Шлифование
Министерство образования и высшей школы РК
Государственное образовательное учреждение начального профессионального образование
Профессиональное училище №14
Письменная экзаменационная работа по специальной технологии слесарного дела
Тема: Шлифование
Выполнил: учащийся гр. №36
Г. Микунь
2008
Содержание
2. Характеристика абразивного инструмента. 6
3. Форма абразивного инструмента. 14
Шлифование – процесс резания металлов с помощью абразивного инструмента, режущим элементом которого являются зерна. Зерна, обладающие высокой твердостью, теплоустойчивостью и острыми кромками, соединены специальными связующими веществами в шлифовальные круги, сегменты, головки, бруски и шкурки; применяют зерна и в виде паст и порошков.
Выступающие зерна (рис. 1) абразивного материала, прочно закрепленные в шлифовальном круге связующим (цементирующим) веществом, при вращении круга с большой скоростью (до 80 м/с) срезают (царапают) слой металла с заготовки в виде очень мелкой стружки. Большое число стружек (до сотни миллионов в минуту) и их малая толщина (несколько микрон) обусловливаются малым размером самих режущих зерен-резцов и большим количеством зерен, одновременно участвующих в резании (царапании). Вследствие малого сечения среза и большой скорости резания шлифование обеспечивает высокую точность (2 – 1-й класс) и малую шероховатость обработанной поверхности (7 – 12-го класса), а поэтому этот процесс чаще является окончательной (отделочной) операцией. Однако шлифование успешно применяют и для снятия больших объемов металла, заменяя обработку заготовки резцом или фрезой.
|
Процесс стружкообразования при шлифовании приближается к резанию, осуществляемому зубом фрезы. Несмотря на малые размеры срезаемого слоя, получаемая при шлифовании стружка имеет то же строение и вид, что и стружка, получаемая при фрезеровании. Здесь также имеют место упругое и пластическое деформирование, тепловыделение, упрочнение, износ и др. Но так как не все зерна одинаково участвуют в работе, то наряду с нормальной (мелкой) стружкой при шлифовании получается еще и металлическая пыль, которая при высокой температуре спекается. Высокая температура при шлифовании (до 1000 – 1500° С) возникает в результате наличия у зерен разнообразной, неправильной геометрии режущей части (отрицательного переднего угла) и большой скорости резания. С увеличением износа зерен температура при шлифовании повышается, что может вызвать деформацию детали, прижог, структурные изменения и трещины на обработанной поверхности. Для снижения температуры при шлифовании сталей применяют обильное (10 – 60 л/мин) охлаждение. Смазочно-охлаждающие жидкости способствуют также удалению абразивной и металлической пыли из воздуха и очищению пор круга от продуктов отхода, повышают производительность и уменьшают шероховатость обработанной поверхности; снижается и размягчение связки круга, которое получается' вследствие нагрева.
При шлифовании заготовок из сталей наибольшее распространение имеют следующие смазочно-охлаждающие жидкости: 1) 1%-ный раствор кальцинированной соды и 0,15%-ный раствор нитрита натрия; 2) 2%-ный водный раствор мыльного порошка; 3) 5 – 7%-ный водный раствор эмульсола; 4) 3,5%-ный водный раствор нейтрального эмульсола на основе олеиновой кислоты. При шлифовании заготовок из алюминия применяют керосин или керосин с добавкой минеральных масел. Заготовки из чугуна и меди часто шлифуют без охлаждения, но при этом желательно наличие пылеотсосов.
Наряду с общими явлениями, присущими и другим видам обработки металлов резанием, процесс шлифования имеет особенности: 1) режущая кромка шлифовального круга не сплошная, а прерывистая, так как зерна отстоят друг от друга на некотором расстоянии; 2) зерна шлифовального круга неправильной, округленной в вершинах геометрической формы, произвольно расположены в круге, что является причиной отрицательного и непостоянного значения переднего угла; 3) вследствие пирамидальной и округленной формы режущей части зерна возникает сложная зависимость между глубиной и шириной впадины, образуемой на обработанной поверхности каждым зерном-резцом; 4) в процессе работы шлифовальный круг может самозатачиваться, т. е. под действием повышенной нагрузки на затупленное зерно последнее может расколоться или чаще всего выкрошиться из связки, обнажив новые острые зерна, которые и будут продолжать резание; 5) вследствие округления вершины зерна и нулевой толщины среза в момент, предшествующий царапанию – срезанию (т. е. при врезании), зерна подвергаются большому трению о поверхность резания, образованную впереди идущими зернами-резцами) 6) процесс снятия стружки зерном происходит за короткий промежуток времени (0,0001 – 0,00005 с). Эти особенности делают процесс резания при шлифовании более сложным, чем при других видах обработки, и создают большие трудности как при теоретическом, так и экспериментальном его исследовании.
2. Характеристика абразивного инструмента
Абразивные материалы. Применяющиеся в виде режущих зерен материалы делятся на две группы: естественные и искусственные. К естественным абразивным материалам относятся минералы – алмаз, корунд и наждак. Основной составляющей частью корунда и наждака является окись алюминия (глинозем); они содержал также посторонние примеси, снижающие их качество, а потому в современном машиностроении почти не применяются. К искусственным абразивным материалам относятся электрокорунд, карбид кремния, карбид бора, синтетический алмаз, эльбор.
