Выбор характеристик шлифовальных кругов. Оптимизация процесса выбора в реальных условиях предприятий
Обновлено: 14 дек. 2020 г.Статья опубликована в журнале «Оборудованием и инструмент для профессионалов» №5 2016
Из опыта известно, что уровень подготовки специалистов в области металлообработки на наших предприятиях достаточно высокий и при наличии объективной информации и соответствующих рекомендаций позволяет им эффективно и быстро оптимизировать процесс шлифования заготовок и подобрать оптимальный вариант характеристик шлифовальных кругов. Ни для кого не секрет, что технология изготовления абразивного инструмента отечественных производителей мало уступает зарубежной, существует разница лишь на 10 %-ах специальных кругов (как максимум).
Современная абразивная обработка в машиностроении уже не является лишь способом получения необходимого класса чистоты поверхности деталей, а становится одним из наиболее производительных методов обработки разнообразных металлов, успешно заменяя операции лезвийной обработки.
В настоящий момент в отечественной индустрии объём абразивной обработки составляет более 30 % всей металлообработки, а в подшипниковой промышленности свыше 70 %. В зарубежной практике общий объём абразивной обработки достигает 50%.
Общеизвестно, что вопрос влияния составляющих абразивного инструмента на его свойства и эксплуатационные показатели остается предметом полемики, что является одной из причин отсутствия общепринятой взаимосвязи свойств абразива и параметров шлифования. Это выгодно, в первую очередь производителям абразивного инструмента. Наиболее контрастно это проявляется на шлифовальных кругах на керамической связке. Для отечественных производителей абразивов низкий уровень технологий в машиностроении позволяют выпускать универсальную продукцию крайне низкого качества, без предоставления каких-либо гарантий и получения рекомендаций . При заказе шлифовальных кругов от покупателей требуют « полную характеристику, согласно ГОСТ», тем самым снимая всю ответственность за результаты эксплуатации круга. Это позволяет производителям не напрягаться по поводу разработки новых технологий производства и сфер применения своей продукции.
«Ведущие мировые производители» практикуют другую крайность: на любую операцию шлифования имеется рекомендация и «специальный шлифкруг» со сложной системой идентификации, что не позволяет потребителю «обдуманно выбирать» характеристики абразивного инструмента под конкретную операцию шлифования. При этом покупателю навязывается много ненужных опций, которые приводят к значительному удорожанию шлифовальных кругов. Но покупатель, при необходимости, получает и рекомендаций по режимам шлифования.. Понятно, что «лидеры абразивов» используют много марок связок и абразивных материалов, но никогда не афишируют , что 90% продукции выпускают по самой обычной технологии, ничем не лучшей «совковой»
Если просто, то отечественная абразивная отрасль не может предоставить информацию покупателю по выбору абразивов, зарубежная не хочет терять влияние на выбор покупателя и, соответственно, прибыль. В любом случае, предприятия являются заложниками ситуации, при которой можно было бы приобрести недорогой абразивный инструмент у отечественного производителя, но надо правильно поставить задачу.
При социалистическом государственном устройстве было всё понятно. Практически на каждую операцию был разработан типовой техпроцесс, утверждён норматив на параметры и режимы, с однозначной характеристикой необходимого абразива. Более того, для каждого предприятия согласовывались «Портфели Заказов» на абразивный инструмент, которые с избытком закрывали потребность предприятий. Абразивную сферу обслуживали соответствующие ведомства, научно-исследовательские учреждения. Высшая школа также имела госзаказ на проведение НИР в области абразивной обработки...
В условиях рыночной экономики научно-техническая составляющая отечественной абразивной отрасли нивелировалась. НИИ абразивов расформированы, Высшая школа самоустранилась от изысканий в области абразивов. Студентам в ВУЗах преподают морально и физически устаревшие «основы абразивной обработки».
Как следствие, информационный вакуум по производству и эксплуатации абразивного инструмента заполняют технические издания 50-летней давности и интернет-источники узконаправленного содержания…
Однако, не всё так печально. Уровень подготовки специалистов по абразивной обработке на предприятиях достаточно высокий и оптимизировать процесс выбора абразивного инструмента абсолютно реально. Для них достаточно:
а) иметь информацию, которая позволит правильно выбрать характеристику абразивного инструмента;
б) правильно заказать у отечественного производителя необходимый абразивный инструмент по всем характеристикам (и изыскать возможность легитимно проверить качество, чтоб не обманули).
Исчерпывающие рекомендации по выбору шлифовальных кругов на конкретные операции шлифования были разработаны в 70-80 годы прошлого века учёными отраслевых НИИ и Высшей школы, но эти разработки не получили широкого внедрения на предприятиях, хотя были учтены при создании нормативных документов (ГОСТы, ОСТы, ТУ) и отраслевых нормативов. Достаточно много информации печаталось в отраслевых научных изданиях.
