Зернистость алмазных кругов и их иные параметры

Концентрация алмазов в алмазных кругах

Важной характеристикой алмазных кругов, которая определяет режущую способность и производительность, является концентрация алмаза в алмазоносном слое. Промышленность выпускает стандартные пропорции: 25%, 50%, 100% (при 100%-ной концентрации содержится 0,878 мг алмазного зерна в 1 кубическом мм алмазоносного слоя).

Характерной особенностью алмазного круга является то, что работа алмазоносного слоя происходит не за счет полного износа зерен, а вследствие выпадания их из круга.

Материал

Марка

вначало

Подбор концентрации алмазного слоя

При подборе оптимальной концентрации алмаза в алмазоносном слое действует следующее правило:

— при небольшой контактной поверхности между шлифовальным кругом и обрабатываемой деталью, например при круглой шлифовке, необходимо выбирать высокую концентрацию алмаза. Благодаря этому обеспечивается износостойкость инструмента, даже при высоких нагрузках (100%).

— при большой контактной поверхности требуется принятия мер по снижению температуры в зоне шлифования и уменьшению усилий шлифования для исключения прижогов. В этом случае следует использовать низкую концентрацию алмаза (50%).

Круги с 25%-ной концентрацией применяются для доводочных работ.

Связка

Виды связок, используемые при производстве

*для эффективной работы инструмента на органической связке рекомендуется использование зерна с металлическим покрытием.

Применение связок для кругов из эльбора и алмаза

вначало

Применение алмазных кругов в зависимости от зернистости:

Зернистость круга выбирается в зависимости от требуемой чистоты обрабатываемой поверхности.

Для чернового шлифования применяют алмазные круги зернистостью: 400/315 315/250 250/200 200/160 160/125

Для чистового шлифования применяют алмазные круги зернистостью: 125/100 100/80

Для тонкого шлифования применяют алмазные круги зернистостью: 80/63 63/50 50/40

Для доводки и полирования алмазные круги зернистостью: 60/40 40/28 28/20 20/14 14/10 10/7 7/5 5/3 3/2

Неглубокая тарелка. Маркировка 12А220

По внешнем виду тарелка заметно отличается от чашки глубиной, как правило, высота тут всего 18 мм. В другом все стандартно, алмазный заточной круг 12А220 150*10*2*18*32 160/125 — тарелка диаметром 150 мм, ширина алмазного слоя 10 мм, толщина 2 мм, глубина — 18 мм(неглубокая), посадка 32 мм. Зерно 165/100 — достаточно крупное по сравнению с другими.

Еще на заметку: Как высверлить отверстия под петли? Конечно же Форстнером!

Тарелки бывают на 150 мм и на 125 мм диаметром.

Они отлично подходят для заточки инструмента, более того, на них точат твердосплавные напайки на дисковых пилах. Для того, чтобы заточить такие напайки, понадобится тонкая тарелка, чтобы край смог пролезть между зубьями.

Связки для алмазных кругов

Алмазные круги на металлической связке (М) (В качестве металлической связки применяется бронза и ее модификации). Металлическая связка используется для предварительных операций, требующих съёма сравнительно больших припусков, для заточки твердосплавного инструмента, шлифования изделий из твердого сплава, стекла, керамики, полупроводниковых и труднообрабатываемых материалов с применением охлаждающей жидкости.

М2-01 М1-01 М2-02

Алмазные круги на органической связке (В) (В качестве органической связки применяется обычно бакелит). Органическая связка применяется для чистовых и доводочных работ: чистовой заточки и доводки режущего инструмента из твердых сплавов и сверхтвердых материалов, чистового шлифования и доводки измерительного инструмента, для обработки материалов высокой твердости.

В2-01 В1-02 В1-01

Кубический нитрит бора (CBN): Шлифование и доводка инструмента из вольфрамовых (Р18, Р12, Р9), вольфрамо-молибденовых (Р6М5) и других быстрорежущих сталей. Деталей из жаропрочных, нержавеющих и высоколегированных конструкционных сталей высокой твердости (НРС 55 и выше).

• Шлифовка и доводка однолезвийного инструмента: медицинских, маникюрных, ножниц, ножей, топоров, пил, коньков, стамесок, рубанков, цепи бензопил…
• Шлифовка и доводка многолезвийного инструмента: пилы для деревообработки, разверток, зенкеров, сверл, фрез.
• Шлифование корпусных изделий, резьбы, профиля зубьев шестерен… Деталей, получение высокой точности которых ограничивается большими тепловыми деформациями.

