Абразивный и эльборовый инструмент что это такое?

Описание, классификация и сферы применения Эльборовых кругов. Каталог производителей и поставщиков алмазного, абразивного (шлифовального) инструмента в Российской Федерации.
Содержание

Абразивный и эльборовый инструмент что это такое?

Эльборовые круги — Классификация, Сферы применения

Эльборовый инструмент по твердости близок к алмазу, но по некоторым другим характеристикам его превосходит. Этот материал имеет несколько торговых названий: эльбор (образовано сочетанием слов Ленинград и бор) киборит, кингонгит, кубонит, боразон (ближе всего к формуле вещества). Кубический нитрат бора с химической формулой BN, от которой образована аббревиатура (CBN в зарубежном написании, КНБ – в русском) – желтые прозрачные кристаллы.

Твердость эльбора — (800-900)×10^2 МПа, у алмаза этот показатель — 1000×10^2 МПа, а микротвердость любых других абразивов ниже в несколько раз. Кроме этого преимущества, у эльбора химическая и термическая стойкость выше алмазной. Если алмаз начинает окисляться уже при температуре 600-700 °C, боразон способен выдержать повышение температуры до 1000-1200 °C.

Материал инертен к элементам, включаемым в состав легированных сталей, не реагирует на щелочи и кислоты. Еще один плюс – инертность к железу, в котором алмаз может раствориться. Этим объясняется то, что эльборовые круги предпочтительнее алмазных при шлифовании сталей.

Преимущества эльборовых кругов перед иными расходными инструментами:

  • плотная структура, в 4-5 выше других абразивных материалов, кроме алмаза;
  • длительный срок эксплуатации;
  • стоимость ниже алмазных инструментов;
  • структура эльбора позволяет проводить более мягкую, чем у алмаза, заточку и обработку – это уменьшает риск брака и порчи обрабатываемого изделия;
  • очень долго сохраняется острота зерен, благодаря чему стойкость и режущая способность круга не изменяется;
  • способность выдерживать значительные термические нагрузки дает возможность интенсификации режимов шлифования;
  • шлифование сложнолегированных сплавов и сталей происходит без диффузии и адгезии зерен материала.

Эти достоинства позволяют широко использовать материал в промышленности, особенно в машиностроении и станкостроении.

Применение эльборовых кругов

Основная область использования инструмента – шлифование и заточка, применяется он и как самостоятельное орудие, и как элемент шлифовальных машин. Эффективны круги при обработке малых отверстий, профильных, зубчатых, винтовых и резьбовых направляющих, других изделий, для которых важно соблюдение заданной геометрической точности.

С помощью эльборовых кругов выполняется доводка и заточка режущего инструмента, изготовленного из быстрорежущих сталей (в том числе ленточных пил), суперфиниширование сталей закаленных, прецизионное зубошлифование и резьбошлифование.

Эльборовые шлифовальные круги лучше других абразивных материалов служат при обработке деталей из цементированных, сложнолегированных, подшипниковых, азотированных, и штамповых сталей с высоким содержанием кобальта, ванадия, вольфрама, молибдена.

Высокопористые круги эффективны при работе и с менее твердыми сплавами, основой которых служит никель, и износостойкими покрытиями: детонационных, плазменных, закаленного чугуна и хрома.

Использование боразоновых кругов повышает качество и точность обработки, увеличивает производительность и приносит значительную экономию.

Требования ГОСТ

Шлифовальные эльборовые круги изготавливаются в соответствии с ГОСТом 24106-80, в котором обговариваются требования к эльборосодержащему слою и корпусу, указывается относи тельная концентрация, зернистость и марка эльбора. Размеры и типы кругов определяются ГОСТом 17123, а скорости, при которых используется инструмент, определяются его механической прочностью и могут соответствовать 60, 50, 45 или 35 метрам в секунду.

Основные технические характеристики

К основным относятся четыре характеристики:

  • тип круга согласно ГОСТа 17123;
  • наружный диаметр (до 10мм, 100-200мм, 30-135мм и т.д. с максимальным значением 500мм);
  • зернистость;
  • степень твердости.

К другим данным относятся возможность работы всухую или с применением охлаждающей жидкости, максимальный параметр шероховатости, измеряемый в микрометрах, наработка инструмента в квадратных метрах и период стойкости в минутах.

Корпус круга

В качестве материала корпуса используется керамика или металл, по прочности и жесткости отвечающие требования безопасности. От материала корпуса зависит максимальная скорость работы станка:

  • керамический корпус — до 60 м/с;
  • керамика, в которой вклеен корпус из стали — 80 м/с;
  • металлический корпус — 125 м/с.

Применение кругов с различными связками

Заточка режущего инструмента из быстрорежущих сталей. Шлифование направляющих станин. Плоское шлифование труднообрабатываемых сталей

Круглое внутреннее и плоское шлифование режущего инструмента и других деталей из труднообрабатываемых сталей. Резьбошлифование и зубошлифование. Шлифование отверстий и беговых дорожек малогабаритных прецизионных подшипников

Шлифование резьбы с малым шагом. Чистовое хонингование сталей

CBN-круги с керамической связкой высокопористые, это позволяет снизить их засаливаемость, уменьшить частоту правок и улучшает подачу охлаждающей жидкости при мокром способе работы. В результате рабочий интервал температур может повышаться без появления прижогов. Эти круги эффективны при выполнении профильного и глубинного шлифования, обработке сталей с пониженной твердостью, жаропрочных т вязких сплавов. Обычная для кругов с керамической связкой концентрация зерна – 100%, если этот показатель выше, увеличивается и срок службы круга, а так же его режущая способность.

Органические связки предназначены для кругов, используемых при выполнении следующих работ:

  • чистового шлифования и заточки инструмента, изготовленного быстрорежущих сталей (вольфрамовых – Р9, Р19, Р18, вольфрамо-молибденовых — P6M5), легированных кобальтом и ванадием с повышенной производительностью (Р12Ф4К10М2, Р12Ф5К5, P9Ф5);
  • окончательного и чистового шлифования прецизионных деталей изготовленных из высокотвердых сталей (HRS55 и более), конструкционных высоколегированных, нержавеющих и жаропрочных сталей, высокоточная обработка которых обычным абразивным инструментов невозможна;
  • окончательного и чистового шлифования ходовых винтов направляющих станов и других прецизионных крупногабаритных деталей, при обработке которых значительно увеличивается температура, приводящая к деформации;
  • окончательного и чистового шлифования на станках, действующих в полуавтамотаческом и автоматическом цикле.

От вида связки зависит зернистость эльборосодержащего слоя. Так, для керамической связки ее показатели должны быть равны 250/200 -14/10. А для связки органической — 250/200 -3/2.

Вне зависимости от вида связки эльборовые круги могут работать как с водяным охлаждением, так и с применением сухого метода. В качестве охлаждающей жидкости используется специальная эмульсия, индустриальное масло (с добавлением сульфофрезола или без него), водяной раствор нитрата натрия и т.д.

Зернистость эльбора

Эльбор для кругов может быть в виде шлифпорошка, микропорошка или зерна. От размеров зерна зависит применение круга, это распределение можно увидеть в таблице:

Эльборовый круг — чем лучше алмазного и других абразивов

Эльборовые круги для шлифования имеют свои достоинства перед аналогичными кругами из алмаза. Чтобы понять, в чём они проявляются, рассмотрим свойства этого материала, его химическую формулу и основные свойства, а также требования государственных стандартов.

Эльбор – химическая формула, свойства

Его химическая формула: BN. Иное название – боразон, что ближе по звучанию к формуле материала. Внешне это прозрачные кристаллы жёлтого цвета, форма которых октаэдрическая. По твёрдости эльбор лишь немного уступает алмазу. Так, если микротвердость алмаза 1000×10^2 МПа, то для эльбора этот показатель – (800-900)×10^2 МПа, а по сравнению с остальными традиционными абразивами, он выше в три-четыре раза:

  • для карбида кремния микротвердость составляет (300-320)×10^2 МПа;
  • у электрокорунда и вовсе (180-220)×10^2 МПа.

Таким образом, налицо значительное преимущество перед ними, так как износ зёрен эльбора заведомо будет происходить в несколько раз дольше.

Чем ещё эльборовый круг лучше алмазного, так это его термической и химической стойкостью.

Окисление эльбора начинает происходить в момент температур 1000-1200 °C, когда аналогичные процессы у алмаза начинаются с 600-700 °C.

Химическая стойкость материала выражается в том, что он не реагирует с щелочами и кислотами, а также инертен ко многим, входящим в состав сплавов и сталей, химическим элементам. Особенно важно то, что эльбор инертен к железу, чем не может «похвастаться» алмаз, который очень хорошо в нём растворяется. Из-за этой особенности алмазные круги быстро изнашиваются при шлифовании стали.

Исходя из характеристик, рекомендуется использовать эльборовые круги шлифовальные для окончательной обработки деталей, или же для получистовой. Материалы – сплавы сталей жаропрочных, труднообрабатываемых быстрорежущих, высоколегированных. Также среди требований к обрабатываемым деталям указано то, что они должны состоять из сплавов, которые закалены минимум до HPC 50.

Когда появился боразон

Впервые в мире кубический нитрид бора был получен в 1957 году, а синтезировать его на просторах СССР начали с 1965 года. В 1980 году был составлен государственный стандарт для шлифовальных кругов, выполненных при использовании боразона.

Некоторые требования по ГОСТу

Круги эльборовые шлифовальные выполняются по ГОСТ 24106-80. В нём указаны все технические требования к корпусу и к эльборосодержащему слою, с указанием марок эльбора, его зернистости, относительной концентрации.

Эльборовые круги могут работать при скоростях 35, 40, 50 и 60 метров в секунду, в зависимости от механической прочности. Типы и основные размеры, которые применяются для изготовления шлифовального круга, определяются по ГОСТу 17123.

Основные характеристики эльборовых элементов

  • Первой можно называть тип круга по вышеупомянутому ГОСТу 17123.
  • Вторая характеристика – наружный диаметр. В зависимости от типа, он может составлять до 10 мм, от 100 до 200 мм, от 30 до 135 мм и т. д. Максимальное значение наружного диаметра эльборового круга – 500 мм.
  • Третьим параметром выступает зернистость.
  • Четвёртый параметр – степень твёрдости.
Читайте также  Инструмент для гравировки на металле

Остальные параметры касаются минимальных временных периодов стойкости (в минутах), и наработки (в квадратных метрах). Немаловажным является также максимальное значение параметра шероховатости (в микрометрах). Он должен соответствовать стандартам ГОСТ 2789.

Эльборовые круги могут работать как на сухую, так и с охлаждающей жидкостью. Эти данные также указываются в ГОСТе 24106-80 для каждого его типа. В качестве охлаждающей жидкости могут выступать:

  • индустриальное масло (в чистом виде или с добавлением сульфофрезола);
  • специальная эмульсия;
  • водные растворы нитрита натрия или другие растворы.

Требования к маркировке и хранению

Эти данные также занесены в ГОСТ 24106-80. Касательно маркировки, в нём указано что и каким образом должно быть размещено на готовой продукции. Например, для кругов, наружный диаметр которых более 225 мм, полный перечень характеристик в виде маркировки нужно наносить на сам корпус круга.

Для продукции, наружный диаметр которых лежит в пределах от 50 до 225 мм, на корпус наносятся лишь некоторые основные показатели, такие как степень твёрдости, зернистость, марка эльбора, относительная концентрация и рабочая скорость. Для эльборовых кругов, чей наружный диаметр менее 50 мм, вся маркировка наносится на этикетку.

Что касается упаковки и транспортировки, то каждый шлифовальный элемент должен быть обмотан упаковочным материалом, который сможет защитить эльборосодержащий слой от возможных повреждений. В коробках их следует укладывать так, чтобы во время транспортировки избежать возможных перемещений внутри, тем самым обеспечить им безопасное транспортирование и сохранность исходного вида эльборового изделия.

Инструмент абразивный и эльборовый

Абразивный и эльборовый инструмент должен соответствовать требованиям ГОСТ 12.3.028-82 “ССБТ. Процессы обработки абразивным и эльборовым инструментом. Требования безопасности”.

Заточные и шлифовальные станки должны соответствовать общим требованиям, изложенным в разд. 2.1 настоящих правил. К испытаниям абразивного и эльборового инструмента допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинский осмотр, обучение и проверку знаний инструкции по охране труда и имеющие соответствующую запись в квалификационном удостоверении на право производства специальных работ.

Лица, допущенные к работе на заточных или шлифовальных станках, также должны иметь об этом запись в квалификационном удостоверении. На шлифовальных и отрезных кругах (кроме эльборовых) диаметром 250 мм и более, а также на шлифовальных кругах, предназначенных для работы на ручных шлифовальных машинах, должны быть нанесены цветные полосы: желтая — на кругах с рабочей скоростью 60 м/с, красная — 80 м/с, зеленая — 100 м/с, зеленая и синяя — 120 м/с. Допускается нанесение цветных полос на этикетку при условии ее прочного скрепления с кругом.

Каждый круг должен быть испытан потребителем при испытательной скорости и осмотрен. После испытания на круге должна быть сделана отметка краской или наклеен специальный ярлык на нерабочей поверхности с указанием порядкового номера испытания круга, даты испытания, условного знака или подписи работника, ответственного за испытание. Запрещается эксплуатация кругов с трещинами на поверхности, с отслаиванием эльборосодержащего слоя, а также не имеющих отметки об испытании на механическую прочность или с просроченным сроком хранения.

Шлифовальные круги диаметром 125 мм и более с рабочей скоростью свыше 50 м/с, а также круги диаметром 250 мм и более в сборе с планшайбой перед установкой на станок должны быть отбалансированы. При обнаружении дисбаланса круга после первой правки или в процессе работы должна быть проведена его повторная балансировка. Работать на инструменте, предназначенном для работ с применением смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), без СОЖ запрещается.

Шлифовальные станки, работающие с использованием охлаждающей жидкости, должны быть оборудованы групповыми или индивидуальными установками для отсоса вредных аэрозолей из зоны обработки.

Станки, при работе на которых в воздухе рабочей зоны образуется пыль, концентрация которой превышает предельно допустимую, должны быть оборудованы отсасывающими устройствами.

Перед пользованием инструментов он должен проработать на холостом ходу с рабочей скоростью следующее время: круги (включая эльборовые на керамической связке) диаметром до 150 мм — 1 мин., св. 150 до 400 мм — 2 мин, св. 400 мм — 5 мин; эльборовые круги на органической и металлических связках — 2 мин.

При работе ручным шлифовальным и переносным маятниковым инструментом, а также на обдирочных и отрезных станках с ручной подачей рабочая скорость круга не должна превышать 80 м/с.

До начала работы шлифовальной машиной защитный кожух должен быть закреплен так, чтобы при вращении круга вручную он не соприкасался с кожухом.

Работать без защитных кожухов допускается на машинах со шлифовальными головками диаметром до 30 мм, наклеенными на металлические шпильки. Применение в этом случае защитных щитков и очков обязательно.

При установке абразивного инструмента на вал пневматической шлифовальной машины посадка должна быть свободной; между кругом и фланцами должны быть эластичные прокладки из картона толщиной 0,5-1 мм. После установки и закрепления круга не должно быть его радиального или осевого биения.

Шлифовальные круги, диски и головки на керамической и бакелитовой связках должны подбираться в зависимости от частоты вращения шпинделя и типа машины.

При выполнении работ по отрезке или прорезке металла ручными электрическими машинами, предназначенными для этих целей, должны применяться круги, соответствующие требованиям ГОСТа и паспортным данным на ручные шлифовальные машины.

Выбор марки и диаметра круга для ручной шлифовальной машины производится из условия максимально возможной частоты вращения, соответствующей холостому ходу шлифовальной машины.

Работать боковыми (торцевыми) поверхностями круга, если он не предназначен для этого вида работ, запрещается.

При работе на одном шпинделе шлифовального станка двумя кругами их диаметры должны отличаться не более чем на 10 %.

Затачиваемый предмет должен подводиться к кругу плавно, без ударов; нажимать на круг следует без усилий.

Не допускается тормозить вращающийся круг нажатием на него каким-либо предметом.

Правку кругов необходимо выполнять только правящими инструментами.

При закреплении круга применять насадки на гаечные ключи и ударный инструмент запрещается.

На станках с ручной подачей изделий использовать рычаг для увеличения усилия нажатия обрабатываемых деталей на шлифовальный круг запрещается.

Полировать и шлифовать мелкие детали следует с применением специальных приспособлений и оправок, исключающих возможность ранения рук. Работать со средними и крупными деталями следует в хлопчатобумажных рукавицах.

При обработке шлифовальными кругами изделий, не закрепленных жестко на станке, необходимо использовать подручники. Подручники должны быть передвижными, их конструкция должна обеспечить установку и закрепление в требуемом положении. У станка с двумя подручниками перемещение их должно быть независимым. Перестановка подручников во время работы запрещается. Подручники должны иметь площадку достаточного размера для обеспечения устойчивого положения обрабатываемого изделия. Их необходимо устанавливать так, чтобы верхняя точка соприкосновения изделия со шлифовальным кругом находилась выше горизонтальной плоскости, проходящей через центр круга, но не более чем на 10 мм. Зазор между краем подручника и рабочей поверхностью шлифовального круга должен быть меньше половины толщины шлифуемого изделия, но не более 3 мм. На краях подручников со стороны шлифовального круга не должно быть выбоин, сколов и других дефектов.

Абразивный и эльборовый инструмент и элементы его крепления (болты, гайки, фланцы и т. д.) должны быть ограждены защитными кожухами, прочно закрепленными на станке.

Расположение и наибольшие допустимые углы раскрытия защитных кожухов должны соответствовать указанным на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Расположение и наибольшие допустимые углы раскрытия защитных кожухов:

а — для кругов, применяемых на обдирочных и точильных станках; б — для кругов, используемых на обдирочных и точильных станках при расположении обрабатываемых деталей ниже оси круга; в — для кругов, применяемых на круглошлифовальных, бесцентрово-шлифовальных и заточных станках; г для кругов, используемых на плоскошлифовальных и заточных станках, работающих периферией круга; д — для кругов, применяемых на переносных станках с гибким валом, обдирочных с качающейся рамой (маятниковых) и заточных станках; е — для кругов, работающих наиболее высокой своей точкой

Шлифовальные и заточные станки с горизонтальной осью вращения круга, должны быть оборудованы защитным экраном для глаз из безосколочного материала толщиной не менее 3 мм. Конструкция экрана должна предусматривать переустановку его в соответствии с размером обрабатываемой детали и степенью износа шлифовального круга. Экран по отношению к кругу должен располагаться симметрично, а ширина экрана должна быть больше высоты круга не менее чем на 150 мм. При невозможности использования стационарного защитного экрана должны применяться защитные очки с упрочненными стеклами.

Механическая прочность кругов должна проверяться на специальных стендах, установленных в помещениях, изолированных от основного производства. Испытываемый инструмент, установленный на шпинделе стенда, должен быть заключен в камеру, обеспечивающую защиту работающего от осколков круга при его возможном разрыве. Испытательный стенд должен быть снабжен указателем частоты вращения шпинделя и иметь блокировку, исключающую включение привода при открытой испытательной камере без снятия испытательной нагрузки. Направление резьбы для крепления круга должно быть обратным направлению вращения шпинделя. При испытаниях запрещается открывать испытательную камеру стенда до полной остановки шпинделя.

Перед испытанием шлифовальные круги должны быть осмотрены. На них не должно быть отслоившегося эльборосодержащего слоя и трещин. Отсутствие трещин в кругах на керамической связке должно быть проверено простукиванием их в подвешенном состоянии деревянным молоточком массой 150-200 г. Круг без трещин должен издавать чистый звук.

Механическая прочность эльборовых кругов на органической и металлической связках должна контролироваться при скорости 1,5 Vр.

Время вращения шлифовальных кругов при испытании на механическую прочность – 5 мин.

Время испытания отсчитывается с момента набора испытываемым кругом испытательной скорости (Vи).

Результаты испытания кругов должны записываться в “Журнал испытания абразивного и эльборового инструмента” прошнурованный и скрепленный сургучной печатью. Страницы журнала должны быть пронумерованы.

Транспортировать абразивные инструменты, шлифовальные материалы и абразивные пасты следует согласно ГОСТ 27595-88 “Материалы шлифовальные и инструменты абразивные. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение” в зависимости от их вида, типа и марок в коробках, пакетах, мешках, бочках, ящиках, контейнерах, ящичных поддонах. При транспортировании и погрузочно-разгрузочных работах абразивные инструменты не должны подвергаться резким толчкам, ударам, и воздействию влаги. При транспортировании абразивного инструмента и паст, шлифовальных материалов их следует защищать от воздействия атмосферных осадков, используя для этой цели контейнеры и крытые транспортные средства.

Абразивные инструменты и пасты, шлифовальные материалы должны храниться в сухих крытых проветриваемых помещениях.

Шлифовальные материалы, абразивные бруски, шлифовальные головки, абразивные пасты должны хранится в потребительской или транспортной таре. Абразивные круги должны храниться в стопках на стеллажах на расстоянии не менее 1 метра от отопительных приборов.

При перевозке кругов в пределах предприятия должно быть исключено их повреждение. Перевозка инструмента вместе с металлическими деталями и изделиями запрещается.

Читайте также  Инструмент для заточки сверла по металлу

Абразивный и эльборовый инструмент что это такое?

Эльбор имеет алмазоподобную кристаллическую решетку и по твердости уступает алмазу, значительно превосходя остальные абразивные материалы.

Высокая твердость эльбора, в 3-4 раза превосходящая твердость традиционных абразивов, является важным преимуществом, так как значительно уменьшает износ зерен эльбора при шлифовании и длительное время сохраняет их остроту.

Другим важным свойством и преимуществом эльбора является температурная устойчивость: заметное окисление поверхности зерен эльбора начинается с 1000-1200С. Такие температуры при шлифовании являются мгновенными и возникают только при очень жестких режимах шлифования. Очевидно, что зерна эльбора очень мало изнашиваются от термических нагрузок.

Важным свойством и преимуществом эльбора является его высокая химическая стойкость. Эльбор не реагирует с кислотами и щелочами, инертен практически ко всем химическим элементам, входящим в состав сталей и сплавов. Особенно следует отметить инертность эльбора к железу, являющемуся основой всех статей ,тогда как алмаз активно взаимодействует с железом, что является причиной интенсивного износа алмазных кругов при шлифовании сталей.

Таким образом, эльбор как абразивный материал обладает следующим преимуществами при шлифовании:

  • длительно сохраняет остроту зерен, что обуславливает высокую режущую способность и стойкость кругов
  • выдерживает высокие термические нагрузки, что позволяет интенсифицировать режимы шлифования
  • позволяет шлифовать сложнолегированные стали и сплавы без адгезионного и диффузного износа зерен эльбора.

Все это делает эльбор уникальным абразивным материалом; использование шлифовальных кругов из эльбора способствует значительному повышению производительности, точности и качества обработанных поверхностей деталей на разных операциях шлифования.

ЭЛЬБОР (кубический нитрид бора) как материал, сочетает в себе высокую твердость, температурную устойчивость и химическую инертность, особенно эффективен при шлифовании термообработанных, быстрорежущих, подшипниковых, нержавеющих, жаропрочных сталей и титановых сплавов c твердостью от 55 HRC и выше.

Применение

  • круглое наружное, бесцентровое шлифование
  • плоское шлифование
  • внутреннее шлифование

Обрабатываемый материал

  • термообработанные, HRC>50, стали: закаленные, азотированные, цементированные, сложнолегированные
  • быстрорежущие стали
  • подшипниковые стали
  • инструментальные стали
  • закаленный (отбеленный) чугун
  • износостойкие покрытия (плазменные, твердый хром и др.)
  • термообработанные стали пониженной (HRC40-50) твердости
  • жаропрочные сплавы

Типы связок для изготовления эльборового инструмента:

Материал Связка
керамическая органическая
эльбор КС10, К27 В48, В481, В482, В483, КБ

Применение связок для кругов из эльбора:

Марка связки Тип Применение
КС10 керамическая в кругах для круглого наружного, безцентрового, плоского шлифования
К27 в кругах для внутреннего шлифования, профильного шлифования
В48 органическая универсальная связка для шлифования с СОЖ и всухую при средних режимах, для станков с ЧПУ
В481 для «сухого» шлифования, в кругах чашечной формы с шириной рабочего слоя более 5 мм
В482 для шлифования с СОЖ в узкокромочных (5 мм и менее) кругах, для станков с ЧПУ, для отрезных кругов
В483 для «сухого» шлифования в узкокромочных (5 мм и менее) кругах
КБ для шлифования с СОЖ при легких режимах, на станках с ручным управлением

Материал (КНБ):

Марка Связка Применение
ЛКВ40 керамическая Шлифование термообработанных сталей: закаленных, азотированных, цементированных, быстрорежущих
ЛКВ50 Высокопроизводительное (в т.ч. высокоскоростное и глубинное) шлифование термообработанных сталей, отбеленного чугуна, износостойких покрытий
ЛКВ60 Высокопроизводительное шлифование при наиболее интенсивных режимах
ЛКВ40М органическая Заточка режущего инструмента из быстрорежущих сталей
ЛКВ50М Высокопроизводительная, в т.ч. глубинная заточка режущего инструмента . Вышлифовка стружечных канавок
ЛМ керамическая Финишное шлифование. Суперфиниширование, притирка, полирование
органическая

Твердость — характеристика инструмента на керамических связках:

Группы Мягкие Средние Твердые
Стандарт России СМ1 СМ2 С1 С2 СТ1 СТ2 СТ3 Т1 Т2
Междунар. стандарт K L M N O P Q R S

Шлифовальные круги из кубического нитрида бора (эльбора) выпускаются следующих марок:

Абразивный инструмент. Виды и применение. Материал и особенности

Абразивный инструмент применяется для шлифования, обрезки и стачивания твердых материалов. Его используют при металлообработке, деревообработке, а также подгонке керамической плитки, камня, затвердевших искусственных смол и т.д.

Виды абразивного инструмента

Абразивный инструмент, который применяется наиболее широко, можно отнести:

  • Отрезные круги.
  • Шлифовальные круги.
  • Бруски.
  • Ленты.
  • Наждачную бумагу.
  • Пасту.
  • Свободные сухие зерна.
  • Стальную вату.

Отрезные круги применяются для обрезки изделий из керамики, камня, металла и прочих твердых материалов. Они могут быть изготовлены как из прессованного абразива с клеем, так и из стальных заготовок покрытых тончайшим напылением твердых минералов. Круги имеют небольшую толщину, обычно от 1 мм. Что касается диаметра, то он может быть от нескольких сантиметров, что необходимо для оснастки бормашинок. Самые крупные круги доходят до 3,5 м. Подавляющее большинство отрезных кругов представленных на рынке рассчитаны для болгарок на 125 и 230 мм.

Шлифовальные круги предназначены для установки на наждачные станки. Кроме формы правильных дисков их могут изготовлять конусообразными. Они гораздо толще, чем отрезные круги, поэтому захватывают большую площадь при шлифовании. Их применяют для снятия лишнего тела металла, камня и других материалов.

Бруски – это ручной шлифовальный абразивный инструмент. Их используют для заточки. Они выпускаются для грубой и суперфинишной обработки с широким ассортиментом выбора зерна. Несмотря на то, что бруски это ручной инструмент, нередко их стоимость превышает несколько сотен долларов. В большей мере это характерно для изделий из алмазной крошки. Это обусловлено тем, что в брусок добавляется значительное количество твердых минералов, гораздо больше, чем для оснастки электрооборудования.

Ленты и наждачная бумага тесно связанные между собой абразивы, представляющие собой бумагу или ткань с наклеенным слоем мелкой заостренной крошки. Такие изделия могут применяться для сухой или влажной шлифовки. В зависимости от размера зерна их можно использовать для грубого стачивания или практически зеркальной полировки.

Абразивные пасты применяются для протирки или зеркальной полировки. Они могут иметь в своем составе различные очень мелкие частицы высокой или умеренной твердости. В основе паст применяется масло или синтетические вязкие вещества, обеспечивающие плавное скольжение. Это предотвращает образование царапин и перегрев во время шлифовки.

Свободное зерно представляет собой абразивную пыль, которая также используется для полировки. Крупные зерна применяются для заправки пескоструя. Также с их помощью можно проводить гравировку, контролируя струю пескоструйного аппарата

Стальная вата — это абразивный инструмент, применяемый для шлифовки и полировки. Она подходит для дерева и металла. При сочетании со скипидаром она подходит для снятия старого слоя краски. Зачастую вата используется совместно со шлифовальными пастами.

Оборудование для работы с абразивным инструментом

Ручное и электрооборудование, применяемое для шлифования, обрезки или заточки, представлено большим ассортиментом:
  • Угловая шлифовальная машина.
  • Наждачный станок.
  • Бормашина.
  • Гриндер.
  • Виброшлифовальная машина.
  • Орбитальная шлифовальная машина.
  • Калибровально-шлифовальный станок.
  • Электродрель.
  • Шуруповерт.
  • Штукатурная терка.
Из чего изготовляется абразивный инструмент

Изначально в качестве абразива применялись обыкновенные природные камни, имеющие шероховатую структуру. Их использовали для затачивания ножей и прочего металлического инструмента. С развитием технологий столь примитивный абразив отошел в прошлое.

Применяемые сейчас материалы принято разделять по их происхождению на две категории:
  1. Природные.
  2. Синтетические.

Обе группы включают в себя широкий набор материалов, каждый из которых хорош при обработке определенных металлов, древесины или прочих поверхностей.

Природные абразивы

К данной группе относится довольно большой перечень материалов. Многие из них практически не применяются или используются только в одной сфере при работе со специфическими изделиями, нуждающимися в мягкой полировке.

Из природных материалов обычно применяют:
  • Алмаз.
  • Гранат.
  • Инфузорная земля.
  • Кварц.
  • Корунд.
  • Красный железняк.
  • Мел.
  • Пемза.
  • Полевой шпат.
  • Трепел.

Самым эффективным, но и дорогостоящим является алмазный абразивный инструмент. Он относится к природному и к искусственному материалу. Дело в том, что алмаз может добываться как шахтным способом, так и создаваться искусственно. Он изготовляется в специализированных лабораториях. Искусственный алмаз представляет собой особую кубическую форму углерода образованную в кимберлитовых трубках с графитом, в которых создается огромное давление. Для создания инструмента алмаз размалывается на мелкие крупинки. Получаемый порошок клеевыми составами наносится на инструмент. В результате выступающие грани минерала имеют способность стачивать абсолютно любую поверхность, будь то камень, стекло, металл или дерево. Ни один другой абразив не способен работать так чисто и быстро как алмазный.

Гранат, как и алмаз, относится к драгоценностям, но благодаря высокой твердости нередко используется и при создании абразивных инструментов. В производстве применяется только забракованный минерал, непригодный для применения в ювелирных целях.

Инфузорная земля – это осадочная горная порода, образованная в результате многолетнего прессования древних диатомовых водорослей. На 96% порода состоит из опала. Из инфузорной земли изготовляется порошок, тонким слоем покрывающий полировочный инструмент.

Кварц – это кристаллическая двуокись кремния, производство которого одно из самых дешевых. Его применяют на инструменте низшей ценовой группы. Кварцевый абразивный инструмент может использоваться только вместе с подачей воды. Сухая шлифовка, отрезка или полировка такими абразивами быстро выводит инструмент из рабочего состояния. Обычно кварцевые инструменты применяются при обработке мрамора. Кварцевый песок используется в пескоструе для очистки заготовок от ржавчины или въевшейся грязи. Этот минерал нередко применяется и на дешевых шлифовальных шкурках.

Корунд – это кристаллический оксид алюминия. Из него изготовляется мелкий порошок, применяемый для производства шкурок. Также при смешивании с клеем его прессуют для получения кругов и брусков.

Красный железняк – это один из самых распространенных минералов состоящих из железа. Его напыление используется на инструменте для полировки стекла и сталей.

Мел используется для легкой полировки. Обычно его добавляют в состав абразивных паст, или просто наносят мазками на деталь, после чего она затирается губками или тканью.

Пемза – это пористое вулканическое стекло. Лучше всего она подходит для работы с деревом, но может использоваться и на камне и даже стекле.

Полевой шпат – это силикат. Обычно он крошится и наклеивается на бумагу. В результате получается довольно мягкий гибкий абразив для аккуратного шлифования.

Трепел – это осадочная порода отличающаяся рыхлостью. Его используют в виде порошка, которым полируются камни и металлы.

Синтетические абразивы

Данные материалы обычно относятся к более дорогой ценовой категории, но все же стоят дешевле алмазных абразивов. Их довольно много, но чаще всего применяются:
  • Кубический нитрид бора.
  • Карбид бора.
  • Карбид кремния.

Кубический нитрид бора более известный как боразон. Используется для шлифовки твердых сталей и сплавов.

Карбид бора один из самых лучших искусственных абразивов, по твердости которого превосходит только алмаз. Получаемый из него абразивный инструмент используют для обработки сплавов, а также стекла и сталей.

Карбид кремния – это распространенный порошковый абразив, используемый для создания шкурок. Для него характерна высокая прочность. Причем чем мельче зерно, тем устойчивее карбид к истиранию.

Зернистость и твердость

Помимо материала, из которого изготовляются абразивный инструмент, его также принято классифицировать по твердости и величине зерна. Чем крупнее напыление твердых минералов или других веществ на оснастке, тем быстрее осуществляется съем поверхности при обрезке или шлифовании. Данный показатель называется зернистостью. По нему классифицируются практически все представленные на рынке инструменты. Самое крупное зерно используется для обрезки и грубого стачивания. Мелкозернистые инструменты используются для полировки.

Читайте также  Шабрение применяемый инструмент и оборудование

Что касается классификации по твердости, то данный показатель редко указывается на упаковке. В связи с этим покупателям нужно ориентироваться по самому материалу абразива, и отталкиваться уже от его совместимости с поверхностью, с которой придется работать. Фактически, чем тверже инструмент, тем быстрее будет осуществляться съем. Также твердость увеличивает срок службы зерна.

Абразивный инструмент принято классифицировать по твердости используя шкалу Мооса. Для сравнения самый твердый минерал на Земле алмаз получил оценку твердости 10 баллов. Он может резать стекло. Ему уступает корунд, набравший 9 баллов. Кварц и гранат имеют 7 баллов. Абразивы с твердостью от 7 до 9 способны царапать стекло.

Показатель твердости абразивных инструментов всегда тесно связан с хрупкостью. Дело в том, что мелкое напыление представляет собой кристаллики. Хотя они имеют высокую твердость, но под нагрузкой могут разрушаться. Устойчивость зерна во многом зависит от угла давления, под которым на него воздействуют. Высокая твердость не всегда показатель того, что инструмент будет работать идеально и долго. Пожалуй, одним из самых ярких исключений из правил является алмаз. Такое напыление практически не изнашивается. При критической нагрузке оно просто срывается с инструмента, поскольку не выдерживает клей, с помощью которого крепится зерно.

Инструмент из эльбора – символ прочности и стойкости

Неоспоримой популярностью на обрабатывающих производствах пользуется алмаз. До определенного периода он считался незаменимой составляющей режущего инструмента. С развитием научно-технического прогресса на рынке абразивных и режущих материалов появился эльбор. Эльборовый инструмент не уступает по твердости и плотности своему конкуренту.

Свойства материала Эльбор

Материал Микротвердость, ×10² МПа Температурная устойчивость, °C
Алмаз 1000 650—700
Эльбор 800—900 1100—1300
Карбид кремния 300—320 1200—1300
Электрокорунд 180—220 1500—1700

Внешний вид

Цвет КНБ может быть от практически белого (бесцветного) до чёрного. Жёлтые, сильно преломляющие свет прозрачные кристаллы, с хорошей игрой света, естественная форма — октаэдрическая. Кристаллы подобного вида марки ЛКВ60 и В5 синтезируются, например, в системе Li-B-N. Для КНБ торговой марки эльбор ЛКВ40, ЛКВ50, синтезированных в системе Mg-B-N, характерным является чернокоричневый цвет из-за избытка бора в кристаллической решётке. Естественная форма совершенных кристаллов — тетраэдр. Октаэдры (псевдооктаэдры) получаются в результате двойникования тетраэдров.

Твёрдость

По твёрдости почти не уступает алмазу. Его высокая твёрдость, в 3—4 раза превосходящая твёрдость традиционных абразивов, является важным преимуществом, так как значительно уменьшает износ зёрен эльбора при шлифовании и длительное время сохраняет их остроту.

Термическая и химическая стойкость

Другим важным свойством и преимуществом эльбора является температурная устойчивость: заметное окисление поверхности зёрен эльбора начинается с 1000—1200 °C, в отличие от 600—700 °C у алмаза. Такие температуры при шлифовании являются мгновенными и возникают только при очень жёстких режимах шлифования. Поэтому зёрна эльбора очень мало изнашиваются от термических нагрузок.

Важным свойством и преимуществом эльбора является его высокая химическая стойкость. Эльбор не реагирует с кислотами и щелочами, инертен практически ко всем химическим элементам, входящим в состав сталей и сплавов. Особенно следует отметить инертность эльбора к железу, являющемуся основой всех сталей, тогда как алмаз хорошо растворяется в железе, что является причиной интенсивного износа алмазных кругов при шлифовании сталей.

История

Кубический нитрид бора был впервые получен в 1957 году Робертом Венторфом (Robert H. Wentorf Jr.) для компании General Electric. В 1969 году компания зарегистрировала торговую марку «Боразон» для кристалла.

В СССР кубический нитрид бора был впервые синтезирован в 1960 г. в Институте физики высоких давлений Академии наук под руководством академика Л. Ф. Верещагина и получил название эльбор (Ленинградский боразон). С 1965 года эльбор синтезировался в промышленных масштабах по технологии Абразивного (Санкт-Петербург).

Применение

Применяется в промышленности в шлифовальном инструменте при обработке различных сталей и сплавов. Эльбор как абразивный материал обладает следующими преимуществами при шлифовании:

  • длительно сохраняет остроту зёрен (высокая износостойкость), что обуславливает высокую режущую способность и стойкость кругов;
  • выдерживает высокие термические нагрузки, что позволяет интенсифицировать режимы шлифования;
  • позволяет шлифовать сложнолегированные стали и сплавы без адгезионного и диффузного износа зёрен эльбора;
  • круги на основе эльбора применяют при шлифовании деталей из различных сталей: подшипниковых, штамповых, инструментальных, сложнолегированных, азотированных и цементированных. Особенно эффективны эльборовые круги при шлифовании быстрорежущих сталей, содержащих вольфрам, ванадий, молибден, кобальт в виде соединений высокой твердости, в ряде случаев превосходящей твердость традиционного абразивного материала — электрокорунда.

Использование шлифовальных кругов из эльбора по сравнению с прочими абразивными, в том числе алмазными, способствует значительному повышению производительности, точности и качества обработанных поверхностей деталей на разных операциях шлифования.

Инструмент из эльбора

Боразон применяется для изготовления отдельных элементов и составных частей шлифовальных машин, а также в качестве самостоятельного орудия для обработки поверхностей. По срокам эксплуатации эльборовый инструмент превосходит орудия из алмаза и других абразивов. Характерной особенностью КНБ является более мягкая шлифовка поверхностей.

Эльборовый круг

Шлифовальные круги из боразона производятся в соответствии с требованиями ГОСТ 24106- 80. В документе обозначены величины всех показателей качества. В его таблицах для каждой марки указываются следующая информация:

  • относительная концентрация эльбора;
  • степень твердости;
  • предельные отклонения высоты круга;
  • диаметр посадочного отверстия;
  • ширина, высота;
  • зернистость слоя.

Круги из эльбора маркируются с поочередным указанием данных параметров. Это облегчает выбор требуемого шлифовального круга.

В качестве ознакомительного материала о размерах и типах кругов можно использовать информацию ГОСТ 17123 — 79. Однако необходимо учитывать, что данный документ утратил силу в Российской федерации.

Маркировка абразивного инвентаря должна иметь следующие обозначения:

  • тип, размеры;
  • материал;
  • зернистость абразивного слоя;
  • твердость;
  • рабочая скорость;
  • концентрация эльбора;
  • используемая связка.

На кругах диаметром больше 225 мм, перечисленная информация наносится на корпус. На инструменте меньшего диаметра присутствуют показатели первостепенной важности. Для продукции размером до 50 мм предусмотрено использование этикеток.

Корпус круга делают из металла или керамики. От используемого материала напрямую зависит максимальная скорость. Для металлического корпуса она составляет 125 м/с, керамического 60 м/с, метало-керамического 80 м/с.

Перед транспортировкой шлифовальный инструмент обворачивается упаковочным материалом для защиты абразивного слоя от повреждений, укладывается в коробки с прокладками, предохраняющими его от перемещения внутри.

Применение эльборовых кругов в зависимости от состава связок

Вещество, превращающее абразивные зерна шлифовального инструмента в однородную плотную массу, называется связкой. Для каждого вида обрабатываемого материала используется свой вид связующих элементов. Эти составляющие определяют, для какого вида работ предназначен шлифовальный инвентарь. Существует три основных типа связок.

  • Органическая. На инвентарь с таким связующим веществом наносится маркировка в виде буквы «О». Данный вид наполнителя используют для производства кругов, предназначенных для заточки стального режущего инструмента, шлифования направляющих станин, плоского шлифования труднообрабатываемых сталей. Инструментом из боразона на органической связке проводят обработку стружечных канавок, прорезку пазов.
  • Керамическая. Обозначается буквой «К» или латинской «V» . Эльборовые круги на данной связке применяются для шлифования высокоточных деталей из сталей и сплавов. Их используют при круглой внутренней и плоской обработке изделий с резьбой и зубцами, отверстий, дорожек малогабаритных прецизионных подшипников.
  • Металлическая. Имеет маркировку в виде буквы «М». Походит для шлифовки резьбы с малым шагом, чистового хонингования сталей. Инструмент с таким типом вязки может использоваться для обработки деревянных, каменных, керамических и композитных поверхностей.

Круги из боразона могут применяться для выравнивания поверхности раскаленных и охлажденных металлов. Они подходят для финишной обработки изделий. Шлифование инструментом с любым видом вязки проводят с сухим охлаждением или с использованием жидкостей. В роли охладителя применяют воду, специальные эмульсии и индустриальное масло.

Преимущества эльборовых кругов

Октаэдрическая структура материала позволяет проводить обработку мягко и доводить шлифованные поверхности до зеркального состояния.

  • Структура боразона по твердости уступает только алмазу.
  • Стоимость инвентаря из КНБ ниже, чем у кругов из природного минерала.
  • Высокий уровень износостойкости за счет долгого сохранения остроты зерен.
  • Стойкость к высоким термическим нагрузкам.
  • Возможность шлифовать легированные стали со сложным химическим составом.

Перечисленные преимущества способствуют повышению спроса на данный инструмент в промышленности, станкостроении и машиностроении.

Эльборовый резец

Данный инструмент предназначен для снятия слоев поверхности с деталей. Форма резца может быть прямолинейной и радиусной. Углы заострения передней и задней кромок тоже разные.

Резцы из эльбора выпускаются длиной от 40 до 125 мм с шагом от 20 до 80 мм и более. Величина рабочей части режущего элемента определяет диаметр основы, имеет размеры от 10 до 40 мм. Толщина внутреннего стержня резца от 6 до 12 мм. Производятся массивные резцы для грубой обработки и коррекции формы детали. Технические характеристики описаны в ГОСТ Р 50302-92 или ГОСТ 13297-67.

Применение и преимущества эльборовых резцов

Данный инструмент предназначен для врезания, выполнения прохода при фрезеровании, точения деталей, шлифования на токарных и расточных станках, оборудовании с ЧПУ и встроенном в автоматические линии.

Форма режущих кромок и тип резца зависит от назначения, вида станков и обрабатываемого материала. Свойства резцов из боразона обязательно учитываются при выборе эффективного способа применения. Востребованность эльборовых резцов и вставок обеспечивают следующие преимущества:

  • сохранность остроты во время эксплуатации;
  • способность зерен к самозатачиванию;
  • высокая режущая способность;
  • стойкость к термическим нагрузкам, отсутствие прижогов обрабатываемой детали;
  • удобный отвод снимаемой стружки;
  • качество чистоты поверхности превышает класс точности алмазных резцов.

Благодаря этим достоинствам при работе инструментом из боразона появляется возможность выбора ускоренного режима операции. Это значительно повышает производительность труда.

Качественные характеристики эльборовых резцов:

  • Прочность кристаллов, полная инертность к железу позволяет использовать резцы для тонкого чистового и получистового точения и растачивания деталей из закаленных сталей с повышенной твердостью и чугунов.
  • Высокая износостойкость боразона дает возможность проводить обработку деталей, требующих сохранения геометрической точности.
  • Эльборовыми инструментом полируют и шлифуют резьбы, зубцы, твердые сплавы, жаропрочные стали, стекла, кремний. Резцы находят применение для обработки керамики, мрамора, гранита, драгоценных камней.

Обработку металлов, обладающих низкими показателями твердости, не рекомендуется проводить инструментами из боразона. В процессе шлифования мягких сплавов может произойти деформация поверхности.

Оцените статью
Добавить комментарий