперфини-
шировании деталей из сталей 20Х и ШХ15 выбирают бруски
КЗМ28М1—СМ1К, для получения чистоты 11-го класса — бруски
КЗМ14М1—СМК и чистоты 12—13-го класса —гбруски из прока-
ленного глинозема М28—М20 на бакелитовой связке,^подвергну-
тые 'специальной термической обработке.
По рекомендации ВНИИАШ, для суперфиниширования на-
чали'’применять бруски, изготовленные литьем на керамической
связке из карбида кремния и белого электрокорунда зернистостью
283
chipmaker.ru
М14—Ml, обеспечивающие шероховатость 11—12-го класса при
исходной чистоте 9-го класса на деталях из сталей 20Х, 38ХМЮА:
при работе этими брусками съем металла повышается в 2 раза.
Для суперфиниширования деталей из цветных металлов, а также
вязких сталей лучше применять бруски из карбида кремния на
бакелитовой связке.
Перед началом работы рабочая поверхность бруска должна
иметь форму, соответствующую кривизне поверхности детали,
подлежащей обработке, чтобы брусок работал всей поверхностью,
а не отдельными участками. Исследования этого процесса, про-
веденные С. М. Кедровым и др., а также практика заводов автомо-
бильной и подшипниковой промышленности позволили устано-
вить, что с увеличением твердости брусков и числа их двойных
ходов шероховатость поверхности уменьшается. Оптимальным
углом а при проведении операции суперфиниширования за один
проход является угол в 10—15°.
В зависимости от требуемого класса чистоты и вида материала
удельное давление устанавливается от 0,3 до 6 кПсмг; при приме-
нении литых брусков удельное давление 2 кПсм2. Удельное давле-
ние до 1,5 кГ/см2 не оказывает заметного влияния на шерохова-
тость поверхности. С повышением удельного давления шерохова-
тость поверхности и производительность увеличиваются.
Таким образом, при проведении процесса суперфиниширова-
ния следует учитывать, что шероховатость поверхности умень-
шается: с уменьшением удельного давления, с увеличением числа
и уменьшением амплитуды колебаний, с уменьшением скорости
детали и увеличением продольной подачи.
Суперфиниширование стальных и алюминиевых деталей реко-
мендуется вести при следующих режимах: vd = 20ч-45 м1мин,
число двойных ходов бруска 700—3000 в минуту, величина хода
1—6 мм, продольная скорость 0,5 м/мин, удельное давление 0,5—
0,3 кПсм? (чаще 1—1,5 кПсм2). Цветные металлы (бронза, ла-
тунь и т. п.) рекомендуется суперфинишировать в две операции,
причем для предварительной обработки выбирать бруски твер-
достью М2—М3, а для окончательной — бруски твердостью
С1—С2 и работать при удельном давлении не более 1,5 кПсм2,
vd — 10ч-50 м!мин, числе двойных ходов 1000 в минуту с ампли-
тудой их колебаний 4—5 мм.
При обработке подшипниковых колец, отличающихся высокой
твердостью, скорость детали повышается до 100 м/мин-, при обра-
ботке алюминиевых поршней ее повышают до 140 м!мин. Удель-
ное давление выше 2 кПсм2 применяют только при обработке
очень твердых металлов. Чем тверже обрабатываемый материал,
тем меньше толщина снимаемого слоя и меньше шерохова-
тость.
Как и при хонинговании, процесс суперфиниширования сле-
дует вести с применением смазочной жидкости, например керо-
284
сина с добавкой 10—20% индустриального или турбинного масла.
Для уменьшения шероховатости и повышения производитель-
ности в керосин добавляют 3% олеиновой кислоты. Хорошие ре-
зультаты дают водные растворы с содержанием 0,5% тринатрий-
фосфата и 0,25% нитрида натрия, но при применении такой жид-
кости твердость брусков следует повышать на одну-две степени.
Иногда процесс суперфиниширования ведут с переменной ско-
ростью: сначала при скорости вращения детали около 6 м1мин,
а затем до 30 м!мин. При таком режиме достигается ускорение
удаления следов предшествующей обработки.
Суперфиниширование деталей из твердых сплавов, в частности
прокатных валков и др., ведется при помощи алмазных брусков
на эпоксидной связке Д1, причем достигается получение чистоты
11-го класса при высокой производительности.
ДОВОДКА
Очень часто процесс доводки называют притиркой, а станки,
при помощи которых осуществляется этот процесс, — прити-
рочными. Нам представляется, что такое название этого процесса
не отвечает его основному содержанию. Цель притирки — полу-
чение поверхностей, способных притираться друг к другу — сли-
паться. При доводке абразивный инструмент главным образом
срезает гребешки металла с обрабатываемой поверхности, прида-
вая детали заданные размеры, а не только притирает их.
Абразивным инструментом в процессе доводки являются: шли-
фовальные круги зернистостью № 6—М14, пасты, шлифпорошки
и микропорошки из электрокорунда, карбида кремния, корунда,
карбида бора, кубического нитрида бора, алмаза и такие мягкие
полировальные материалы, как окись хрома, крокус, трепел,
венская известь, пасты ГОИ и т. п.
Пасты из окиси хрома применяют для полирования твердых
материалов, пасты из крокуса —для обработки мягких и благо-
родных металлов, пасты из венской извести — для обработки
никеля и алюминия. Для доводки стали применяют главным об-
разом пасты, порошки и микропорошки из корунда и белого элек-
трокорунда. Доводка колец подшипников из стали ШХ15 пастой
из белого электрокорунда обеспечивает 13—14-й класс чистоты.
Для доводки чугуна применяют пасты, микропорошки из кар-
бида кремния и белого электрокорунда, для доводки твердых
сплавов — порошки и пасты из карбида бора и алмаза, для до-
водки легированных сталей — порошки и пасты из алмаза и куби-
ческого нитрида бора. Указанные абразивные материалы и пасты
применяют или в свободном виде, или шаржированными в прити-
рах. Полировальные материалы применяют только в свободном
виде. Таким образом, процессы доводки совершаются как жест-
кими абразивными инструментами с шаржированными зернами,
так и свободными незакрепленными зернами.
285
chipmaker.ru
В зависимости от вида применяемых абразивных инструмен-
тов, материалов и способа их нанесения доводку можно подраз-
делить на следующие виды: 1) дисками или притирами, шаржиро-
ванными абразивом; 2) дисками или притирами, покрытыми сво-
бодно лежащей абразивной смесью; 3) абразивными инструмен-
тами (кругами, брусками).
Наибольшая точность и меньшая шероховатость поверхности
достигается при доводке дисками, шаржированными абразивом.
Поэтому этот вид доводки широко применяют при изготовлении
плоскопараллельных концевых мер и других деталей. Доводка
свободной абразивной смесью происходит при периодическом
покрытии доводочных дисков этой смесью или при непрерывной
подаче этой смеси. Такой способ доводки применяют в производ-
стве калибров, поршневых пальцев и других деталей массового
или крупносерийного производства. Съем металла при доводке
свободным абразивным зерном намного выше, чем при доводке
шаржированными притирами, в результате того, что в первом слу-
чае в доводке участвуют все грани каждого зерна, а не одна грань,
и затупление их происходит медленнее, так как зерна не закреп-
лены и все время меняют свое положение. Абразивные инстру-
менты применяют при машинной доводке различных деталей мас-
сового производства. Другой характерной особенностью доводоч-
ных процессов являются небольшие по сравнению с шлифованием
скорости, при которых они осуществляются.
Скорость перемещения притиров зависит от степени точности,
которую нужно получить при доводке. Чем выше требования
к точности, тем меньше скорость. Обычно при доводке стальных
деталей она не превышает 1—6 м!сек и при алмазной доводке дета-
лей из твердых сплавов 12 м!сек. Увеличение окружной скорости
детали повышает съем, но увеличивает шероховатость. Кроме
того, увеличение скорости вызывает лишний расход абразива,
так как при скорости выше 4—5 м!сек значительная его часть не
удерживается на притире. Абразивную суспензию следует пода-
вать в центр притира, чтобы она работала более длительное время.
Процессам доводки подвергают детали, которые должны иметь
высокую точность и чистоту 10—14-го класса. К ним относятся
плоскопараллельные концевые меры, калибры и детали других
измерительных инструментов, детали подшипников, гидравличе-
ской и топливной аппаратуры, приборов, двигателей внутреннего
сгорания и других машин, а также режущие инструменты, кото-
рые доводятся для повышения их стойкости.
В существующих конструкциях доводочных станков детали
помещают в специальные сепараторы (рамки) 'между двумя до-
водочными дисками (плитами) или кругами и получают сложные
относительные перемещения. Сепараторы вместе с деталями имеют
или возвратно-поступательное прямолинейное движение в про-
дольном и поперечном направлениях, как это осуществлено
286
в станке конструкции Семенова для доводки плоскопараллельных
измерительных плиток, или совершают планетарное, качатель-
ное или другое движение, в результате чего каждая точка детали
получает сложную траекторию.
В станках для доводки круглых деталей сепараторы устанавли-
вают эксцентрично. Доводочные диски (оба или один) получают
вращательное движение с разными или одинаковыми скоростями
или остаются неподвижными. Верхний диск обычно может само-
устанавливаться относительно деталей.
Доводочные диски в зависимости от их назначения и вида абра-
зивного материала, применяемого для шаржирования, изгото-
вляют из чугуна, стали, меди, бронзы, свинца, стекла и других
материалов. Твердость материала доводочного диска должна быть
меньше, чем твердость обрабатываемых деталей, для того, чтобы
абразивный материал шаржировался в притир, а не в детали.
Чаще всего для получения при доводке абразивными материалами
высокого класса чистоты поверхности применяют диски из чу-
гуна. Как показала практика, для достижения лучшего шаржиро-
вания и стойкости дисков в работе их следует изготовлять из мел-
козернистого чугуна перлито-ферритовой структуры следующего
химического состава: 3,0—3,5% С, 1—2% Si, 0,5—0,8% Мп, не
более 0,15% S и не более 0,4% Р. Твердость чугуна должна быть
НВ 180—220. Чугун перед употреблением подвергают отжигу
при нагреве до 800—810° С с выдержкой при этой температуре
в течение 3 ч. Охлаждение идет по 30° С в час до температуры
660° С. Дальнейшее охлаждение происходит с печью.
Диски из красной меди, свинца и т. п. применяют при доводке
глубоких отверстий малых диаметров, а также для предваритель-
ной доводки. Чем меньше зернистость пасты, тем несколько мягче
должен быть материал притира. Диски из закаленной стали и
стекла «пирекс» или зеркального однородной структуры употре-
бляют при очень тонкой доводке деталей (и малом припуске) та-
кими нешаржирующимися полировальными материалами, как
крокус, окись хрома, венская известь и т. п. Доводка пастами из
этих материалов в 2 раза менее производительна, чем пастами из
электрокорунда и карбида кремния. Для доводки резьбы притиры
изготовляют из чугуна перлитной структуры повышенной твер-
дости.
Стойкость доводочных дисков зависит от величины снимаемого
припуска, вида и зернистости абразивного материала, материала
диска и давления при доводке. Чем больше снимаемый припуск,
крупнее зернистость и больше удельное давление, тем меньше
стойкость диска; чем выше твердость абразивного материала и его
хрупкость, тем ниже стойкость диска. Поэтому при работе с алма-
зом, карбидом бора и карбидом кремния диски изнашиваются
быстрее, чем при применении электрокорунда. Чем ниже твер-
дость диска, тем быстрее он изнашивается. Износ дисков особенно
287
chipmaker.ru
раСТет с увеличением давления при доводке свыше 3,5—4 кПсм*
(табл. 43).
Наибольший съем металла достигается при доводке дисками
из стали, меди и чугуна. При доводке отверстий малых диаметров
(до 15 мм) обычно используют медные притиры, для отверстий
диаметром выше 15 мм применяют притиры из чугуна. Для обеспе-
чения лучшего качества доводки длина притира должна быть
больше диаметра доводимого отверстия.
Перед установкой на доводочный станок диски притирают.
В зависимости от требуемого
Таблица 43
Износ притиров в % от веса
снимаемого материала
Материал притира	Абразивные материалы		
	Наждак	Электро- , корунд 1	Карбид кремния
Чугун . . .	0,8	1,2	1,5
Сталь, НВ до			
150 . .	1,1	1,5	1,9
Медь  . . , .	2,3	3,0	4,1
класса чистоты процесс притирки
ведется в две или три операции
с применением абразивов соответ-
ствующей зернистости. Обычно
притирку ведут по методу трех
плит, при котором сначала прити-
рают первую плиту со второй,
затем первую плиту притирают
с третьей, потом вторую плиту
с третьей и вторую плиту с пер-
вой и первую с третьей. Этот спо-
соб обеспечивает хорошую пло-
скостность и прямолинейность дис-
ков.
