Типы абразивных инструментов - термины и определения

Абразивный инструмент по своим свойствам, форме и строению существенно отличается от других видов режущего инструмента способностью работать при скоростях резания, значительно превосходящих скорости резания металлообрабатывающим инструментом, обрабатывать различные по свойствам материалы — от кожи, резины и дерева до труднообрабатываемых высокотвердых закаленных сталей и изделий из твердых сплавов и при этом снимать в процессе обработки слой материала глубиной от нескольких миллиметров до долей микрометра, обеспечивая высокую точность и качество обработки. Абразивный инструмент обладает свойством самозатачивания, т. е. частичного самовосстановления режущих свойств инструмента в процессе его работы.

Абразивный инструмент подразделяется на следующие основные виды:

- Абразивный инструмент на жесткой основе фиксированной геометрической формы.

Это абразивный инструмент, в котором зерна шлифовальных материалов жестко закреплены тем или иным видом связки (керамической, органической или специальной);

- Инструмент на гибкой основе (гибкий абразивный инструмент);

Это абразивный инструмент, изготовленный на гибкой основе (фибра, бумага, ткань или их комбинация, нетканый материал) с нанесенным на основу слоем шлифовального материала, закрепленного связкой. К этой группе относится шлифовальная шкурка и изделия из нее (бесконечные шлифовальные ленты, шлифовальные ленты, бобины, конусы, диски, лепестковые круги), фибровые диски, инструмент на основе из нетканых материалов,

- Абразивные (шлифовальные и полировальные) пасты твердой и жидкой консистенции.

Представляют собой композицию из шлифовальных материалов и органических связующих, закрепляющих абразивные зерна так, что при работе они имеют значительную свободу перемещений, смазывающих и поверхностно-активных веществ. К этой же группе относят полировальники различных конструкций из хлопчатобумажных и сизалевых материалов (ткани, канатика), с помощью которых производится машинная обработка различных деталей абразивными пастами.

Разнообразие работ, выполняемых абразивным инструментом, привело к созданию большого многообразия абразивного инструмента, различающегося видом и маркой абразивного материала, его зернистостью, твердостью, структурой, видом связки, формой и размерами. Шлифовальная шкурка отличается видом абразивного материала и его зернистости, видом основы и плотностью насыпки шлифовального материала, видом связки; абразивные пасты отличаются видом материала и консистенцией наполнителя и т.д.

Все эти параметры абразивного инструмента определяют его свойства и назначение и называются его характеристикой. Абразивный инструмент одной определенной характеристики не является широко универсальным инструментом. Эффективность его работы и эксплуатационные показатели обработки зависят от правильности выбранной характеристики, оптимальности установленных режимов обработки, состояния и жесткости станочного оборудования, соответствия допусков обрабатываемой детали заданным технологическим процессом

Основные свойства и эксплуатационные характеристики абразивного инструмента определяет технология изготовления. Уровень этой технологии обеспечивает соответствующее качество абразивного инструмента. При этом следует отметить, что основные принципы производства и аппаратное обеспечение мало изменились за последние 50 лет. Главным остаётся одно: в любом абразивном инструменте режущим элементом является абразивный материал, остальные компоненты балласт, служащий для удержания абразивного материала в процессе изготовления, хранения и эксплуатации.

Технологии изготовления всех видов абразивного инструмента на жесткой основе фиксированной геометрической формы имеют общую задачу: получение изделия с заданной геометрией, в котором абразивные материалы удерживаются с помощью связующего вещества на всех переделах производства и эксплуатации. Независимо от вида связки, производятся следующие технологические операции: приготовление формовочных смесей (масс), формообразования заготовок инструмента, термической обработки для придания инструменту заданных свойств и механической обработки для придания инструменту окончательных размеров.

Применяемый вид связки определяет технологические параметры процесса и используемое оборудование в первую очередь. Поэтому технологии на жесткой основе можно разделить по виду связки:

Абразивный инструмент на керамической связке

Технология изготовления абразивного инструмента на керамической связке по своему типу во многом аналогична технологии других производств керамических изделий (фарфор, керамика, электрокерамика и т.д.) по составу сырья, приготовлению смесей, формованию и режимам высокотемпературного обжига. Т.е., если очень примитивно, круглая керамическая тарелка отличается от шлифовального круга на керамической связке только отсутствием абразивного материала.

