Алмазные круги
Алмазные круги являются незаменимыми для шлифования, заточки и доводки инструментов, оснащенных твердым сплавом и деталей. Эффективность их во много раз выше по сравнению с кругами из зеленого карбида кремния. Они обеспечивают высокую точность обработки и высокий класс чистоты обрабатываемой поверхности (10-12-й класс) без какого-либо ее повреждения. Алмазные круги отличаются высокой режущей способностью, которая наряду с другими свойствами резко снижает силы резания и температуру нагрева обрабатываемой поверхности. Это исключает появление на обрабатываемой поверхности следов прижога или сетки трещин, как это часто случается при абразивной заточке. Во многих случаях возможна обработка только при помощи алмазных кругов, например длинных (до 7 м) протяжек, состоящих из отдельных секций с зубьями из твердых сплавов, деталей штампов, измерительных инструментов и т. п. Инструменты, заточенные и доведенные при помощи алмазных кругов, дают большие преимущества при обработке жаропрочных и титановых сплавов. Использование алмазных кругов дает возможность успешно применять сплавы, обладающие большой хрупкостью, - ВК2, ВКЗ, Т30К4, Т60К4 и др.
Для инструментов, работающих в автоматизированном производстве, большую роль играет размерная стойкость, которая более легко может быть получена при использовании алмазных кругов для заточки и доводки инструментов. Для многолезвийных инструментов доводка абразивными кругами представляет большие затруднения, поэтому она в практике почти не применяется. Использование доводки алмазными кругами открывает широкие возможности для многолезвийных инструментов в отношении повышения качественных показателей.
Виды алмазных кругов
В зависимости от конфигурации обрабатываемых деталей алмазные круги изготовляют различной формы (плоские, чашечные тарельчатые, профильные и т. п.).
Круги различаются по величине алмазоносного слоя. Ширина его выбирается в зависимости от назначения круга, его эффективности и экономичности в процессе эксплуатации. В основном ширина слоя принимается в пределах 1,5-3 мм и только в редких случаях (с целью обеспечения равномерности износа и получения большей точности) она доводится до 10-20 мм (например, для широких кругов, работающих на проход).
Алмазоносный слой состоит из алмазных зерен, связки и наполнителя (твердые минералы с зернистостью № 180-240). По концентрации алмазных зерен круги имеют три разновидности: с концентрацией 25, 50 и 100% (при 100%-ной концентрации содержится 0,878 мг алмазного зерна в 1 мм'6алмазоносного слоя). Наибольшей эффективностью обладают круги с 50%-ной концентрацией алмаза, поэтому в большинстве случаев применяются круги с этой концентрацией. Круги со 100%-ной концентрацией используются редко, так как они обладают меньшей эффективностью из-за большего расхода алмазов. Характерной особенностью алмазного круга является то, алмазоносного слоя происходит не за счет полного износа зерен, а вследствие выпадания их из круга. Круги с 25%-ной концентрацией применяются иногда для доводочных работ.
Связки алмазных кругов
Для алмазных кругов применяются различные связки: металлическая, органическая, керамическая и др. В качестве металлической связки (сплошном и пористой) применяются бронза и ее модификации. На ее основе изготовляются круги для ручной заточки инструментов. В качестве органической связки применяется обычно бакелитовая, которая является основной для алмазных кругов благодаря их эффективности (высокая скорость резания, повышенная производительность, большая чистота обрабатываемой поверхности). Эти круги хорошо себя зарекомендовали при заточке инструментов, в особенности малых размеров с тонкими фасонными кромками. Круги с бакелитовой связкой обладают свойством самозатачивания. Благодаря этому они подлежат правке только в том случае, когда необходимо выдержать форму обрабатываемой детали. Недостатком бакелитовых кругов является повышенный износ.
Алмазные круги на керамической связке по производительности и износу занимают промежуточное место между кругами с металлическими и органическими связками. Они рекомендуются для шлифования труднообрабатываемых сталей и сплавов.
Твердость алмазных кругов
Твердость алмазных кругов выбирается в довольно узких пределах: круги средние С2 или среднемягкие СМ2 и только в редких случаях - крути среднетвердые СТ2 и твердые Т1. На выбор твердости круга оказывает влияние, помимо других факторов, также и род связки.