Для точности и качества до-
водки диски должны иметь равно-
мерный износ в процессе работы для сохранения прямолиней-
ности их плоскостей. Для этой цели в процессе доводки переме-
щают детали из одного гнезда сепаратора в другое и через опре-
деленные промежутки времени выравнивают диски путем их при-
работки друг к другу, применяя для этой цели те же микропо-
рошки абразивных материалов, при которых производилась по-
следняя операция первоначальной притирки. При проведении
процесса доводки абразивный материал подают на доводочные
диски в виде смеси с какой-либо жидкостью. В зависимости от
требований, которые выдвигаются самим процессом, выбирается
вид жидкости. Для доводки стальных и чугунных деталей обычно
применяют абразивные смеси с керосином или маслом и реже с бен-
зином. Жидкость, помимо охлаждающих свойств, должна обла-
дать смазочными свойствами и способностью удерживать абразив-
ные зерна На поверхности диска.
Установлено, что доводка абразивной смесью, составленной
из микропорошков М28, одной части керосина и двух частей
индустриального масла, повышает съем в 2 раза. Чем крупнее
зернистость абразивного материала, тем больше должна быть
вязкость смеси. Для повышения производительности в смесь
добавляют стеарин в количестве 2,5—3% от веса жидкости. Повы-
шается интенсивность съема также при добавлении в керосино-
288
образную смесь 3% олеиновой кислоты и 7% канифоли. Класс
чистоты поверхности после доводки зависит главным образом от
степени зернистости абразива: чем она мельче, тем выше класс
чистоты. Однако и вид смазки влияет на качество поверхности.
Так, применение водных абразивных смесей несколько увеличи-
вает шероховатость, а разведение полирующих материалов на
вазелине, спирте и чистом авиабензине, наоборот, уменьшает
шероховатость и вид поверхности. Поэтому при доводке концевых
мер обычно применяют смеси, разведенные на авиабензине.
Производительность в значительной мере зависит от толщины
слоя абразивного материала пли пасты, который наносят на при-
тир, количества и вида жидкости и от величины удельного давле-
ния. Чем меньше слой абразивного материала и жидкости, тем
выше производительность, особенно в начале доводки; чем больше
удельное давление, тем выше производительность. Повышение
удельного давления свыше 1,5—2 кПсм? во много раз увеличивает
шероховатость поверхности. При доводке цветных металлов при-
меняют смеси на стеариновой и олеиновой кислотах или с лярдом.
Хорошие результаты имеют смеси с парафином в качестве смазоч-
ного вещества Содержание абразива в смеси должно быть около
5—6%.
Широкое применение в последние годы получили алмазные
мазеобразные и твердые пасты зернистостью М40—Ml в тюбиках
диаметром 30—40 мм. В зависимости от номера зернистости пасты
имеют разную концентрацию алмазных зерен (табл. 41). Очень
важно, чтобы паста содержала максимальное количество зерен
одного и того же размера.
Таблица 44
Алмазные пасты
К			к			К		
и о Н ГО к * хЭ	ЕС Я Ef	-те алмЭ' аасты	о к g К я	S Ef	1ние ajfMa' г пасты ах	о Ь Го S “ хЭ	К к го	шие алма з пасты ах
		к X	ф сх				ГХ	
Номер з микропс	Концена в вес.	ГО СХ щ сь Ф го «ям <3 ° я	0-0 Sa « X о S X g	Концена в вес. %	Й-1 го Р Щ О. го «Я X 6§я	СХ о "р. * « © к X 2	Концен1 в вес.	Й*-1 го £ я ? са х О го и
М40	40	2	М14	20	1	М5	8	0,4
М28	20	1	мю	10	0,5	М3	6	0,3
М20	20	1	М7	10	0,5	Ml	1	0,05
Применение алмазных паст при доводке твердых сплавов
обеспечивает повышение чистоты поверхности на один-два класса
и производительности в 2—4 раза. При доводке шаржированными
дисками необходимо производить втирание абразива до тех пор,
пока поверхность диска не примет одинаковый матовый цвет
289
chipmaker.ru
без блестящих пятен. Шаржирование следует вести плитами высо-
кой плоскостности, смачивая абразив керосином или бензином
с добавкой стеарина. Повторное шаржирование доводочных дис-
ков следует производить той же абразивной смесью или смесью,
содержащей абразивные порошки несколько более крупной зер-
нистости. Применять порошки более мелкой зернистости в этом
случае не рекомендуется, так как производительность доводки
уменьшится, а класс чистоты не повысится в связи с тем, что
оставшиеся от первого шаржирования зерна будут создавать на
доводимой поверхности более глубокие риски.
При шаржировании притиров алмазными пастами для каж-
дого номера зернистости пасты следует иметь отдельный притир
во избежание рисок на доводимых деталях от оставшихся в при-
тире более крупных зерен. Предварительная доводка для снятия
припуска до 0,05 мм ведется пастами М40—М20, при этом обеспе-
чивается чистота 8—9-го класса; получистовая доводка, при ко-
торой снимается припуск до 0,02 мм и достигается чистота 10—
11-го класса, ведется пастами зернистостью М14—М7; окончатель-
ная доводка, при которой снимаются оставшийся припуск и дости-
гается чистота 12—13-го класса, производится пастами зернисто-
стью М5—Ml.
Толщина алмазного слоя, наносимого на притир, должна быть
не больше размера зерен, содержащихся в пасте. Обычно на при-
тир диаметром 300 мм наносится 25—35 мг пасты, т. е. 0,05 мг!смг.
Удельное давление при применении паст из синтетических алма-
зов АСО и АСП берется 0,5—1 кПсм? и при применении паст из
природных алмазов до 1,5—2 к.Псм?\ окружная скорость не пре-
вышает 5 м!сек.
Производительность алмазной доводки в 1,5—2 раза выше,
чем абразивной, а стойкость притиров, шаржированных алмаз-
ными пастами, выше в несколько раз. Так, при ручной доводке
пастой из карбида бора снимается 0,05—0,1 мм3! мин, а при до-
водке алмазной пастой 0,2—0,3 mms I мин. Притиры для восста-
новления формы следует править на чугунных плитах электроко-
рундовыми порошками с применением смазки из керосина и
стеарина.
Большое влияние на производительность и качество оказы-
вает установка обрабатываемых деталей и конструкция сепара-
торов. Детали, подлежащие доводке, должны подвергаться стро-
гой сортировке по размерам (толщин или диаметру), с тем
чтобы производилась одновременная доводка всех уложенных
в сепараторы деталей, а не части деталей, имеющих большие раз-
меры.
Во избежание появления царапин на доводимой поверхности
круглых деталей и излишнего трения детали о стенки отверстия
сепаратора их изготовляют из мягкого материала, дерева или
с центрами, в которые устанавливают доводимые детали; во всех
290
Рис. 83. Схема располо-
жения круглых деталей
в сепараторе
случаях отверстия в сепараторах делают на 2—3 мм больше диа-
метра детали.
Для увеличения производительности доводок круглых деталей
отверстия в сепараторах делаются под углом а (рис. 83) к радиусу
сепаратора; величина а = 5-ь 15°; чем выше должен быть класс
чистоты поверхности, тем меньше делают угол а. Установка сепа-
раторов с эксцентрицитетом относительно доводочного диска
также повышает производительность доводки, ухудшая, однако,
ее качество.
В процессе притирки круглых деталей
на станках, у которых верхний притир
неподвижен, а нижний притир вращается,
детали, находящиеся в сепараторе, совер-
шающем круговое движение вокруг оси
с некоторым эксцентрицитетом (2—4лш),
получают некоторую конусность, направ-
ленную в сторону наибольшего наруж-
ного диаметра диска-притира. Появление
конусности объясняется тем, что во время
вращения притира абразивные зерна стре-
мятся приблизиться к той кольцевой части
притира, которая имеет большую окруж-
ную скорость, в силу чего на этой части
притира скапливается больше зерен, воз-
действующих на деталь с большей окруж-
ной скоростью.
Режимы доводки зависят от ее вида и требований к ней. При
машинной доводке скорости доводочных дисков обычно берутся
в пределах 100—180 м!мин-, при доводке плитами скорость воз-
вратно-поступательного движения лент сепаратора составляет
8—15 м1мин\ при ручной доводке .твердых сплавов на вращаю-
щихся дисках их скорость берется 30—60 м!мин. Удельное
давление, как правило, на предварительных операциях не
должно превышать 1,5—2 кПсм2 и на окончательной операции
0,8—1 кПсмъ.
Чистота поверхности деталей перед доводкой соответствует
7—9-му классу; в результате доводки, осуществляемой в несколько
последовательных операций, чистота может быть повышена на
три-пять классов. Чем точнее и чище должна быть поверхность,
тем меньше должно быть давление, мельче зернистость абразив-
ных и полировальных материалов, разнообразнее и многократнее
движения деталей и дисков.
Иногда, например, при производстве плоскопараллельных
концевых мер длины целью доводки является не только достиже-
ние требуемой высокой точности и класса чистоты поверхности,
но и придание свойства притираемости, т. е. способности соеди-
няться при сдвиге отаосительно друг друга.
291
chipmaker, ru
Для достижения притираемое™ доводку измерительных по-
верхностей концевых мер разбивают на пять операций, причем
для последних двух операций доводочные плиты шаржируют ми-
кропорошками из белого электрокорунда размером 3—1 мк,
'благодаря чему достигается чистота 136 класса. Микропорошки
размером 1 мк имеют гранулометрический состав зерен до 1 мк.
Только отдельные зерна имеют размеры до 3 мк. Микропорошки
размером 2 мк содержат свыше 99% зерен размером от 0,25 до 2 мк
и отдельные зерна до 4 мк. Микропорошки размером 3 мк имеют
зерна размером 0,75—3 мк и отдельные зерна до 6 мк. Такой состав
зерен и позволяет обеспечить высокий класс чистоты поверхности.
Оптимальные режимы доводки концевых мер длины следую-
щие: на черновых операциях скорость 7—10 mImuh, давление
1—1,5 кПсм2, машинное время доводки 0,3—0,5 мин\ на чистовых
операциях скорость 5—7 м/мин, давление 0,8—1 кПсм2, машинное
время 1,5—2 мин.
ПОЛИРОВАНИЕ
К полированию относят: 1) декоративное шлифование, выпол-
няемое мягкими кругами, с наклейкой на периферийную поверх-
ность твердых абразивных материалов; при этом виде обработки
преследуется цель осветления поверхности без контроля формы
и размеров; 2) полирование мягкими кругами с покрытием их
пастами, преимущественно из мягких абразивов; при этом дости-
гается высокий класс чистоты поверхности.
По данным И. В. Гребенщикова, полирование является не
только механическим, но и химическим процессом, во время кото-
рого снимается оксидная пленка, образующаяся на обрабатывае-
мом металле под воздействием кислорода воздуха и таких поверх-
ностно активных веществ, как стеариновая кислота, входящая
в состав пасты. Пленка срывается полировальником вследствие
ее соединения с поверхностью полировальника, покрытого пастой.
При полировании металла под влиянием поверхностно-актив-
ных веществ, входящих в пасту, на поверхности металла также
протекают адсорбционные явления, которые значительно облег-
чают удаление металла, как это было установлено П. А. Ребин-
дером.
В большинстве случаев полирования имеет место процесс,
при котором снимается значительный слой металла (до 0,3 мм
и больше), т. е. происходит процесс шлифования. Такое полирова-
ние применяют не только для отделки, но часто для достижения
размеров, близких к требуемым. Механизм процесса такого поли-
рования мало отличается от процесса шлифования. И в том, и
в другом случае происходит главным образом срезание стружки,
которому способствуют пластические деформации, возникающие
под действием сил резания и повышения температуры на шлифуе-
мой поверхности.
292
Назначение того или другого процесса при обработке деталей
определяется условиями работы, конфигурацией детали и эконо-
мичностью. Очень часто последовательно применяют процессы
шлифования и полирования.
Полированием может быть достигнута чистота поверхности
10—12-го класса, причем за одну операцию чистота поверхности
повышается на один-два класса. На время полирования оказы-
вает влияние шероховатость исходной поверхности, что и надо
иметь в виду при назначении технологического процесса.
Полирование кругами. Самым распространенным способом
является полирование войлочными (фетровыми) кругами с нака-
танным абразивным зерном. Войлочные заготовки для кругов
должны иметь одинаковую плотность, чтобы не было неодинако-
вого растяжения их при работе и искажения формы круга, в ре-
зультате которого полирование будет происходить с ударами и
биением. Накатка зерна производится в два-четыре слоя, причем
первый слой обязательно накатывается с применением мездро-
вого клея, а последующие слон могут накатываться и с жидким
стеклом. Для накатки первого слоя зерна жидкое стекло не при-
меняют, так как оно плохо соединяется с войлоком, вследствие
чего абразивные зерна при работе быстро осыпаются.
