Азбука абразивной обработки

Первым абразивом в истории считается кварц. В Х веке до нашей эры индейцы майя, чтобы украсить зубы драгоценными вставками, просверливали в них отверстия, вращая полую трубочку с истолченным в воде минералом. Современная сфера применения абразивных материалов значительно расширилась — без них невозможна любая механическая обработка деталей.

Принцип действия заключается в удалении материала обрабатываемой поверхности острыми выступами абразива. При этом от абразивных частиц с кристаллической структурой откалываются микроскопические крупицы, образуя новые рабочие кромки. Абразивы характеризуются микротвердостью, механической прочностью, хрупкостью и размером зерна. В качестве сырья для абразивов используются как продукты природного происхождения, так и искусственно созданные (синтетический алмаз, карбиды бора и кремния, кубический нитрид бора, или эльбор, электрокорунды).

Инструменты, используемые для абразивной обработки

Их можно разделить на три вида:

Пастами называют смеси абразивных и неабразивных компонентов различной густоты, от твердых брикетов до жидкой массы. Связующим звеном здесь работают жиры и масла (олеин, стеарин, вазелин). Пасты характеризуются зернистостью, рецептурой, концентрацией и консистенцией. Применяются, в основном, для операций доводки.

К гибким инструментам относятся шлифовальные шкурки, ленты, лепестковые круги, сетчатые и фибровые диски, щетки из абразивонаполненных волокон.

Шлифовальная шкурка (или наждачная бумага) — это измельченный абразивный материал, нанесенный на основу из бумаги, ткани или синтетического материала. В зависимости от клеящего элемента, они могут быть водостойкими. Из шкурки вырезаются ленты различной длины и ширины, епестковые круги, хорошо обрабатывающие детали со сложным профилем.

Сетчатые диски получают путем нанесения абразивного материала на сетчатую основу. Они подходят для полирования и зачистки поверхностей. Жесткие сетчатые диски, изготовленные на основе стекловолокна и лавсана, пригодны для разрезки небольших деталей из дорогостоящих материалов.

Щетки могут иметь разную форму, металлическую или синтетическую «щетину». Используются они для удаления заусенцев, очистки поверхности от окалины, ржавчины, лака и краски, обработки сварных швов, а также для отделки поверхности: матирование, сатинирование, шлифование. Рабочий материал щеток варьируется от стальной и латунной проволоки до пластмассы с карбидом кремния.

Жесткими называют инструменты фиксированной формы: круги всех типов, кольца, сегменты, шлифовальные головки, бруски, разнообразные напильники, рашпили и надфили. В их состав входит зернистый абразив, органическая или керамическая связка и упрочняющие элементы.

Инструменты на основе органической связки имеют тепловые ограничения, что требует осторожного использования охлаждающих жидкостей и щелочей. Но эластичность органики делает незаменимым такой инструмент для операций по снятию больших припусков, например, при обдирке.

Плюсы керамической связки — высокая огнеупорность, химическая и водостойкость. К их недостаткам относится хрупкость и, как следствие, непригодность для работ с высокой ударной нагрузкой. Но керамическая связка имеет высокую износостойкость, выдерживает высокие температуры, хорошо держит форму, что важно при высокоточном шлифовании.

Шлифовальная обработка

Выбрав инструмент, можно приступать к работе. Шлифовальные операции делят на предварительное и чистовое шлифование. Например, в подготовительном процессе обдирки удаляют большие припуски и зачищают дефекты, используя крупнозернистые обдирочные круги на органической связке. При чистовом шлифовании снимается основной припуск, придается форма и достигаются конечные размеры детали. Добиваются этого при помощи различных шлифовальных кругов, подобранных в соответствии с обрабатываемой поверхностью.

К специальным операциям относятся:

Хонингование — это чистовая обработка внутренних цилиндрических поверхностей абразивными мелкозернистыми брусками, закрепленными в специальных «держателях» брусков, «хонах». Операция дает высокую точность обработки: величина припусков при хонинговании не превышает 0,1–0,2 мм.

Суперфиниширование также характеризуется очень малым съемом материала, позволяет полностью избавиться от волнистости поверхности, удалить дефектный слой металла. После суперфиниша образуется поверхность без структурных изменений, что крайне важно для деталей, работающих в условиях трения. Бруски для хонингования и суперфиниша изготавливаются из электрокорунда и карбида кремния.

Галтовка — процесс очистки поверхности небольших заготовок и деталей от заусенцев, окалины, формовочной земли, коррозии и последующего полирования. Этим способом можно одновременно обрабатывать большое количество деталей, разных по форме и размеру. При галтовке используются вращающиеся барабаны, наполненные боем шлифовальных кругов.