Алмазные инструменты

А. М. Русскова АЛМАЗНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ

Алмазные инструменты в машиностроительной промышленности можно разделить на две основные группы:

• инструменты из порошков алмаза;
• инструменты из кристаллов технических алмазов.

К первой группе инструментов относятся круги шли­фовальные на металлической и органической связках, круги отрезные, хонинговальные бруски, надфили, пасты и порошки алмазные.

Ко второй группе относятся резцы, волоки, каран­даши, иглы и ролики для правки абразивных кругов, я также стеклорезы.

Инструменты второй группы изготовляются из кристаллов алмаза путем шлифования и доводки (огранки).

Для отдельных типов правящего инструмента и стек­лорезов используются неграненые алмазы.

Сырьем для инструментов из кристаллов алмаза служат технические алмазы, причем более высокого качества по сравнению с алмазным бортом, предназна­ченным для дробления в порошки.

Типы и размеры алмазного инструмента регламенти­рованы ГОСТом либо нормалями. В табл. 1 приведена основная номенклатура алмазных инструментов, выпу­скаемых в настоящее время специализированными за­водами.

Круги шлифовальные алмазные

Из всех алмазов, применяемых сейчас в промышлен­ности, 70% используется в качестве алмазного порошка для изготовления кругов, брусков, надфилей и других инструментов.

Таблица 1

Алмазные круги состоят из корпуса и рабочего ал­мазоносного слоя. Корпуса изготовляются из стали, алюминиевых сплавов или полимеров. Алмазоносный слой состоит из алмазного порошка, связки и наполни­теля.

В настоящее время выпускаются два вида кругов — на металлических и на органических связках.

Алмазные круги на металлических связках отлича­ются повышенной прочностью и теплостойкостью, зна­чительным сроком службы, хорошо сохраняют свою гео­метрическую форму, но быстро засаливаются и требуют частой правки. Эти круги применяются для предвари­тельной обработки, когда требуется сошлифовать значи­тельный объем материала с получением 8—9-го клас­сов шероховатости поверхности.

Алмазные круги на органических связках предназ- и.'іченьї для окончательной (чистовой) обработки (до­водки), когда необходимо достигнуть 10—12-го классов шероховатости. Эти круги отличаются большей произ­водительностью и почти не засаливаются, но по сравне­нию с кругами на металлической связке расход алмаза на единицу веса снятого материала в 3 раза больше.

При работе алмазными кругами на металлической « вязке применение охлаждения обязательно. Кругами на органической связке можно работать и без охлажде­ния, но при этом увеличивается износ круга.

Одной из важнейших характеристик алмазного кру- | а, определяющей при прочих равных условиях эконо­мичность и эффективность его работы, является степень концентрации алмазов, т. е. количество (в миллиграм­мах) алмазного зерна в 1 мм³ алмазоносного слоя.

Алмазные круги выпускаются 25-, 50- и 100-процент­ной концентрации алмазного зерна. За 100-процентную концентрацию в практике принято считать 0,878 мг/мм³, что соответствует 4,39 карата в 1 см³ алмазоносного слоя. Соответственно круги с 50-процентной концентра­цией содержат в 2 раза меньше алмазного зерна, т. е. 0,439 мг/мм³, а с 25-процентной концентрацией — в 4 раза меньше (0,219 мг/мм³).

При 100-процентной концентрации алмазные зерна в кругах независимо от материала связки занимают по объему 25% алмазоносного слоя. Остальные* 75% по объему занимают связка и наполнитель. Содержание компонентов в алмазоносном слое различной конфигу­рации для кругов на органической связке приведено в табл. 2.

Таблица 2

Круги с большой концентрацией алмазов характе­ризуются большей производительностью. Поэтому высо­кая концентрация алмазов целесообразна при жестких режимах, при шлифовании периферией круга и при не­обходимости избегать деформации круга. Например, для профильного шлифования и при внутреннем шлифо­вании оптимальной концентрацией является 100-про­центная.

Для большинства работ применяются круги 50-про­центной концентрации. Круги пониженной концентрации (25%) используются на операциях доводки вручную.

Алмазные круги изготовляются не только на различ­ных связках и с различной степенью концентрации ал­мазов, но и различными по форме и зернистости.

ГОСТом 9770-61 предусмотрено 68 типоразмеров кругов.

В табл. 3 представлены формы и основные размеры кругов. Каждый тип круга имеет буквенный индекс, ко­торый состоит из двух частей. Например, в круге АПП буква А обозначает круг алмазный, а ПП — плоский прямой.

Все алмазные круги маркируются на внутреннем торце металлического корпуса (наименование завода- изготовителя, обозначение зернистости и марки связки, характеристика концентрации алмаза, высота алмазо­носного слоя, вес алмаза в каратах, номера ГОСТ и круга, год изготовления).

Например, маркировка круга обозначена: АМ40Б1- 50-3-29-9770-61-3240-64. Это значит: зернистость АМ40 на органической связке; марка Б1; концентрация ал­маза 50%; высота алмазоносного слоя 3 мм; вес алма­за 29 каратов; ГОСТ 9770-61; изготовлен под номером 3240 в 1964 г.

Диаметры отверстий алмазных кругов приняты в со­ответствии с размерами посадочных мест у шпинделей универсальных заточных станков по ГОСТ 3808-57, а также в соответствии с размерами отверстий шлифо­вальных кругов по ГОСТ 2424-60.

При выборе кругов для различных работ необходимо учитывать тип станка, форму и размер обрабатываемой поверхности, требуемые точность и шероховатость по­верхности, характер связки, концентрацию алмазов и их зернистость.

Заточка и доводка многолезвийного инструмента с винтовыми канавками по передней поверхности

Для рационального использования алмаза формы и размеры кругов выбираются применительно к конкрет­ным операциям (например, для шлифования по наруж­ному диаметру, для доводки по задней поверхности и т. д.).

Ширина алмазоносного кольца определяется харак­тером работы круга (на проход или врезанием). При работе на проход следует применять круги с широкими рабочими поверхностями, а при работе методом вреза­ния— круги с рабочей частью, не превышающей высоты обрабатываемой поверхности.

Рекомендуемые режимы шлифования приведены в табл. 4.

Номенклатура алмазных кругов, выпускаемых по ГОСТ 9770-61, обеспечивает их применение почти на всех моделях шлифовальных станков при круглом (на­ружном и внутреннем), плоском и фасонном шлифова­нии. Исключением являются универсально-заточные станки моделей ЗА64 и ЗА64М. Эти станки не отвечают требованиям, предъявляемым к станкам для алмазной заточки инструментов. Потому Экспериментальным на­учно-исследовательским институтом металлорежущих станков (ЭНИМС) разработан типовой проект модер­низации универсально-заточных станков, по которому предусмотрены следующие изменения:

• увеличены жесткость и виброустойчивость станка за счет установки новой конструкции шлифовальной го­ловки;
• установлен более точный и большего диаметра (40 мм) шпиндель шлифовальных кругов; монтаж шпин­деля осуществлен на радиально-упорных подшипниках класса А;
• введен механизм точной поперечной подачи сто­ла, обеспечивающий величину подачи 0,005—0,01 мм;
• введены устройства для подачи в зону обработки охлаждающей жидкости и защиты ее от разбрызгива­ния.

Стоимость выполнения модернизации при индивиду­альном изготовлении деталей ориентировочно составит 225 руб. для каждого станка.