Абразивный инструмент на вулканитовой связке

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: «Абразивный инструмент на вулканитовой связке»

Содержание

Введение

1. Область применения абразивного инструмента на вулканитовой связке

2. Исходное сырье и материалы для изготовления абразивного инструмента на вулканитовой связке

3. Описание технологических операций по изготовлению абразивного инструмента на вулканитовой связке

4. Качественные показатели готовой продукции

Выводы

Литература

Введение

В настоящее время абразивный инструмент применяется в любой области машиностроения.

С появлением точного литья, снижением припусков на обработку, в общем объеме механических операции непрерывно растет удельный вес абразивной обработки. Она применяется как на обдирочных операциях (для обработки литья), так и для получения высоких классов чистоты поверхности.

Возросшая потребность в абразивных инструментах повлекла за собой значительное расширение абразивной промышленности, строительство новых и реконструкцию действующих абразивных заводов, которые оснащались главным образом за счет использования оборудования, применяемого в родственных отраслях промышленности.

Потребление абразивной продукции в ведущих зарубежных странах растет пропорционально увеличению внутреннего валового продукта. Это устойчивая мировая тенденция, обеспечивающая положительную динамику развития стратегически военных отраслей промышленности, включая машиностроение, металлургию, транспорт и т.д. Ожидается, что ежегодный рост общероссийского рынка абразивной продукции в ближайшей перспективе составит 3-4%. В этой связи повышение качества, увеличение объемов выпуска готовой продукции, расширение сортамента, снижение расходов на всех этапах производства абразивного инструмента является актуальной проблемой машиностроительной отрасли промышленности.

В основе производства абразивного инструмента лежат процессы получения абразивных материалов, многокомпонентных связок, приготовления абразивных смесей и формования из них готовых изделий методами обработки материалов давлением.

1. Область применения абразивного инструмента на вулканитовой связке

технология абразив инструмент вулканит связка

Вулканитовая связка -- многокомпонентная смесь каучука и других органических и неорганических веществ, образующих в процессе формования и термической обработки прочную гибкую или жесткую основу, в которой закреплены абразивные зерна. Инструмент на вулканитовой связке отличается повышенной стойкостью профиля и прочностью по отношению к ударным нагрузкам по сравнению с керамической и бакелитовой связками, обеспечивает более высокий класс шероховатости обработки. Широко используются круги на вулканитовой связке для резьбошлифования, чистовых и отделочных операций шлифования стальных деталей. Отрезные круги на вулканитовой связке толщиной 0,6-6мм применяются при резании конструкционных, инструментальных и жаропрочных сталей [2, с. 25].

В основе вулканитовой связки лежит термически обработанная смесь каучука с серой. Свойство эластичности инструмента на вулканитовой связке используется при обработке фасонных поверхностей и профильном шлифовании. Круги на вулканитовой связке работают на скоростях до 60 м/с и могут быть изготовлены толщиной 0,3-0,5 мм для отрезных работ.

Вулканитовая связка значительно хуже, чем керамическая удерживает абразивные зерна и это компенсируется увеличением количества связки за счет уменьшения пор. Поэтому инструмент на вулканитовой связке отличается плотной структурой, вызывающей увеличенное тепловыделение при шлифовании. Низкая теплостойкость каучука (150-180°С) приводит к размягчению и выгоранию связки при интенсивном резании. Абразивные зерна углубляются в эластичную связку и режут на меньшей глубине подобно более мелкозернистому инструменту, обеспечивая наименьшие параметры шероховатости поверхности. Эти особенности вулканитовой связки эффективно используются при чистовой обработке фасонных поверхностей.

Абразивный инструмент на вулканитовой связке применяется для отрезки, прорезки и шлифования пазов, обработки фасонных поверхностей, бесцентрового шлифования (главным образом ведущие круги), отделочного шлифования и полирования гибкими кругами, алмазных брусков для чистового хонингования.