Конструкция и распространенные формы алмазных кругов

Расскажем подробнее о конструкции алмазного круга. Основная его часть — прочный диск с отверстием.

Изображение №1: конструкция алмазного круга

Диски изготавливают из материалов двух групп.

1. Конструкционные стали (Ст20, Ст3 и т. д.). Диски из этих материалов отличаются повышенной устойчивостью к механическим нагрузкам и вибрациям. Стали неплохо отводят тепло.
2. Алюминиевые сплавы (Д16 и сплавы группы АК). Имеют отличную теплопроводность, однако прочность — меньшая. При обработке заготовок на больших скоростях диски их этих материалов склонны к вибрации.
3. Композитные материалы с добавлением полимеров. Диски из них отличаются максимальной вибростойкостью, однако прочность и теплопроводность оставляют желать лучшего.

Некоторые поверхности диска (1 более) покрыты рабочим слоем. В его состав входят:

1. наполнитель (это порошок из карбида бора, электрокорунда, глинозема, меди или графита);
2. связка;
3. алмазный порошок.

Именно рабочий слой входит в контакт с заготовкой при обработке.

Особенности связок

При изготовлении алмазных кругов по металлу используют связки трех типов.

1. Связки на металлических основах. К последним относятся композиты из цинка, алюминия, меди и олова. Металлические связки:

1. отличаются максимальной прочностью;
2. имеют высокую теплостойкость;
3. при эксплуатации инструментов не деформируются в течение длительного времени;
4. служат долго;
5. быстро засаливаются;
6. повышают производительность алмазных кругов по металлу.

Инструменты с такими связками используют для снятия с заготовок большого количества металла. Основная операция — предварительная обработка. Получаемая поверхность приобретает восьмой-девятый класс шероховатости.

2. Органические связки. Имеют небольшие прочность и теплостойкость. На высоком уровне находятся производительность и скорость обработки. Инструменты мало засаливаются, но рабочие поверхности быстро изнашиваются из-за увеличенного расхода алмазов.

Алмазные круги по металлу с органическими связками используют при обработке заготовок из следующих материалов.

1. Твердые сплавы.
2. Труднообрабатываемые материалы.
3. Металлы, предназначенные для изготовления медицинских и измерительных инструментов.

Основные операции — доводка, чистовая обработка, качественная заточка. Класс шероховатости полученных поверхностей — 11 или 12.

3. Керамические связки. Круги с ними имеют алмазоникелевое покрытие. Оно наносится в один или несколько слоев. Перечислим ключевые характеристики инструментов этой категории.

1. Высокая режущая способность.
2. Низкая цена.
3. Отличная теплопроводность.
4. Качественный отвод стружки с обрабатываемых поверхностей.

Такие алмазные круги по металлу используют для обработки заготовок из:

1. германия, ситала, кремния и иных полупроводниковых материалов;
2. камня;
3. керамики;
4. технического стекла.

Основные операции — резка и доводка.

Формы алмазных кругов по металлу

Чаще всего применяют 8 типов алмазных кругов по металлу.

1. Плоские круги без выточек (Д/Н >= 1,8).
2. Кольца (Д/Н ˂ 1,8).
3. Плоские круги с односторонним рельефом.
4. Плоские конусообразные модели.
5. Плоские круги с одной выточкой.
6. Плоские круги с двумя выточками.
7. Чашечные круги (45° ˂ α ˂ 90°).
8. Чашечные круги (α ˂= 45°).

Инструменты всех этих типов имеют свои идентификационные номера. Ознакомьтесь с ними и конструктивными особенностями приспособлений в размещенной ниже таблице.

Изображение №2: формы алмазных кругов по металлу

Перейдем к детальному изучению зернистости инструментов.

Назначение абразивов

В зависимости от вида абразива, из которого изготовлен шлифовальный круг, меняется сфера его применения.

Нормальный электрокорунд обладает хорошей вязкостью, сцеплением со связкой, термостоек хорошо подходит для работы со сталью, чугуном, бронзой и латунью ввиду своих физических свойств.

Белый электрокорунд имеет более однородную структуру, острые кромки, более твердый чем обычный корунд и имеет меньшую шероховатость поверхности. Предназначен для обработки тех же материалов, что и обычный электрокорунд, но за счет меньшего нагрева и износа, применяется также для легированных и инструментальных сталей, заточки зубьев пил, режущих кромок фрез, ножей, сверл. Хорошо подходит для полировки изделий.

Карбид кремния тверже, но хрупче электрокорунда. У него выше абразивная способность, но сцепление зерна со связкой слабее, чем у корунда.