Накатку производят в два приема: сначала наносят слой клея,
а затем на него слой зерна. Иногда накатывают абразивную массу,
состоящую из смешанных и сваренных вместе абразивных зерен
и клея (мездрового или рыбьего). Соотношение зерна и клея
в массе берется в зависимости от желаемой жесткости полироваль-
ного круга. Для жестких кругов используют больше зерна и
меньше клея (6—8 весовых частей зерна и 3—4 весовые части
клея); для более эластичных кругов берут обратное соотношение.
Часто первый слой на круг накатывают из массы с отношением
зерна и клея 4 : 6, второй слой с- соотношением 5 : 5 и третий
с соотношением 6 : 4. Клей, применяемый для накатки кругов,
дблжен храниться в сухом месте, так как при хранении в сыром
месте он впитывает в себя влагу, быстро загнивает и теряет клея-
щую способность.
В зависимости от требуемого класса чистоты, свойств обраба-
тываемого металла и оставленного для полирования слоя выби-
рают зернистость и вид абразивного материала. Для полирования
цветных металлов применяют круги из мягкого войлока. Стальные
детали, изделия из камня, кожи и т. п. полируют кругами из
жесткого войлока; алюминиевые детали полируют кругами из
мягкого войлока, накатанными электрокорундом при скорости
около 30 м!сек и небольших давлениях. Обычно войлочные круги
применяют для достижения чистоты 8—9-го класса; в этих слу-
чаях выбирают абразивное зерно № 6—4.
Для достижения чистоты 10—12-го класса фетровые круги
шаржируют пастой, изготовленной из зерен № 4—М28. Пасты
293
chipmaker.ru
изготовляют из разных полировальных материалов: микропо-
рошков корунда, карбида кремния, венской извести, крокуса
(окиси железа), трепела, окиси хрома и др. Связующими веще-
ствами обычно являются воск, парафин, сало. Для усиления поли-
рующего действия в пасту добавляют такие поверхностно-актив-
ные кислоты, как стеариновая и олеиновая. Так, грубая и средняя
пасты ГОИ делаются со стеариновой, а тонкая со стеариновой и
олеиновой кислотами.
В связи с высокой стоимостью и дефицитностью войлочных
кругов в последнее время все шире применяют полировальные
круги из текстильных материалов и бумаги. Текстильные круги
делают из хлопчатобумажной ткани путем склеивания и спрессо-
вывания отдельных сшитых секций. Такая ткань лучше сцеп-
ляется с клеем, чем обычная, вследствие чего круги, изготовлен-
ные из нее, имеют более высокую стойкость. В отличие от войлоч-
ных на текстильные круги первый слой зерна может наклеиваться
жидким стеклом, так как ткань хорошо сцепляется с ним. Текстиль-
ные круги той же зернистости, что и войлочные, позволяют полу-
чать чистоту поверхности 7—8-го класса.
Бумажные круги изготовляют из сшитых и спрессованных
вместе листов гладкой или гофрированной бумаги. Зерно накаты-
вается на них при помощи силиката. Жесткость бумажных кругов
позволяет применять их только для получения чистоты поверх-
ности 6—7-го класса. Круги из гофрированной бумаги обладают
большей эластичностью, чем из гладкой бумаги, и обеспечивают
в силу этого менее шероховатую поверхность. Стойкость бумаж-
ных кругов выше, чем текстильных, а стойкость последних выше
войлочных.
Перед нанесением зерна на круг его необходимо тщательно
выправить и отбалансировать, чтобы избежать биения и неуравно-
вешенности. Вес бумажных кругов того же размера обычно на
40—50% выше, чем войлочных, поэтому их надо балансировать
с большей тщательностью.
Полирование из-за нулевой водостойкости мездрового и сили-
катного клея производится обычно всухую, вследствие чего сопро-
вождается значительным пылевыделением и опасностью прижо-
гов, особенно при снятии слоев металла 0,1—0,3 мм. В тех слу-
чаях, когда снимается слой толщиной в доли микрона, этот вид
декоративной обработки часто называют глянцеванием. Он произ-
водится обычно при помощи жестких фетровых или хлопчатобу-
мажных кругов, шаржированных тонкой пастой. В результате
глянцевания достигается уменьшение шероховатости поверхности
на один-два разряда. Исходная чистота поверхности обычно при-
нимается 10—11-го класса. Зеркальная поверхность достигается
при полировании пастой нз окиси хрома, крокуса или трепела.
Для полирования криволинейных поверхностей, например
канавок сверл и т. п., в последнее время все шире применяют гиб-
294
кие круги, обладающие эластичностью. Гибкие круги изготовляют
на вулканитовой связке, в составе которой уменьшается коли-
чество серы и увеличивается содержание актинапа. Эти круги
изготовляют четырех степеней эластичности, проверяемой на при-
боре Джонса путем вдавливания шарика диаметром 1/8" под
определенной нагрузкой (1 кГ):
Высокая	Средняя	Малая	Жесткая
Степень и обозначение эла-
стичности ........... 1ГК	2ГК	ЗГК	4ГК
Глубина лунки в	мм . . .	0,18—0,15	0,15—0,12	0,12—0,08	0,08—0,06
Круги эластичностью 1ГК и 2ГК изготовляют обычно из зерна
электрокорунда № 16 и применяют в тех случаях, когда надо по-
лучить чистоту 9—10-го класса. Круги эластичностью ЗГК и 4ГК
делают зернистостью 40—25 и применяют для достижения чистоты
поверхности 8—9-го класса и зернистости 50—40 для чистоты
7—8-го класса. Гибкие круги выпускают диаметром 70—500 мм,
толщиной 6—75 мм и применяют для полирования различных
деталей и инструментов со скоростью 18—20 м/сек.
При уменьшении зернистости шероховатость почти не умень-
шается; с увеличением времени полирования шероховатость
уменьшается; с увеличением давления резания круг перестает
полировать, возникают вибрации и нагрев, что говорит о необхо-
димости правки. Чем выше степень эластичности гибких кругов,
тем больший достигается блеск поверхности. При полировании
гибкими кругами обычно снимается припуск 0,005—0,015 мм.
Жидкостное полирование основано на принципе выбрасывания
жидкости со скоростью 50 м/сек и выше, насыщенной абразивом;
жидкость ударяется о гребешки обрабатываемой поверхности и
частично снимает их, а частично заглаживает, вследствие чего
характер профиля первоначальной поверхности резко изменяется.
Выброс абразивной струи производится насосом высокого давле-
ния или под давлением сжатого воздуха из установок, напоминаю-
щих пескоструйные аппараты. В результате выброса абразивной
струи с такой скоростью обрабатываемая поверхность подвер-
гается ударам миллионов зерен в секунду.
Схема установки для жидкостного полирования показана на
рис. 84. Установка имеет камеру 1, в которой при помощи перед-
ней и задней бабок 2 и 3 или другим способом закрепляется обра-
батываемая деталь, приводимая во вращение при помощи электро-
двигателя 4. Рабочая жидкость находится в, баке 5, из которого
при помощи электронасоса 6 и гибкого шланга 7 подается в фор-
сунку 8, в которую одновременно поступает и сжатый воздух по
трубопроводу 9. Форсунка приводится в движение при помощи
каретки 10 и винта подачи 11 электродвигателем или другим спо-
собом и имеет возможность наклоняться под нужным углом. Такой
схемой обычно пользуются при работе с жидкостью, насыщенной
микропорошками. При работе с жидкостью, насыщенной более
295
chipmaker.ru
крупными частицами абразивов, бак снабжают смесительным
устройством для непрерывного смешения абразивной жидкости,
так как иначе часть абразивных частиц оседает на дно и состав
жидкости получается неравномерно насыщенным, вследствие чего
с обрабатываемой поверхности снимается неодинаковый слой.
Конструкции применяемых установок различны и зависят от кон-
Рис. 84. Схема установки для жидкостной абразивной
обработки металлов
фигураций и размеров обрабатываемых деталей, метода подачи
суспензии, величины давления, количества одновременно обра-
батываемых деталей и т. п.
Жидкостное полирование, иногда называемое жидкостным
хонингованием, особенно часто применяют при обработке деталей,
имеющих сложную конфигурацию, для которых трудно или не-
возможно использовать другие методы чистовой отделки и очистки,
например для отделки профильных штампов, форм для литья под
давлением, сверл и другого режущего инструмента, а также
при подготовке под гальванопокрытие, для очистки отливок и
для декоративного полирования.
Обработка глубоких и особенно профильных отверстий вызы-
вает обычно большие трудности. Методом жидкостного полирова-
ния можно обрабатывать отверстия длиной до 15 м и больше
296
и при этом малых диаметров, получая чистоту поверхности 7-го
класса и выше.
Таким образом, при жидкостном полировании являющиеся
режущим инструментом абразивные зерна не связаны между собой,
станком и деталью какими-либо жесткими связями.
Обрабатываемые детали перед процессом жидкостного полиро-
вания должны быть тщательно промыты для удаления с них за-
грязнений и жиров, что улучшает условия полирования. В зави-
симости от вида обрабатываемого материала для жидкостной
обработки применяют зерно, порошки или микропорошки электро-
корунда и карбида кремния. Для очистки обычно применяют-
абразивное зерно зернистостью до № 10 и для полирования зер-
нистостью № 10—М5. Иногда для легких металлов применяют
гранулированный кварцевый песок. В связи с тем, что твердость
и прочность кварцевого песка значительно меньше, чем электро-
корунда, его берут для достижения того же класса чистоты на
две-три степени крупнее. Производительность при применении
электрокорунда в несколько раз выше, чем при применении квар-
цевого песка.
Абразивная суспензия обычно составляется из 25—50 вес. ча-
стей абразивного зерна и 75—50 вес. частей содовой эмульсии,
так что объемный вес жидкости равняется —2. Содержание в жид-
кости более 50% абразива допускается для мелких порошков
и микропорошков (№ 5—М7), а для более крупных номеров зер-
нистости не рекомендуется. Излишняя концентрация зерен в жид-
кости вызывает их удары друг о друга, что мешает их работе.
Часто в жидкость добавляют ингибиторы для предотвращения
коррозии и уничтожения жира и загрязнений на деталях.
Наиболее распространенной суспензией является водный рас-
твор, содержащий 1—2,5% соды и 0,5% нитрида натрия на 65—
80% воды и 35—20% абразива по весу. Требуемый номер зерни-
стости абразива выбирается в зависимости от класса чистоты ис-
ходной и требуемой поверхности. В табл. 45 приведены реко-
мендации Ш. М. Билика.
Таблица 45
Высота неровностей в зависимости от зернистости
Исходная высота неровностей в мк	Достигаемая высота неровностей в мк	Требуемый иомер зернистости	Исходная высота неровностей в мк	Достигаемая высота неровностей в мк	Требуе- мый номер зерни- стости
40—20	3—5	50	4—1,6	0,5—0,9	5
20—10	2—4	25	1,6—1,0	0,5—0,8	М28
10—7	1,1 —1,6	12	1,0 и ниже	0,3—0,5	М20
7—4	0,7—1,5	8			
297
chipmaker.ru
Число зерен в суспензии и скорость ее подачи определяют
число ударов и снимаемых стружек. По данным Ш. М. Билика,
оно равно 2- 10е — 25-10® в секунду.
Производительность жидкостного полирования зависит от
давления воздуха и скорости струи, номера зернистости и кон-
центрации абразива в жидкости, угла и расстояния установки
сопла, конструкции соплового устройства, свойств обрабатывае-
мого материала и т. д. Чем больше давление воздуха и скорость,
крупнее зернистость, тем больше кинетическая энергия удара и
выше производительность. Для каждой зернистости существует
оптимальное давление воздуха. Оно колеблется в пределах 1—
10 кПсм2. При зернистости абразива в жидкости М28—М20
наивыгоднейшим является давление воздуха 4 кПсм2, при зерни-
стости 10—12 давление 5—8 кГ!см\ т. е. чем крупнее зернистость
абразива, тем выше давление воздуха. Давление жидкости не ока-
зывает влияния на шероховатость поверхности. Вместе с тем пре-
вышение давления сверх указанного может вызвать, особенно
при обработке вязких материалов, шаржирование обрабатывае-
мой поверхности абразивным зерном, содержащимся в жидкости,
а также увеличенный расход суспензии.
Оптимальное расстояние от отверстия сопла до обрабатывае-
мой поверхности зависит от давления, конструкции сопла и дру-
гих параметров и должно устанавливаться так же, как и угол
направления струи, в каждом отдельном случае опытом. Сила
удара струи
g
где у — плотность суспензии;
g — ускорение силы тяжести;
v — скорость струи;
F — площадь поперечного сечения струи.
Таким образом, сила удара возрастает с увеличением скорости
струи и уменьшением ее длины. Поэтому при полировании, осо-
бенно криволинейных поверхностей, следует сохранять расстоя-
ние от сопла до обрабатываемой поверхности наивыгоднейшим
постоянным. Обрабатываемая поверхность не должна находиться
в непосредственной близости от отверстия сопла, а примерно на
расстоянии 50—100 мм. Так, по данным Венгерского института
технологии машиностроения, наибольший съем металла полу-
чается, когда сопло находится на расстоянии 70 мм от обрабаты-
ваемой поверхности при угле падения струи 33° при обработке
алюминия и при угле падения струи 40° в случае обработки стали.
