Выбор угловой шлифовальной машинки

31 Октября 2018
Содержание страницы

Особенности УШМ

4tgr.jpgУгловая шлифовальная машинка (УШМ) относится к наиболее распространѐнной, после электродрели, разновидности ручного электроинструмента. Многофункциональность и универсальность УШМ позволила значительно ускорить и облегчить выполнение, отрезных, шлифовальных и зачистных работ, которые раньше выполнялись с использованием ножовок, брусков, напильников, рубанков и т.д. Причѐм все эти работы выполняются с использованием одного устройства, достаточно правильно выбрать нужный абразивный инструмент, чтобы добиться желаемого эффекта.

В продаже пользователю предлагается неимоверное количество УШМ разных брэндов и конструкций, в широчайших ценовых сегментах. В этих условиях выбор шлифмашинки усложняется активной рекламной составляющей, навязанными производителями шаблонами. Неподготовленному пользователю разобраться во всех технических нюансах достаточно сложно. Сайты производителей УШМ, интернет-издания, торговые сети предоставляют минимум информации, без конкретики («вода», лозунги и т.п.), навязывают ненужные опции, иногда вещают и заведомо ложную информацию.

Если связать конструктивные особенности и характеристики УШМ с выполняемой операцией и применяемым абразивным инструментом, многие вопросы при выборе угловой шлимашинки будут понятны, а выбор будет несложным. Т.е. нужен небольшой «ликбез». Остановимся на шлифовальных и отрезных операциях, связанных с использованием традиционных абразивов, т.к. часть операций с использованием инструмента из сверхтвѐрдых материалов (например, алмазного) имеют особую специфику.

Конструкция угловой шлифовальной машины

По конструкции угловые шлифовальные достаточно просты, на уровне бытового блэндера или электромясорубки. Если примитивно, то основные узлы — это электрошнур с вилкой, коллекторный двигатель, редуктор с конической зубчатой парой и рабочим валом, крепѐжными фланцами (или шайбой и прижимной гайкой) для фиксации круга или диска, а также пускового выключателя с фиксатором, для включения-выключения устройства. Угловыми шлифмашинки называются потому, что имеет угловую зубчатую передачу. Упрощѐнная схема УШМ для кругов 180...230 мм представлена на рисунке.

58563563.jpg

Модели УШМ по конструкции они все схожи, даже всяческие опции и новшества не вносят в принципиальных конструктивных отличий. Размеры и тип применяемого абразивного инструмента (круга или диска) определяет и габариты УШМ, и мощность, и назначение, и спектр операций.

Размеры используемых кругов (дисков)

Диаметр круга (диска) — ключевой размер. Чем он больше, тем больше габариты УШМ, больше ее вес, мощнее должен быть двигатель, тем больше габариты заготовок можно обработать или отрезать.

Стандартный ряд выпускаемых абразивной промышленностью шлифовальных, отрезных кругов и дисков по наружному диаметру полностью совпадает с размерами, предусмотренными конструкцией шлифмашинок. Основной ряд состоит из следующих размеров (мм):

115 — 125 — 150 — 180 — 230

Изредко применяются УШМ для размера 100мм.

Главные параметры обработки, по которым выбирают размеры круга, это габариты обрабатываемой детали (заготовки). Никому не придѐт в голову резать отрезным кругом диаметром 115мм заготовку сечением 100мм. расчѐт минимально допутимого

В ряде рекомендаций приводится термин «глубина пропила». Термин опасный и неправильный. Стандартами безопасности расчѐт максимально допустимого сечения заготовки производится через расчѐт минимального диаметра сработанного круга (смотреть приложение 1).

Расчетный показатель максимального сечения заготовки приведен в таблице 1.

Таблица 1

Диаметр круга, мм Максимальное сечение заготовки, мм
115 28
125 31
180 38
230 55

Стандартный посадочный размер отверстия кругов (дисков) для всех производителей кругов и УШМ одинаковый – 22,23 мм.

В случае реза малыми кругами больших заготовок с переворотом или с двух сторон, возникают дополнительные опасности. Необходимо предусмотреть все нюансы, связанные с тем, что круг может заклинить, что совместить резы достаточно сложно и т.д. .