Основные области применения абразивного инструмента на бакелитовой связке [4, с. 75]:

1. инструмент общего назначения для ведущих кругов, бесцентрового шлифования, для отрезных работ, обработка фасонных поверхностей, хонингование незакаленной стали;

2. инструмент повышенной прочности для скоростного шлифования и резьбо-шлифования;

3. инструмент повышенной режущей способности для профильной обработки подшипников качения, чистового шлифования цилиндрических и некруглых поверхностей.

2. Исходное сырье и материалы для изготовления абразивного инструмента на вулканитовой связке

Основным компонентом вулканитовой связки является синтетический каучук, который в присутствии серы при нагреве изменяет свою структуру, вулканизируется и приобретает заданные твердость и прочность. В состав смесей для изготовления вулканитовых инструментов вводят также наполнители для повышения механической прочности, ускорители процесса вулканизации и смягчители.

Применяют в основном синтетические каучуки различных марок:

1. натрий-бутадиеновый;

2. бутадиен-нитрильный;

3. бутадиен-стирольный.

Показатели прочности этих каучуков значительно ниже, чем у природного каучука, но из-за большой дефицитности природные каучуки для вулканитовых связок не применяются.

Синтетический каучук - упругая масса от светло-желтого до темно-коричневого цвета. Бутадиен-нитрильные и бутадиен-стирольные каучуки используются преимущественно для изготовления жестких эбонитовых связок, а натрий-бутадиеновый - для мягких. При нагреве каучука в присутствии серы он полимеризуется. Линейные молекулы каучука соединяются за счет ненасыщенных атомов углерода и образуют сетчатую пространственную структуру. При этом происходят химические реакции с серой и количество несвязанной серы в составе массы уменьшается. В результате резко возрастает прочность каучука с 4 до 40 кгс/смІ у невулканизированного и с 80 до 300 кгс/смІ у вулканизированного. Одновременно уменьшается величина удлинения при разрыве, увеличивается твердость и теплостойкость. Этот процесс называется вулканизацией. Во время вулканизации выделяется значительное количество тепла, что должно быть учтено при разработке технологического процесса [3, с. 191].

Сера - вулканизирующий агент для многих марок каучука. Для приготовления вулканитовых абразивных масс применяют техническую молотую серу высшего и первого сорта класса А. Качественные показатели технической серы: температура плавления около 1200°С, содержание серы 99,9%, количество золы не более 0,05%, влажность не более 0,5%.

В зависимости от количества серы, введенной в состав вулканитовых масс, получают различную твердость, пластичность и прочность связки. Если количество серы, введенной в состав связки, не превышает 15%, то продукт вулканизации имеет низкую твердость и высокую пластичность. Такие составы применяются при изготовлении гибких инструментов. При содержании серы 20-60% получают после вулканизации твердый и прочный материал - эбонит.

Для сокращения времени вулканизации и улучшения качества получаемого материала в состав связки вводят ускорители.

В качестве ускорителей преимущественно используют органические вещества в виде следующих порошков [3, с. 193]:

- каптакс;

- альтакс;

- тиурам.

Ускорители вводятся в состав связки в небольшом количестве 0,5-3%.

Для повышения прочности завулканизированного каучука в его состав вводят наполнители - мелкодисперсные порошки сажи, окиси цинка, криолит и др. Эти вещества повышают сопротивление разрыву и твердость изготовленных на вулканитовой связке абразивных изделий. Количество наполнителя должно быть не больше так называемого предела наполнения, превышение которого приводит к снижению прочности связки. Наиболее заметное влияние оказывают наполнители на прочность гибких (резиновых) связок. В этом случае введение наполнителя повышает прочность связки с 10-40 до 150-300 кгс/смІ.

Выбор марки и оптимального содержания наполнителя производят опытным путем. В качестве наполнителей каучуковых масс применяют жженую магнезию (окись магния) и цинковые белила (окись цинка) - белые, мелкодисперсные порошки с плотностью 5,6 и 3,1 г/смі соответственно. Окиси магния и цинка могут быть использованы как наполнители в резине и эбоните.