Исследования В. И. Котова показали, что наивысшая произво-
дительность получается при расстоянии сопла от поверхности
50 мм, при угле расположения сопла 45° как при обработке алю-
миния, так и стали. Но так как шероховатость поверхности при
298
расположении сопла под углом 30° при полировании алюминия
получается лучше, то для алюминия рекомендуется этот угол
падения струи. По другим данным, оптимальное расстояние
при обработке стали равняется 80 мм, а при обработке алюминия
100 мм, причем наивыгоднейшим углом направления струи яв-
ляется угол в пределах 15—45° и, в частности, для алюминия —
угол в 45°. С увеличением угла выше 45° производительность
резко уменьшается в связи с тем, что режущее действие частиц
снижается. Также уменьшается съем и с увеличением расстояния
положения сопла тем больше, чем больше это расстояние, что
объясняется увеличением сопротивления, падением скорости струи
и силы удара абразивных частиц. С увеличением размера зерен,
а следовательно, и их массы
сила удара возрастает и произ-	<£
водительность съема повышает-	/
ся так-же, как с увеличением	воздух
концентрации зерен в жидкости.	Л.
При зернистости № 16 величина	n*
снимаемого слоя металла в 2—
3 раза больше, чем при зернисто-
сти № 5 (0,004—0,005 мм}. С
увеличением твердости и хруп-
кости абразивных зерен съем
металла увеличивается.
При жидкостном полирова-
Рис. 85. Схема соплового устройства
нии деталей из чугуна и цвет-
ных металлов рекомендуется брать меньшие углы и скорости струи.
Производительность съема зависит также и от вида обрабатывае-
мого материала; так, при обработке алюминия она выше, чем при
обработке стали, в 2 раза.
Съем металла с обрабатываемой поверхности значительно выше
при таком устройстве сопла, когда 'воздух идет по внутренней
трубке, а жидкость по наружной. Однако для повышения износо-
стойкости сопла в практике применяют такие устройства, в кото-
рых рабочая жидкость идет по внутренней трубке, а воздух по
наружной (рис. 85). По данным В. И. Котова, максимальный съем
металла получается, когда расстояние а = 110 мм. Для каждого
отдельного случая полирования эту величину следует устанавли-
вать опытом. Сопло для повышения его износостойкости следует
делать из термокорунда или карбида бора. Равномерность съема
повышается при применении таких сопловых устройств, у кото-
рых выходные отверстия имеют щелевидные, а не круглые сечения.
Жидкостное полирование обычно ведут в две и больше операций,
применяя на каждой последующей операции в зависимости от
требуемого класса чистоты более мелкие зерна. При чистоте ис-
ходной поверхности 7-го класса зернистость абразива на первой
операции следует брать не крупнее № 6—5. Максимальная чистота,
299
chipmaker.ru
которую можно достигнуть при жидкостном полировании, при при-
менении микропорошков М14—М10 — 10—11-го класса.
Производительность жидкостного полирования не выше про-
изводительности других видов полирования. Жидкостное поли-
рование не устраняет такие дефекты поверхности, как риски,
но вместе с тем оно позволяет выявить трещины, раковины и т. п.,
образовавшиеся при предшествующей обработке, и создает такую
поверхность, которая лучше удерживает смазку и этим обеспечи-
вает их большую стойкость.
После жидкостного полирования на поверхности образуется
наклеп, причем поверхность не имеет направленных следов обра-
ботки, прижогов, микротрещин; на этой матовой поверхности
равномерно распределены углубления, что способствует вскры-
тию дефектов, которые не видны после обычного шлифования.
Этот процесс повышает износостойкость, предел выносливости
и стойкость деталей от коррозии. Так, по данным Э. А. Сателя
и М. А. Елизаветина, износостойкость поверхности, полученной
методом гидрополирования, повышается на 25—30% по сравнению
с механическим полированием. Усталостная прочность стали,
обработанной гидрополированием, повышается на 15%.
ГЛАВА XXII
ЭКСПЛУАТАЦИЯ АБРАЗИВНЫХ И АЛМАЗНЫХ
ИНСТРУМЕНТОВ
Операции абразивной обработки являются как правило
завершающими в процессе производства деталей машиностроения.
Они определяют точность, качество, рабочую стойкость трущихся
деталей и в целом долговечность работы оборудования. Брак
на шлифовальных операциях особенно недопустим, так как это
означает потерю всех произведенных затрат на предыдущих
операциях. Поэтому совершенно естественно, что вопросам выбора
и эксплуатации абразивных инструментов должно уделяться
большое внимание.
На органы, ведающие абразивным хозяйством предприятия,
возлагаются следующие функции.
1.	Изучение парка' шлифовальных и заточных станков и его
оснащенности.
2.	Определение годовой потребности в алмазном и абразивном
инструменте для каждого станка, цеха и предприятия в целом.
?	3. Установление требуемых характеристик алмазных и абра-
зивных инструментов для каждой операции шлифования.
4.	Составление и защита заявки -на алмазные и абразивные
инструменты и подготовка договоров на их поставку.
5.	Наблюдение за своевременной поставкой алмазных и абра-
зивных инструментов и обеспечение ими цехов своего предприятия.
6.	Техническая приемка алмазных и абразивных инструментов
по размерам, характеристикам и прочности и организация их
хранения, учета и выдачи.
7.	Разработка норм расхода алмазных и абразивных инстру-
ментов на основе изучения и анализа их работы и контроль за
их соблюдением.
8.	Подготовка абразивных инструментов к работе на шлифо-
вальных станках: балансировка, установка на фланцы, переточка
кругов (если требуется), сборка на шпинделе при многокамневом
шлифовании, ликвидация биения и пр.
9.	Определение потребности и обеспечение завода правящими
инструментами, их приемка и испытание.
301
chipmaker.ru
10.	Участие в работе технологов по определению режимов
работы абразивных, алмазных и правящих инструментов.
11.	Технический надзор за правильной эксплуатацией алмаз-
ных, абразивных и правящих инструментов.
12.	Участие в проведении испытаний опытных алмазных и абра-
зивных инструментов (с новыми характеристиками) и дача заклю-
чений по ним.
13.	Организация и наблюдение за работой участков центра-
лизованной заточки и доводки.
14.	Организация участка подготовки к работе алмазного
инструмента, учет и выдача алмазов и алмазных инструментов,
защита заявок на алмазные инструменты из натуральных алмазов.
15.	Организация участка по подготовке шлифовальных лент,
переточке кругов и использованию их отходов.
16.	Проведение работы по замене нестандартных абразивных
инструментов стандартными, изучение, обоснование и защита
применения нестандартного абразивного инструмента в случаях
невозможности .применения стандартного.
17.	Рекламационная работа по вопросам качества алмазного
и абразивного инструмента.
18.	Изучение постановки абразивного хозяйства на других
машиностроительных заводах и перенос опыта.
19.	Руководство абразивным цехом по изготовлению абра-
зивного инструмента (шлифовальных кругов, брусков, паст,
лент и т. ц.), если на данном предприятии имеется такой цех.
20.	Участие в работе по внедрению алмазно-абразивного
инструмента, проведение работ по повышению и снижению твер-
дости абразивных инструментов.
Одно перечисление вопросов, которыми должны заниматься
работники абразивного хозяйства, говорит о том, что это весьма
важное дело для каждого предприятия, широко применяющего
абразивную и алмазную обработку. Следует помнить, что абра-
зивный инструмент несмотря на кажущуюся свою простоту,
требует весьма умелого подхода для его правильного выбора
и эксплуатации.
РИЛО/КЕНИ.
зоз
Продолжение прилоЖ. 1
304
Наименование деталей	Материал детали	Наименование операции шлифования	Вид абра- зивного мате- риала	Номер зернистости	Степень твердости	Вид СВЯЗКИ
Бойки для молотков	Сталь углеродистая То же »	Обдирочное Плоское — периферией круга Круглое наружное	э э э	80—50 50—40 50—40	ст i—стз CM1—С1 Cl—С2	Б К К
Бритвы	Сталь закаленная То же	Предварительное зата- чивание Окончательное затачива- ние	ЭБ ЭБ	25—16 8—16	СМ 1—СМ2 СМ1—СМ2	К К
Вал карданный	Сталь хромистая То же	Предварительное шлифо- вание крестовины Окончательное шлифова- ние крестовины	Э Э	40 16	С2—СТ1 СТ1	К к
Вал коленчатый авто- машин ЗИЛ	Сталь То же	Предварительное круг- лое шлифование корен- ных шеек,и галтелей Окончательное круглое шлифование коренных и шатунных шеек	Э э	50—40 40	МТ1—Т1 СТ2—СТЗ	к к
Вал кулачковый авто- машин ЗИЛ	»	Предварительное круг- лое наружное шлифо- вание шейки Предварительное круг- лое наружное шлифо- вание кулачков и экс- центрика Окончательное шлифо- вание кулачков и экс- центрика	э э э	40 80 25	СТ1 СТЗ СТ1	к к к
Продолжение прилож. 1
Наименование деталей	Материал детали *	Наименование операции шлифования	Вид абра- зивного мате- риала	Номер зернистости	Степень твердости	Вид связки
Вал первичный	Сталь	Внутреннее	ЭБ	25	СТ1	к
Вал промежуточный	То же	Круглое наружное	Э	25	С2	к
Вал коленчатый ком-	»	То же	Э	40	Т1	к
прессора Вал распределительный		»	Э	40	СТЗ	к
автомашины ГАЗ-51		•				
		Бесцентровое	Э	16	стз	к
Вал вторичный короб-	»	Шлицешлифование	ЭБ	16	СМ2	к
ки перемены переда- чи машины М-20						
Валики шлицевые	» незакаленная	Круглое наружное	Э	50—40	С2—СТ1	к
	» закаленная	»	Э	40	СМ2—С1	к
		Бесцентровое	Э	40	Cl—С2	к
Валки для горячей	Чугун	Круглое	обдирочное	кч	125—80	СТЗ—Т1	Б
прокатки		шлифование Предварительное круг-	кч	40	СМ1—СМ2	К
		лое наружное То же	кч	80—50	Cl—С2	Б
		Окончательное круглое	КЧ	40—25	СМ2—С1	Б
		наружное Отрезка	кч	80—50	СТ1—СТ2	Б
Валки для холодной	То же	Предварительное круг-	КЧ	50	Cl— С2	Б
прокатки		лое наружное Окончательное круглое	кч	25—16	Cl—С2	Б
		наружное Доводочное круглое на-	КЗ	М40	СМ 1-СМ2	Б
		ружное				
Продолжение прилож. 1
Наименование деталей	Материал детали	Наименование операции шлифования	Вид абра- зивного мате- риала	Номер зернистости	Степень твердости	Вид связки
Валки для холодной	Сталь закаленная	Предварительное круг-	э	40—25	СМ 1—СМ2	к
прокатки		лое наружное Окончательное	э	12—10	МЗ-СМ1	к
		Поводочное	ЕК	М28		Б
Валы	Сталь иезакаленная	Круглое наружное	Э и ЭБ	40	С1—СТ1	К
	Сталь закаленная	То же	Э и Эи	40	СМ1-С1	К
Веретена	Сталь незакаленная	Предварительное круг-	э	40	СТ2—СТЗ	К
		лое наружное Бесцентровое предвари-	э	40	С2-СТ1	к
		тельное				
	Сталь закаленная	Окончательное круглое	ЭБ	25	Cl—С2	к
		наружное Окончательное бесцен-	Э	40—25	СМ2—С2	к
Вилки велосипедные	Сталь	Зачистка мест сварки	Э	125—80	СТ2—Т1	Б
Вилы	То же	Обдирка после поковки	Э	125—80	СТЗ—Т1	Б
		Затачивание зубьев	Э	80—50	СТ2—СТЗ	Б
Винты микрометров	»	Предварительное круг-	Э	41—25	СМ2—С2	К
		лое наружное Окончательное круглое	ЭБ	25-16	СМ 1—СМ2	К
Вкладыши подшипников	Бронза	Круглое наружное	кч	50—40	М3—СМ1	К
		Внутреннее	кч	 40—25	М3—СМ1	К
Втулки	Чугун	Плоское торцовое	кч	80—50	СМ2—С1	Б
	»	Круглое наружное	кч	40	Cl—С2	К
		Бесцентровое	кч	40	С1— СТ1	К
		Внутреннее	кч	50—40	СМ1—СМ2	К
Продолжение прилож. 1
		Наименование операции шлифования	Вид абра-			
Наименование деталей	Материал детали		зивного мате- риала	Номер зернистости	Степень твердости	Вид связки
						
Втулки	Сталь незакаленная	Бесцентровое	Э	40	СМ2—С2	к
	» закаленная	Круглое наружное	Э	50-25	СМ2—С1	к
		Бесцентровое предвари-	э	40	СМ2-С1	к
		тельное				
		Бесцентровое оконча-	Э	25	СМ2-С1	к
		«тельное				
		Внутреннее предвари-	ЭБ	40	СМ 1—СМ2	к
		тельное				
		Внутреннее окончатель-	ЭБ	25	СМ 1—СМ2	к
		ное				
Гильзы трактора	Сталь	Внутреннее предвари-	ЭБ	12	М3—СМ1	к
		тельное				
		Внутреннее окончатель-	КЗ	5	М3—СМ1	к
		ное				
Гнльзы (автотрактор-	Чугун специальный	Круглое наружное	кч	50—40	СМ2-С1	к
		Внутреннее	кч	40	СМ 1—СМ2	к
		Хонингование предвари- '	КЗ	10—8	Cl—СТ1	к
		тельное Хонингование оконча-	КЗ	М28-М20	М3—СМ1	к
		тельное				
Гребенка зуборезная	Сталь быстрорежу-	Шлифование рабочей	ЭБ	25	СМ1—СМ2	к
	щая	части зубьев Затачивание передней	ЭБ	25	М3—СМ1	к
		поверхности зубьев чашечными кругами				
	То же	Затачивание передней	ЭБ	16	СМ2	к
		поверхности по выемке				
307
и
I
g	Продолжение прилож. 1 ?
