Выбор угловой шлифовальной машинки

Содержание страницы

• Особенности УШМ. Конструкция угловой шлифовальной машины.
• Размеры используемых кругов (дисков).
• Рабочая скорость круга.
• Мощность угловой шлифовальной машины.
• Влияние мощности УШМ при отрезке заготовок отрезными кругами.
• Выбор мощности УШМ при шлифовании зачистными кругами.
• Выбор мощности УШМ при шлифовании лепестковыми кругами и фибровыми дисками.
• Выбор дополнительных опций, предлагаемых для УШМ.
• Приложения.

Особенности УШМ

Угловая шлифовальная машинка (УШМ) относится к наиболее распространённой, 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. Причём 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 сверхтвёрдых материалов (например, алмазного) имеют особую специфику.

Конструкция угловой шлифовальной машины

По конструкции угловые шлифовальные достаточно просты, на уровне бытового блендера или электромясорубки. Если примитивно, то основные узлы — это электрошнур с вилкой, коллекторный двигатель, редуктор с конической зубчатой парой и рабочим валом, крепёжными 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. Упрощённая схема УШМ для кругов 180...230 мм представлена на рисунке.

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

Изредка применяются УШМ для размера 100 мм.

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

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

Расчетный показатель максимального сечения заготовки приведен в таблице 1.

Таблица 1

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

Таким образом, главным критерием при выборе УШМ является определённый 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 расчёта окружной скорости шлифовального круга приведены в приложении 2.
• Согласно мировым стандартам для угловых шлифовальных машин и используемых абразивных кругов предусмотрена максимальная рабочая скорость 80 м/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

P.S. Для УШМ допускается регулировка частоты вращения при износе круга, с сохранением показателя рабочей скорости 80 м/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 80 м/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 всё 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 счёт потерь при преобразовании энергии из электрической в механическую. Ориентировочная зависимость проиллюстрирована в нижеследующей таблице 3:

Таблица 3

• 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

• С чисто практической точки зрения, необходимо констатировать, что профессиональные мощные УШМ рассчитаны на интенсивную (12 часов в 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

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 сложно профильной 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, твёрдость круга. Тонкий отрезной круг (толщиной менее 1,8 мм) на маломощной УШМ как правило клинит. Мелкозернистый или твёрдый 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 затруднённый «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 учётом мощности, представлены в таблице 5.

Таблица 5

xxxx Отлично xxx Хорошо xx Удовлетворительно x Не желательно использовать

Выбор мощности УШМ при шлифовании зачистными кругами

Факторы, 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 230 мм, необходимо много усилий для выполнения операций, поэтому дополнительные усилия резания значительно увеличивают трудоёмкость 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, твёрдость круга. Твёрдый 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 учётом мощности, представлены в таблице 6.

Таблица 6

xxxx Отлично xxx Хорошо xx Удовлетворительно x Не желательно использовать

Выбор мощности УШМ при шлифовании лепестковыми кругами и фибровыми дисками

Факторы, 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 съёма материала. Во-вторых, по диапазону обрабатываемых материалов, не только металла, но и «лакокраски», полимеров, дерева и т.д.

Таблица 7

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 зёрен, 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. Причём только для кругов 180..230 мм, которые имеют длительный ресурс. Регулировки скорости для УШМ под круги 115...125 мм, 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 запылённость 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 её 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 230 мм в условиях ручной обработки, без штатива, опасность крайне высока.

9. УШМ с аккумулятором.

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

Приложения

Приложение 1

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

Расчёт ведётся по формуле:

Dmin=d_фланца +2d_{заготовки} +10^мм , где
d_фланца – диаметр фланца, в стандартном исполнении УШМ диметр составляет 40 мм , d_{заготовки} - 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 D_круга :

D _круга = 0,25 L_загот. (D_загот.), где
L_загот. - максимальное сечение отрезаемой заготовки, мм
или (D_загот. – максимальный диаметр отрезаемой заготовки).

Приложение 2

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

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: