АБРАЗИВНО-АЛМАЗНАЯ ОБРАБОТКА

ШЛИФОВАЛЬНАЯ ШКУРКА

Шлифовальная шкурка является весьма распространенным абразивным инструментом, имеющим, как правило, один слой абразивных зерен, закрепленных на гибкой основе.

Этот вид абразивного инструмента применяют для всевозмож­ных ручных и машинных зачистных, подгоночных шлифовальных и полировальных работ в процессе сборки и отделки деталей раз­личных машин и изделий. Гибкость шлифовальной шкурки и небольшая толщина позволяют применять ее для обработки раз­ных труднодоступных мест, узких пазов и т. п.

Шкурка на тканевой основе изготовляется в основном на утя­желенной и средней сарже. В качестве основы для шкурки приме­няют меламиновую влагопрочную двухслойную бумагу.

Ткань, применяемая для производства шкурки, должна удов­летворять прочностным требованиям, приведенным в табл. 11.

Чем меньшее удлинение получает ткань при разрыве, тем меньшее удлинение шкурка имеет в работе, что особенно важно при ленточном шлифовании.

Бумажную шкурку выпускают на специальной бумаге разных марок: БШ-230, БШ-200, БШ-140, БШ-120 и БШ-100. Наиболее прочной бумагой является БШ-230, имеющая вес 1 м² — 230 г. Шкурка, изготовленная на этой бумаге, на 30% более стойкая, чем на бумаге БШ-200, и во многих случаях может заменить тка- 58

невую шкурку, обеспечивая ту же производительность и стойкость в работе.

Вместе с тем шкурка на бумаге в 5—15 раз дешевле, чем шкурка на ткани, что говорит о несомненной экономической целесообраз­ности ее применения во всех случаях, где ее прочность является достаточной. Поэтому перед бумажной промышленностью стоит задача дальнейшего максимального увеличения прочности и водо­стойкости бумаги.

В зависимости от вида зерна, наносимого на шкурку, она называется электрокорундовой, карбидокремниевой, стеклянной или кремниевой. Шкурка выпускается различных номеров зер­нистости № 125—3, применяемых в той или другой последователь­ности, в зависимости от требуемой степени отделки.

Для обработки мягких материалов иногда применяют шлифо­вальную шкурку с открытой насыпкой, т. е. такую, у которой зер­ном покрыто 50—70% поверхности основы. Для обеспечения вы­сокого класса чистоты и получения зеркальной поверхности выпу­скается «микронная» шкурка, имеющая зернистость М28 и мельче.

В зависимости от условий работы шлифовальная шкурка изго­товляется на том или другом виде клеящего вещества. Для шкурки, работающей всухую или с масляным охлаждением, применяют главным образом мездровый клей; шкурка, предназначенная для работы с водяным охлаждением, изготовляется на специальных лаках (янтарном, глифталевом, синтетических и др.).

Шкурку из утяжеленной саржи применяют главным образом для производства лент крупных номеров зернистости, употребляе­мых в тех случаях ленточного шлифования, когда ленты работают в условиях нагрузок, требующих их высокой прочности при раз­рыве по основе ткани. Шкурку на иолудвунитке применяют для производства лент, которые испытывают нагрузку по основе ткани больше, чем по утку.

Прочность и удлинение при работе с охлаждением повышается по сравнению с работой всухую. Так, шкурка ЭБ40 на утяжелен­ной сарже при нагрузке 100 кГ в сухом состоянии имеет удлине­ние 4%, а в смоченном состоянии 10%. Величина удлинения за­висит также от нагрузки: чем она больше, тем больше удлинение. Толщина шкурки тем больше, чем крупнее зернистость и плотность насыпки зерна.

Шлифовальная шкурка как на тканевой, так и на бумажной основе изготовляется по схеме, показанной на рис. 17.

Установленный на вал машины ролик основы (бумаги или пред­варительно аппертированной ткани), постепенно разматываясь, проходит сначала на печатный станок, где на основу через опреде­ленное расстояние ставится при помощи штампа название мате­риала, номер абразивного материала и товарный знак предприя­тия-изготовителя. Затем основа поступает на клеевую машину, где на нее обрезиненным валиком наносится тонкий слой клея

или лака. При прохождении основы через клеевую машину она прижимается к поверхности вращающегося в клеевой ванне ва­лика и при этом покрывается слоем клея или лака, толщина кото­рого зависит от скорости вращения валика, вязкости и количества захваченного валиком клеящего вещества, которое, в свою оче­редь, зависит от величины погружения валика в клей, и адгезион­ной способности клея, основы и обрезиненной поверхности ва­лика.

После нанесения клея основа проходит через холодильную коробку на насыпной аппарат, где на покрытую слоем клея основу насыпается абразивное зерно, которое вдавливается в клей вра­щающимся стальным валиком. Зерно перед насыпкой для лучшего закрепления целесообразно подвергать прокалке (нагреву при 600—700° С). Далее основа проходит через специальное приспо­собление (вал-отбойку), ударяющее по ее нерабочей стороне, чтобы удалить плохо приклеившиеся абразивные зерна. После этого основа проходит над горячей плитой и затем через холодиль­ную коробку на подклеенный аппарат, где на нее для лучшего закрепления зерна наносится второй слой клея. Для подклейки берется раствор мездрового клея более низкой концентрации; для мелкозернистых шкурок применяют как мездровый, так и казеиновый клей. Затем основа поступает в специальную сушиль­ную камеру, где она, находясь в непрерывном движении, проходит от начала до конца сушильного конвейера; при этом основа высы­хает, клей затвердевает, и зерно закрепляется на ней, сообщая шкурке необходимые свойства. Время сушки зависит от ско­рости конвейера и длится несколько часов. Температура сушки не должна превышать 35° С для того, чтобы шкурка сохранила определенную эластичность. Кроме того, для достижения этой же цели шкурка в процессе сушки подвергается при движении ее некоторой пропарке. Из сушильной камеры шлифовальная шкурка поступает на намоточный станок, где она сматывается в рулоны, или на ножницы для разрезки на листы, или на бобинорезку для резки на ленты заданной ширины и сматывания в бобины. В каж­дый рулон в зависимости от зернистости наматывается 30 или 50 м шкурки. Листы бумажной шкурки нарезаются размерами 900 x 620 и 720x780 лш, а листы шкурки на тканевой основе раз­мерами: 210x285, 725x660x615 и 775 x 615 — 595 — 575 мм.

Прочность приклеивания абразивного зерна, определяющая стойкость шлифовальной шкурки, зависит от качества (степени вязкости) клея, зернистости, качества зерна и метода его насыпки, температуры и длительности сушки. Чем выше вязкость клея, тем выше прочность приклеивания зерна и стойкость шкурки и изделий из нее при шлифовании. Чем выше класс чистоты повёрх- .ности зерен, тем выше должна быть степень вязкости клея. По­этому для производства шкурки из карбида кремния и белого элек­трокорунда применяют клей наивысшей вязкости, а для шкурок со стеклянной и кремниевой насыпками — клей вязкости 2—4% по Энглеру.

При производстве шкурки не должен применяться клей ниже второго сорта, а для шкурки, работающей с керосиновым или мас­ляным охлаждением, — не ниже первого сорта. Прочность креп­ления клеем высшего сорта, как показывают испытания на проч­ность, для шкурок зернистостью № 40—12 на 15—26% выше, чем клеем первого сорта, и прочность крепления клеем первого сорта на 8—25% выше, чем клеем второго сорта.

Чем крупнее зернистость шкурки, тем больше должна быть тол­щина слоя клея. Так, например, у шкурки зернистостью № 40 толщина слоя клея в 1,9 раза больше, чем у шкурки зернистостью № 12. Соответственно этому изменяется и вес шкурки, так вес 1 м² шкурки на сарже из белого электрокорунда зернистостью № 40 составляет 1,2 кг, зернистостью № 25 — 0,93 кг, зернистостью № 16 — 0,83 кг и т. д.

Клеевой раствор приготовляют путем варки при температуре до 70° С в специальных котлах. Клей, пропитывая ткань, склеи­вает между собой нити ткани с зерном и тем самым снижает воз­можность удлинения шкурки. Чем мельче зернистость шкурки, тем меньше толщина слоя клея, меньше его расход и толщина шкурки. Для шкурок зернистостью № 10 и мельче применяют раствор одного мездрового клея; для шкурок зернистостью № 125— 12 иногда приготовляют комбинированный клеевой раствор, в со­став которого, кроме мездрового клея, входит каолин и сульфитный щелок. Чем лучше обеспылено зерно, тем прочнее оно приклеи­вается к основе. Чем плотнее насыпка зерна, тем толще шкурка.

Применение шкурки с плотной насыпкой для большинства ра­бот является нецелесообразным: так, при шлифовании древесины достаточна 50—70%-ная плотность насыпки зерна на основу.

Для того чтобы раствор клея в процессе производства шкурки не проникал через поры ткани на ее нерабочую сторону, ткань пропускается через специальные плюсовочные машины, где проходит процесс аппретирования и каландрования (проглажива- ния). В процессе аппретирования поры ткани заполняются спе­циальным составом (аппретом), который придает ткани плотность, необходимую для непроницаемости клеевого раствора.

Неравномерность насыпки зерна и нанесения слоя клея вызы­вает некоторую волнистость и разную толщину шлифовальной шкурки, что не имеет значения при ручном шлифовании и при­обретает большую значимость при машинном ленточном шлифова­нии. В связи с этим шкурка, изготовленная для производства лент, должна контролироваться по толщине.

Прочность шкурки выше, чем прочность основы, на которой она изготовлена. Так, прочность на разрыв шкурки Э50 на легкой сарже равна 138—1-Ю кГ, шкурки ЭБ40 на утяжеленной сарже 167—171 кГ. Влажность шкурки на тканевой основе равна 7—8%.

Водоупорная шкурка на бумажной основе, как правило, про­изводится на бумаге повышенной прочности, пропитанной для придания ей водостойкости меламиновой смолой или специальным лаком. В качестве абразивного материала применяют обычно карбид кремния специального рассева зернистостью № 16—М14. Зерно на основу водоупорной шкурки наносится электростатиче­ским методом, основанным на использовании свойства разноимен­ных электрических зарядов притягиваться. Зерно на транспортер­ную ленту проходит над заземленным электродом, получая заряд, противоположный заряду дру­гого электрода, расположенного выше основы (рис. 18), на ниж­ней стороне которой нанесен слой лака. Этот электрод нахо­дится под напряжением (50—

140 кв и выше). Сила притяже­ния этого электрода заставляет зерна карбида кремния устрем­ляться к нему; при этом зерна приобретают такую ориентацию, что их наибольшая ось распо­лагается перпендикулярно осно­ве. Встречая на своем пути дви­жущуюся с определенной ско­ростью основу, зерна закрепля­ются в слое лака. Чем выше напряжение, тем более крупные зерна будут притягиваться эле­ктродом. Таким образом, на основу наносится один слой вертикально расположенных зерен, что придает шкурке большую остроту, чем при механиче­ском методе нанесения зерна, и более высокую режущую способ­ность.

Нанесение зерна электростатическим методом позволяет полу­чать шкурку с меньшим количеством зерна на единице поверх­ности, чем при механическом способе, однако прочность удержа­ния зерен на основе при механическом способе насыпки значи­тельно больше, что позволяет применять такую шкурку при более жестких режимах работы.

Наносимые электростатическим методом зерна вследствие вер­тикальной ориентировки соприкасаются с клеящим веществом меньшей площадью, чем при механическом способе насыпки, что и вызывает меньшую прочность их закрепления. Для повышения прочности и степени равномерности распределения зерна повы­шают, когда это возможно, напряжение и уменьшают расстояние между электродами, вследствие чего зерна внедряются в слой лака с большей силой.

Электростатический метод нанесения зерна тем эффективнее, чем строже гранулометрический состав зерна. Плотность насыпки зерна зависит от интенсивности его «притяжения» и расстояния между электродами. Интенсивность «притяжения» зерна падает с уменьшением его зернистости. Электрокорундовое зерно электро­статическим методом наносится реже, что объясняется различием его диэлектрических свойств с карбидом кремния, разницей в проводимости и в плотности и до известной степени тем, что зерна электрокорунда реже имеют удлиненную форму. Электрокорунд более близок к диэлектрикам, чем карбид кремния, и потому для нанесения его электростатическим способом применяются более высокие напряжения, чем при производстве карборундовой шкурки.

