Шлифование. Элементы режима резания
Grinding. Elements of modes of cutting
Польшаков В.И. (ЧГИЭУ, г.Чернигов, Украина)
http://rapidshare.com/files/38936109/Grinding.zip.html
Перевод - Барданов А.В.

It is process of cutting of materials with help of the abrasive material, cutting which elements are abrasive grains. Grinding is applied both for draft and to fair and finishing processing. At grinding by the main movement rotation of the cutting tool with very big speed is. More often as the grinding tool grinding circles use. Abrasive grains are located in a circle randomly and kept in by a material. Each abrasive grain works as a tooth of a mill, removing a shaving. Process of cutting at grinding has significant difference in comparison with work the tool. At rotary movement of a circle, in a zone of its contact to preparation the part of grains cuts off a material in the form of very big number of thin shavings (up to 100 000 000 in a minute). Grinding circles cut off shavings on very greater скоростях-from 30 m/c and above (the order of 125 m/c). Process of cutting by each grain is carried out almost instantly. The processed surface itself is a set of microtraces of abrasive grains also has a small roughness. The part of grains is focused so, that cannot cut a processable surface. Such grains make work of friction on a surface of cutting. Abrasive grains can render also on preparation essential power influence. There is a superficial plastic deformation of a material, its distortion of crystallical lattices. Deforming force causes shift of one layer of atoms concerning another. But this effect appears lesser, than at processing by the metal tool. Grinding apply basically to preparations from steel. With development of this technologies the share of processing by the metal tool will decrease, and abrasive to increase.; the TOOL In the industry find application as natural abrasive materials. Diamond, corundum, a sandpaper concern to natural abrasive materials and some other. However whereas properties of these materials are astable, and their stocks are small, the basic application in the industry have received materials. In dependences on the maintenance ocyide aluminium distinguish three types of electrocorundum: normal electrocorundum, containing up to 95 % Al2O3, electrocorundum white, the containing 95-98 % Al2O3, cutting which ability considerably above (on 30-40 %), and the monocorundum containing 98-99 % Al2O3. The above the maintenance of aluminium in electrocorundum, the above its cutting properties. Electrocorundum is applied to grinding steels and nonferrous metals. Abrasive materials from monocorundum are fair grinding of details from tempered steels. Silicon in comparison with electrocorundum possesses greater hardness, but also fragility. At crushing its grain have sharper edges. Silicon let out two marks. Silicon black contains 95-97 % SiC and it is applied to processing fragile metal materials, nonferrous metals and nonmetals. The silicon, 97 % SiC containing not less, green color has and possesses higher properties. It is used for sharpening the cutting tool. It is used basically in the form of untied grains for operational development the cutting tool, grinding in, are sharp jewels and т.д.. Synthetic diamonds (СА) receive from graphite. Depending on temperature the various form of crystals and painting from black colors turns out at low temperatures up to light at high. Synthetic diamonds have cutting edges in comparison with natural and consequently more productive as abrasive tools. Diamond has high cutting properties as it is the firmest substance, possesses very high heat conductivity and wear resistance, has small factor of friction on metal. Cubic nitride of a pine forest is close on hardness to diamonds, but has temperature constancy almost twice higher. Grains of abrasive materials are cutting elements of abrasive tools. The basic kind of abrasive tools are grinding circles, the form and which size defines GOST 2424-60 which provides 22 profiles with diameters from 3 up to 1100 mm. Among them following forms are most often applied: flat direct (software), flat with bore, cylindrical and conic, rings, and etc. The increasing application processing with application abrasive finds tapes. This method is applied for draft and finishing processing and in many cases provides substantial increase of labour productivity. On the size abrasive grains are subdivided into 26 numbers of granularity and share. The choice of granularity of the abrasive tool is defined by size of an allowance on processing, cleanliness of the processed surface and accuracy of processing. For rough preliminary processing and processing of viscous materials it is recommended the coarse-grained tools providing high efficiency, but poor quality. Painting and decorating are made by fine-grained circles. For connection of abrasive grains in abrasive intrument the sheaf serves. Lack of a ceramic sheaf is significant fragility. The silicate sheaf represents liquid glass and has small durability. Circles on a silicate sheaf are intended for processing details when rise in temperature is not supposed and it is impossible to apply. Abrasive tools on such sheaf possess the big durability, but have small temperature constancy. The sheaf is applied to narrow shaped circles. The circles made on this sheaf, are strong, elastic, suppose greater district speeds. Diamond circles consist of a steel, aluminium or plastic ring (basis) and the diamond layer fixed on it thickness of 1,5-5,0 mm. Abrasive the tool should possess the certain hardness. Hardness is understood as ability of a sheaf to keep abrasive grains. According to it the scale of hardness according to which all abrasive share on 16 degrees of hardness is developed. For each concrete case of processing it is necessary to select the tool of the certain hardness. At selection of a circle for the given conditions of processing "self-sharpening" aspire to achieve. In this case in due time become blunted grains will be painted and to open new, sharp. In any abrasive tool alongside with abrasive grains and a sheaf there are the times promoting its cooling during work. The structure of the abrasive tool is defined by a quantitative parity in it of grains, a sheaf and times. There are 13 numbers of structures. The more number of structure, the is less in unit of volume of grains and more times. During work a circle abrasive grains wear out and lose cutting ability, and the circle is salted with products of processing. The most qualitative editing to be made by diamond tools.

Шлифование - это процесс резания материалов с помощъю абразивного материала, режущими элементами которого являются абразивные зерна. Шлифование применяется, как для черновой так и для чистовой и отделочной обработки. При шлифовании главным движением является вращение режущего инструмента с очень большой скоростью. Чаще всего в качестве шлифовального инструмента пользуются шлифовальные круги. Абразивные зерна расположены в круге беспорядочно и удерживаются связующим материалом. Каждое абразивное зерно работает как зуб фрезы, снимая стружку. Процесс резания при шлифовании имеет значительное отличие по сравнению с работой лезвийного инструмента. При вращательном движении круга, в зоне его контакта с заготовкой часть зерен срезает материал в виде очень большого числа тонких стружек. Шлифовальные круги срезают стружки на очень больших скоростях: от 30 м/c и выше (порядка 125 м/c). Процесс резания каждым зерном осуществляется почти мгновенно. Обработанная поверхность предстовляет собой совокупность микроследов абразивных зерен и имеет малую шероховатость. Часть зерен ориентирована так, что не может резать обрабатываемую поверхность. Такие зерна производят работу трения по поверхности резания. Абразивные зерна могут также оказывать на заготовку существенное силовое воздействие. Происходит поверхностное пластическое деформирование материала, искажение его кристалической решетки. Деформирующая сила вызывает сдвиг одного слоя атомов относительно другого. Вследствии упругопластического деформирования матриала обработаная поверхность упрочняется. Но этот эффект оказывается менее ощутимым, чем при обработке металлическим инструментом. Шлифование применяют в основном для заготовок из заколенных сталей. С развитием малоотходных технологий доля обработки металлическим инструментом будет уменьшаться, а абразивным увеличиваться.; В промышленности находят применение как естественные, так и искуственные абразивные материалы. К естественным абразивным материалам относятся алмаз, корунд, наждак и некоторые другие. Однако ввиду того, что свойства этих материалов нестабильны, а запасы их ограничины, основное применение в промышленности получили искуственные материалы. К искуственным абразивным материалам относятся электрокорунд, корборунд, карбид бора, синтетические алмазы и сверхтвердые материалы, полученые на основе кубического нитрида бора. Электрокорунд представляет собой кристалический оксид флюминия Al2O3. D зависимости от содержания оксида алюминия различают три типа электрокорунда: нормальный электрокорунд, содержащий до 95% Al2O3, электрокорунд белый, содержащий 95-98% Al2O3 , режущая способность которого значительно выше (на 30-40%), и монокорунд, содержащий 98-99% Al2O3. Чем выше содержание кристалического оксида алюминия в электрокорунде, тем выше его режущие свойства. Электрокорунд применяется для шлифования сталей, чугунов и цветных металлов. Абразивные материалы из монокорунда предназначены для получитового и чистового шлифования деталей из цементированых, закаленных и высоколегированых сталей. Карбтд кремния (карборунд SiC) по сравнению с электрокорундом обладает большей твердостью, но и хрупкостью. При дроблении его зерна имеют более острые кромки, что обеспечиват повышеную производительность обработки. Карбид кремния выпускают двух марок. Карбид кремния черный (КЧ) содержит 95-97% SiC и применяется для обработки хрупких металлических материалов, цветных металлов и неметаллов. Карбид кремния, содержащий не менее 97% SiC, имеет зеленый цвет и обладает более высокими свойствами. Он премущественно используется для заточки твердосплавного режущего инструмента. Карбид бора отличается черезвычайно высокой прочностью, но очень хрупок и дорог. Используется в основном в виде несвязанных образивных зерен для доводки твердосплавного режущего инструмента, притирки, резки драгоценных камней и т.д.. Синтетические алмазы получают из графита (99,7%С и 0,3%примеси) в специальных камерах при давлениии около 1,3 ГПа в присутствии катализатора и температурах 1200-2400 С . В зависимости от температуры получается различная форма кристаллов и окраска от чер ного цвета при низких температурах до светлого при высоких. Синтетические алмазы имеют брльшую остратут режущих кромок по сравнению с естественными и потому более производительны в качестве образивного инструмента. Алмаз имеет черезвычайно высокие режущие свойства, так как он является самым твердым веществом, обладает очень высокой теплопроводностью и износостойкостью, имеет малый коэффициент трения по металлу. Однако он недостаточно теплостоек (до 800С), что позволяет его использовать в соновном для обработки хрупких материалов, цветных металлов и неметаллов. Кубический нитрид бора (КНБ)- эльбор, боразон и другие- синтетический сверхтвердый материал близок по твердости к алмазам, но имеет теплостойкость почти вдвое более высокую (до 1500С). Высокая теплостойкостьи малое химическое сродство с железом позволяет успешно использовать его для обработкивысокопрочных и закаленных сталей и сплавов на основе железа. Зерна абразивных материалов являются режущими элементами абразивных инструментов.