Зернистость круга выбирается в основном в зависимости от требуемой чистоты обрабатываемой поверхности. Круги зернистостью № 180 и 240 обеспечивают чистоту поверхности по 8-9-му классам, круги зернистостью М40, М28, М20 и М14 -по 10-11-му классам, и круги М10-по 12-13-му классам.
НИИАЛМАЗ разработал ГОСТ 9770-61 на алмазные круги органической связки, в которых приведены данные по форме, размерам и зернистости кругов с указанием области их применения. В зарубежной практике для доводки инструментов, оснащенных пластинками твердого сплава, наряду с алмазными кругами применяются алмазные бруски, которые в процессе работы совершают колебательные движения в двух взаимноперпендикулярных направлениях. Эти движения способствуют равномерности износа брусков и получению особо чистой обрабатываемой поверхности. Бруски помещаются на специальных доводочных станках.
Правка алмазных кругов
Алмазные инструменты для правки шлифовальных кругов. В качестве инструмента для правки шлифовальных кругов, предназначенных для ответственных операций, например при шлифовании резьбы, зубчатых колес, долбяков, протяжек на топких отделочных и доводочных операциях и т. п., применяются алмазы. Их зачеканивают на медной подушке в стальной державке или запаивают медноцинковым припоем.
Во избежание повреждения алмаза при зачеканивании или запаивании целесообразно применять механическое крепление его в державке.
К конструкции державки для механического крепления предъявляются следующие требования:
- надежность крепления алмаза;
- возможность легкого вынимания алмаза для смены или поворачивания острой стороной;
Фиг. 6. Державки механического крепления алмазов для правки шлифовальных кругов
- охвата со всех сторон во избежание возможности раскалывания;
- устранение возможности проворачивания алмаза.
На фиг. 6, а в качестве примера приведена одна из конструкции механического крепления алмаза. На сточенный конец державки навертывается колпачок с просверленным отверстием для алмаза. Для предохранения от раскалывания и проворачивания алмаз своим основанием упирается в свинцовые опилки. Во избежание отвинчивания колпачка предусмотрена контргайка. В другой конструкции (фиг. 6, б) в качестве амортизатора поставлена пружина, помещенная во втулке, в которую упирается основание алмаза.
Для правильного использования алмаза необходимо, чтобы из державки выступала только небольшая часть алмаза. Величина алмаза (0,5-2,5 карата) выбирается в зависимости от характеристики круга. Круги керамические или из карбида кремния требуют применения более крупных алмазов по сравнению с кругами на керамической связке или из электрокорунда. С повышением твердости круга величина алмаза также должна быть выбрана более крупной.
При правке державка устанавливается под углом 10-20 к оси круга, причем режущая кромка алмаза должна быть расположена на 1,5-2 мм ниже центра круга. Державку в процессе правки надо периодически поворачивать для подвода более острой режущей кромки алмаза. Вместо алмаза можно применим, карандаш из алмазной крошки (1/5-1/100 карата), связанной между собой сплавом вольфрама, меди и алюминия (70-80% W, 19-28% Сu и 0,9 2% Аl). Алмазно-металлическне крандаши различаются в зависимости от размера и расположения алмазов слоями, цепочкой или без определенного порядка, но равномерно. Обозначения разных марок карандашей даны в ГОСТе 607-56. Правка при помощи карандашей производится таким же образом, как и алмазом в державке.
При правке изнашивается в основном связка карандаша, обнаженные зерна алмаза выламываются, и в работу вступают новые зерна. С целью уменьшения износа целесообразно карандаш напаивать латунью после того, как зерна алмаза обнажатся на 1/5 или 1/100 своей величины. Карандаш зажимается в тисках рабочей частью вверх, торец которой смазывается бурой. Во избежание выкрашивания зерен алмаза подогрев при помощи газовой горелки (автогеном) производится снизу. При напайке зерно покрывается слоем латуни толщиной 1-2 мм. Такая напайка повторяется снова по мере обнажения зерен алмаза.