Менее универсальными являются применяемые для наполнения резин различные виды сажи и некоторые другие материалы, например окись железа, криолит, белая сажа.

Для облегчения смешивания каучука с порошкообразными компонентами, повышения прочности сцепления абразивного зерна со связкой, снижения твердости кругов в состав вулканитовых абразивных формовочных масс вводят мягчители. В качестве мягчителей используют продукты перегонки нефти, например рубракс, жирные кислоты - стеарин, синтетические вещества - дибутилфталат, полидиены, идитол и др.

Дибутилфталат представляет собой маслянистую прозрачную желтоватую жидкость с плотностью более 1,045 г/смі. Полидиены - жидкости, имеющие цвет от желтого до вишнево-красного. Плотность полидиена 0,9-0,95 г/смі, содержание влаги не более 0,2%. Идитол - искусственная смола желтого цвета в виде кусков неправильной формы. При температуре 900°С смола разжижается; легко растворяется в этиловом спирте. Так как введение смягчителей влияет после вулканизации на твердость и другие характеристики материала, их оптимальное количество должно быть определено опытным путем [1, с. 106].

Вулканитовые круги преимущественно применяют для чистовой обработки изделий. Абразивные зерна и этом случае закрепляются в связке, обладающей повышенной по сравнению с керамической и бакелитовой связками податливостью и прочно удерживаются в ней. При повышении сил, воздействующих на зерно, связка деформируется и зерно как бы утопает. Это уменьшает объем снимаемой стружки и способствует получению высокого класса шероховатости поверхности.

Обновление режущих кромок зерен, находящихся на рабочей поверхности инструментов на вулканитовой связке, происходит медленно. По-видимому, с этим связано кажущееся полирующее действие вулканитовой связки по сравнению с керамической, жестко удерживающей абразивные зерна. Для обеспечения достаточно высокой производительности обработки при изготовлении инструмента на вулканитовой связке количество абразива берется на 10-20% больше по сравнению с инструментом на керамической и бакелитовой связках.

Состав связки и соотношение ее количества и абразива определяются требуемой твердостью, упругостью, теплостойкостью и другими свойствами.

Следует отметить, что по сравнению с керамической связкой круги на вулканитовой связке гораздо плотнее. Пористость их составляет около 10%, тогда как в керамических кругах пористость достигает 30-40%. Вследствие этого количество связки в вулканитовых кругах значительно больше, чем в керамических.

Составы вулканитовых связок, как правило, многокомпонентны. Так как основным составляющим является каучук, то расчет рецептуры ведется на 100 весовых частей его. Твердость кругов регулируется не количеством связки, как при изготовлении керамических и бакелитовых инструментов, а изменением состава. Например, твердость повышается при увеличении количества серы, наполнителя и уменьшается при увеличении количества мягчителей. Для изготовления жестких инструментов количество серы должно быть не ниже 20 весовых частей.

Рецептура для изготовления гибких инструментов включает до 15 весовых частей серы. В первом случае после вулканизации получают жесткий материал - эбонит, во втором - эластичную резину. Жесткие вулканитовые связки содержат, как правило, на 100 весовых частей каучука 20-60 частей серы, до 30 частей мягчителя, до 20-50 частей наполнителя, 0,5-3 части ускорителя. Гибкие связки включают до 15 частей серы, до 10 частей мягчителя, до 100 частей искусственных смол, до 50 частей наполнителя и 0,3-0,5 части ускорителя [1, с. 112].

Искусственные смолы вводят в состав гибких связок для повышения прочности закрепления абразивного зерна в связке. Обработка зерна может быть выполнена фенолформальдегидными смолами, например жидким бакелитом. Эта смола хорошо смачивает поверхность абразивных зерен и вместе с тем прочно соединяется во время вулканизации с каучуком.

3. Описание технологических операций по изготовлению абразивного инструмента на вулканитовой связке

Оборудование для изготовления инструментов на вулканитовой связке. Значительная часть абразивных инструментов на вулканитовой связке изготовляется на вальцах. Смешивание компонентов связки и абразивной массы производится на смесительных вальцах.