Любое производство абразивного инструмента на керамической связке состоит из участка приготовления керамических связок и непосредственно производства абразивного инструмента:

- Керамические связки изготавливаются из смеси глин, полевого шпата, пегматина, борного стекла, талька и каолина. Все материалы, идущие на изготовление связок, измельчаются до заданной крупности (-40мкм) и смешиваются в соответствии с рецептурой.

Применяемое оборудование: прокалочные печи, помольное установки (шаровые или струйные мельницы), классификаторы и смесители.

- В основном производстве используются следующие основные сырьевые материалы: шлифовальные материалы из электрокорундовых или карбидкремниевых материалов, связки керамические, декстрин, жидкое стекло, вода.

Необходимые по рецепту компоненты смешиваются в течение 5…30 мин. в специальных смесительных машинах, в основном планетарного типа. Масса после смесительной машины пропускается через однодечные грохота с нужными сетками для устранения комков, посторонних частиц и подаётся к формовочным агрегатам. Смесь должна быть гомогенная и легко формоваться.

- Формование заготовок кругов производится с использование формовочных агрегатов, созданных на базе гидравлических либо механических прессов. После дозировки, укладки и прессования заготовки кругов устанавливаются на сушильные плити и подаются на сушку.

- Сушка заготовок производится в сушильных камерах при t 100°С в течении 3…24часов, в зависимости от размеров. После сушки заготовки кругов подаются на участок обжига.

- Обжиг заготовок кругов может производится в камерных, тоннельных, щелевых газовых или электрических печах при максимальной температуре от 1050°С до 1280°С, в зависимости от уровня технологии и применяемых связок. При обжиге в камерных или тоннельных печах заготовки кругов устанавливаются на специальные вагонетки и подаются в печи, где производится обжиг. В щелевых печах круги устанавливаются непосредственно на огнеупорную плиту, вместе с которой проталкивается через все зоны печи. После обжига заготовки подаются на участок механической обработки.

- Механическая обработка заготовок кругов производится с целью придания заготовкам геометрических размеров и внешнего вида, предусмотренных стандартами.

Круги обрабатываются по наружному диаметру, отверстию и по торцевым поверхностям с использованием специальных плоскообдирочных, токарных и сверлильных станков. Обработка производится алмазным инструментом.

- После механической обработки круги проверяются на соответствие нормативно-технической документации по геометрическим размерам, внешнему виду, твёрдости и механической прочности.

Абразивный инструмент на бакелитовой связке

Технология производства инструмента на бакелитовой связке аналогична производству изделий из фенопластов и отличается от них наличием абразивной составляющей.

- Основными компонентами бакелитового абразивного инструмента являются абразивные материалы большинства марок. Для обдирочных кругов используется шлифовальное зерно крупных номеров зернистости (F8…F24), для шлифовальных кругов F8…F24, для доводочных и полировальных кругов вся гамма порошков и микропорошков. В качестве связующих используются жидкие и порошкообразные фенольные смолы. В качестве активных наполнителей используются криолиты, пириты, мел, известь и прочие материалы, регулирующие свойства кругов.

- Приготовление смесей производится в двухстадийных смесителях с отдельным смешиванием жидкой смолы с шлифматериалом и порошкообразного связующего с наполнителем. На заключительной фазе приготовленные смеси объединяются. Время приготовление смеси не более 5 минут.

- Формование заготовок производится аналогично кругам на керамической связке.

Термообработка (бакелизация) заготовок кругов производится в камерных или тоннельных бакелизаторах при максимальной температуре 180…190°С в течении 20…50 часов, в зависимости от габаритов кругов.

- Механическая обработка (при необходимости) и приёмка кругов производится по аналогии с керамическими кругами.

Абразивный инструмент на глифталевой связке

Глифталевая связка – это продукт взаимодействия глицерина с фталевым ангидридом (порошкообразной формы) и увлажнитель – жидкий бакелит. Технология изготовления инструмента аналогична технологии изготовления на бакелитовой связке.