оо_________________________________________________________________________________________________________________________ э
Наименование деталей	Материал детали	Наименование операции шлифования	Вид абра- зивного мате- риала	Номер зернистости	Степень твердости	Вид связки
		Доводка	КЗ	6	М3—СМ1	Б
Долбяки	Сталь быстрорежу-	Шлифование плоскостей	ЭБ	50—40	М3—СМ1	К
	щая	торцом круга			СМ1-СМ2	
	То же	Шлифование плоскостей	ЭБ	25—16		К
		периферией круга Шлифование зубьев:			СМ1—СМ2	
		модуль 1	ЭБ	10—8		К
		модуль 2	ЭБ	16—12	СМ1—СМ2	К
		модуль 3—4	ЭБ	25—16	М3—СМ1	К
		модуль 5—6	ЭБ	40—25	М3—СМ1	К
		Заточка	ЭБ	46—25	МЗ-СМ1	К
Долота и стамески	Сталь ииструменталь-	Плоское торцом круга	Э	80—50	СМ2—С1	Б
	ная н быстрорежу-					
	То же	Шлифование краев	Э	50-40	С2—СТ1	Б
		Заточка	Э	40	СМ2-С1	К
Дышла паровозные	Сталь	Плоское торцом круга	Э	80	СМ1—СМ2	К
			Э	80	Cl—С2	Б
Заклепочные швы и	»	Зачистка после заклепки	э	80—50	С1-С2	К
соединения			э	80—50	СТ2—СТЗ	Б
Звенья цепей сельско-	Чугун	Обдирочное	кч	125—80	СТ2—СТЗ	Б
хозяйственных машин	Ковкий чугун (отож-	»	э	125—80	СТ1—СТ2	Б
	женный) Сталь марганцови-	»	э	125—80	СТ2—СТЗ	К
	стая	»	э	125—80	СТЗ—Т1 •	Б
Продолжение прилож. 1
Наименование деталей	Материал детали	Наименование операции шлифования	Вид абра- зивного мате- риала	Номер зернистости	Степень твердости	Вид связки
Звездочки для сельско-	Чугун серый	Зачистка зубьев	кч	50	СТ2	к
хозяйственных машин						
Зенкеры конусные	Сталь быстрорежу-	Затачивание передней	ЭБ	40	СМ2—С1	к
	щая	поверхности зубьев				
	То же	Затачивание задней по-	ЭБ	25	СМ2	к
		верхиостн зубьев ча-				
		шечными кругами				
	»	Доводка	КЗ	8-6	СМ2—С2	Б
	Твердый сплав	Затачивание	КЗ	25	СМ1—СМ2	К
		Доводка	А	А8		Б
Зенкеры насадные ци-	Сталь быстрорежу-	Затачивание чашечным	ЭБ	40	СМ2	К
линдрические для	щая	кругом				
скозных отверстий						
		Доводка чашечным кру-	КЗ	6	С2	Б
		ГОМ				
	Твердый сплав	Затачивание	КЗ	25	СМ1—СМ2	К
		Доводка	А	Ad		Б
Зубила	Сталь ииструменталь-	Обдирочное	ЭЗ	80	СТ1—СТ2	Б
	ная					
		Затачивание	ЭБ	40	С2—СТ1	К
Зубчатые колеса	Сталь закаленная	Плоское	периферией	Э	50—40	СМ 1—СМ2	К
	То же	Плоское торцом круга	Э	80—50	СМ2-С1	Б
	»	Внутреннее	ЭБ	40	СМ1—СМ2	К
	»	Шлифование зубьев	ЭБ	40—25	СМ1—СМ2	К
	Чугун	Обдирочное	кч	80	СТ 1—СТЗ	Б
Иголки	Сталь закаленная	Затачивание острия	э, КЗ	40—25	СТ1—СТЗ	К
тз
3
й!
2
w	Продолжение прилож. 1
Наименование деталей	Материал детали	Наименование операции шлифования	Вид абра- зивного мате- риала	Номер зернистости	Степень твердости	Вид связки
Калибры, кольца резь-	Сталь закаленная	Плоское —- торцом кру-	э	80—50	М3—СМ1	к
бовые		га				
	То же	Плоское — периферией	э	50—40	СМ1—СМ2	к
		круга				
	»	Внутреннее	ЭБ	25—16	М3—СМ1	к
	»	Предварительное шли-	ЭБ	8—10	СМ2-С2	к
		фование резьбы				
	»	Окончательное шлифо-	ЭБ	6—5	С2—СТ1	к
		вание резьбы				
Калибры, пробки глад-	в	Предварительное шли-	Э	40	С1	к
кие, вставки		фование измеритель- ной поверхности		25—16		
	в	Окончательное шлифо-	ЭБ		СМ1-СМ2	к
		вание измерительной поверхности				
	»	Шлифование торца	ЭБ	25—16	Cl— С2	к
	»	Шлифование центров	ЭБ	25—16	С2-СТ1	к
		Шлифование фаски	ЭБ	40—25	Cl—С2	к
Калибры, пробки резь-	в	Шлифование резьбы по	ЭБ	М28	С2—СТ2	к
бовые		целому металлу:				
		шаг резьбы до	ЭБ	320	Т1—Т2	Б
		0,75 мм				
	в	шаг резьбы от 1,0	ЭБ	М40	С2—СТ1	к
		.до 1,5 мм	ЭБ	5	СТЗ—Т1	Б
	»	шаг резьбы 1,75 мм	ЭБ	4	Cl—С2	К
			ЭБ	6	СТЗ—Т1	Б
Продолжение прилож. 1
Наименование деталей	Материал детали	Наименование операции шлифования	Вид абра- зивного мате- риала	Номер зернистости	Степень твердости	Вид связки
Калибры, пробки резь-	Сталь закаленная	Шлифование резьбы по				
бовые		нарезанному профилю:				
		шаг резьбы до	ЭБ	4	С1-С2	к
		2,0 мм	ЭБ	5	СТ1—СТ2	Б
	То же	шаг резьбы от 2,5	ЭБ	5	СМ2—С1	К
		до 4,0 мм	ЭБ	6	СТ1—СТ2	Б
	В	шаг резьбы от 4,5	ЭБ	5	СМ2—С1	К
		до 5,0 мм	ЭБ	6	СТ1—СТ2	Б
	»	Шлифование резьбы по				
		нарезанному профилю:				
	в	шаг резьбы от 5,5	ЭБ	6	. СМ1—СМ2	К
		до 6,0 мм	ЭБ	10	С2-СТ1	Б
	в	Круглое наружное	ЭБ	40-25	Cl—С2	К
Калибры-скобы	Сталь незакаленная	Плоское обдирочное —	ЭБ	50	С2-СТ1	Б
	штампованная	торцом круга				
	То же	Плоское периферией	ЭБ	40—25	СМ1-СМ2	К
		круга				
	»	Шлифование плоскостей	ЭБ	25	СМ2	К
		предварительное				
		То же, окончательное	ЭБ	10	СМ1	К
Картеры автотрактор-	Чугун серый	Плоское	кч	50-40	СМ2-С1	К
ных двигателей » »			кч	80—50	Cl—С2	Б
Клапаны автотрактор-	Сталь-	Предварительное пло-	Э	80—50	СМ2—С1	Б
ных двигателей		ское торцов стержня				
	»	Окончательное — торцов	М	40	СТ1—СТ2	К
		стержня	Э	50—40	СМ1-СМ2	Б
	в	Шлифование фаски	ЭБ	40-25	С2—СТ1	К
312
Продолжение прилож. 1
ТЗ
3
Наименование деталей	Материал детали	Наименование операции шлифования	Вид абра- зивного мате- риала	Номер зернистости	Степень твердости	Вид СВЯЗКИ
Клапаны автотрактор- ных двигателей	Сталь	Предварительное бесцен- тровое	э	50—40	С2—СТ1	к
	То же	Окончательное бесцен- тровое	э	25	С1-С2	к
	»	Бесцентровое шлифова- ние по радиусу и ко- нусу стержня	э	16	ВТ1	к
Клещи кузнечные	»	Окончательное круглое шлифование фаски кла- пана	э	12	СТ2	к
	» незакаленная	Обдирочное	э	125—80	СТ2—СТЗ	Б
Ключи гаечные	В	Обдирочное шлифование плоскостей Обдирочное шлифование контурных поверхно- стей	э э	125—80 80-50	СТ2—СТЗ СТ2—СТЗ	Б Б
Колосники	Чугун ковкий	Обдирочное шлифование зева ключа	э	125-80	СТ1—СТ2	К
	Чугун	Обдирочное	кч	125—80	СТ 1—СТЗ	Б
Кольца подшипниковые	Сталь подшипнике-	Шлифование бортиков	ЭБ	16	СМ2	Б
	вал	Предварительное шли- фование роликовых дорожек То же, окончательное шлифование	ЭБ ЭБ	25 10	СМ2-С1 МЗ-СМ2	К Б
Продолжение прилож. 1
Наименование деталей	Материал детали	Наименование операции шлифования	Вид абра- зивного мате- риала	Номер зернистости	Степень твердости	Вид связки
Кольца подшипниковые	Сталь подшипнико- вая	Предварительное шлифо- вание желобов Окончательное шлифова- ние	э э	10—16 10—5	СТ С-СТ	в в
Кольца поршневые (ав- тотракторные)	Чугун	Бесцентровое внутреннее и наружное обдироч- ное	э	80—50	СТ 1-СТЗ	К
	»	Круглое наружное	кч	50—40	СМ2—С1	К
	»	Предварительное двусто- роннее плоское шлифо- вание торцов	э	80—50	С2—СТ1	К
	в	Плоское — периферией	э	40-25	СМ1-С1	К
	»	Окончательное плоское	кч	12	С2	к
Конькн	Сталь незакаленная	Шлифование боковых плоскостей полозьев	э	50—40	СМ2—С1	Б
	То же	Заточка вручную	э	50—40	С1-С2	К
Корпус плуга	Сталь	Обдирочное	э	125—80	СТ2—СТЗ	Б
Корпус коробки скоро- стей станка	Чугун	Плоское — торцом кру- га	кч	80—50	Cl—С2	Б
Корпус втулки пово- ротного кулака	Сталь	Круглое	э	50	СТ1	К
	В	Плоское — торцом кру- га	э	40	СМ2	К
Кронштейны (автотрак- торные)	Чугун	Плоское обдирочное	кч	125—80	СТ1—СТ2 			Б
314
Продолжение пр Лож. 1
Наименование деталей	Материал детали	Наименование операции шлифования	Вид абра- зивного мате- риала	Номер зернистости	Степень твердости	Вид связки
Крюки	Сталь	Обдирочное	э	80	СТ2—СТЗ	Б
Кулисы (железнодорож- ные)	»	» Внутреннее	э э	125-80 50—40	СТ1—СТ2 СМ1-С1	Б К
Кулисный камень	Сталь цементованная закаленная	»	э	50—40	СМ1-СМ2	К
Лемеха (сельскохозяй- ственные) Лерки (круглые плаш-	Сталь незакаленная	Обдирочное шлифование	э	125—80	СТ2-СТЗ	Б
	Сталь ииструменталь-	Плоское	э	80—50	СМ1—СМ2	К
ки)	ная н быстрорежу- щая	Скашивание фаскн у от- верстия	э	25—16	СТ1—СТ2	К
Литье	Чугун ковкнй	Обдирочное	э	125—80	СТЗ—Т1	Б
Линейки измеритель- ные	Сталь закаленная	Плоское	э	50—40	СМ 1—СМ2	К
Лопаты	Сталь	Затачивание кромки	э	80—50	СТ2—СТЗ	Б
Магниты	»	Плоское — торцом кру- га	э э	125—50 80—40	МЗ-СМ2 Cl—С2	К Б
Матрицы волочильные	Сталь закаленная	Внутреннее	ЭБ	40—25	СМ1-С1	К
Матрицы волочильные	Твердые сплавы	»	КЗ	40—16	СМ1—СМ2	К
Матрицы для литья под давлением	Сталь	Плоское — торцом кру- га	э	80-50	СМ 1—СМ2	К
Маховики	Чугун	То же	кч кч	80 80	Cl—С2 СМ2—С1	Б К
Метчики	Сталь	Обдирочное	э	50	СТ 1—СТ 2	Б
	Сталь закаленная	Плоское шлифование квадрата	э	40—25	Cl—С2	К
Продолжение прилож. 1
Наименование деталей	Материал детали	Наименование операции шлифования	Вид абра- зивного мате- риала	Номер зернистости	Степень твердости	Вид СВЯЗКИ
Метчики	Сталь закаленная	Круглое шлифование ре-	э	40-25	СМ2—С2	к
	То же	жущей передней части Шлифование канавок	э	40—25	Cl—С2	к
	»	Затачивание под зубом	э	40—16	СМ2-С1	к
	»	Шлифование резьбы:				
		шаг резьбы до	ЭБ	М28	СТ1—СТ2	к
		1,0 мм шаг резьбы от 1,0	ЭБ	М40	С2—СТ1	к
		до 1,5 и.м шаг резьбы от 1,5	ЭБ	5—4	С2—СТ1	к
		до 2,5 мм шаг резьбы от 2.5	ЭБ	10—6	СМ2—С2	к
		до 4 0 мм				
Молотки ручные	»	Обдирочное	Э	80	СТ2—СТЗ	Б
Направляющие станков	Чугун	Предварительное пло-	КЧ, Э	80-50	СМ2—С1	Б
		с кое				
Наковальня		Окончательное плоское	КЧ, Э	40—25	СМ1—СМ2	Б, К
	Сталь	Плоское — торцом кру-	э	80—50	СМ2—С2	Б, К
		га				
Напильники	Чугун отбеленный	Обдирочное плоское	кч	125—80	СТ2—СТЗ	Б
	Сталь незакаленная	Обдирочное плоское	э	125—80	СТ 1—СТЗ	Б
	То же	Снятие заусениц	э	80	СТ1—СТ2	Б
	»	Плоское обдирочное	э н ЭХ	70—50	СТ1-СТ2	К
	»	Бесцентровое наружное	э	50—40	С2—СТ1	К
		шлифование круглых напильников				
316
Продолжение прилож. 1