Основным видом абразиных инструментов являются шлифовальные круги, форма и размер которых определяет ГОСТ 2424-60, который предусматривает 22 пофиля с диаметрами от 3 до 1100 мм. Среди них наиболее часто применяются следующие формы: плоские прямые, плоские с выточкой, чашечные цилиндрические и конические, кольца, тарельчатые и т.д.. Все большее применение находит обработка с применением образивной ленты. Этот метод применяется для черновой, читовой и отделочной обработки и во многих случаях обеспечивает значительное повышение производительности труда. Свойстваабразивных инструментов и их работоспособность будут определяться маркой абразивного материала, а также характеристиками инструмента: зернистостью абразива, видом связки, твердостью и структурой. По размеру абразивные зерна подразделяются на 26 номеров зернистости и делятся на шлифзерна(номера зернистости 200-16), шлифпорошки (номера12-3) и микропорошки (номера М40-М5). Номер шлифзерна и шлифпорошка соответствуют размеру зерен в сотых долях миллиметра, а номер микропорошков показывает размер зерна в микрометрах. Выбор зернистости абразивного инструмента определяется величиной припуска на обработку, чистотой обработанной поверхности и точностью обработки. Для грубой предварительной обработки и обработки вязких материалов рекомендуется крупнозернистые инструменты, обеспечивающие высокую производительность, но низкое качество. Отделочные работы производятся мелкозернистыми кругами. Для соединения абразивных зерен в абразивный инстрмент служит связка. Связки подразделяют на органические и неорганически. Из неорганических связок наиболее часто применяются керамические (К) и силикатные (С). Керамическая связка состоит из огнеупорной глины,полевого шпата, талька и жидкого стекла. Благодоря высокой прочности, водостойкости и жаропрочности она является самой распрастраненной. Недостатком керамической связки является значительная хрупкость. Силикатная связка представляет собой жидкое стекло и имеет небольшую прочность. Круги на силикатной связке предназначены для обработки деталей в тех случаях, когда не допускается повышение температуры и нельзя применять смазочно-охлаждающие жидкости. К органичиским связкам относятся вулканитовая (В) и бакелитовая (Б). Вулканитовая связка состоит из 70% каучука и 30% серы. Абразивные инструменты на такой связке обладают большой прочностью, но имеют малую теплостойкость. Связка применяется для узких фасонных кругов. Бакелитовая связка представляет собой синтетическую смолу. Круги, изготовленные на этой связке, прочны, эластичны, допускают большие окружные скорости, но могут применяться при температуре не выше 180С. Алмазные круги состоят из стального, алюминиевого или пластмассового кольца (основания) и закрепленного на нем алмазного слоя толщиной 1,5-5,0 мм. Абразивные инструмент должен обладать определенной твердостью. Под твердостью понимается способность связки удерживать абразивные зерна. В соответствии с этим разработана шкала твердости, согласно которой все аразивные делятся на 16 степеней твердости. Для каждого конкретного случая обработки необходимо подбирать инструмент определенной твердости. В круге повышенной твердости при работе продолжают удерживаться притупившиеся зерна, что приводит к повышению температуры в зоне резания и прижогу обрабатываемой поверхности. Такой круг требует частичной правки для восстановления режущей способности. Слишком мягкий круг будет сильно изнашиваться, при этом будут выкрашиваться зерна, не потерявшие еще своей остраты. При подборе круга для данных условий обработки стремятся добиться "самозатачивания". В этом случае своевременно будут выкрашиваться затупившиеся зерна и открываться новые, острые. В любом абразивном инструменте наряду с абразивными зернами и связкой имеются поры(пустоты), способствующие его охлаждению в процессе работы. Структура абразивного инструмента определяется количественным соотношением в нем зерен, связки и пор. Имеется 13 номеров структур. Чем больше номер структуры, тем меньше в единице объема зерен и больше пор. Характеристики образивных кругов маркируются на нерабочей поверхности круга, где приводятся их условные обозначения: вид образивного материала, зернистость, форма, размер и допустимая максимальная скорость вращения. В процессе работы щлифовального круга абразивные зерна изнашиваются и теряют режущую способность, а круг засаливается продуктами обработки. Для восстановления режущих свойств и геометрической формы производится переодическая првка круга. Наиболее качественная правка производиться алмазными инструментами. Более грубая правка осуществляется шарошками, оснащенными монолитными твердосплавными дисками, металлическими дисками и звездочками из износосойких сталей или правочными кругами из карбида кремния, термокорунда т.д.