Алмаз имеет большую механическую прочность, но чувствителен к высоким температурам, реагирует с железом, хрупок, имеет очень хорошие самозатачивающиеся свойства, что придает диску долговечности.

Алмазные круги для шлифовки используются для обработки таких материалов, как чугун, стекло, керамика, твердые сплавы. Хорошо подходит для финишной доводки изделий, заточки сверл, фрез, пил, ножей.

Эльбор второй после алмаза по твердости, не реагирует с железом, теплостоек, хрупок, обладает хорошей абразивной способностью.

Применяется для шлифовки и обработки твердых сталей, заточки инструмента, чистовой обработки, сфера применения эльбора включает в себя участки, где другие абразивы не применяются вследствие высоких рабочих температур.

Алмазные круги и круги из кубического нитрида бора

Алмазные круги, а также круги из кубического нитрида бора (боразон, кубонит, эльбор) состоят из корпуса и прочно закрепленного на нем рабочего слоя (рис. 28).

Рис. 28. Конструкция алмазного круга (тип АЧК): 1 — корпус круга; 2 — алмазоносный слой

Корпус круга изготовляют из сталей Ст.З, 20, 30, алюминиевого сплава АК6 или Д16. Рабочий слой состоит из зерен алмаза или кубического нитрида бора, связки и наполнителя. Характеристика рабочего слоя определяется маркой алмаза или кубического нитрида бора, зернистостью, концентрацией его и связкой. Толщина слоя составляет 1,5—5 мм в зависимости от размера круга.

За 100%-ную концентрацию принято содержание алмазов или кубического нитрида бора, равное 4,4 карата (0,88 г) в 1 см3 рабочего слоя, или 25% объема его независимо от типа связки. Шкала концентрации алмаза в инструменте, принятая в СССР и большинстве стран мира, приведена в табл. 5. Из таблицы видно, что при так называемой 100%-ной концентрации алмазный порошок фактически занимает только 1/4 часть объема, а остальные 75% приходятся на долю связки с наполнителем и поры.

Шлифпорошки из синтетических алмазов, применяемые для шлифования, заточки и доводки режущего инструмента, выпускаются трех марок: АСО, АРС, АСВ. Зернистость шлифпорошка обозначается дробью, у которой числитель соответствует наибольшему, а знаменатель — наименьшему размерам зерен основной фракции в микронах.

Микропорошки из синтетических алмазов выпускаются двух марок: АСМ и АСН. Зернистость микропорошков указана в табл. 6.
Таблица 5. Концентрация алмазов в инструменте

Таблица 6. Зернистость микропорошков

Алмазные круги изготовляют зернистостью 50—40 и главным образом зернистостью 10—7 из алмазов АСО, АСП, реже из АСВ и природных алмазов.

Из кубонита изготовляют шлифпорошки двух марок: КО с размером зерен от 160/125 до 50/40 и КР с размером зерен от 250/200 до 50/40, шлифпорошки КМ с размером от 60/40 до 1/0. Шлифпорошки эльбора выпускают марок ЛО, ЛП, микропорошки — марки ЛМ.

Круги изготовляют на четырех основных связках: органических, металлических, керамических и металлогальванических.
Зернистость шлифпорошков из синтетических алмазов

Основная органическая связка — бакелитовая, состоящая из связующего вещества (фенолформальдегидной смолы) и различных наполнителей, объемное содержание которых обычно составляет от 37,5 до 12,5%. Алмазные круги на бакелитовой связке обладают хорошими режущими свойствами, что позволяет работать с небольшими силами резания. Малое количество образующегося тепла при шлифовании позволяет шлифовать без охлаждения, поэтому эти круги широко используются при заточке многолезвийного инструмента.

Металлические связки изготовляют из различных композиций на основе меди, олова, железа, алюминия, цинка и других металлов. Их применяют в кругах, предназначенных для предварительной и чистовой алмазной обработки при сравнительно невысоких требованиях к шероховатости поверхности (до 8-го класса).

Круги на керамической связке обладают наиболее высокими режущими свойствами и в основном предназначены для одновременной обработки твердого сплава и стальной державки, а также для обработки некоторых высоколегированных сплавов и материалов.

Алмазные круги выбирают в зависимости от их назначения и типа станка. Формы сечений и обозначения кругов регламентированы ГОСТ 16167—70* — 16181—70*. Наиболее употребительные круги приведены в табл. 7. Форма и размеры инструментов из эльбора регламентируются ГОСТ 17123—71.