Наименование деталей	Материал детали	Наименование операции шлифования	Вид абра- зивного мате- риала	Номер зернистости	Степень твердости	Вид связки
Нониусы (барабаны)	Сталь незакаленная	Круглое наружное	э	25	СМ2-С1	к
микрометров	То же	Подрезка торца и фаски	э	25	СМ2-С1	к
Ножи безопасных бритв	Сталь закаленная	Доводка (первая опера-	ЭБ	6	М3	Б
		ция)				
		Доводка (вторая опера- ция) Доводка (третья опера- ция) Затачивание	ЭБ	5	СМ1	Б
Ножи безопасных бритв	Сталь закаленная		ЭБ	14	СТ1	Б
Ножовочные полотна с	Сталь закаленная		Э	40—25	С2—СМ1	Б
крупным шагом Ножовочные полотна с	То же	Плоское торцом круга	ЭБ	16-10	СМ2-С1	К
мелким шагом Ножи машинные	Сталь закаленная	Отрезка	Э	80—50	СМ2-С1	Б
	То же	Затачивание:	Э	40—25	СТ1—СТ2	Б
	»	ручное автоматическое	э	50—40	СМ2—С2	Б
		Доводка ручная	э	25-16	СМ1-С1	К
	»	Затачивание:	ЭБ	10—6	СМ2—С2	К
Ножи столовые	Сталь инструменталь-	предварительное	Э	50—40	С—СТ	Б
	ная	окончательное	Э	25-16	СМ2-С1	Б
Ножи перочинные		предварительное	Э	25—16	СМ 1—СМ2	К
	То же	окончательное	Э	25—16	С1-С2	К
	»	Доводка режущего лез-	ЭБ	10—6	СМ2—С1	К
	»	ВИЯ	ЭБ	5-4	СМ1—С1	К
Ножницы для механи-	Сталь закаленная	Затачивание сегментны-	Э	60	СМ2-СМ1	Б
ческой резки металла		ми кругами			•	
тз
i
Продолжение прилож. 1
Наименование деталей	Материал детали		Наименование операции шлифования	Вид абра- зивного мате- риала	Номер зернистости	Степень твердости	Вид связки
Ножницы для механи- ческой резки металла	Сталь	закаленная	Затачивание кольцевы- мн кругами	ЭБ	50—40	СМ 1—СМ2	Б
Ось ведомой шестерни	Сталь »		Бесцентровое предвари- тельное Бесцентровое оконча- тельное	Э Э	40 25	СМ2 СТ	К В
Стрелки	Сталь стая	марганцови-	Обдирочное плоскостей и выемок (ручное)	Э	80	СТ2—Т1	Б
Отвертки	Сталь	закаленная	Затачивание	Э	50—40	С1-СТ1	К
Отливки	Ковкий чугун		Обдирочное	Э	125—80	СТ 1—СТЗ	Б
Пальцы поршневые (ав- тотракторные)	Сталь	закаленная	Предварительное бесцен- тровое	Э	50—40	С2-СТ1	К
Ножи для косилок и комбайнов	»	*	Окончательное бесцен- тровое Доводочное бесцентро- вое Доводочное бесцентровое Шлифование торцов	Э Э КЗ э	25—16 6 5 50	Cl—С2 СМ2—С1 С1—СИ1 С2	К КБ Б Б
	Сталь	незакаленная	Плоское — торцом кру- га	э	80—50	СМ2-С1	Б
Ножи для мясников	Сталь То же	закаленная	Затачивание на автома- тических станках Затачивание на ручных машинках	э э	50—40 50—40	СМ2-С1 Cl—СТ1	Б Б
	Сталь ная То же	инструменталь-	Плоское Затачивание	э э	40 25—16	СМ1-СМ2 С1-С2	Б Б
Продолжение прилож. 1
тз
3
£U
Ф
Наименование деталей	Материал детали	Наименование операции шлифования	Вид абра- зивного мате- риала	Номер зернистости	Степень твердости	Вид связки
Ножи вставные для	Сталь инструменталь-	Плоское торцом круга	э	50—40	М3—СМ1	к
разверток	ная и быстрорежу-	Шлифование ребра, ос-	э	50—40	СМ1—СМ2	к
	щая	нования торца и снятие				
		затылка				
	То же	Затачивание	э	50-40	Cl—С2	Б
Ножи вставные для	»	»	э	50—40	С1-С2	Б
фрез	»	Снятие заусениц	э	50—40	С1-С2	К
	»	Шлифование концов	э	40—25	С2	К
	»	Затачивание	э	40—25	С2	К. Б
		Шлифование режущих	ЭБ	10	СТ1	К
Перья	Сталь	Отрезка концов	Э	6-5	СТ	В
Пилы рамные и лен-	Сталь закаленная	Затачивание зуба	э	50-40	Cl—СТ1	Б
точные			Э	40	С	В
• Пилы круглые сег-	Сталь быстрорежу-	Плоское шлифование сег-	э	80—50	СМ2—С1	Б
ментиые	щая	ментными кругами				
	То же	Затачивание	э	50—40	С2—СТ1	Б
Плиты угловые и кон-	Сталь закаленная	Предварительное пло-	э	50-40	СМ 1—СМ2	К
цевые		ское — периферией				
		круга				
	То же	Предварительное пло-	э	80-50	СМ1—СМ2	Б
		ское — торцом круга				
	»	Окончательное плоское —	ЭБ	40	М3—СМ1	К
		торцом круга				
Поворотный кулак (ав-	Хромистая сталь	Предварительное бесцен-	Э	40	СТ2	К
тотракторный)		тровое шлифование				
		цапф				
Продолжение прилож. 1
Наименование деталей	Материал детали	Наименование операции шлифования	Вид абра- зивного мате- риала	Номер зернистости	Степень твердости	Вид связки
Поворотный кулак (ав- тотракторный)	Хромистая сталь	Окончательное бесцен- тровое шлифование	ЭБ	25	СТ1	к
Подшипники ролико- вые	Сталь подшипнико- вая	Предварительное круг- лое наружное	Э	40	СМ2—С1	к
	То же	Окончательное круглое наружное Бесцентровое Виутреинее Внутреннее шлифование отверстий менее 15 мм	Э Э Э ЭБ Э	25—16 40 40—25 40—25 25—16	СМ2—С1 С2 СМ1—С1 СМ1—С1 С2-СТ1	к Б К К К
Поршневые кольца	Чугун	Предварительное шлифо- вание торцов Окончательное шлифо- вание торцов	кч кч	40 16	С2 СМ2	Б Б
Поршень машины ГАЗ-51	Алюминиевый сплав	Круглое наружное Плоское — периферией	Э КЗ	40 М40	С2 СТ2	К Б
Пробойники и пуансо- ны	Сталь	Круглое наружное	Э	40—25	СМ1—СМ2	К
Пружины	»	Внутреннее	э	40—25	СМ2—С1	К
	в	Обдирочное шлифование концов	э	125—80	СТ2—СТЗ	К
	в	Шлифование проволок мелких размеров	э	25	С1	К
	в	Шлифование проволок средних размеров	э	50	СТ1	К
319
Продолжение прилож. 1
Наименование деталей	Материал детали	Наимеиоваиие операции шлифования	Вид абра- зивного мате- риала	Номер зернистости	Степень твердости	Вид связки
Пружины	Сталь	Шлифование проволок	э	80	СТЗ	к
Плуги (корпусы)	»	крупных размеров Обдирочное	э	125—80	СТ2—Т1	КБ
Протяжки круглые и	Сталь ииструменталь-	Затачивание	ЭБ	25	СМ2	К
плоские	ная и быстрорежу-		М	25	С1	К
Развертки машинные	щая То же	Плоское шлифование	КЗ ЭБ	6С 50-40	С2 М3—СМ1	Б К
	в	лезвий торцом круга Плоское — перифериен	ЭБ	40—25	СМ 1—СМ2	К
	в	круга Предварительное круг-	ЭБ	50—40	С2-СТ1	К
	в	лое наружное Окончательное круглое	ЭБ	40—25	СМ1—С1	К
	в	наружное Шлифование желобков	ЭБ	40-25	С1-С2	К
	в Твердые сплавы	Затылование поверхно- стей: задних передних Затачивание	ЭБ Э КЗ	40—25 40-25 25—16	СМ 1-СМ2 СМ1-СМ2 М3—СМ1	К К К
Распределительные ва-	Сталь 20	Доводка Шлифование кулачков	А ЭБ и ЭХ	А6 - 25	СТ1	Б К
лы Развертки ручные ци-	Сталь ииструменталь-	Затачивание чашечными	ЭБ	25	СМ2	К
линдрическне и кони- ческие	ная	кругами Доводка передней по- верхности	КЗ	6	С2	Б
Продолжение прилож. 1
Наименование деталей	Материал детали	Наименование операции шлифования	Вид абра- зивного мате- риала	Номер зернистости	Степень твердости	Вид СВЯЗКИ
Резцы гравировальные	Сталь ииструменталь-	Затачивание	ЭБ	40—25	СМ2—С1	к
	ная					
Резцы токарные фасон-	Сталь быстрорежу-	Ручное затачивание	Э	40-25	СМ1-С1	к
ные	щая	Автоматическое затачи-	Э	40—25	СМ 1—СМ2	к
		ванне				
		Доводка ручная	ЭБ	5	Cl—С2	к
Резцы токарные	Твердый сплав	Предварительное затачи-	КЗ	40—25	М3—СМ2	к
		вание чашечными кру- гами				
	То же	Окончательное затачива-	КЗ	25—16	СМ 1—СМ2	к
		ние периферией круга				
		Окончательное затачива- ние периферией круга	КЗ	50—40	СМ 1—СМ2	к
			КЗ	25—16	МЗ-СМ1	к
			А	АСП16—12		Б
	»	Доводка	А	АСК8		Б
Рессоры полосовые	Сталь	Обдирочное плоскостей	Э	125-80	СТ2—СТЗ	К
		и скашивание кромок				
	»	Обдирочное шлифование	3	80	СТ1—СТ2	К
Ролики подшипников		ушков				
	Сталь подшипнико-	Предварительное бесцен-	э	40—25	С1	К
цилиндрические	вая закаленная	тровое Окончательное бесцен-	ЭБ	25	СП	К
		тровое	э	25—16	СИ	В
Ролики подшипников	Сталь подшипнико-	Предварительное бесцеи-	Э и ЭХ	40	СТ1—СТ2	К
конические	вая незакаленная	тровое шлифование об- разующих конических роликов	э	25	СТ	В
Продолжение прилож. 1
322	323
Наименование деталей	Материал детали	Наименование операции шлифования	Вид абра- зивного мате- риала	Номер зернистости	Степень твердости	Вид связки
Ролики подшипников	Сталь подшипнике-	Чистовое бесцентровое	э	12	ст	в
конические	вая закаленная	шлифование образую-				
		щих конических ро-				
		ЛИКОВ				
	То же	Шлифование торцов	ЭБ	12	СТ1	Б
Ролики бочкообразные	»	Предварительное бесцен-	Э	16	ст	К
	в	Чистовое бесцентровое	э	16-12	ст	В
		Окончательное бесцен-	3	10	ст	в
Ротор гидронасоса	Сталь	Окончательное шлифо-	ЭБ	16	СМ2	к
		вание пазов				
Ружейные стволы	Сталь	Круглое наружное шли-	э	40	С1	к
		фование				
Рули велосипедные	»	Зачистка мест сварки	э	80—50	СТ1—СТ2	Б
Рубанки	Сталь закаленная	Затачивание	э	40—25	СМ2—С1	К
Сверла	Сталь инструменталь-	Бесцентровое	ЭБ	40—16	СМ2—С2	К
	ная или быстроре-		Э	40—25	Cl—С2	К
	жущая					
»	Твердый сплав	Затачивание	КЗ	40—16	СМ 1—СМ2	К
		Доводка	А	А12		м
Скобы микрометра	Сталь иезакалеиная	Зачистка после ковки	Э	80	С2—СТ1	к
	То же	Плоское — торцом кру-	Э	80—50	СМ1-С2	к
		га	Э	60—50	Cl—С2	Б
Спнцы велосипедные	Сталь	Зачистка концов	э	40-25	СТ2—СТЗ	Б
Сухарь крестовины (ав-	В	Плоское	э	40	СМ1	К
тотракторное)						
Продолжение прилож. 1
Наименование деталей	Материал детали	Наименование операции шлифования	Вид абра- зивного мате- риала	Номер зернистости	Степень твердости	Вид связки
Трубы	Сталь	Обдирочное шлифование	э	125-80	СТ1—СТ2	к
		внутренней поверхно- сти и зачистка концов				
	»	Круглое наружное	э	40	СМ2-С1	к
		Бесцентровое	э	40-25	Cl—С2	к
	»	Отрезка без примене-	э	50-40	СТ 1—СТЗ	Б
		ния охлаждения То же	э	50-40	СТ	В
	Сталь нержавеющая	Отрезка	э	25	СТ	В
	Сталь хромомолибде-		э	25	СТ	В
	новая					
	Алюминий или ла-	»	э	80—50	СТ	в
	тунь Чугун	Обдирочное внутренней	кч	125—80	СТ2—СТЗ	'к
		поверхности и зачи- стка концов 	кч	125-80	СТЗ—Т1	Б
						
	Медь	Круглое наружное	КЗ	50-40	СМ1-СМ2	К
		Отрезка с применением	кч	50—25	СТ	в
		охлаждения				