Для наглядности можно привести выдержки из ряда документов, с помощью которых можно выбрать или проверить правильность выбора параметров обработки и характеристик шлифовальных кругов на конкретной производственной операции. Например, для операций круглого наружного врезного шлифования:
- В ГОСТ 2424 «Круги шлифовальные. Технические условия» (таблица 25) с техническими параметрами кругов для конкретной операции приведены требуемые эксплуатационные показатели:
При этом приводится примечание, позволяющее определить показатели для кругов из других абразивных материалов:
Для кругов из нормального электрокорунда значения коэффициента шлифования должны быть умножены на 0,8; из хромтитанистого и хромистого электрокорунда - на 1,2; из монокорунда - на 1,5 по сравнению с коэффициентом для кругов из белого электрокорунда. Для кругов из черного карбида кремния значение коэффициента должно быть умножено на 0,8 по сравнению со значением для кругов из зеленого карбида кремния.
С помощью приведенной таблицы можно определить расширенные характеристики кругов, но зернистость, твёрдость приведены в широком диапазоне. Чтобы уточнить эти параметры есть общеизвестные правила.
По зернистости кругов следует учесть:
- Шлифовальные круги с использованием крупных номеров зернистости применяются на обдирочных операциях с удалением больших припусков, при обработке материалов, которые вызывают заполнение пор круга, например при обработке латуни, меди, алюминия и при большой площади контакта круга с обрабатываемой деталью
- Средне- и мелкозернистые круги применяются для получения шероховатости в пределах Ra 0,32-0,03; при обработке закаленных сталей и твердых сплавов, при окончательном шлифовании, заточке и доводке инструментов; при высоких требованиях к точности обрабатываемого профиля детали.
- С уменьшением размера абразивных зерен повышается их режущая способность за счет возрастания числа зерен на единице рабочей поверхности, но уменьшается съём материала с обрабатываемой детали за единицу времени.
- Уменьшение размера зерен приводит к значительному уменьшению пор круга, что вызывает необходимость снижения глубины шлифования и величины снимаемого на операции припуска.
- Существует прямая зависимость между зернистостью круга и шероховатостью обработанной поверхности. Чем крупнее зернистость абразивного материала, тем больше значения высотных параметров шероховатости Ra.
При выборе твердости круга необходимо руководствоваться следующими постулатами:
- При обработке материалов с высокой твердостью абразивные зёрна интенсивнее истираются и затупляются. Удаление затупившихся зерен скорее происходит в сравнительно «мягких» кругах. Поэтому для обработки твердых материалов следует применять «мягкие» круги , а для обработки материалов невысокой твердости - более твердые. Исключение составляет медь, алюминий, свинец, нержавеющая и жаропрочная стали, которые шлифуют мягким инструментом.
- С увеличением площади контакта между кругом и изделием давление на единицу круга уменьшается и, следовательно, обновление затупившихся зерен затрудняется. В этом случае следует использовать более «мягкий» круг.
- Чем больше окружная скорость круга, при прочих равных условиях, тем более мягкий инструмент следует применять. При интенсивных режимах работы - при большой скорости изделия и поперечной подаче - применяются более твердые круги.
- При шлифовании без охлаждения (всухую) следует использовать более мягкие круги, чем при работе с охлаждением.
- При шлифовании неровных, прерывистых поверхностей применяют более твердые инструменты, чем при шлифовании ровных поверхностей.
- На автоматических станках устойчивых и жестких конструкций со спокойным ходом шпинделя применяются более мягкие круги, чем на станках с ручными подачами.
- Мелкозернистые инструменты должны быть относительно меньшей твердости, а крупнозернистые - большей.
- При заточке лезвий закаленных инструментов, при шлифовании и заточке пластинок из твердых сплавов, при обработке поверхностей изделий, плохо отводящих тепло, тонких, с отверстиями (типа труб) и т.п. применяют мягкие шлифовальные круги.
- При одинаковых условиях шлифования, абразивный инструмент на бакелитовой связке должен быть на две степени тверже, чем аналогичный на керамической связке.
- «Мягкие» круги экономичнее «твердых», так как реже правятся и позволяют вести обработку с более интенсивными режимами. Однако твердость их не должна быть низкой, чтобы они быстро не изнашивались и не теряли форму, особенно при врезном профильном шлифовании.
- От твёрдости круга в значительной степени зависит и шероховатость обработанной поверхности. Прямой зависимости не выявлено. Опытным путём устанавливается оптимальное значение.
Если обобщить приведенные рекомендации, то можно привести следующую таблицу, с помощью которой можно безошибочно выбрать характеристику шлифовального круга:
Чтобы сориентироваться по режимам правки и шлифования, достаточно посмотреть в табл 26. того-же ГОСТ 2424-83. При этом, установленный стандартом коэффициент шлифования кругов достаточно высокий и указанные режимы должны его обеспечить. Это можно потребовать с производителя шлифовальных кругов.
В нормативном пособии «Межотраслевые укрупненные нормативы времени на работы, выполняемые на шлифовальных станках» можно уточнить эти режимы.
Более подробную информацию по режимам, нормативам и стандартам на весь спектр шлифовальных операций можно получить у автора сайта