Рис. 29. Доводка режущей грани инструмента алмазным кругом: а — неправильно; б — правильно

При выборе формы и размеров алмазных кругов и кругов из кубонита необходимо учитывать, что круги должны быть с минимально допустимой для данных условий шлифования шириной рабочего кольца. При работе на проход можно выбрать круги с широким кольцом, а при работе способом врезания ширина кольца должна быть обязательно меньше высоты обрабатываемой поверхности, например высоты зуба (пластинки) пилы. В противном случае произойдет износ рабочего кольца круга не на полную ширину, что приведет к скруглению (завалу) режущей кромки инструмента (рис. 29). Для работ, где требуется большая стойкость кромок, и для предварительного шлифования следует применять круги на металлической связке, а для чистовых работ — круги на органической связке.
Таблица 7. Формы сечений и обозначения алмазных кругов

Примечание. В обозначении кругов из кубонита буква А заменяется буквой К, а эльбора — буквой Л.

Область применения кругов: АПП — круглое наружное шлифование фрез, фрезерных головок, поднутрение дисковых пил, шлифование плоскостей ножей, полотен пил; АПВ — чистовая заточка и доводка фасок ножей, боковых поверхностей зубьев пил; АПВД — чистовая заточка и доводка фасок ножей, боковых поверхностей; АЧК — чистовая заточка и доводка фасок ножей, боковых поверхностей; AT — чистовая заточка и доводка передней грани фрез и зубьев дисковых и рамных пил; А1Т — заточка и доводка многолезвийного инструмента по передним поверхностям; АЗТ — заточка и доводка многолезвийного инструмента с винтовым зубом.

Зернистость заточного круга

Для обозначения зернистости заточного круга также используют определенные численные значения, они представлены следующей таблице:

С увеличением числа по ГОСТу растет и размер использованных в изготовлении круга зерен, а также увеличивается степень врезания и подача при заточке ленточной пилы. Однако, качество обработанной поверхности будет лучше при использовании мелкозернистых абразивных кругов.

Твердость заточного круга

Этот показатель влияет на способность абразивного круга к самозатачиванию. Во время заточки ленточной пилы скалываются грани затупившихся зерен, они выносятся, тем самым открывая новые рабочие слои круга.

В процессе точения более твердый круг будет лучше держать свою форму, но его серна уже затупятся. Чтобы поддерживать высокое качество работы придется использовать большую мощность и меньшую подачу. Однако это может грозить образованием прижогов и рисков. К тому же относительно мягкий материал пилы станет забивать поры круга, что скажется на качестве заточки.

При использовании слишком мягкого заточного круга, связка может очень слабо удерживать зерна, поэтому они станут выкрашиваться из тела круга. Мягкие круги быстро потеряют форму и износятся.

При работе главное правильно подобрать уровень твердости заточного круга, а для этого следует воспользоваться данными в таблице:

Основные характеристики инструмента

Оснастка состоит из основания, на который нанесен слой порошка. Требование к выбору изделий для обработки поверхности — твердость инструмента должна быть выше по сравнению с заготовкой.

При значительной разнице возможен перегрев и термические дефекты. Малое отличие ведет к поломке инструмента или снижению производительности труда.

Особенности алмазосодержащего слоя

Вес твердого минерала измеряют в каратах. Один карат приравнен к 0,2 г. Зерна — сросшиеся кристаллы алмаза. К главным характеристикам изделий относят величину и плотность частиц. Чтобы удержать алмазы в рабочем слое, применяют связки, основных разновидностей — три.

Органические компоненты выделяют мало тепла, практически не засаливаются. В преимуществах связки — крепкое удержание зерен, в том числе, мелкой фракции, поэтому оснастку применяют для финишных операций. Недостаток — повышенная износостойкость.

Металлические частицы придают рабочему слою прочность, при контакте с деталью порошок нагревается. Оснастка со связкой из бронзы, алюминия, меди и иных металлов, — склонна к засаливанию и требует частой правки.

Особенность использования инструмента с керамическим порошком — для доводки вязких материалов. Абразивные изделия применяют для одновременной обработки стали и твердых сплавов.

Однородность и концентрация зерен

При производстве порошков составы разделяют по фракциям. Для этой цели используют сита со специальными ячейками. Маркировка продукции представляет собой дробь. Числитель — размер сторон отверстий в верхнем сите, знаменатель — параметр нижних ячеек.

При обработке деталей круглой формы место контакта с инструментом минимальное. В этом случае выбирают абразивные изделия, в которых рабочий слой содержит высокую концентрацию твердых включений.

Однородность и массовая доля абразива влияют на производительность труда, режущую способность инструмента и чистоту поверхности детали.