Вначале вводится каучук, затем, после того как каучук покроет поверхность обоих валков, вводится смягчитель, сера, наполнители и ускорители вулканизации. Перемешивание элементов связки производится длительное время, которое назначается в зависимости от рецептуры массы.

Последним вводится абразивное зерно. Приготовленная таким образом абразивная масса поступает на прокатные вальцы или каландры, где прокатываются пласты определенной толщины, из которых на вырубных прессах в последующем вырубаются круги заданных размеров.

Наряду с изготовлением кругов на смесительных и прокатных вальцах на абразивных заводах получает распространение новый метод изготовления вулканитовых кругов: путем приготовления абразивной массы в смесительных машинах, разрыхления ее и прессования на прессах в пресс-форме.

При приготовлении абразивной массы в смесительных машинах получаются куски больших размеров. Для дальнейшей переработки этой массы необходимо, чтобы размеры кусков в поперечнике не превышали 80 мм. Эту операцию выполняет машина для предварительного измельчения вулканитовых масс.

Чаша машины представляет собой короб прямоугольного сечения, на дне которого в разные стороны синхронно вращаются два вала с установленными в них во взаимно перпендикулярных плоскостях шипами. Параллельно валам с наружной их стороны установлены две гребенки, в пазы которых свободно (с зазором) входят шипы. При помощи шипов и зубьев гребенки происходит измельчение абразивной массы.

Значительная часть абразивных инструментов подвергается после термической обработки - механической. Эта операция диктуется необходимостью придания готовым изделиям более точной геометрической формы, гладкой поверхности, а также для устранения получаемой в процессе термообработки «корочки» -- поверхностного тонкого слоя, отличающегося по твердости от основной массы изделия.

В ряде случаев механическую обработку применяют для исправления отклонений, возникающих при выполнении предыдущих операций.

Механической обработке подвергаются в основном круги на керамической связке (большие и средние размеры). Круги на бакелитовой и вулканитовой связках реже подвергаются механической обработке. Круги на керамической связке малых размеров, а также фасонные круги (ЧК и ЧЦ) не подвергаются механической обработке.

Станки для механической обработки кругов специализированы.

Обработка торцовых плоскостей производится на плоскообдирочных станках, обработка периферии, а также скосов и выто чек - на токарных станках. Обработка периферии кругов в па кетах на вертикальношлифовальных и токарных станках, обработка отверстий - на сверлильных станках.

В настоящее время уже созданы станки для калибровки отверстий путем заливки в отверстие втулки из пластмассы. Этот метод позволяет получить отверстия высокой чистоты и точности.

Схема технологического процесса изготовления абразивного инструмента на вулканитовой связке показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема технологического процесса изготовления абразивного инструмента на вулканитовой связке.

Приготовление формовочных масс. В приготовленной для формования массе все материалы должны быть распределены так, чтобы в самом малом объеме содержались компоненты в заданном рецептурой соотношении. Как и для других связок, при изготовлении инструмента на вулканитовой связке принята технология, при которой предварительно готовят связку, а затем смешивают ее с абразивным порошком для получения формовочной массы. В состав вулканитовой формовочной абразивной массы в отличие от керамической и бакелитовой входят материалы разной консистенции: абразивное зерно, наполнители, ускорители вулканизации, сера, жидкости - бакелит, смягчители; эластичный и упругий каучук [5, с. 167].

Многокомпонентные вулканитовые связки смешивают на резиносмесительных вальцах. Смешивание заключается в многократном пропускании массы в зазор между валками, вращающимися с различной частотой вращения. В зоне, предшествующей входу массы в зазор, из-за различной окружной скорости поверхностей валков компоненты активно перемешиваются, и материалы шихты связки равномерно распределяются по всему объему.

В состав абразивной массы входит большое количество различных порошков. Для простоты приготовления формовочной массы эти порошки смешиваются в заданном соотношении предварительно. Это уменьшает время смешивания на валках. Для смешивания порошки дозируют с высокой точностью и засыпают в барабанный смеситель. Время вращения барабана составляет не менее 40 мин. Готовая смесь порошкообразных компонентов используется затем по мере необходимости для смешивания с каучуком.