Касательно шлифовальных кругов и дисков принцип выбора аналогичный. Чем больше диаметр шлифовального круга, тем больше поверхность контакта и, соответственно, производительность операции.

Например, если для фибрового диска диаметром 125мм площадь контакта абразива и обрабатываемой поверхности составляет ~11см2, то для диска 230мм ~20см2, т.е. зависимость аналогична отрезным кругам тех же размеров (~ 1,8 раза).

Таким образом, главным критерием при выборе УШМ является определѐнный размер круга, соответствующий для размеров заготовки при отрезке или площади обрабатываемой поверхности при шлифовке.

В прямой зависимости от диаметра находится и рабочая скорость абразивного инструмента, что предусматривается конструкцией и параметрами УШМ.

Рабочая скорость круга

Этот показатель обработки во многом определяет параметры и характеристики как УШМ, так и шлифовального (отрезного) круга. Скорость вращения является однозначным показателем, но может быть предметом обширных манипуляций и спекуляций со стороны продавцов УШМ, да и многие производители злоупотребляют этим термином. Рассказы о более быстрой или более медленной УШМ, правильной или неправильной не имеют под собой почвы. Для разъяснения целесообразно привести следующие незыблемые постулаты:

  • Согласно стандарту по терминам и определениям для абразивов:
    Скорость рабочая (окружная), шлифовального (полировального, отрезного) круга (Working speed of grinding (polishing, cutoff) wheel) скорость главного движения резания, измеренная в точке, максимально удаленной от центра шлифовального (полировального, отрезного) круга, при которой производят абразивную обработку.
  • Формула расчѐта окружной скорости шлифовального круга приведены в приложении 2.
  • Согласно мировым стандартам для угловых шлифовальных машин и используемых абразивных кругов предусмотрена максимальная рабочая скорость 80м/с. Превышение этой скорости может привести к разрыву круга.
  • В зависимости от диаметра круга (диска), для УШМ стандартами предусмотрена соответствующая частота вращения мин-1 (об/мин).

Таблица 2

Диаметр, мм Рабочая скорость, м/с Частота вращения, мин-1 (об/мин)
115 80 13290
125 12230
150 10190
180 8490
230 6650

P.S. Для УШМ допускается регулировка частоты вращения при износе круга, с сохранением показателя рабочей скорости 80м/с, не более.

  • По мере износа круга по наружному диаметру рабочая скорость падает.
  • Существует прямая зависимость между рабочей скоростью и производительностью обработки поверхности или резания: с увеличением окружной скорости количество абразивных зерен, участвующих в процессе, увеличивается. И наоборот, с падением скорости эффективность обработки снижается. Ряд ведущих компаний, производящих УШМ, предлагают машинки с автоматическим регулированием оборотов, которые поддерживают окружную скорость постоянной.

На основании приведенных утверждений можно констатировать следующее:

1. Все угловые шлифмашины должны выпускаться с приводом, который обеспечивает стандартную частоту вращения.

2. Начальная рабочая скорость вновь установленного круга должна быть 80м/с, не более.

3. По мере износа круга по диаметру рабочая скорость падает, при неизменных оборотах привода УШМ. Падает и производительность, и качество шлифования или резания. Миф о том, что более мощная УШМ компенсирует износ круга не имеет под собой оснований.

4. Регулировка частоты вращения может компенсировать падение рабочей скорости при износе круга и обеспечить начальную производительность.

Мощность угловой шлифовальной машины

Наиболее противоречивым и обсуждаемым в среде производителей и пользователей УШМ показателем является мощность. Эта характеристика угловых шлифмашин была и есть предметом многочисленных мифов, злоупотреблений и спекуляций. Чтобы понимать насколько всѐ неоднозначно, следует сделать следующие пояснения:

  • Что такое показатель мощности производители никогда не поясняют. Как правило, приводят показатели потребляемой мощности. Понятно, что определить потребляемую мощность заметно проще, чем полезную; поэтому в характеристиках часто указывается только этот параметр, без уточнения полезной мощности.
  • Полезная мощность — это мощность, выдаваемая при работе непосредственно на рабочий круг (диск). Полезную мощность ни одна компания-производитель не указывает.

