АБРАЗИВНО-АЛМАЗНАЯ ОБРАБОТКА

АБРАЗИВНО-АЛМАЗНАЯ ОТРЕЗКА

Абразивно-алмазная отрезка заготовок вытесняет другие виды механической отрезки, так как является более производи­тельной и затраты на ее осуществление меньше.

Кроме того, распространению абразивно-алмазной отрезки способствует расширение потребления труднообрабатываемых ме­таллов, сплавов и материалов. Заготовки из сталей отрезают главным образом электрокорундовыми кругами диаметром от 80 до 500 мм на вулканитовой (70—75%) и бакелитовой (25—30%) связках; заготовки из твердых сплавов, стекла, фарфора, пласт­масс и подобных им материалов — кругами из карбида кремния на тех же связках; заготовки из германия, кремния, керамики, а также твердых сплавов — алмазными кругами из природных и синтетических алмазов, нанесенных на металлические диски гальваническим способом, а также алмазными кругами на орга­нических связках и абразивными кругами на связке ГБ (горя­чий бакелит).

Абразивная отрезка производится на станках, работающих по одной из следующих схем: 1) отрезной круг не только вращается, но и может перемещаться в вертикальном направлении относи­тельно его оси, осуществляя таким путем подачу круга на врезание в заготовку, которая остается неподвижной; 2) отрезной круг вращается и может перемещаться в горизонтальном направлении относительно его оси, а подача осуществляется движением заго­товки навстречу кругу; 3) отрезной круг и заготовка вращаются, а подача осуществляется перемещением круга, диаметр которого достигает 900 мм, как, например, на станках фирмы Ьике Spenser (Англия).

На станках, работающих по третьей схеме, можно отрезать заготовки в 2 раза большего диаметра и толщины, чем на станках, работающих по первой и второй схемам при одинаковом диаметре кругов и наличии электродвигателя требуемой мощности.

Максимальный диаметр заготовки d_a, который может быть от­резан на станках, работающих по первой и второй схемам:

— 5 мм,

а на станках, работающих по третьей схеме,

4 =           -₂ —j I -у] — 5 мм,

где D_K — диаметр круга;

Df—диаметр фланцев.

При уменьшении диаметра круга но мере его износа умень­шается и максимальный диаметр заготовки, который может быть отрезан этим кругом. Обычно кругом диаметром 300 мм отрезают заготовки, имеющие в сечение 15—20 см², кругом диаметром 400 мм — заготовки сечением 20—25 см² и кругом диаметром 500 мм — заготовки сечением 35 - 40 см².

Отрезные станки и, в частности, станки 8230, 8А231, 8240,

• В2 работают со скоростью резания 50—80 м/сек, в связи с чем состояние их и жесткость должны отвечать высоким требованиям. Так как при скоростях выше 50 м/сек охлаждающая жидкость в процессе шлифования отбрасывается от круга и разбрызгивается во все стороны, отрезку при этих скоростях ведут всухую, что позволяет значительно снижать время по сравнению с отрезкой с охлаждением, но износ круга при этом увеличивается. При ра­боте с охлаждением скорость круга снижают до 45 м/сек.

Чем больше диаметр и толщина заготовки, тем больше должна быть мощность станка. При выборе мощности следует исходить из расчета, что на каждые 25 мм диаметра круга должна при­ходиться мощность 0,75—1 кет. С учетом этих рекомендаций у станков должна быть мощность 6—8 кет при работе кругами D = 200 мм, 12—16 кет — при работе кругами!) = 300 мм я т. д. Мощность отрезных станков 8230, 8668 и 8240 должна быть 7— 10 кет при работе кругами D = 300 мм, для разрезки прутков диаметром до 50 мм — 10—14 кет у станков с кругами D = 400 мм и 14—20 кет у станков с кругами D = 500 мм, что обеспечивает возможность разрезки прутков диаметром до 110 мм. Требуемая для отрезки мощность станка зависит не только от сечения заго­товки, но и от вида обрабатываемого материала, скорости резания, толщины отрезного круга и других условий. Чем хуже обраба­тываемость, тем больше должны быть мощность и скорость реза­ния, чем меньше толщина круга, тем меньше может быть мощность станка.

Для отрезки заготовки из чугуна требуемая мощность станка меньше, чем для отрезки заготовки из стали; чем больше длина дуги контакта отрезного круга с разрезаемой заготовкой и глубже врезается круг в заготовку, тем возникают большие силы, сжимаю­щие круг и увеличивающие трение между ним и заготовкой, и большая должна быть мощность станка, чтобы преодолеть эти силы.

При закреплении заготовки с двух концов в процессе разре­зания заготовка отжимается и изгибается тем больше, чем больше 238

достигнутая глубина врезания и больше подача на врезание. При этом силы, сжимающие круг, возрастают. Этому способствует расширение (удлинение) заготовки от нагрева из-за повышения температуры в результате увеличения трения абразивных зерен, находящихся на торцевых поверхностях круга, и износа (осыпа­ния) режущих кромок по периферии, вследствие которого кромки круга закругляются.

Если заготовка закреплена так, что отрезаемая часть располо­жена консольно, то силы, сжимающие круг, и трение уменьшаются, но одновременно снижается и точность отрезки. Силы резания при отрезке выше, чем при других видах абразивной обработки, и достигают значений: Р_у = 50-н 100 кГ и Р₂ = 10-г-15 кГ. При отрезке прутков и труб из высокопрочных сталей Р_у больше Р_г в 4—4,5 раза, а при отрезке заготовок из углеродистых сталей Р_у больше Р₂ в 3—3,5 раза. Чем больше скорость резания, тем меньше величина сил. С увеличением скорости подачи силы резания растут пропорционально. Силы резания особенно возрастают в тот момент, когда прорезь достигает половины диаметра (толщины) заготовки и несколько больше половины, после чего начинают уменьшаться.

Отрезные круги, имеющие поднутрение к центру или рифле­ние по торцовым поверхностям, вызывают меньшее трение и мень­шие силы, чем круги без поднутрения и рифления. Кроме того, такие круги, несмотря на меньшую их прочность, реже ломаются. Чем меньше толщина круга, тем легче производится отрезка и меньшие возникают силы, меньше потери металла на стружку. Поэтому лучше выбирать круги меньшей толщины при макси­мально возможном диаметре, хотя удельный расход таких кругов будет несколько больше.

Выпускаемые отрезные абразивные круги формы Д на баке­литовой и вулканитовой связках изготовляют в зависимости от диаметра толщиной от 0,5 до 4 мм, причем круги толщиной до 1 мм, как правило, имеют диаметр не более 200 мм и толщиной до 3 мм — не более 400 мм.

Круги с прокладками из стекловолокна изготовляют толщи­ной 3 мм и больше. При этом прочность кругов возрастает, что позволяет производить отрезку со скоростью круга до 80— 100 м/сек. Чем меньше толщина круга, тем мельче его зернистость, так как минимальная толщина абразивного отрезного круга не может быть меньше суммарной толщины пяти-шести зерен. Обычно при толщине кругов 0,5—2 мм зернистость не более № 25. Чем больше поперечное сечение разрезаемой заготовки, тем мягче следует брать круг. Если выбранный круг прижигает отрезаемый торец заготовки, а это недопустимо, следует брать круг на одну- две степени мягче или более крупной зернистости. Отрезные круги следует выбирать крупной зернистости и открытой струк­туры. Обычно для отрезки заготовок из стали и чугуна выбирают электрокорундовые круги зернистостью № 80—40, твердостью

С2-СТЗ и для отрезки заготовок из цветных металлов — круги из карбида кремния зернистостью № 40—16, твердостью СТ1-СТЗ, при отрезке заготовок из стекла — круги из карбида кремния зер­нистостью № 32—20, твердостью СТ1-СТЗ- Чем крупнее зерни­стость, тем меньше удельный расход круга и больше его произво­дительность.

При работе с охлаждением применяют главным образом круги на вулканитовой связке твердостью СТ и реже твердостью Т, а для работы всухую — преимущественно круги на бакелитовой связке.

Отрезка с обильным охлаждением более твердыми кругами увеличивает стойкость и уменьшает износ кругов. Некоторые ма­териалы, как, например, пластмассы, можно отрезать кругами только при обильном охлаждении (не менее 3 л!мин). Чем выше твердость круга, тем больше его стойкость, поэтому для тех работ, где прижог не имеет значения, следует выбирать круги максимально возможной твердости.

С увеличением скорости круга износ его уменьшается; поэтому следует работать с максимально допустимой станком и прочностью круга скоростью и подачей 0,7—0,8 м/мин. Прутки из быстрорежу­щей стали рекомендуется отрезать с подачей 0,3—0,4 м/мин. С увеличением подачи круга относительный износ его несколько возрастает, так же как и при применении кругов более крупной зернистости и более мягких. Круги на бакелитовой связке из жидкого бакелита изнашиваются быстрее, чем круги на пульверба- келитовой связке. Круги на вулканитовой связке при той же ха­рактеристике, что и бакелитовые круги, изнашиваются медленнее, чем последние, особенно при отрезке с охлаждением.

При отрезке заготовок из труднообрабатываемых сплавов и сталей, в частности жаропрочных, удельный расход кругов выше (на 15% и больше), чем при отрезке заготовок из углеродистых и конструкционных сталей. Поэтому труднообрабатываемые стали следует отрезать с охлаждением кругами на вулканитовой связке или же всухую кругами на связке из пульвербакелита. Круги на бакелитовой связке имеют вес на 5—10% меньше, а стоимость их на 10—30% больше таких же кругов иа вулканитовой связке.

Относительный износ электрокорундовых кругов на бакели­товой связке в 2—3 раза меньше, чем кругов из карбида кремния.

Производительность отрезки кругами диаметром 200—500 мм и больше во много раз выше, чем металлическими дисковыми пилами и отрезки на токарных и фрезерных станках. Например, отрезка прутка D — 60 мм из стали 45 осуществляется электро- корундовым кругом D = 500 мм при скорости 55 м/сек за 6 сек, а отрезка дисковой пилой D = 710 мм такого же прутка занимает

• мин.

При отрезке заготовок из углеродистых и конструкционных сталей достигается производительность до 4 смЧсек, из быстро­режущей стали — до 2'см²/сек, из нержавеющей стали — до 0,5 см²/сек и из других труднообрабатываемых сталей — 0,1— 0,5 см²/сек. Время отрезки на ленточно-отрезных станках не­сколько больше, чем на абразивно-отрезных. Отрезка прутков диаметром до 10—15 мм на абразивно-отрезных станках произ­водительнее, чем рубка заготовок в штампах, особенно если од­новременно отрезают целый пакет прутков. Как показывает опыт, затраты на абразивную отрезку стальных нержавеющих труб обходятся в 3—6 раз дешевле отрезки другими методами. Для отрезки труб из нержавеющей стали рекомендуется применять электрокорундовые круги ЭБ60—80СТ на глифталевой связке и работать ими со скоростью 50—80 м/сек и поперечной подачей при давлении 1,6—2 кГ с обильным охлаждением (45 л/мин), применяя в качестве охлаждающей жидкости 2—3%-ный содовый раствор.

При отрезке заготовок на токарных и фрезерных станках, а также пилами получаются значительные потери из-за большой ширины среза. При рубке заготовок на прессах потери металла меньше, однако исправление перекосов путем механической об­работки торцов требует значительных дополнительных затрат.

Производительность отрезки абразивными кругами зависит не только от скорости резания и подачи, но и от диаметра круга. При увеличении диаметра круга производительность растет про­порционально в том случае, если подача на глубину врезания ра­стет также пропорционально увеличению диаметра круга, что вполне возможно, так как число зерен, принимающих участие в резании, возрастает также пропорционально росту диаметра кру­га. Следовательно, нагрузка на одно зерно остается такой же, что и при меньшем диаметре круга и подачи, при снижении удель­ного расхода круга. Поэтому стремятся увеличить диаметр от­резного круга, сохраняя минимально возможной его толщину. Получаемые при отрезке заусенцы при правильно выбранном круге и режиме работы достигают небольшой величины.

Глубина измененного поверхностного слоя у заготовок из стали 20 достигает 0,13 мм и у заготовок из жаропрочной стали 0,02 мм при применении кругов средней зернистости.

Точность отрезки зависит от способа закрепления отрезаемой заготовки и от величины биения круга. Чем жестче крепление и меньше биение, тем выше точность отрезки; отклонение от перпен­дикулярности плоскости среза — до 0,05 мм.

Высота микронеровностей отрезаемой поверхности в зависимо­сти от зернистости круга и режима отрезки достигает 2 мк.

Отрезка камня (гранита, мрамора и др.), керамики, пластмасс и других неметаллических’матер налов производится в настоящее время как абразивными, так и алмазными’кругами. Кругами из карбида кремния и электрокорунда (без упрочняющих прокладок) отрезают при скорости 35—50 м/сек. Алмазные отрезные круги

(рис. 70) выпускают диаметром от 50 до 320 мм, толщиной от 0,15 до 2 мм, алмазным слоем S шириной до 5 мм. Эти круги имеют корпусы из листовой стали или спрессованного металлического порошка толщиной Н на 0,05—0,2 мм меньше, чем толщина круга, в результате чего круг при отрезке не зажимается и затрачиваемая мощность на резание меньше.

Для отрезки успешно применяют также сегментные алмазные круги зернистостью № 80—40, диаметром 250—500 мм с узким

пазом между сегментами (1,2—3 мм), содержащие от 10,5 до 168 каратов алмазов, и круги диаметром 500—3150 мм с нормальным пазом (10—24 мм), содержащие от 26 до 968 каратов алмазов. Сегменты изготовляют на металлической связке, они имеют алмаз­ный слой 5—7 мм шириной от 2,6 до 14 мм. Эти сегменты при-' паивают к стальному корпусу серебряным или латунным при­поем. Для успешной эксплуатации необходимо, чтобы круги не

имели радиального биения выше 0,22— 0,6 мм, торцового биения выше 0,36— 0,9 мм и отклонений от плоскости 0,04— 0,1 мм, в зависимости от диаметра кру­га. Отрезка алмазными кругами и пи­лами производится при скорости 35— 75 місєк.

Для уменьшения трения, сил реза­ния и возникаемой температуры и этим самым облегчения условий резания сег­менты делают с двусторонним поднут­рением к центру. Алмазные круги более стойкие и производительные и применя­ются при отрезке неметаллических мате­риалов, так как являются более экономичными, несмотря на то, что они более дорогие, чем абразивные круги. Экономия при их применении достигает 8—10 руб. на 1 карат алмазов, содержа­щихся в круге.

Для отрезки заготовок из германия и кремния, а также твер­дых сплавов применяют специальные алмазные круги—диски (АВРК-1) с внутренней режущей кромкой (рис. 71). Эти диски представляют собой кольца толщиной 0,2 мм с наружным диа­метром 206 мм и диаметром отверстия 83 мм, на периферии и торцовой поверхности которых нанесен гальваническим спосо­бом алмазный слой из природных или синтетических алмазов 242

АСВ шириной до 0,5 мм, содержащий 2 карата алмазов зерни­стостью № 4—М40. Эти диски-кольца используют на специаль­ных станках типа ЖКЮ-08, 2405 и им подобных, причем круг при установке строго центрируют, растягивают в радиальном направ­лении и закрепляют так, чтобы радиальное давление не превышало 0,02 мм, а режущая кромка находилась все время в жестком со­стоянии. Этими дисками отрезают при скорости режущей кромки 22 м/сек и скорости продольной подачи 40—70 м/мин. Таким об­разом, в отличе от алмазных кругов, режущих периферией, ал­мазные диски-кольца режут кромкой отверстия, причем с боль­шей производительностью вследствие значительно большей ско­рости подачи по сравнению с той, которую применяют при раз­резании периферией алмазного круга большей толщины. Разрезка кремния вызывает больший расход мощности и силы резания, чем разрезка германия. В процессе работы кругами АВРК-1 следует систематически проверять натяжение круга и при превышении биения сверх допустимого регулировать степень его натяжения.

При отрезке обеспечивается высокая точность по плоскостности и толщине с отклонением не более 0,01 мм и достигается шерохо­ватость поверхности до 1,5 мк.

Расход алмазов составляет в зависимости от поперечного се­чения отрезаемых пластин от 0,2 до 0,5 карата/кг. На отрезку за­готовок из кремния расходуется больше мощности и силы резания, чем на отрезку заготовок из германия.

При отрезке алмазными кругами силы резания так же, как и при отрезке абразивными кругами, возрастают с увеличением скорости подачи и разрезаемой величины поперечного сечения и снижаются с увеличением скорости резания.