Для приготовления вулканитовой связки навеску каучука вводят в зазор между вращающимися валками смесительных вальцев. Чтобы смесь не прилипала к валкам, их поверхность тщательно шлифуют. Валки должны быть подогреты до температуры 500°С. Зазор между валками должен быть в пределах 0,5-2 мм. В течение нескольких минут каучук в виде тонкой ленты распределяется по поверхности переднего валка. Избыточное количество каучука собирается перед входом в зазор в виде вращающегося жгута. Затем в зазор между валками засыпают, небольшими порциями половину порошкообразных компонентов и в течение 2-3 минут происходит равномерное распределение их по объему связки. После этого увеличивают зазор между валками и вводят вторую половину порошкообразных компонентов. Чтобы обеспечить качественное смешивание, связку периодически срезают с валка и снова вводят в зазор.

При изготовлении абразивных кругов твердостью С и СМ на вулканитовой связке в соответствии с рецептурой предусматривается введение в состав массы смягчителей. Смешивание каучука смягчителями производится до засыпки порошкообразных компонентов. Общее время цикла приготовления связки до 20 минут. Приготовленная масса связки должна храниться не более 3 суток. При более длительном хранении происходит частичная вулканизация, что снижает качество инструмента.

Абразивную формовочную массу получают смешиванием связки с абразивным зерном. Шлифзерно предварительно обрабатывают бакелитом для получения сцепления с резиной. На 200 кг зерна, загружаемого в обогреваемую чашу смесителя, заливают 4 кг жидкого бакелита и смешивают массу 40-45 минут. После выгрузки зерно охлаждают на воздухе. Обработанное зерно не должно храниться на воздухе более 5 суток, так как при длительном хранении жидкий бакелит теряет свои свойства.

Абразивное зерно и связку смешивают в такой последовательности. Устанавливают между валками зазор 5-10 мм. При меньшем зазоре возрастает сила, действующая на массу, что приводит к дроблению абразивного зерна. Требуемое количество связки вводят в зазор между валками. После непродолжительного вращения связка равномерно охватывает один из валков. Излишки связки собираются в виде вращающегося жгута при входе в зону перемешивания. Это количество связки называется запасом.

Абразивное зерно делится на две равные части и вводится поочередно в зазор между подогретыми валками на вращающийся запас связки. Весь цикл смешивания длится до 20 минут. При переходе на смешивание масс другой зернистости валки и вальцы тщательно очищают. Тонкозернистые массы смешивают на отдельных вальцах. Приготовленная масса хранится не более 3 суток в закрытой таре. Перед использованием масса разогревается до 10 минут на вальцах.

Формование. Для формования заготовок применяют, в зависимости от размеров кругов, следующие методы: для кругов прямого профиля высотой 6-13 мм - прокатку на вальцах (листование) в размер по высоте с последующей вырубкой заготовки требуемого диаметра; для кругов прямого профиля высотой 32-200 мм -- прокатку (листование), вырубку нескольких заготовок, сборку их в пресс-форме и спрессовывание под давлением (дублирование) до слипания отдельных пластин в одно целое; для тонких прорезных кругов высотой 0,6-6 мм -- прокатку на вальцах (листование) до высоты 6 мм, калибровку или каландрирование в размер по высоте, вырубку заготовки - отформованные и вырубленные заготовки припудривают тальком (чтобы они не слипались) [5, с. 172].

При формовании заготовки необходимо следить, чтобы прокатываемый лист был однородным по цвету, плотности, имел глянцевую поверхность.

Нельзя допускать засорения листа абразивными массами других характеристик, маслами, мазутными пятнами и другими посторонними включениями. Чтобы лист не прилипал во время формования к поверхности валков, они тщательно шлифуются и подогреваются горячей водой или паром.