Как правило, полезная мощность намного ниже потребляемой, за счѐт потерь при преобразовании энергии из электрической в механическую. Ориентировочная зависимость проиллюстрирована в нижеследующей таблице 3:

Таблица 3

Потребляемая мощность, Вт Ориентировочная мощность на выходе, Вт
800 520
1000 640
1800 1200
2000 1400
  • Современные УШМ ведущих производителей имеют приблизительно одинаковый КПД и значения полезной мощности в большинстве случаев соотносятся так же, как и значения потребляемой.
  • Ряд производителей, которые выпускают УШМ под различными торговыми марками в низком ценовом сегменте, указывают в маркировках более высокую мощность, чем фактическая. Тем самым вводят в заблуждение покупателей, понимая, что пользователи, особенно бытовые, проверить показатели не смогут. Понятно, что ведущие производители, которые дорожат своей репутацией, это не позволяют.
  • Понятие мощности в числовом выражении для УШМ, как правило, абстрактное для многих пользователей. А на градации шлифмашин по мощности производители, по понятным причинам, не заостряют внимание. Хотя есть исключения. Приводим эти градации по проспектам одного из известных производителей УШМ, в таблице 4:

Таблица 4

Макс. диаметр
используемого круга, мм
Мощность УШМ, Вт
Эконом (Э) Оптимальная (О) Проффи (П)
115 500…600 700 800…900
125 600…800 900…1000 1100…1500
180 1300…1500 1600 1100…1500
230 1800…2000 2100…2200 2400…2600
  • С чисто практической точки зрения, необходимо констатировать, что профессиональные мощные УШМ рассчитаны на интенсивную (12 часов с сутки) и ежедневную эксплуатацию, как правило в условиях серийного производства. Шлифмашины эконом-класса имеют низкий эксплуатационный ресурс и приобретение их целесообразно для бытовых нужд.
  • Выбор мощности УШМ во многом зависит от того, какие операции планируется выполнять с использованием этой шлифмашинки. Есть операции, например отрезка заготовок, на которых мощность УШМ является очень важным фактором, а есть сферы эксплуатации, где излишняя мощность не нужна.

Целесообразно вопрос выбора УШМ по мощности разделить по основным типам операций и используемого абразивного инструмента.

Влияние мощности УШМ при отрезке заготовок отрезными кругами

ff.jpg

Факторов, влияющих на выбор мощности УШМ для операции отрезки заготовок достаточно много.

Касательно отрезаемой заготовки — это сечение (диаметр) и профиль, материал, способ крепления и т.д. Если сечение большое, относительно диаметра круга (см. табл 1), то УШМ с малой мощностью не годится. Если материал труднообрабатываемый, то требуются дополнительное усилие резания, которое без мощности неэффективно. Большая дуга контакта круга со сложнопрофильной заготовкой тоже требует высокой мощности УШМ. Для тонкого листа, тонкостенной трубы малого диаметра мощная шлифмашина не нужна.

Касательно круга — это наружный диаметр, толщина круга, зернистость круга, твѐрдость круга. Тонкий отрезной круг (толщиной менее 1,8мм) на маломощной УШМ как правило клинит. Мелкозернистый или твѐрдый круг будет резать только при использовании мощной шлифмашин.

При отрезке однотипных заготовок рекомендации по мощности УШМ в значительной степени зависят от размеров и материала заготовки, а также параметров отрезного круга.

К сожалению, во многих случаях критерием выбора мощной шлифмашины для отрезки заготовок является затруднѐнный «рез» и заклинивание круга при резке заготовок большого сечения. Причина, естественно не в УШМ, а в неправильном выборе оборудования и отрезного круга для габаритных заготовок. Мощными шлифмашинами пользователю помогают нарушать правила техники безопасности, рисковать здоровьем, а то и жизнью.

Общие рекомендации для выбора УШМ для отрезных операций, с учѐтом мощности, представлены в таблице 5.

Таблица 5

Показатели операции отрезки Мощность УШМ, Вт
Эконом (Э) Оптимальная (О) Проффи (П)
Материал заготовки
Конструкционная сталь xx xxx xxx
Нержавеющая сталь x xx xxxx
Высоколегированная сталь x xx xxxx
Чугун СЧ xx xxx xxx
Бетон x xxx xxxx
Камень x xxx xxxx
Профиль заготовки
Труба xxx xxxx xx
Круг стальной (пруток), квадрат, полоса xx xxx xxxx
Лист, уголок, швелер x xxx xxxx
Сляб, плита x xx xxxx
Тонкостенный профиль (лист, труба и т.д.) xxxx xx x
Сечение заготовки, % от диаметра круга
От 10% xxx xxxx xx
20% xx xxx xxxx
До 30% x xx xxx
Диаметр круга, мм
115…125 xx xxx xxxx
180…230 x xxx xxxx
Толщина круга, мм
1…1,6 xx xxx xxxx
2…3 x xxx xxxx
Абразивный материал отрезного круга
Электрокорунд нормальный xx xxx xxx
Электрокорунд циркониевый x xx xxxx
Карбид кремния xx xxx xxxx
Золь-гель корунд x xx xxxx
Зернистость отрезного круга
F24..F30 xx xxx xxx
F36 xx xxx xxx
F46…F60 x xx xxxx
Твѐрдость отрезного круга
Q-R xx xxx xxx
S-T xx xxx xxxx
V-W x xx xxxx

xxxx Отлично xxx Хорошо xx Удовлетворительно x Не желательно использовать

Выбор мощности УШМ при шлифовании зачистными кругами

5aa9099ed2e431073e0553c9ee4e1409.jpgФакторы, влияющие на выбор мощности УШМ для операции шлифования зачистными кругами, не сильно отличаются от требований к отрезным операциям. Но один нюанс очевиден: чтобы раскрутить достаточно тяжелый круг, необходима соответствующая мощность. Для работы тяжелой шлифмашиной, например для кругов 230мм, необходимо много усилий для выполнения операций, поэтому дополнительные усилия резания значительно увеличивают трудоѐмкость операций. Для зачистных кругов используется исключительно грубое зерно F24 из электрокорундовых материалов, что облегчает выполнение зачистки.

Касательно шлифуемой заготовки, ключевыми параметрами являются площадь обработки, обрабатываемый материал, способ крепления и т.д.. Если материал труднообрабатываемый, то требуются дополнительное усилие шлифования, которое без мощности недостижимо. Большая площадь контакта круга с обрабатываемой поверхностью тоже требует высокой мощности УШМ. Для шлифования фасок, зачистки заусенцев и т.п. мощная шлифмашина не нужна.

Касательно круга — это наружный диаметр, зернистость круга, твѐрдость круга. Твѐрдый круг будет шлифовать только при использовании мощной УШМ и то, не во всех случаях.

При шлифовании однотипных заготовок и поверхностей рекомендации по мощности УШМ в значительной степени зависят от размеров и материала заготовки, а также параметров зачистного круга. В любом случае на операциях зачистки и шлифования с использованием шлифмашин мощность определяет производительность операции.

Общие рекомендации для выбора УШМ для шлифовальных операций, с учѐтом мощности, представлены в таблице 6.

Таблица 6

Показатели операции шлифования Мощность УШМ, Вт
Эконом (Э) Оптимальная (О) Проффи (П)
Материал заготовки
Конструкционная сталь xx xxx xxx
Нержавеющая сталь x xx xxxx
Высоколегированная сталь x xx xxxx
Чугун СЧ xx xxx xxx
Операция шлифования или зачистки
Удаление облоя, приливов, зачистка сварочных швов xx xxx xxxx
Сплошная зачистка больших поверхностей x xx xxx
Обдирка стальных и чугунных заготовок, устранение дефектов и наплывов, связанных со значительным съѐмом материала x xx xxx
Зачистка под сварку, формирование стыков xx xxx xxxx
Зачистка сварных швов на ограниченных и углублѐнных поверхностях, удаление окалины xx xxx xxxx
Удаление ржавчины на открытых металлических поверхностях xx xxx xxxx
Абразивный материал зачистного круга
Электрокорунд нормальный xx xxx xxx
Электрокорунд циркониевый x xx xxxx
Золь-гель корунд x xx xxxx
Твѐрдость зачистного круга
Q-R xx xxx xxx
S-T xx xxx xxxx
Диаметр зачистного круга, мм
115…125 xx xxx xxxx
180 xx xxx xxxx
230 x xx xxxx

xxxx Отлично xxx Хорошо xx Удовлетворительно x Не желательно использовать

>

Выбор мощности УШМ при шлифовании лепестковыми кругами и фибровыми дисками

dfc.jpgФакторы, влияющие на выбор мощности УШМ для операции шлифования лепестковыми кругами и фибровыми дисками, отличаются от требований к отрезным и зачистным операциям. Во-первых, по специфике выполняемых операций, т.к. гибкий инструмент эффективен на операциях отделочных и доводочных, не предусматривающих большого съѐма материала. Во-вторых, по диапазону обрабатываемых материалов, не только металла, но и «лакокраски», полимеров, дерева и т.д.

