Обзор шлифовальных инструментов

Абразивы – это инструменты, используемые для шлифовки, шлифовки и полировки. Большинство абразивных инструментов представляют собой искусственные абразивные инструменты, изготовленные из абразивов и связующих веществ, а также природные абразивные инструменты, непосредственно обработанные из природных минеральных пород. Помимо широкого использования в машиностроении и других отраслях металлообработки, абразивные инструменты также используются в переработке зерна, бумажной промышленности и обработке неметаллических материалов, таких как керамика, стекло, камень, пластмассы, резина и древесина.
Обзор
Структура шлифовального инструмента условно делится на три категории: плотная, средняя и свободная. Каждая категория может подразделяться на номера и т. д. и различаться номерами организаций. Чем больше структурный номер абразивного инструмента, тем меньше объемная доля абразива в абразивном инструменте и тем шире зазор между абразивными зернами, а значит, тем рыхлее структура. Напротив, чем меньше численность организации, тем плотнее организация. Шлифовальные инструменты с более рыхлой структурой нелегко пассивировать во время использования, они выделяют меньше тепла в процессе шлифования и позволяют уменьшить термическую деформацию и прижоги заготовки. Абразивные зерна абразивного инструмента с плотной структурой нелегко отпадают, что полезно для сохранения геометрической формы абразивного инструмента. Структура абразивного инструмента контролируется только в соответствии с формулой абразивного инструмента во время производства и обычно не измеряется. Суперабразивные абразивы на связке представляют собой в основном абразивы из алмаза, кубического нитрида бора и т. д., связанных связующими веществами. Из-за высокой цены и хорошей износостойкости алмаза и кубического нитрида бора изготовленные из них абразивные инструменты на связке отличаются от обычных абразивных инструментов на связке. Помимо сверхтвердого абразивного слоя, имеется еще переходный слой и матрица. Суперабразивный слой — это часть, которая играет режущую роль и состоит из суперабразивных и связующих веществ. Подложка играет вспомогательную роль при шлифовании и состоит из металла, бакелита или керамики. Переходный слой служит для соединения матрицы и суперабразивного слоя. Он состоит из связующего вещества, и иногда его можно не использовать. Обычно используемые связующие включают смолу, металл, гальванический металл и керамику. Процессы изготовления абразивного инструмента на связке включают: распределение, смешивание, формование, термообработку, обработку и контроль и т. д. В зависимости от связующего процесс изготовления также различается. Абразивные инструменты на керамической связке в основном используют метод прессования. После взвешивания абразива и связующего согласно массовому соотношению рецептуры их помещают в смеситель и равномерно перемешивают, затем помещают в металлическую форму и на прессе формуют заготовку абразивного инструмента. Заготовка сушится, а затем отправляется в печь для обжига. Температура обжига обычно составляет около 1300 градусов. При использовании спеченного связующего с низкой температурой плавления температура обжига ниже 1000 градусов. Затем он точно обрабатывается в соответствии с заданным размером и формой и, наконец, продукт проверяется. Абразивы на связке смолы обычно формуются в прессе при комнатной температуре, а в некоторых случаях используется процесс горячего прессования, при котором используется нагрев и давление в условиях нагрева. После формования его закаливают в закалочной печи. При использовании фенольной смолы в качестве связующего температура затвердевания составляет 180–200 градусов. Абразивы на резиновой связке в основном смешиваются с помощью пары валковых машин, раскатываются в тонкие листы, а затем штампуются и формуются с помощью перфорационного ножа; некоторые также используют сыпучие материалы, которые помещают в металлическую форму и формуют на прессе. После формования его вулканизируют в вулканизационной ванне при температуре 165–180 градусов. Существует два процесса производства шлифовальных инструментов на металлической связке: порошковая металлургия и гальваника, которые в основном используются для изготовления сверхтвердых абразивных шлифовальных инструментов на связке. Метод порошковой металлургии использует в качестве связующего вещества бронзу и другие материалы. После смешивания его подвергают горячему прессованию или прессованию при комнатной температуре, а затем спекают. В методе гальванического покрытия в качестве гальванического металла используется никель или никель-кобальтовый сплав, а абразивы прикрепляются к подложке в соответствии с процессом гальванического покрытия для изготовления абразивных инструментов. К специальным типам абразивов относятся абразивы из спеченного корунда и волокнистые абразивы. Шлифовальные инструменты из спеченного корунда изготавливаются путем смешивания и формования порошка оксида алюминия и соответствующего количества оксида хрома и спекания при температуре около 1800 градусов. Этот вид абразивного инструмента имеет компактную структуру и высокую прочность и в основном используется для обработки таких деталей, как часы и инструменты. Волокнистые абразивы состоят из волокнистых нитей (таких как нейлоновые нити), содержащих абразивы или прилипших к ним. Они обладают хорошей эластичностью и в основном используются для полировки металлических материалов и изделий из них.
Применение
В процессе эксплуатации абразивного инструмента при затуплении абразивных зерен из-за частичного дробления самих абразивных зерен или разрушения связки абразивные зерна частично или полностью отваливаются от абразивного инструмента, а новые стружки продолжают появляются на абразивной рабочей поверхности абразивного инструмента. Режущая кромка или постоянное появление новых острых абразивных зерен позволяет абразивному инструменту сохранять производительность резки в течение определенного периода времени. Свойство абразивных инструментов самозатачиваться является выдающейся особенностью по сравнению с обычными режущими инструментами.