Отформованная заготовка при длительном хранении изменяет свои размеры. Поэтому не позднее 24 часов со времени формования изделия должны быть переданы на вулканизацию.

Вулканизация. Для вулканизации используют специальные электрические низкотемпературные печи, называемые вулканизаторами.

Вулканизатор разделен на семь зон, в каждой из которых поддерживается определенная температура: зона I -- 700°С, II -- 1200°С, III -- 1400°C, IV -- 1500°С, V -- 1600°C, VI -- 1700°С. В зоне VII нагревателей нет. Изделия для вулканизации укладывают на вагонетки. По мере продвижения вагонетки через все зоны изделия нагреваются, что обеспечивает последовательное протекание процессов испарения низкотемпературных материалов (зона I), начало и протекание процесса вулканизации (зоны II -- VI), охлаждение (зона VII) [5, с. 176].

Для начала вулканизации температура нагрева должна быть выше температуры плавления серы. После начала реакции вулканизации за счет выделяющегося в процессе взаимодействия серы и каучука тепла круг может существенно нагреваться. Это приводит к интенсивному выделению газов, деформации изделий, появлению трещин.

Для предотвращения этих последствий в состав шихты вводят специальные вещества, снижающие скорость разогрева, или регулируют температуру нагрева. Точность поддержания температуры во многом определяет качество инструмента. Ввиду этого установки для вулканизации оборудуются устройствами для автоматического контроля температуры.

Вулканизацию небольших партий изделий на вулканитовой связке можно выполнять также в автоклавах и между нагретыми плитами гидравлических прессов.

Окончательная обработка и контроль качества инструмента. На вулканитовой связке изготавливают ограниченную номенклатуру кругов простой формы. Точность формы вулканитовых кругов после прокатки и вулканизации выше, чем после прессования и обжига керамических кругов, и поэтому припуски на механическую обработку могут быть меньше. При механической обработке в основном выполняют операции: рассверливание отверстия, обработку плоскостей, наружной поверхности и выточек.

Для обработки отверстий могут быть применены керамические резцы и алмазные зенкеры из природных алмазов зернистостью 120-150 штук на один карат. Алмазы закрепляют в металлической связке. Алмазные зенкеры обеспечивают более высокую точность обработки, чем керамические резцы.

Плоские и наружные поверхности кругов шлифуют крупнозернистыми шлифовальными кругами на бакелитовой связке средней твердости. Круги прямого профиля высотой до 32 мм обрабатывают по наружной поверхности и посадочному отверстию диаметром 500-600 мм и высотой 32-200 мм - по всем поверхностям [2, с. 28].

Затем производят балансировку кругов и при необходимости для устранения дисбаланса повторяют более тщательно некоторые операции механической обработки. Все круги подвергают внешнему осмотру. Затем проверяют точность геометрических размеров. Проверка на прочность производится при вращении кругов со скоростью, превышающей в 1,5 раза рабочую. Качественные круги маркируют специальными красками - черной или белой в зависимости от цвета круга. Черную краску готовят из смеси типографской краски с растворителем и лаком, белую - из алюминия в порошке, растворителя и лака.

При необходимости может быть выполнена операция калибровки посадочного отверстия составом, приготавливаемым из смеси шлифпорошка с серой и нитроэмалью. Этот состав наносят на внутреннюю поверхность, а затем, пока масса не застыла, проталкивают через отверстие протертый керосином калибр, размеры которого соответствуют размеру посадочного отверстия. После затвердевания получают посадочное отверстие требуемого диаметра.

4. Качественные показатели готовой продукции

К основным характеристикам абразивного инструмента относятся:

- марка абразивного материала и зернистость материала, из которого изготовлен инструмент;

- материал связки, удерживающей зерна в процессе обработки деталей;

- твердость круга, характеризующая прочность удержания абразивных зерен в связке;

- структура, определяющая объем, занимаемый абразивным материалом.

Для эффективной работы абразивного инструмента необходимо обеспечить также его высокую прочность, уравновешенность, точность формы и размеров. Характеристики и показатели качества инструмента регламентируются требованиями ГОСТов, нормалей и технических условий.

Твердость. Твердость абразивного инструмента - сопротивляемость связки вырыванию абразивных зерен с поверхности инструмента под влиянием внешних сил. Степень твердости круга определяет его поведение в работе.

Термин «твердость» в данном случае не имеет отношения к характеристике свойств абразивного материала, из которого изготовлен инструмент. Твердость абразивного инструмента является комплексным показателем и изменяется только в зависимости от соотношения количества зерен, связки и пор в конкретном инструменте.

Таблица 1. Твердость абразивного инструмента.

В подразделениях твердости цифры 1, 2, 3 справа от буквенного обозначения характеризуют твердость абразивного инструмента в порядке ее возрастания. Пределы твердости абразивного инструмента зависят от марки связки, на которой он изготовляется. Абразивный инструмент на керамической или бакелитовой связках выпускается в интервале М1 -- ЧТ2, а инструмент на вулканитовой связке СМ1 -- Т2.

До настоящего времени отсутствует единый метод определения твердости абразивных инструментов различных характеристик.

Твердость абразивных инструментов из электрокорунда и карбида кремния на керамической, бакелитовой и вулканитовой связках зернистостью до 50 измеряют на приборе, действие которого основано на разрушении поверхности инструмента струей кварцевого песка заданного объема. Твердость оценивают по глубине получаемой лунки.

В последнее время для определения кругов на вулканитовой связке создан прибор, принцип действия которого основан на использовании акустического метода контроля твердости по частоте собственных колебаний абразивного инструмента.

Твердость инструмента на эластичной вулканитовой связке характеризуют числом оборотов, которое необходимо для образования лунки определенной глубины плоским сверлом при постоянном осевом давлении. Сравнивая полученные показатели с данными, приведенными в таблицах стандарта, определяют степень твердости инструмента.

Независимо от метода измерения шлифовальные круги и сегменты испытывают в четырех точках, расположенных в различных местах инструмента, а бруски -- в трех точках. Твердость определяется по средним арифметическим значениям глубин лунок или чисел оборотов.

Структура. Под структурой абразивного инструмента понимают его строение, т. е. отношение объемов абразивного материала, связки и пор.

Структура абразивного инструмента определяется номером, значение которого зависит от объемного содержания зерна. Самая плотная структура с содержанием абразивного зерна 60% имеет номер 1. С увеличением номера структуры на единицу объем зерна уменьшается на 2%. Структуры 1-4 называют закрытыми, 5-8 - средними и 9-12 - открытыми. При постоянном объеме порошка соотношение количества связки и пор определяет твердость инструмента.

Установлено, например, что изменение объема, занимаемого керамической связкой, на 1,5% и, соответственно, объема пор приводит к изменению твердости на одну степень. При изменении номера структуры на одну степень для сохранения заданной твердости инструмента объем абразивного зерна уменьшают (увеличивают) на 2% и на столько же увеличивают (уменьшают) объем связки.

В настоящее время освоены методы получения высокопористых абразивных инструментов. Их изготавливают из сравнительно мелких абразивных зерен, а их свойства близки к свойствам крупнозернистого инструмента. Меньшая объемная масса и хорошая обдуваемость воздушными потоками высокопористых кругов позволяют успешно использовать их на повышенных скоростях при выполнении обдирочных и получистовых операций.

Прочность. Абразивный инструмент, воспринимающий в процессе работы различные по характеру и величине нагрузки, должен обладать достаточной прочностью. Сопротивляемость инструмента нагрузкам зависит от таких его характеристик, как марка связки, зернистость абразивного материала, твердость, структура. Как показали исследования, вид абразивного инструмента существенного влияния на прочность не оказывает. Наибольшей прочностью обладают инструменты, изготовленные на вулканитовой связке. Они не разрушаются при значительных упругих деформациях и поэтому применяются для изготовления тонкостенного и работающего при ударных нагрузках инструмента. Инструмент на керамической связке -- хрупкий (до момента разрушения не имеет пластических деформаций), а поэтому не выдерживает ударных нагрузок.