Таблица 7

Показатели операции шлифования Мощность УШМ, Вт
Эконом (Э) Оптимальная (О) Проффи (П)
Материал заготовки
Конструкционная сталь xx xxx xxx
Нержавеющая сталь x xx xxxx
Высоколегированная сталь x xx xxxx
Лакокрасочное покрытие xxx xxx xx
Полимерные материалы, древесина xxx xxx x
Операция шлифования
Удаление облоя, зачистка сварных швов xx xxx xxxx
Зачистка сварных швов на ограниченных и углублѐнных поверхностях xx xxx xx
Удаление ржавчины на открытых металлических поверхностях xx xxx xxxx
Обработка дефектов тонкостенных металлических поверхностей xxx xxx xx
Обработка криволинейных поверхностей сложных форм xxx xxx xx
Кузовной ремонт xx xxx xxxx
Удаление лакокрасочных покрытий под следующую покраску xxx xxx xx
Обработка деревянных заготовок или поверхностей, зачистка дефектов на изделиях из дерева, ДВП, фанеры xxx xxx x
Обработка изделий из пластмасс, листового полимера, комбинированных изделий xxx xxx x
Абразивный материал лепесткового круга или фибрового диска
Электрокорунд нормальный xx xxx xxx
Электрокорунд циркониевый x xx xxxx
Золь-гель корунд x xx xxxx
Диаметр лепесткового круга или фибрового диск
115…125 xx xxx xxx
180 xx xxx xxx
230 x xxx xxxx
Зернистость лепесткового круга или фибрового диска
Р24 xx xxx xxx
Р40 xx xxx xxx
Р60 xxx xxx xx
Р100 xxx xxx x
Р220 xxx xx x

xxxx Отлично xxx Хорошо xx Удовлетворительно x Не желательно использовать

Выбор дополнительных опций, предлагаемых для УШМ

Модели УШМ по конструкции они все схожи, даже всяческие опции и новшества не вносят в принципиальных конструктивных отличий, если параметры шлифмашины задекларированы корректно. Основная опция, мощность УШМ, описана достаточно подробно. Поэтому целесообразно остановится на опциях и дополнительных функциях, которые действительно важны и дополнительные затраты обоснованы.

По мере полезности можно выделить следующие вспомогательные функции:

1. Регулировка скорости вращения УШМ.

Как уже отмечалось, в соответствующем разделе, с увеличением окружной скорости количество абразивных зѐрен, участвующих в процессе, увеличивается. И наоборот, с падением скорости эффективность обработки снижается. Поэтому поддержание постоянной окружной скорости обеспечивает хорошую режущую способность круга и исключает повышенный износ круга, по мере его срабатывания.

Такая опция целесообразна при выполнении многократных однотипных операций, как правило, в производственных условиях. Причѐм только для кругов 180..230мм, которые имеют длительный ресурс. Регулировки скорости для УШМ под круги 115...125мм, период стойкости которых несколько минут, можно рассматривать только для сверхответственных операций при профессиональном использовании.

2. Возможность смены абразивного инструмента (круги, диски) без применения ключей (самозатягивающаяся гайка).

Функция хорошая только в условиях серийного или массового производства, на контейнере. Для бытового пользователя опция лишняя. Более того, для выполнения такой функции требования к точности абразивного инструмента выше, предусмотренных для продукции эконом класса.

3. Функция «мягкого пуска» (плавное включение в работу).

Предусматривается ограничение пусковых токов. Круг плавно набирает рабочую скорость, без ударных нагрузок. Это снижает нагрузку на электросеть, минимизирует износ рабочих органов УШМ, Снижает риск разрыва круга при пуске. На эксплуатационные показатели и качество выполнения операций никак не влияет. Опция целесообразна для профессионально использования

4. Возможность принудительного удаления пыли (есть специальное гнездо на защитном кожухе для подсоединения пылесоса).