Топоры	Сталь	Обдирка плоскостей	э	125-80	СТ1—СТЗ	Б
	»	Затачивание	э	80—50	СТ1—СТ2	Б
Толкатель клапана		Бесцентровое (предвари-	э	25	СТ1	К
		тельное) шлифование стержня	ЭБ			
		То же, окончательное		10	С2	К
Продолжение прилож. 1
Наименование деталей	Материал детали	Наименование операции шлифования	Вид абра- зивного мате- риала	Номер зернистости	Степень твердости	Вид связки
Угольники	Сталь закаленная	Плоское — торцом кру- га То же, периферией кру- га	э э	80 50	СМ2—С2 СМ1—СМ2	Б К
Утюги	Чугун	Шлифование плоскостей То же	кч кч	125—80 125-80	СМ2—С2 М3—ЕМ1	Б К
Фланцы (автотрактор- ные)	Сталь незакаленная	Плоское — периферией	э	50—40	СМ2—С1	К
	Сталь закаленная	круга Круглое наружное	э	40	СМ2—С1	К
	Чугун	Обдирочное в	кч кч	125-80 80	С2—СТ1 СТ1	Б К
Фрезы двуугловые не- симметричные	Сталь быстрорежу- щая	Затачивание передней поверхности и углуб- ления канавки	ЭБ	40	СМ1	К
	То же	Затачивание задней по- верхности чашечными кругами	ЭБ	25	СМ2	К
	»	Доводка	КЗ	6	С2	Б
Фрезы дисковые мо- дульные	в	Затачивание передней поверхности тарель- чатыми кругами	ЭБ	25	СМ2	К
	в	Доводка	КЗ	6	С2	Б
Ф резы	торцовые со вставными ножами	Твердый сплав	Затачивание задней по- верхности чашечными кругами	КЗ	25—16	М3—СМ1	К
Продолжение прилож. 1
Наименование деталей	Материал детали	Наименование операции шлифования	Вид абра- зивного мате- риала	Номер зернистости	Степень твердости	Вид связки
Фрезы червячные	Сталь быстрорежу-	Подрезка торца . .	э	40-25	СМ 1—СМ2	к
Фрезы шлицевые	щая То же в » в в	Внутреннее Шлифование профиля зуба Затачивание Внутреннее Шлифование зубьев по	э ЭБ ЭБ ЭБ Э	40—25 24—16 25—40 40—25 25	СМ1-СМ2 СМ2-С1 1 М3—СМ2 СМ 1—СМ2 СМ2	к к к к к
Фрезы дисковые двух-	в Сталь быстр’орежу-	наружному диаметру Прорезка и затачивание передней поверхности зуба Затачивание чашечными	ЭБ ЭБ	40—25 25	С1 СМ2	к к
и трехсторонние Центры токарных стаи-	щая То же Сталь закаленная	кругами Доводка	чашечными кругами Шлифование конуса	КЗ Э	6 25—16	С2 СМ2—С1	Б К
ков	нли быстрорежу- щая Твердый сплав	Шлифование конуса	КЗ	16	М3—СМ1	К
Цилиндры рифленые	Сталь незакаленная	Предварительное круг-	э	40	СТ1—СТ2	к
(текстильные маши- ны)	Сталь закаленная	лое шлифование риф- леной части Окончательное круглое	э	25—10	СТ1	к
Цанги	Сталь инструменталь-	Внутреннее	э	40—25	СМ 1—СМ2	Б
	ная	Разрезка	э	40	СТ	В
"С
3
Продолжение прилож. 1	;
326	327
Наименование деталей	Материал детали	Наименование операции шлифования	Вид абра- зивного мате- риала	Номер зернистости	Степень твердости	Вид связки
Шаберы	Сталь ииструменталь-	Затачивание режущей	э	40	СМ2—С2	к
	ная	поверхности	э	40—25	С	В
Шаблоны профильные	Сталь ииструменталь-	Предварительное шлифо-	э	40—25	С1-С2	К
	ная и быстрорежу-	вание по контуру				
	щая					
		Окончательное	ЭБ	16—10	СМ2-С1	К
	Сталь ииструменталь-	Предварительное пло-	Э	40	СМ	к
	ная	с кое				
	То же	Окончательное плоское	Э	25	С2	к
	»	Круглое наружное	Э	40-25	СМ 1-СМ2	к
Шайбы	Сталь закаленная	Плоское предваритель-	ЭБ	50	М3—СМ1	к
		ное	Э	80—50	СМ2-С1	Б
	То же	Окончательное плоское	Э 	40	СМ2	Б
Шарики	Сталь сырая	Предварительное	э	40	ВТ—ЧТ	К
	Сталь закаленная	Окончательное	ЭБ+6КЧ	5	ВТ2—ЧТ2	К
Шары для мельниц	Марганцовистая	Бесцентровое	Э	50	СТ2	К
	сталь					
Шатуны	Сталь	Плоское предваритель-	Э	80—50	СМ2-С1	Б
		ное				
	То же	Плоское окончательное	Э	25	СМ1	Б
	»	Внутреннее	э	40—25	СМ2—С1	К
		Шлифование проушины	э	50	СМ2—С1	К
	»	Хонингование	КЗ	М40	СТЗ	К
Шатунные шейки	Сталь	Предварительное шлифо-	ЭБ и ЭХ	40	С2	К
		ванне				
Продолжение прилож. 1
Наимеиоваиие деталей	Материал детали	Наименование операции шлифования	Вид абра- зивного мате- риала	Номер зернистости	Степень твердости	Вид СВЯЗКИ
Шевер	Сталь быстрорежу- щая	Предварительное шлифо- вание зуба	ЭБ	40—25	М3	к
		Окончательное шлифова- ние зуба	ЭБ	12—10	М3	к
Шестерни	Сталь хромистая	Зубошлифование	ЭБ	40	С1	к
Швы сварочные		Зачистка мест сварки	Э	125—80	СТ1—СТ2	Б
Шпильки контрольные	Сталь серебрянка	Бесцентровое	Э	25	СМ2—С1	К
Шпиндели станков	Сталь незакаленная	Круглое наружное	Э	40—25	СМ2—СЗ	к
	Сталь закаленная	Круглое наружное	ЭБ	40-25	СМ1-СМ2	к
Штангенциркуль — ме- рительные губки	То же	Окончательное шлифова- ние	3	25—16	СМ 1—СМ2	к
		Шлифование скосов	Э	40—24	СМ2—С1	к
Штампы	Сталь инструменталь- ная	Плоское	периферией круга	ЭБ	50-40	СМ1—СМ2	к
		То же, торцом круга	Э	80	СМ 1—СМ2	Б
	Твердый сплав	» периферией круга	КЗ	40	МЗ-СМ1	К
		Доводка	А	А12		М
Эксцентрики кулачко- вые	Сталь закаленная	Круглое наружное	ЭБ	25	СМ2—С1	К
	То же	Внутреннее	ЭБ	40-25	СМ 1-СМ2	К
Приложение 2
Таблица выбора характеристик шлифовальных кругов для обработки неметаллических материалов
и деталей из них
Наименование	Наименование операции шлифования	">ид абразивного материала	Номер зернистости	Степень твердости	Вид связки
Агат Асбоцемент Асбест Каучук Бетон Гипс Гранит Дерево (твердые породы) Известняк . Изоляторы Камни искусственные Кварц плавленый	Предварительное плоское и круглое Окончательное плоское и круглое Отрезка ..... Плоское	 .... Отрезка 	 Плоское 	 .... » 	 Отрезка 	 » 	 Плоское — торцом круга .... Плоское — периферией круга . . . Плоское фасонное шлифование Отрезка 	 Бесцентровое наружное ..... Плоское	 Отрезка	 Предварительное плоское	... Окончательное плоское	 Отрезка ....		 Плоское — торцом круга 	 Плоское — периферией круга . . . Отрезка 	 Круглое наружное 	 Плоское	 Отрезка 		кч КЗ кч кч К  кч кч КЧ КЧ КЧ кч кч КЧ кч кч кч кч кч кч кч кч кч КЧ кч кч	25—16 8—5 16—12 125—80 125—80 125—80 125—80 125—80 125—80 125—80 80—50 80—50 80—50 30—50 80—50 125—80 50 40—25 50 125—80 80—50 125—80 50—40 50 50—40	СМ1—СМ2 М3—СМ2 СМ2—С1 СМ2—С1 С2—СТ1 СМ2-С1 СМ1—СМ2 СТ’—СТ2 С1-С2 СМ 1—СМ2 СМ1-С1 С1-С2 СТ1—СТ2 СМ 1—СМ2 СМ2—С1 СТ 1—СТЗ СМ2—СМ 1 СМ1-СМ2 СТ1—СТ2 М3—СМ1 СМ2—С1 СТ2—СТЗ СМ2—С1 СМ1—СМ2 СТ1—СТ2	к к Б Б Б Б Б Б Б • К К К Б К Б Б Б Б Б К Б Б К К Б
Продолжение прилож. 2
Наименование	Наименование операции шлифования	Вид абразивного материала	Номер зернистости	Степень твердости	Вид СВЯЗКИ
Кирпичи керамические	Плоское обдирочное 		кч	125—80	С2—СТ1	Б
	Плоское чистовое		кч	50—40	СМ2—С1	Б
	Отрезка 		кч	125—80	СТ 1—СТЗ	Б
Кожа	Плоское ручное			кч	80—50	М3—СМ1	К
Кость	То же		кч	80—50	С2—СТ1	К
Мрамор	Плоское обдирочное			кч	125-80	СМ2—С1	Б
	Плоское:				
	1-я операция . 			кч	50-40	СМ2—С1	Б
	2-я операция 		кч	16—12	СМ1—СМ2	Б
	3-я операция		КЗ	6—4	СМ1—СМ2	Б
	Предварительное круглое наружное	кч	125—80	Cl—С2	К
	Окончательное круглое наружное	кч	50—00	СМ1—СМ2	К
	Отрезка 		кч	80	СТ1-СТЗ	Б
Минералы драгоценные (сап-	Предварительное плоское ....	КЗ	25—16	М3—ЕМ1	К
фир, рубин)	Окончательное плоское	. . .	КЗ	12—6	СМ1-СМ2	К
	Отрезка 		кч	25—16	СМ1-СМ2	Б
Огнеупоры	Плоское — торцом круга ....	кч	125-80	СМ1—С1	Б
	Плоское — периферией круга . . .	кч	80	СМ2—С2	Б
	Отрезка 		кч	80	СТ2—СТЗ	Б
Облицовочные керамические	Плоское торцовое 		кч	125—80	СМ1—СМ2	Б
ПЛИТЫ	Отрезка 	 ...	кч	125—80	СТ1—СТ2	Б
Пробка	Плоское	 ...	кч	40	СМ 1—СМ2	Б
Пластмасса	Круглое наружное . 			кч	80—50	СМ1-СМ2	Б
	Плоское 			кч	80—50	СМ2-С1	Б
	Отрезка 	 ...	кч	125—80	СТ1—СТ2	Б
Резина	Круглое наружное	. .	кч	80	СМ1	Б
Свинец	Плоское ...				кч	40	СМ1-СМ2	Б
	Отрезка ...			кч	80—50	СТ 1—СТЗ	Б
330
Продолжение прилож. 2
Наименование	Наименование операции шлифования	Вид абразивного материала	Номер зернистости	Степень твердости	Вид связки
Стекло	Предварительное плоское	. .	кч	50—40	СТ1—СТ2	Б
	Чистовое плоское	кч	25—16	СМ 1—СМ2	Б
	Круглое наружное	кч	50—40	СМ1-СМ2	К
	Внутреннее 		кч	40—16	СМ 1—СМ2	К
	Скашивание краев у оптических сте-				
	КОЛ 		ЭБ	10—6	Cl—С2	Б
	Скашивание краев у листового				
	стекла 		ЭБ	16-10	Cl—ЕТ1	Б
	Отрезка (при малой скорости с охла-				
	ждением) 		КЧ	16-12	СМ1-С1	Б
Стеклянные шары, колпаки	Шлифование граней	кч	16—12	СМ1—СМ2	К
»	линзы	То же 		ЭБ	180—20	С2—СТ1	К
»	трубки	Круглое наружное	КЧ	40-25	СМ1-С2	к
	Внутреннее ...	КЧ	16-10	МЗ-СМ1	к
	Отрезка		КЧ	16-10	СМ2—С1	Б
»	Шлифование граней 		ЭБ	10—12	С2—СТ1	К
Стекло зеркальное	Предварительное шлифование краев	ЭБ	16	СМ1-СМ2	К
	Окончательное шлифование краев	КЗ	4	СМ2—С1	к
Стекло переднее автомобиль-	Предварительное скашивание краев	ЭБ	16	С2—СТ1	к
ное	Окончательное скашивание краев	ЭБ	12—6	СТ1	к
	Нарезание кантов ...	...	кч	12	СТ2	к
	Отрезка (при малой скорости с охла-				
	ждением) . . .	.	. . . .	кч	16-12	СМ1-С1	Б
Уголь	Плоское 		кч	80—50	CM—СМ1	К
	Бесцентровое наружное	. .	кч	50-40	С1-С2	К
chipmaker.ru
Продолжение прилож. 2
Наименование	Наимеиоваиие операции шлифования	Вид абразивного материала	Номер зернистости	Степень твердости	Вид связки
Уголь	Круглое наружное ...	кч	50—40	СМ2—С1	Б
	Отрезка 		кч	125—80	СТ2—СТЗ	Б
Фарфор	Предварительное плоское		кч	125—50	СМ 1—СМ2	К
	Окончательное плоское . .	кч	40—16	СМ1—СМ2	Б
	Бесцентровое наружное	кч	50—40	СМ1-СМ2	К
	Круглое наружное	 Ручное шлифование брусками для	кч	50—40	СМ 1-ММ2	К
	устранения дефектов ...	ЭБ	16—12	С1-С2	К
	Отрезка 			кч	50—40	С2—СТ1	Б
Фибра	Плоское		КЧ	125—80	СМ1-С1	Б
	Круглое наружное	кч	80—50	СМ 1—СМ2	К
	Отрезка 		кч	50—40	СТ1—СТ2	Б
