Абразивные (шлифовальные) круги

Попов С. А. Заточка режущего инструмента. Учеб. пособие для проф.-техн. училищ. М., «Высш. школа», 1970.

Для заточки и доводки режущих инструментов применяются точила универсальные и специальные станки. Кроме того, для обработки режущих инструментов применяют кругло-, плоско- и профилешлифовальные станки. Точила предназначены в основном для заточки резцов всех типов. При отсутствии специальных заточных станков на точилах выполняют заточку сверл. Заточку передних поверхностей у резцов на точилах производят торцом круга, а задних поверхностей — периферией круга. Универсальные станки применяются для заточки и доводки всех видов режущего инструмента и имеют комплект приспособлений, которые облегчают установку и закрепление затачиваемого инструмента.

Основные правила заточки режущего инструмента

Для того чтобы заточить определенный тип режущего инструмента, сохранив его геометрические параметры и обеспечив длительность работы, на предприятии должен быть заточной станок для этого типа инструмента, при заточке надо пользоваться правильно выбранным абразивным кругом и затачивать инструмент, придерживаясь назначенного режима шлифования. Рассмотрим эти аспекты подробнее.

Типы заточных станков

Различают универсальные и специальные заточные станки. На универсальных станках можно затачивать почти все дереворежущие инструменты, но это оборудование должно оснащаться специальными приспособлениями или устройствами для установки и закрепления каждого типа инструмента.

Производительность универсальных станков низкая, к тому же они требуют высококвалифицированного обслуживания.

У специальных станков высокая производительность, но на них, как правило, можно затачивать один-два типа инструментов в широком диапазоне геометрических параметров. Наиболее производительные и легко перенастраиваемые - станки с ЧПУ. Для того чтобы изменить геометрические параметры инструмента, оператору достаточно внести изменения в программу ПК, и заточка будет выполняться в другом режиме.

Абразивные (шлифовальные) круги

Правильно выбранный шлифовальный круг обеспечивает как высокую производительность заточки, так и высокое качество заточенных поверхностей, то есть высокую точность геометрических параметров и высокую стойкость инструмента. У шлифовальных кругов, используемых при заточке режущего инструмента, есть ряд характеристик, которые необходимо учитывать при выборе кругов. У алмазных кругов это форма и геометрические параметры; расположение абразивного слоя на поверхностях круга; ширина и толщина алмазоносного слоя, марка алмазов (прочность кристаллов); размеры зерен кристаллов; концентрация алмазов в алмазоносном слое; вид связки.

Основные геометрические параметры шлифовального круга: наружный диаметр диска, посадочный диаметр, размер вдоль оси вращения, форма диска, ширина алмазоносного слоя. Абразивный слой, содержащий зерна алмазов, может быть расположен на поверхности диска или на торце. У слоя бывает плоская или криволинейная рабочая поверхность. Плоская рабочая поверхность может быть расположена только перпендикулярно оси вращения. Большинство поверхностей режущих зубьев деревообрабатывающего инструмента затачиваются плоской поверхностью шлифовального круга, то есть у такого шлифовального инструмента абразивный слой определенной ширины и толщины расположен на периферии металлического корпуса круга.

В других случаях может использоваться шлифовальный инструмент в форме цилиндра или конуса (например, для заточки пил с дупловидной формой зубьев). У некоторых типов кругов две рабочие поверхности: на торце и на периферии диска; круги также могут быть двухслойными - для чистовой и черновой заточки.

Для изготовления алмазных кругов используются зерна алмазов разной прочности: АС4, АС6, АС15, АС20, АС32 (в порядке возрастания прочности). Наибольшее применение при изготовлении шлифовальных кругов находят алмазы АС4, АС6.

Производят алмазные круги восьми диапазонов зернистости. У самых крупных диапазон зерен 250/200 мкм, у самых мелких - 50/40 мкм. От размера зерен зависят: шероховатость обработанной поверхности, в некоторой степени производительность шлифования и даже температура в зоне резания. Чем мельче зерна, тем меньше шероховатость обработанной поверхности, но и меньше глубина шлифования при одном проходе, то есть ниже производительность. Глубина шлифования за один проход не должна превышать 1/3 размера алмазного зерна. Иногда имеет смысл разделить процесс заточки на черновую и чистовую обработку, например, если накапливается много сильно изношенного инструмента.

Черновое шлифование выполняется кругом с высокой зернистостью алмазов, например 160/125, и шероховатость заточенных поверхностей может достигать 1,25 мкм. При чистовом шлифовании кругом с зернистостью алмазов 80/63 может быть получена шероховатость 0,32-0,16 мкм. Как правило, в хороших сервисных центрах заточку зубьев пил выполняют с использованием алмазного инструмента именно с такой зернистостью, что особенно эффективно при обработке большой партии режущего инструмента одного размера.

Заточка твердосплавного режущего инструмента возможна только с помощью шлифовальных кругов, у которых рабочий слой состоит из алмазов определенной прочности и зернистости, а связка - органическая или керамическая. При увеличении зернистости увеличивается высота неровностей шлифованной поверхности, то есть возрастают шероховатость и в тоже время повышается производительность шлифования. Поэтому необходимо выбирать оптимальную зернистость для каждого случая заточки.