Электрокорунд (искусственный корунд) является кристаллической окисью алюминия А12О3, получаемой путем электроплавки бокситов, которые состоят в основном из окиси алюминия и некоторых примесей. При плавке (температура плавления 2200 – 2400° С) из бокситов выделяются примеси, а окись алюминия кристаллизуется. Электрокорунд обладает высокой твердостью (уступая карбиду кремния, карбиду бора, алмазу и эльбору), значительной вязкостью, выдерживает высокую температуру (до 2050° С); при его дроблении образуются острые режущие кромки. Твердость (НV 1800 – 2700 кгс/мм2) и вязкость корунда зависят от содержания окиси алюминия. Чем больше в корунде окиси алюминия, тем больше твердость и меньше вязкость (выше хрупкость). В зависимости от содержания окиси алюминия, примесей и присадок, а также от технологии изготовления электрокорунд делится па четыре вида.
1. Нормальный электрокорунд (Э) содержит 91 – 96% кристаллической окиси алюминия Аl2О3; выпускается пяти марок – Э5, Э4, ЭЗ, Э2К, Э2 (в марке Э5 – 95% А1208, в марке Э4 – 94%] Аl2Ози.т.д.).
2. Белый электрокорунд (ЭБ) изготовляется из чистого глинозема и содержит 97 – 99% А1203. Имеет более высокие, чем электрокорунд Э, режущие свойства. Выпускается трех марок – Э9, Э9А и Э8, электрокорунд Э9А более качественен, чем Э9, и применяется для абразивного инструмента класса А. Электрокорунды Э и ЭБ применяют при обработке металлов и сплавов с высоким пределом прочности на разрыв (стали, ковкий чугун, мягкие бронзы).
3. Монокорунд (М) содержит 97 – 98% А1203 и до 0,9% окиси железа и получается непосредственно в виде зерен. Выпускается двух марок – М7 и М8. Имеет более высокие режущие свойства, чем Э и ЭБ, и применяется при шлифовании труднообрабатываемых легированных сталей и сплавов.
4. Легированный электрокорунд (хромистый – ЭХ и титанистый ЭТ). Легирование зерен электрокорунда окислами хрома повышает его ударную вязкость и абразивные свойства; легирование окислами титана повышает прочность зерна электрокорунда. В результате этого шлифовальные круги из легированных электро-корундов более производительны, чем из электрокорундов Э и ЭБ.
Карбид кремния (карборунд) является химическим соединением кремния и углерода (SiC). Он получается из кварцевого песка при сплавлении его с углеродом (коксовым порошком). При нагреве в электропечах до 1920° С кремнезем, содержащийся в кварцевом песке, вступает во взаимодействие с углеродом, образуя при этом карбид кремния. Карбид кремния имеет высокие твердость (уступая карбиду бора, алмазу и эльбору), теплоустойчивость (до 2050° С) и режущие свойства. Последнее объясняется тем, что при дроблении карбида кремния образуются острые режущие кромки. Карбид кремния выпускается двух видов: черный КЧ и зеленый КЗ; черный карбид кремния – КЧ8 (SiC – 98%) и КЧ7, зеленый карбид кремния – K39(SiC – 98,5%) и К38 (SiC -98%).
Черный карбид кремния менее качественен, чем зеленый. Зеленый карбид кремния имеет несколько большую твердость (HV до 3600 кгс/мм2) и обеспечивает большую производительность (что объясняется его более острыми режущими кромками). При его изготовлении применяется чистый кварцевый песок (с содержанием кремния выше 99%), более чистый углерод и затрачивается значительно больше электроэнергии; зеленый карбид кремния дороже черного. Карбид кремния хрупок. Поэтому его применяют при обработке материалов с малым пределом прочности на разрыв (чугуна, бронзовых и алюминиевых отливок, твердых сплавов и др.), причем зеленый карбид кремния используют в основном при заточке инструмента, оснащенного твердым сплавом. Карбид кремния применяют также и для безалмазной правки шлифовальных кругов после их затупления в процессе шлифования.
Карбид бора (В4С) является химическим соединением бора с углеродом. Он обладает большой твердостью, приближающейся к самому твердому материалу – алмазу, но хрупок. Карбид бора применяют для доводки твердых сплавов, при притирочных работах, требующих применения режущего инструмента высокой твердости.
Абразивные материалы дробятся в шаровых мельницах, после чего полученные зерна сортируются по размерам. Размер зерен указанных выше материалов колеблется от 3,5 до 2500 мкм. В зависимости от размера зерен устанавливаются следующие их номера (зернистость): 200, 160, 125, 100,80,63, 50, 40, 32,25,20, 16, 12, 10, 8, 6, 5, 4, 3, М63, М50, М40, М28, М20, M14, M10, M7 и M5. Наибольший размер зерна имеет номер 200, наименьший – М5. Абразивные материалы номеров 200 – 16 называют шлифзерном, номеров 12 – 13 – шлифпорошками, номеров М40 – М14 – микропорошками, М10 – М5 – тонкими микропорошками. Для шлифзерна 200 – 16 и шлифпорошков 12 – 6 устанавливают метод испытания с помощью сита; для микропорошков М40 – М5 – микроскопический анализ; для шлифпорошков 5 – 3 и микропорошков М63 и М50 – комбинированный анализ.
Страницы: 1, 2