Функция очень важная при выполнении работ по обработке камня, бетона, поверхностей с грунтовкой и лакокрасочными покрытиями, удалении ржавчины, при которых запылѐнность рабочего места критическая. Для остальных операций достаточно применение респиратора.

5. Система защиты двигателя.

Система защиты предотвращает перегрузки, вызванные повышенной температурой на обмотках двигателя и повышения силы тока. Предотвращает перегорание двигателя, например, при длительной эксплуатации или заклинивании диска. Опция полезна при профессиональном использовании УШМ, предусматривающем длительную неприрывную работу шлифмашины на операциях с большим усилие шлифования (резания). Для бытового эпизодического использования опция желательна, но еѐ отсутствие некритично.

6. Системы защиты от заклинивания отрезного круга (Система экстренного отключения, Защита от обратного удара при заклинивании диска и т.д.).

Все системы предусматривают меры при заклинивании отрезного круга на отрезных операциях. На операциях шлифования заклинивания быть не может, т.е. функция не нужна. Любое заклинивание круга — это следствие неправильной эксплуатации, неправильного выбора УШМ, диаметра круга, несоответствующего сечения заготовки, неправильного выбора характеристики круга. На все нарушения правил техники безопасности и непрофессиональное использование УШМ систем защиты не предусмотрено, поэтому такая опция защиты лишняя.

7. Автоматическая балансировка круга.

Опция надуманная. Приобретать УШМ с подобными малоэффективными дорогостоящими опциями, чтобы потом использовать низкокачественный несбалансированный абразивный инструмент, крайне нецелесообразно. Согласно стандартов всех, без исключения стран, требования к неуравновешенности и геометрии кругов крайне жесткие. Приобретение отрезного или шлифовального круга известного сертифицированного производителя позволит получить круг не ниже 2-го класса неуравновешенности с минимальными отклонениями по геометрии. Кроме того, если использовать лепестковые круги, фибровые диски или очень тонкие отрезные круги эта опция вообще неактуальна. На этих абразивных изделиях дисбаланс ничтожный. Более эффективный способ приобрести рукоятки из эластичных материалов (резина, полиуретан и т.д., которые гасят вибрацию. А лучше покупать качественный инструмент

8. Фиксация выключателя двигателя.

Удобно, т.к. необходимости зажимать клавишу пуска в процессе работы. Удобно для профессионального пользователя. Опцией оснащены большинство УШМ, особенно малого размера. Это удобно, но в случае нештатной ситуации опасность травмирования пользователя высока. Для больших кругов 230мм в условиях ручной обработки, без штатива, опасность крайне высока.

9. УШМ с аккумулятором.

Единственное преимущество такой шлифмашины в том, что еѐ можно использовать вдали от источников электропитания. УШМ с аккумулятором предусмотрены только для кругов 115...125мм. Недостатков больше, чем преимуществ: низкая мощность и ресурс работы без подзарядки, вес почти в 2 раза больше.

Приложения

Приложение 1

Минимальный диаметр сработанного круга Dmin рассчитывается согласно методике, предусмотренной стандартами безопасности.

Расчѐт ведѐтся по формуле:

Dmin=dфланца +2dзаготовки +10мм , где
dфланцадиаметр фланца, в стандартном исполнении УШМ диметр составляет 40 мм , dзаготовки - диаметр отрезаемой заготовки.

По указанной формуле можно посчитать максимальную глубину реза, и соответственно максимальное сечение заготовки.

На практике, по рекомендациям ведущих компаний, для отрезных операций предусматривается формула, согласно которой по диаметру заготовки подбирается эффективный и безопасный размер круга Dкруга :

D круга = 0,25 Lзагот. (Dзагот.), где
Lзагот. - максимальное сечение отрезаемой заготовки, мм
или (Dзагот. – максимальный диаметр отрезаемой заготовки).

Приложение 2

Расчѐт окружной скорости шлифовального круга V, согласно действующих стандартов, производится по формуле:

kjm.jpg

где D - наружный диаметр шлифовального круга, мм; n - частота вращения шлифовального круга мин-1 (об/мин)

Частота вращения n, мин-1 (rotational and peripheral speed), в свою очередь, определяется по формуле:

gjmn.jpg


Возврат к списку