Стойкость и удельная производительность шкурки с зерном, нанесенным электростатическим методом, на 30% и более выше, чем у шкурки, на которую зерно насыпается механическим спо­собом.

Водостойкая шкурка на тканевой основе изготовляется на специальных водоупорных лаках и сушится при температуре около 100° С. Для создания непроницаемости ткани для лака она аппре­тируется специальным составом. Прочность сцепления зерен с лаком и основой зависит, помимо вида и вязкости лака, от вре­мени и температуры сушки, которая происходит обычно при 100° С. При длительном вылеживании водостойкой шкурки в су­хом месте ее износостойкость повышается.

Шкурка изнашивается в результате истирания и отрыва зерен от слоя клея, поэтому вопрос о повышении прочности приклейки зерна имеет большое значение.

На режущую способность шкурки большое влияние оказывает содержание зерна основной фракции. Чем оно больше, тем выше производительность и стойкость шкурки. Применение водостой­кой шкурки обеспечивает возможность шлифования с водяным охлаждением.

ЗЕРНИСТОСТЬ

Согласно стандарту (ГОСТ 3647—59) номенклатура абразивных материалов (кроме алмазов) по их зернистости подразделяется на следующие 12 номеров: 200, 160, 125, 80 , 63, 50, 40 , 32, 25, 20, 16. Кроме того, в соответствии с этим же стандартом выпускаются шлифовальные порошки номеров зернистости: 12, 10, 8, 6, 5, 4 и 3 и шлифовальные микропорошки номеров зернистости: М40, М28, М20, М14, М10, М7 и М5. Для этих номеров зернистости уста­новлены нормы гранулометрического состава, т. е. определены пределы содержания в основном номере зерен соседних более крупных и более мелких номеров, что вызывается различной фор­мой зерен, формой ячеек сеток и допусками на точность их изготов­ления. Форма ячеек сеток квадратная, что позволяет зернам,
превышающим по своим линейным размерам номинальные размеры

в 1,4 раза, при рассеве проходить через сетку. Крупность ячеек

ю

сит подчинена нормальному ряду с модулем Y Ю-

Согласно техническим условиям в абразивных материалах каждого номера зернистости должно содержаться 45—40% зерен основной фракции, 20% зерен более крупной фракции (со­седнего более крупного номе­ра зерна) и 90% зерен комп­лексной фракции (основного и соседнего более мелкого номера зерна). Примерно та­кое же соотношение содержа­ния этих фракций установ­лено -и для шлифпорошков.

Крупность основной фракции для групп шлифзерно и шлиф- порошки определяется раз­мерами ячеек, указанными в табл. 12.

Нормы содержания отдель­ных фракций для микропо­рошков должны соответство­вать указанным в табл. 13, при анализе микроскопиче­ским методом. В одном номере зернистости содержатся зерна, отличающиеся по своим линейным размерам от основной фрак­ции в 1,6—0,6 раза, а размеры частиц, содержащихся в микро­порошках, различаются между собой в 3 раза и более, что влияет

Таблица IS

на однородность абразивных инструментов и стабильность их ра­боты. Установлено, что с повышением в абразивных инструментах содержания зерен основной фракции уменьшается их износ и по­вышается производительность и стойкость.

Так, при увеличении основной фракции с 45 до 60% произво­дительность повышается на 15—20%, износ снижается до 60% и больше, а чистота поверхности повышается на 1—2 разряда. В связи с этим для прецизионного шлифования изготовляются абразивные инструменты из зерна, содержащего больший процент зерен в основной фракции; не ниже 55% для класса А и 70% для кругов, используемых при особо точном шлифовании. Шлифоваль­ные круги изготовляют зернистостью № 125—М10, а бруски из белого электрокорунда и зеленого карбида кремния согласно ГОСТу 4786- 64 изготовляют зернистостью № 25—М14 и сег­менты из нормального электрокорунда и черного карбида кремния зернистостью № 125—10.

Нормы зернового состава алмазных порошков должны соот­ветствовать ГОСТу 9206—59 (табл. 14).