Инструмент на бакелитовой связке по прочности занимает промежуточное положение. Общим для инструмента на всех связках является то, что временное сопротивление при всех видах деформации с повышением твердости и с уменьшением зернистости повышается.

В результате исследования сил, действующих на инструмент в процессе работы, было установлено, что основную опасность представляют центробежные силы. Именно они при существующих рабочих скоростях вращения круга вызывают в нем напряжении, близкие по величине к временному сопротивлению материала круга. Силы резания, возникающие в процессе шлифования, создают напряжения на сжатие, которые ничтожно малы по сравнению с временным сопротивлением на сжатие инструмента и поэтому практической опасности не представляют. В связи с вышеуказанным основным методом испытания кругов является вращение их со скоростью, превышающей рабочую.

Испытательная скорость вращения должна на 50% превышать рабочую окружную скорость, а время испытания должно быть 3-7 минут в зависимости от диаметра круга и рабочей скорости вращения [5, с. 168].

Выводы

Абразивный инструмент на вулканитовой связке применяется для отрезки, прорезки и шлифования пазов, обработки фасонных поверхностей, бесцентрового шлифования (главным образом ведущие круги), отделочного шлифования и полирования гибкими кругами, алмазных брусков для чистового хонингования.

Инструмент на вулканитовой связке отличается повышенной стойкостью профиля и прочностью по отношению к ударным нагрузкам по сравнению с керамической и бакелитовой связками, обеспечивает более высокий класс шероховатости обработки.

Вулканитовая связка (В) состоит в основном из синтетического каучука с различными добавками, влияющими на твердость, прочность и эластичность инструмента. На вулканитовой связке изготавливают жесткие и гибкие абразивные инструменты. Жесткие круги на вулканитовой связке обладают большей прочностью и упругостью по сравнению с бакелитовыми и поэтому применяются для изготовления тонких кругов, используемых при высоких окружных скоростях шлифования (до 50 м/с). Гибкие круги могут деформироваться в процессе обработки; применяются они для чистовых операций с окружной скоростью шлифования до 18 м/с.

Вулканитовые круги обладают большим полирующим действием, чем бакелитовые круги, и обеспечивают высокий класс шероховатости обработки, так как абразивные зерна могут углубляться под действием сил резания в упругий материал связки.

К недостаткам кругов на вулканитовой связке следует отнести низкую теплостойкость и высокую плотность, приводящую к повышению температуры в зоне обработки, размягчению связки, заволакиванию пор между зернами и засаливанию круга. Инструмент на вулканитовой связке может быть четырех степеней эластичности: эластичный, среднеэластичный, малоэластичный, жесткий.

Литература

1. Марченко С.В., Чаплыгин А.Б. Исследование ультразвукового метода контроля механических характеристик абразивного инструмента // Абразивное производство: Сб. науч. трудов - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005. с. 106-117.

2. Судаков Н.В., Марченко С.В., Гитенко С.Д., Чаплыгин А.Б. К вопросу интенсификации процесса приготовления абразивной формовочной смеси на вулканитовой связке // Теория, технология и оборудование для производства абразивного инструмента: Сб. науч. тр. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2003. с. 25-29.

3. Чаплыгин А.Б., Шеркунов В.Г. Моделирование процесса валкового смешения // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Машиностроение». - Челябинск: ЮУрГУ, 2004. -Вып.5. -№5 (34) с. 191-195.

4. Чаплыгин А.Б., Судаков Н.В., Шеркунов В.Г. Моделирование процесса получения абразивных смесей на валковых смесителях // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. - Магнитогорск: МГТУ, 2005. - №3 (11) с. 75-77.

5. Шеркунов В.Г., Чаплыгин А.Б., Циркулинский М.О., Дьяконов А.А. Фотометрический метод контроля качества абразивных смесей // Наука и технология. Избранные труды Российской школы. Серия «Технологии и машины обработки давлением. - М.: РАН, 2005. с. 167-170.

Размещено на Allbest.ru