Еще в эпоху неолита люди начали использовать природные точильные камни для обработки таких инструментов, как каменные ножи, каменные топоры, костяные орудия, роговые и зубные орудия; В 19 веке в США появилась керамика, обожженная путем соединения природных абразивов с глиной. Шлифовальный круг; около 1900 г. появились искусственные абразивы, и один за другим стали производить различные абразивные инструменты из искусственных абразивов, создав условия для быстрого развития шлифовальных и шлифовальных машин. С тех пор доля природных абразивов в абразивах постепенно уменьшалась.
Абразивы можно разделить на два типа в зависимости от источника сырья: природные абразивы и искусственные абразивы. Единственными природными абразивными инструментами, обычно используемыми в машиностроении, являются масляные камни. Искусственные абразивы классифицируются в соответствии с их основными формами и структурными характеристиками, включая шлифовальные круги, шлифовальные головки, точильные камни и песчаные плитки, которые в совокупности называются пятью категориями: абразивы на связке и абразивы с покрытием. Кроме того, абразивы также принято относить к абразивным инструментам.
Классификация
В зависимости от используемых абразивов абразивы на связке можно разделить на обычные абразивы на связке и суперабразивные абразивы на связке. В первом используются обычные абразивы, такие как корунд и карбид кремния, а во втором — суперабразивы, такие как алмаз и кубический нитрид бора. Кроме того, существуют специальные разновидности, например, шлифовальные инструменты из спеченного корунда.
Обычные абразивы на связке — это абразивы, которые придают обычным абразивам определенную форму и обладают определенной прочностью за счет связующего вещества. Эти три части, обычно состоящие из абразивов, связующих веществ и пор, часто называют тремя элементами абразивов на связке.
Абразивы играют режущую роль в шлифовальных инструментах. Связующее вещество – это материал, который объединяет рыхлые абразивы в абразивные инструменты. Бывают двух типов: неорганические и органические. К неорганическим связующим относятся керамика, амарант, силикат натрия и др.; органические связующие включают смолу, каучук, шеллак и т. д. Наиболее часто используются керамические, смоляные и резиновые связующие.
Поры играют роль в удержании и удалении стружки износа во время шлифования, а также могут вмещать охлаждающую жидкость, помогая рассеивать тепло при шлифовании. Чтобы удовлетворить определенные особые требования к обработке, поры также можно пропитать определенными наполнителями, такими как сера и парафин, чтобы улучшить производительность шлифовального инструмента. Этот наполнитель еще называют четвертым элементом шлифовального инструмента.
К характеристикам обычных абразивных абразивов на связке относятся: форма, размер, размер частиц, твердость, структура и связующее вещество. Твердостью абразивного инструмента называют легкость, с которой абразивные частицы падают с поверхности абразивного инструмента под действием внешней силы. Он отражает прочность связи, удерживающей абразивные частицы.
Размер абразивного зерна
Размер частиц относится к размеру абразивных частиц, а его размер выражается номером размера частиц.
Национальный стандарт предусматривает два размера частиц: абразив и микропорошок.
Размер частиц относится к размеру абразивных частиц. Размер частиц делится на две категории: абразивные зерна и микропорошок. Абразивы с крупными частицами размером более 40 мкм называются абразивными зернами. Классифицированный по методу просеивания, размер частиц выражается количеством отверстий на дюйм на сите, через которые проходят абразивные частицы. Например, абразивное зерно 60# означает, что его размера достаточно, чтобы пройти через сито с 60 отверстиями на дюйм. Абразивы с размером частиц менее 40 мкм называются микропорошками. Используйте метод микроскопического измерения для классификации, используйте W и число после него для обозначения размера частиц, а значение после W представляет фактический размер микропорошка. Например, W20 указывает, что фактический размер микропорошка составляет 20 мкм. Размеры абразивных частиц различной крупности приведены в таблице 1.
Таблица 1. Номер размера абразивных частиц и размер частиц
Функция связующего вещества заключается в связывании абразива в шлифовальном круге определенной прочности и формы. Прочность, ударопрочность, термостойкость и коррозионная стойкость шлифовального круга в основном зависят от характеристик связки.
Обычно используемые связующие включают керамическое связующее (V), смоляное связующее (B), резиновое связующее (R) и металлическое связующее (M).
Керамическая связка: наиболее широко используется, подходит для внешнего круга, внутреннего круга, плоскости, бесцентрового шлифования, шлифовальных кругов и т. д.;
Связка на смоле: подходит для резки и нарезания канавок шлифовальных кругов и высокоскоростных шлифовальных кругов;
Резиновая связка: подходит для бесцентровых шлифовальных и полировальных кругов;
Металлическая связка: подходит для алмазных шлифовальных кругов и т. д.
Твердость шлифовального инструмента
Твердость абразивного инструмента в основном зависит от количества добавленного связующего и плотности абразивного инструмента. Если абразивные зерна легко отваливаются, это означает низкую твердость абразивного инструмента; в противном случае это означает, что твердость высокая. Уровни жесткости обычно делятся на семь уровней: сверхмягкий, мягкий, среднемягкий, средний, среднетвердый, твердый и сверхтвердый. Эти уровни могут быть подразделены на несколько более мелких уровней. К наиболее часто используемым методам измерения твердости абразивных инструментов относятся метод ручного конуса, метод механического конуса, метод твердомера Роквелла и метод твердомера пескоструйной обработки.
Твердость абразивного инструмента имеет соответствующую взаимосвязь с его динамическим модулем упругости, что способствует использованию аудио-метода для измерения динамического модуля упругости абразивного инструмента для выражения твердости абразивного инструмента. При шлифовальной обработке, если материал шлифоваемой детали имеет высокую твердость, обычно применяют абразивный инструмент низкой твердости; в противном случае используются абразивные инструменты высокой твердости.