Цемент	Ручная'обдирка брусками ,	. .	кч	80—50	СТ1—СТ2	К
	Плоское	кч	125-80	СМ1—СМ2	Б
	Отрезка	кч	125—80	СТ1—СТ2	Б
Шифер	Плоское . .	кч	50—40	СМ 1-СМ2	Б
	Профильное	кч	80—40	СМ 1—СМ2	К
	Отрезка . .	кч	125—80	СТ2—СТЗ	Б
Шишки формовочные	Профильное	кч	50—40	СМ 1—СМ2	К
	Отрезка . 			кч	125—80	СТ2—СТЗ	Б
Эбонит	Круглое наружное Отрезка !. .. .	кч	50-40	СМ1—СМ2	Б
		кч	50—40	СТ1—СТ2	Б
Электроды	Плоское .	кч	80—50	СМ1-СМ2	Б
	Отрезка .	.	..	кч	80	СТ1—СТ2	Б
chipmaker.ru
ЛИТЕРАТУРА
I.	Б о к у ч а в а Г. В. Температура резания при шлифовании. «Вестник
машиностроения», 1963, № 11.
2.	В а к с е р Д. Б. Пути повышения производительности абразивного
инструмента при шлифовании. Л., «Машиностроение», 1964.
3.	Ипполитов Г. М. Абразивные инструменты и их эксплуатация.
М., Машгиз, 1959.
4.	Ипполитов Г. М. Производство абразивов и алмазных инструмен-
тов в СССР и за рубежом. М., ЦИНТИМАШ, 1961.
5.	Ипполитов Г. М. Абразивные инструменты. «Станки и инструмент»,
1967, № 11.
6.	Кругляк Л. А. и Левин В. И. Шлифование режущего инстру-
мента. М., ЦИНТИМАШ, 1964.
7.	К у Д а с о в Г. Ф. Абразивные материалы и инструменты. Л., «Машино-
строение», 1967.
8.	Носа ч М. Я. Прогрессивные процессы абразивной обработки. Л.,
«Машиностроение», 1966.
9.	Производство и применение алмазного инструмента. Л., «Машинострое-
ние», 1967.
10.	Редько С. Г. Процессы теплообразования при шлифовании метал-
лов. Изд. Саратовского ун-та, 1962.
11.	Р е й б а х Ю. С. Устройство для балансировки шлифовальных кругов.
М„ НИИМАШ, 1967.
12.	Т у л ь п а С. М. Резьбошлифовальные работы. М., «Высшая школа»,
1965.
13.	Chemical and Engineering News, 1959, v. 57, N 47.
14.	Chemical and Engineering News, 1958, v. 36, N 18.
15.	Chemie fur Labor und Betrieb, 1959, N 11.
16.	Glastechnische Berichte, 1959, N 11,
CMpmaker.ru
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение..............................................,.............. 3
Глава/. Производство абразивных материалов........................... 5
п	9
Синтетические алмазы...........................................
Электрокорунд .................................................
Карбид кремния.................................................. 15
Карбид бора .................................................... 17
Кубический нитрид бора.......................................... 19
Дробление и классификация	абразивных	материалов............... 19
Глава II. Основные свойства абразивных материалов	...	  22
Т вердость...................................................... 22
Абразивная способность.......................................... 24
Механические свойства..........................................  28
Тепловые и электрические свойства................. .	........ 30
Химические свойства ............................................ 31
Глаза III Абразивные и алмазные	инструменты....................... 33
Типаж абразивных инструментов............................ . .	35
Производство абразивных инструментов............................ 40
Механическая обработка.......................................... 50
Испытание и маркировка ......................................... 54
Алмазные круги.................................................. 54
Шлифовальная шкурка ................................. ...	58
Зернистость..........................:	.	.................. 64
Форма и размеры зерен .......................................... 67
Задачи производства абразивных инструментов..................... 70
Глава IV. Основные свойства абразивных инструментов................ 74
Твердость....................................................... 74
Структура....................................................... 80
Объемный вес.................................................... 82
Механические свойства.........................................   83
Самозатачиваемость, износ, стойкость ....	  88
Теплостойкость ................................................. 95
Абразивная способность.......................................... 97
Свойства связок.............................................     98
Число зерен.................................................... 102
Разновысотность и несоосность расположения зерен............... 105
Глава V. Элементы резания и основы шлифования .................... 107
Образование стружки ............................................ ПО
Толщина и длина стружки при шлифовании ........................ 113
333
chipmaker.ru
Глава VI. Теплообразование и силы резання при шлифовании .	121
Теплообразование ....	........ ...	121
Силы резания....................................... •	.	136
Глава VII. Влияние параметров процесса шлифования на выбор харак-
теристики абразивных инструментов	141
Характер операции абразивной обработки .	141
Мощность и состояние шлифовального станка	143
Материал детали .............................................. 144
Форма и размеры детали и круга ...	J46
Твердость круга и условия его работы	.148
Зернистость круга и условия его работы	152
Глава VIII. Правка шлифовальных кругов	154
Алмазная правка............................................... 155
Безалмазная правка.......................... ...	.	160
Правка кругами из карбида кремния............................. 161
Правка кругов твердосплавными дисками и другими инструментами 163
Правка кругов металлическими дисками ......................... 164
Глава IX. Балансировка шлифовальных кругов....................... 165
Глава X. Качество поверхности и поверхностного слоя шлифуемых
деталей ................................ -	171
Шероховатость поверхности ......	.171
Наклеп........................................................ 176
Глава XI. Круглое наружное шлифование . , -	178
Станки для круглого наружного шлифования	....	.179
Установка деталей и круга на станок ...........	.	187
Некоторые рекомендации по режимам и организации шлифования - . -	190
Вибрационное круглое шлифование ....	. .	.	192
Припуски...................................................... 193
. Дефекты круглого наружного шлифования	.	.	194
Глава XII. Внутреннее шлифование	.195
Внутришлифовальные станки................ "195
Выбор круга .................................. 	199
Припуски и методы крепления деталей...............  -	200
Некоторые рекомендации по внутреннему шлифованию .	201
Глава XIII. Бесцентровое шлифование........................... .	202
Бесцентровое наружное шлифование ......................... 	203
Бесцентровошлифовальные станки	и	их настройка................204
Выбор кругов, режимы и припуски............................‘ 208
Бесцентровое внутреннее шлифование	.	211
Глава XIV. Плоское шлифование..................................   213
Плоскошлифовальные станки.................................... 214
Выбор кругов и режимов шлифования .................. .......	217
Глава XV. Скоростное круглое и плоское шлифование................ 221
Номенклатура кругов для скоростного шлифования............... 222
Скорости резания и подачи.................................... 223
Опыт скоростного шлифования...................................225
334
Глава XV/.-Резьбошлифование ....	................. 229
Глава XVII Абразивно-алмазная отрезка.......................  .	237
Глава XVIII. Шлифование алмазными кругами и кругами из кубиче-
ского нитрида бора............................................   244
Шлифование твердых сплавов...................................  244
Шлифование сталей, вязких металлов и сплавов -	248
Глава XIX. Электролитическое шлифование	251
Глава XX. Ленточное полирование и шлифование	254
Глава XXI. Процессы окончательной отделки ...	268
Хонингование.................................................. 268
Суперфиниширование .........................................   281
Доводка ...................................................... 285
Полирование ...	  292
Глава XXII. Эксплуатация абразивных и алмазных инструментов . . .	301
Приложения....................................................... 303
Литература ...................................................... 332
Chipmaker.ru
chipmaker.ru
Ипполитов Георгий Михайлович
АБРАЗИВНО-АЛМАЗНАЯ ОБРАБОТКА
Редактор издательства И. И. Лесниченко
Технический редактор В. Д. Элькинд.
Корректор Н. И. Шарунина
Переплет художника Е. В. Бекетова
Сдан© в производство 18/IV 1969 г.
Подписано к печати 16/IX 1969 г.
Т-13420. Тираж 12 000 экз. Печ. л. 21,0
Бум. л. 10,5. Уч.-изд. л. 21,0. Формат 60X9071
Цена 1 р. 29 к. Зак. № 172
Издательство «МАШИНОСТРОЕНИЕ»,
Москва, Б-66, 1-й Басманный пер., 3
Ленинградская типография № 6
Главполиграфпрома Комитета по печати
при Совете Министров СССР
Ленинград, ул. Моисеенко, 10
Chipmaker.ru
ЗАМЕЧЕННЫЕ ОПЕЧАТКИ
Стр.	Строка	Напечатано	Должно быть
и	2-я сверху	81	91
20	4-я снизу	2000°С	1000°С
76	8-я сверху	окончательной	значительной
105	5-я снизу	обламывается	скалывается
127	2-я снизу	вызывает	не вызывает
Ипполитов Г. М. Заказ № 172.