Абразивный инструмент на вулканитовой (резиновой) связке

Технология производства инструмента на вулканитовой связке аналогична производству резинотехнических изделий. Основными компонентами вулканитовых изделий являются каучуки (натуральные или синтетические), а также вулканизирующий агент-сера, органические ускорители и вулканизаторы (каптакс, тиурам и др.), наполнители (окислы металлов, соли, синтетические смолы и т.д.), мягчители.

- Приготовление связки и абразивной \смеси производится на смесительном оборудовании: вальцах или смесительных машинах. Изготовление связки представляет собой процесс смешивания каучука с другими компонентами до однородного состояния.

- Формование кругов производится двумя способами : Либо прокаткой массы на вальцах и вырубкой заготовок, либо прессованием кругов в пресс формах из сыпучей порошкообразной массы, изготовленной в смесительных машинах и разрыхлённой в специальных рыхлителях типа дезинтегратора.
- Термообработка (вулканизация) Заготовок кругов производится в течение 6-16 ч. При максимальной температуре 160-180 С в камерных или туннельных вулканизаторах. После вулканизации круги подвергаются механической обработке и проверке на соответствие нормативно-технической документации, как и круги на керамической связке..

Абразивный инструмент на основе вспененного поливинилформаля (поропластовые)

Технология этого вида абразивного инструмента достаточно примитивная и экологически опасная. В качестве исходных материалов, кроме шлифовальных материалов, используются поливиниловый спирт, формалин, кислый катализатор (кислота), вспенивающие агенты и д.р.

Процесс изготовления заключается в механическом вспенивании композиции в мешалках особой конструкции. Вспененная масса разливается в формы, по размерам кругов и выдерживается до застывания.

Термообработка заготовок кругов осуществляется при температуре до 75°С в течение 7-8 часов. После термообработки заготовки отмывают от непрореагированных продуктов реакции в специальных отжимных прессах с проточной водой, отжимают и сушат до постоянного веса.

Отверждённые заготовки подвергаются механической обработке с использованием специальных токарных и сверлильных станков и проверке на соответствие нормативно-технической документации

Технология производства абразивного инструмента на гибкой основе (фибра, бумага, ткань или их комбинация, нетканый материал)

Технологические процессы изготовления шлифовальной шкурки на разных основах во многом аналогичны технологическим процессам текстильной и бумажной промышленности, применяемым для отделки тканей, бумаг, изготовления искусственных кож и т. п.

Основные применяемые сырьевые материалы:

- Шлифовальные материалы из злектрокорундовых материалов, в том числе и золь-гель корундов, из карбида кремния черного, граната, стекла технического, наждака

- Используются два основных типа связующих: на основе клея животного происхождения (мездрового ) и на основе синтетических смол и лаков. В качестве синтетических связующих используются ряд фенольных смол и эпоксидных лаков. Подбор характеристик синтетических связующих (по прочности, эластичности, водостойкости) производится под конкретные виды ш/шкурки.

- В качестве основы используются бумажные, тканевые, комбинированные, фибровые и нетканые в широком диапазоне характеристик под каждое наименование изделий.

- Производство шлифшкурки осуществляется на поточных автоматизированных линиях. Рулон бумаги или аппретированной ткани устанавливается на размоточное устройство . Основа проходит через маркировочную машину, где производится нанесение маркировки на нерабочую сторону полотна . Далее основа проходит через клеенаносящий механизм .Толщина клеевого слоя, наносимого на рабочую поверхность полотна, регулируется изменением зазора между валками. Далее полотно (бумага) проходит через устройство нанесения шлифзерна .В зависимости от зернистости шкурки, линия оборудуется устройством нанесения шлифзерна, действующим по гравитационному или электростатическому принципу. После нанесения, шлифзерно вдавливается в клей стальными валками. Плохо закреплённое зерно удаляется с основы отбойниками.

Далее основа с абразивным зерном следует в сушило, после чего поступает во второй клеенаносящий механизм , где производится нанесение закрепляющего клеевого слоя. Окончательная сушка шкурки производится во втором сушиле. Из сушильной камеры шлифовальная шкурка поступает на намоточный станок. Полученные рулоны направляются для изготовления бобин, лент и других изделий из шлифшкурки, или передаются для реализации.

Технология изготовления изделий из шлифовальной шкурки заключается в разделке (раскрой) шлифовальной шкурки и формообразовании (склеивание, сборка и т. п.) из них различных видов инструмента.