Для заточки круглых пил чаще всего используют круги с зернистостью алмазов 80/63 или 120/100, прочностью, соответствующей АС4 или АС6, и с условной концентрацией алмаза 100%. В качестве связки алмазоносного слоя обычно используются органические вещества с наполнителем из карбида бора (типа В2-01 или В1-02). Такие связки могут обновлять режущую способность рабочей поверхности шлифкруга при падении режущей способности зерен абразива (алмазных зерен). Круги с алмазным слоем на керамической связке обладают большей жесткостью, но могут быстро засаливаться, и их необходимо чаще зачищать - «шарошить» (то есть удалять налипшую стружку специальной шарошкой).

Необходимую форму и размер шлифовального инструмента, а также расположение алмазоносного слоя выбирают в зависимости от положения поверхностей, которые необходимо шлифовать. Например, при заточке дисковых пил с напайными твердосплавными пластинками по задней грани, легкодоступной для шлифования, можно использовать такие круги, как 12А2-45°, 12А2-20°, 4А2 и даже 11А2 с алмазоносным слоем на торце. Заточку по передней грани можно выполнять только кругами формы 12А-20° и 4А2, так как величина шага зубьев и размеры межзубного пространства ограничивают размеры круга вдоль оси его вращения.

Наиболее важными параметрами режима шлифования при заточке твердосплавного режущего инструмента, определяющими как качество обработанной поверхности, так и производительность процесса заточки, являются:

● скорость резания (V, м/с), то есть скорость движения круга вдоль затачиваемой поверхности;

● продольная подача (S, м/мин.);

● глубина снимаемого слоя за один проход круга вдоль затачиваемой поверхности (глубина шлифования h, мм).

 

Скорость резания определяется диаметром шлифовального круга и частотой его вращения. При назначении скорости резания следует учесть, что разработчики заточных станков используют рекомендации исследователей процесса шлифования по назначению скорости резания и предусматривают, какие материалы будут обрабатываться на станке и какого диаметра шлифовальные круги могут быть использованы на этом станке. Поэтому в большинстве случаев при эксплуатации заточных станков, выпускаемых разными фирмами, частота вращения круга одна, в лучшем случае две - четыре. Кроме того, выпускаются шлифовальные алмазные круги стандартных диаметров - 125 и 150 мм. Если у заточного станка две частоты вращения круга, то при использовании заточных кругов разного диаметра можно обрабатывать инструмент на четырех - шести значениях постоянной скорости резания, что положительно сказывается на выборе режимов резания.

При заточке режущего инструмента, оснащенного твердосплавными пластинками, рекомендуется выполнять шлифование со скоростью резания 8-20 м/с для кругов на металлической связке, 18-28 м/с - для кругов с органической связкой и 18-20 м/с - для кругов с керамической связкой. Если технологический процесс предусматривает получение малой шероховатости на затачиваемых поверхностях, то есть доводку, то используются шлифовальные круги с зернистостью 50/40 или 63/50, при этом скорость резания может быть 30-40 м/с.

Пилы, заточенные с использованием разных способов доводки режущей кромки и качественным шлифованием передней и задней кромок зуба, весьма стойки в процессе эксплуатации. Это связано, в частности, с тем, что у лезвия зуба минимальный радиус закругления (для твердого сплава он достигает 5 мкм), кроме того, при пилении уменьшается разогрев (от трения стружки по поверхности твердосплавной пластинки и корпуса пилы), что повышает стойкость режущих кромок и увеличивает срок работы инструмента между переточками.

Скорость продольной подачи (надвигания круга на зуб) очень сильно зависит от толщины и объема слоя, снимаемого за один проход, что определяется величиной износа инструмента; скорость может составлять 1-3 мм/с (для заточки по задней грани - 3 мм/с, по передней - 1 мм/с. Минимальный съем твердого сплава по передней грани связан также с тем, что качество (шероховатость) поверхности будет в данном случае выше, и это скажется на уменьшении трения стружки о зуб пилы и снижении разогрева корпуса пилы в процессе пиления. При заточке без доводки глубина снимаемого слоя за один проход может быть 0,08-0,3 мм. Меньшие величины соответствуют условиям обработки, когда длина дуги контакта алмазных зерен с затачиваемой поверхностью большая - свыше 10 мм. Например, при заточке зубьев дисковых пил с напайными зубьями, ширина которых не более 4,5 мм, толщина снимаемого слоя может быть доведена до 0,3 мм. Производители пил для форматно-раскроечных станков рекомендуют следующие величины съема при заточке: по передней грани зуба - 0,005-0,008 мм, по задней грани зуба - 0,2-0,3 мм, в зависимости от износа режущих кромок и при обязательном охлаждении. При таких режимах заточки будет обеспечено оптимальное соотношение ресурса пилы и затрат на ее обслуживание.

При доводке пил толщина снимаемого слоя за один проход - 0,005-0,01 мм, а скорость продольной подачи - 0,5-1,0 мм/с.

Увеличение толщины снимаемого слоя за один проход и увеличение скорости продольной подачи ведет к ужесточению теплового режима шлифования и большим температурным напряжениям в поверхностном слое затачиваемого инструмента, что может вызвать появление трещин и прижогов, снижающих прочность режущего инструмента.

Приведенные выше значения толщины снимаемого слоя и скорости продольной подачи рекомендуются при использовании интенсивной подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ). Если же заточка ведется без СОЖ, необходимо снизить скорость продольной подачи и уменьшить толщину снимаемого слоя за один проход. При этом производительность шлифования снижается в два-три раза.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: