Высокопористый инструмент на керамической связке

К высокопористому инструменту относится абразивный инструмент с пористостью 50% и выше, Главным отличием шлифовального высокопористого инструмента является его структурное строение с уменьшенным содержанием абразивного зерна в объеме инструмента.

Преимущества применения высокопористого инструмента на керамической связке

Увеличение пористости шлифовального круга создает более благоприятные условия для интенсивного резания материалов, уменьшает количество и степень прижогов и микротрещин на шлифованной поверхности деталей. Положительный эффект при этом создается благодаря уменьшению потери режущей способности «засаливаемости» и увеличению самозатачиваемости круга.

Крупные поры обеспечивают хорошее размещение срезаемой зернами стружки, а также способствует дополнительному охлаждению обрабатываемой заготовки, за счет лучшего проникновения СОТС в зону резания и пропитывания ею самого круга. В результате, сохраняя постоянной температуру в зоне резания, можно повысить производительность обработки в 2-2,5 раза за счет форсирования режимов резания.

Основные области применения высокопористых шлифовальных кругов на керамической связке

• глубинное шлифование замков турбинных лопаток из жаропрочных никелевых сплавов авиационных двигателей, газоперекачивающих и энергетических установок, включая елочный профиль;
• профильное глубинное шлифование деталей из титановых сплавов, в т.ч. хвостовиков компрессорных лопаток;
• круглое наружное шлифование деталей гидроприводов из легированных сталей, имеющих азотированную поверхность;
• плоское шлифование деталей гидроагрегатов из цементированных закаленных легированных сталей без охлаждения;
• при обработке высокоточных и ответственных деталей из коррозионностойких сталей без охлаждения;
• обработка конструкционных материалов, чувствительных к структурно-фазовым превращениями, термодинамическим дефектам, характерным для процесса шлифования-прижогам, сколам, трещинам.
• прецизионное шлифование;
• резьбошлифование.

Рекомендации по выбору характеристики шлифовального высокопористого круга

Круги изготавливаются из белого электрокорунда марки 25А, хромотитанистого электрокорунда марки 91А, карбида кремния зеленого марки 64С. Для обработки легированных закаленных и жаропрочных никелевых сплавов применяют электрокорунд марок 25А,91А, для обработки чугуна и титановых сплавов - карбид кремния 64С.

Соответствие зернистостей шлифовальных материалов по стандартам ГОСТ, FEPA и ISO

Зернистость круга выбирается в зависимости от вида обработки и шероховатости обрабатываемой детали:

Зависимость шероховатости поверхности от зернистости абразивного инструмента

Зернистость	Шероховатость Ra, мкм
40-25	1,25 - 0,5
20-12	0,4 - 0,2
10-6	0,16 - 0,12

При выборе твердости круга необходимо руководствоваться следующими положениями:

• твердые материалы скорее истирают абразивные зерна, затупляют их. Удаление затупившихся зерен скорее происходит в сравнительно мягких кругах. Поэтому для обработки твердых материалов следует применять мягкие абразивные инструменты, а для обработки материалов невысокой твердости - более твердые. Исключение составляют медь, алюминий, свинец, нержавеющая и жаропрочная стали, которые шлифуют мягким инструментом. При обработке вязких материалов отходы шлифования заполняют поры круга, и он становится не пригодным для работы. Тогда необходима правка круга, хотя абразивные зерна в этом случае могут быть еще достаточно острыми;
• с увеличением площади контакта между кругом и изделием давление на единицу площади круга уменьшается, и, следовательно, обновление затупившихся зерен затрудняется. В этом случае следует использовать более мягкий инструмент;
• чем больше рабочая скорость круга при прочих неизменных условиях, тем более мягкий инструмент следует применять. При интенсивных режимах работы - большой скорости изделия и поперечной подаче - применяются более твердые круги;
• для предварительных операций применяются более твердые инструменты, чем для окончательных;
• при шлифовании без охлаждения следует использовать более мягкие круги, чем при работе с охлаждением;
• при шлифовании неровных, прерывистых поверхностей применяются более твердые инструменты, чем при шлифовании ровных, без разрывов поверхностей.

По принятой шкале твердостей, высокопористые круги изготавливают степенями твердости от F до L, которые определяются разрушающим методом контроля в зависимости от размера глубины лунок, полученных при измерении. Существует также акустический метод контроля проверки твердости по скорости распространения акустических волн в круге, и обозначается в звуковых индексах ЗИ. Акустический метод контроля твердости применяется на ответственных операциях обработки, например, при профильном глубинном шлифовании замков турбинных лопаток из жаропрочных никелевых сплавов, где интервал твердости ужесточается вплоть до конкретного звукового индекса (например, ЗИ33 вместо твердости ВМ1).

Примерное соответствие степеней твердости, полученное разными методами контроля, приведено в табл.

Глубинное шлифование высокопористыми кругами

Глубинное шлифование осуществляется на станках с горизонтальным расположением шпинделя и характеризуется относительно большой глубиной шлифования. При глубинном шлифовании в процессе обработки участвуют, как периферия круга, так и его торцевая поверхность, что обеспечивает условие лучшего самозатачивания. При обычном шлифовании величина глубины шлифования выбирается исходя из характеристик круга и в первую очередь – зернистости: чем выше зернистость, тем больше глубина обработки t и меньше скорость детали Vд. Оптимизация процесса позволяет перейти к бездефектному шлифованию со значительной глубиной, также определяемой скоростью детали (подачей стола).

Если при традиционном шлифовании, для удаления припуска и обеспечения точности обработки, требуется множество проходов с глубиной резания порядка 0,002…0,05 мм при подаче 50…250 м/мин, то при глубинном шлифовании - это достигается за 2...3 прохода при глубине резания 1…10 мм и скоростью подачи 0,1…15 м/мин. Обычно выполняется один или несколько черновых проходов (в зависимости от величины удаляемого припуска) и последующий чистовой проход. За один установ детали, таким образом, выполняются операции черновой и чистовой обработки. Производительность глубинного шлифования может быть в 100 раз выше, чем традиционного. Глубинным шлифование обрабатывается широкая номенклатура материалов, включая конструкционные и инструментальные стали, сплавы на никелевой основе, титановые сплавы и др., что обеспечило широкое распространение этого метода в современном авиационном машиностроении.

Типовые технологические схемы глубинного шлифования поверхностей хвостовика турбинных лопаток:

Помимо авиационной промышленности глубинное шлифование применяется также при обработке вагонных колёсных пар и железнодорожных рельсов.

 

 

В некоторых случаях, например, при шлифовании «ёлочного» профиля замка турбинных лопаток из жаропрочных никелевых сплавов, может применяться циклическая правка алмазным роликом с заданной величиной удаляемого слоя (до 0,3 мм) с поверхности круга после одного или нескольких его рабочих ходов. Подобная схема возможна только на соответствующих станках с ЧПУ.

Режимы резания

Основными факторами, определяющими эффективность глубинного шлифования являются:

• базирование, обеспечение жесткости и надежности закрепление заготовки;
• характеристика шлифовального круга;
• размеры и скорость вращения круга, продольная подача заготовки, глубина резания;
• давление, температура и объем подаваемой СОЖ, ее тип, место расположения охлаждающих сопел и их форма;
• способ и условия правки круга;
• жесткость, мощность и точность технологического оборудования.

Общие рекомендации по глубинному шлифованию высокопористыми кругами (10 – 16 структур)

Пример маркировки инструмента