Введение в производство шлифовальных инструментов и принцип их работы

Абразивные инструменты подразделяются на три типа: компактные, средней плотности и рыхлые. Каждый из этих классов далее делится по степени уплотнённости. Чем крупнее абразивный инструмент, тем ниже объёмная доля абразива в его структуре и тем шире зазоры между абразивными частицами, что свидетельствует о более рыхлой структуре материала. Напротив, чем мельче степень уплотнённости, тем более плотной оказывается структура. При использовании рыхлых абразивных инструментов легче обеспечить пассивацию и снижается выделение тепла во время шлифования, что позволяет уменьшить термическую деформацию и прожоги обрабатываемой детали. Абразивные частицы более компактных инструментов труднее отрываются, что способствует сохранению их геометрической формы. Структура абразивного инструмента задаётся лишь формулой состава, применяемой при его изготовлении. Сверхтвердые абразивные инструменты с консолидированной связкой в основном состоят из алмаза, кубического нитрида бора и других абразивов. Поскольку стоимость алмаза и кубического нитрида бора высока, а их износостойкость весьма велика, эти материалы используются для создания консолидированных абразивных систем; в отличие от обычных абразивных систем, сверхтвердые абразивные инструменты включают не только абразивный слой, но также переходный слой и основу.

Сверхтвердый абразивный слой является режущей частью и состоит из сверхтвердого абразива и связующего вещества. Матрица выполняет поддерживающую функцию при шлифовании и изготавливается из металлических, электропроводящих или керамических материалов. Переходный слой служит для соединения основы с сверхтвердым абразивным слоем; он состоит из связующего вещества и иногда может отсутствовать. К распространённым связующим материалам относятся смолы, металлы, гальванические металлы и керамика.

Введение в производство шлифовальных инструментов и принцип их работы

Производственные процессы изготовления консолидационных шлифовальных инструментов включают: распределение материалов, их смешивание, формование, термическую обработку, механическую обработку и контроль. Технологический процесс зависит от связующего вещества. Для шлифовальных инструментов с керамическим связующим преимущественно применяется метод профилирования; соотношение абразива и связующего определяется по весу в соответствии с заданной формулой, после чего смесь загружается в смеситель для перемешивания, затем помещается в металлическую форму, где под давлением формируется заготовка из абразивного материала. После сушки заготовки её подвергают обжигу; обычно температура спекания составляет около 1300 °C. При использовании связующего с низкой температурой плавления, температура спекания может быть ниже 1000 °C. В соответствии с заданными размерами и точностью формы осуществляется механическая обработка, после чего проводится окончательная проверка готового изделия.

Абразивные инструменты на смоляной связке обычно формуют при комнатной температуре на прессовочном оборудовании, однако применяется также технология нагрева под давлением. После формования изделия отверждают в печи. В качестве связующего используется фенольная смола; температура отверждения составляет 180–200 °C. Шлифовальные инструменты на каучуковой связке изготавливают преимущественно путём смешивания компонентов на роликовом оборудовании с последующим раскатыванием в тонкие листы. Кроме того, некоторые изделия изготавливают методом внутреннего прессования в металлической форме с использованием рыхлой заготовки. После вулканизации, осуществляемой в вулканизационной ванне, температура составляет 165–180 °C.

Процесс изготовления абразивных инструментов с металлической связкой включает метод порошковой металлургии и метод гальванопластики. В порошковой металлургии в качестве связующего вещества используют бронзу и другие материалы. Полученную смесь формуют путём горячего прессования или прессования при комнатной температуре, после чего подвергают спеканию. При использовании в качестве гальванического металла никеля или никелево‑кобальтового сплава абразив закрепляют на подложке в соответствии с технологией гальванопластики, что позволяет получить шлифовальный инструмент.

Специальными видами шлифования являются шлифовальные инструменты из спечённого корунда и волокнистые шлифовальные инструменты. Шлифовальный инструмент из спечённого корунда изготавливается из порошка оксида алюминия, смешанного с необходимым количеством оксида хрома, затем формуется и подвергается спеканию при температуре около 1800 °C. Такой абразивный инструмент обладает компактной структурой и высокой прочностью. Он применяется преимущественно для обработки деталей часов, счётчиков и других изделий. Волокнистые абразивы изготавливаются из волоконных нитей, на которых закреплены или приклеены абразивные материалы; например, нейлон, обладающий хорошей эластичностью, — их используют главным образом для полировки металлических материалов и изделий из них.