Dezvoltarea și aplicarea de abrazivi și scule de șlefuit

Uneltele abrazive sunt unelte folosite pentru șlefuire, șlefuire și lustruire. Cele mai multe unelte abrazive sunt unelte artificiale realizate din abrazivi și lianți, și există și unelte abrazive naturale prelucrate direct din minerale naturale. Pe lângă faptul că sunt utilizate pe scară largă în fabricarea de mașini și în alte industrii de prelucrare a metalelor, uneltele abrazive sunt, de asemenea, folosite în prelucrarea alimentelor, industria hârtiei și prelucrarea materialelor nemetalice precum ceramica, sticla, piatra, plasticul, cauciucul și lemnul. În timpul utilizării sculelor abrazive, când boabele abrazive sunt tocite, din cauza fragmentării parțiale a granulelor abrazive în sine sau a ruperii liantului, boabele abrazive cad parțial sau complet de pe unealta abrazivă, iar abrazivul pe suprafața de lucru a unealta abrazivă apare în mod continuu noi margini de tăiere sau expune în mod continuu noi granule abrazive ascuțite, astfel încât unealta abrazivă să poată menține performanța de tăiere pentru o perioadă de timp. anumită perioadă de timp. Această proprietate de auto-ascuțire a uneltelor abrazive este o caracteristică proeminentă a uneltelor abrazive în comparație cu uneltele de tăiere generale.

Încă din epoca neolitică, oamenii începuseră deja să folosească pietrele naturale de șlefuit pentru a prelucra cuțite de piatră, topoare de piatră, unelte de os, unelte de corn și unelte de dinți. În 1872, în Statele Unite au apărut roți de șlefuit ceramice din abrazivi naturali și argilă. În jurul anului 1900, au apărut abrazivi artificiali și s-au produs una după alta diferite unelte de șlefuit din abrazivi artificiali, creând condiții pentru dezvoltarea rapidă a mașinilor de șlefuit și șlefuit. De atunci, proporția uneltelor naturale de șlefuit în instrumentele de șlefuit a scăzut treptat.

Abrazivele sunt clasificate în două categorii în funcție de sursele lor de materie primă: abrazivi naturali și abrazivi artificiali. Singurul abraziv natural utilizat în mod obișnuit în industria mașinilor este piatra uleioasă. Abrazivii artificiali sunt clasificați în cinci categorii în funcție de formele lor de bază și de caracteristicile structurale: roți de șlefuit, capete de șlefuit, pietre uleioase, plăci de nisip (denumite în mod colectiv abrazivi lipiți) și abrazivi acoperiți. În plus, abrazivi sunt, de asemenea, clasificați în mod obișnuit ca un tip de abrazivi.

Abrazivi lipiți pot fi împărțiți în abrazivi abrazivi lipiți obișnuiți și abrazivi lipiți abrazivi super-duri, în funcție de abrazivii utilizați. Primul este fabricat din abrazivi obișnuiți, cum ar fi corindonul și carbura de siliciu, în timp ce cel din urmă este fabricat din abrazivi foarte dur, cum ar fi diamantul și nitrura de bor cubică. În plus, există câteva soiuri speciale, cum ar fi abrazivele de corindon sinterizat.

Abrazivele abrazive obișnuite sunt abrazive care sunt lipite de un liant pentru a forma o anumită formă și au o anumită rezistență. Ele sunt în general compuse din abrazivi, lianți și pori, care sunt adesea numite cele trei elemente ale abrazivilor lipiți.

Abrazivele joacă un rol de tăiere în instrumentul de șlefuit. Liantul este materialul care consolidează abrazivul liber în instrumentul de șlefuit. Există două tipuri: anorganice și organice. Lianții anorganici includ ceramica, magnezia și silicatul de sodiu, etc.; lianții organici includ rășini, cauciuc și șelac, etc. Dintre aceștia, ceramica, rășinile și lianții de cauciuc sunt cei mai des utilizați.

În timpul măcinarii, porii pot conține și îndepărta așchiile și pot reține, de asemenea, lichid de răcire, care ajută la disiparea căldurii de măcinare. Pentru a îndeplini anumite cerințe speciale de prelucrare, porii pot fi, de asemenea, impregnați cu anumite materiale de umplutură, cum ar fi sulf și parafină, pentru a îmbunătăți performanța sculei abrazive. Acest material de umplutură se mai numește și al patrulea element al sculei abrazive.

Elementele care indică caracteristicile instrumentelor abrazive abrazive obișnuite includ: forma, dimensiunea abrazivului, dimensiunea particulelor, duritatea, structură, suport, adeziv pentru suport și agent de lipire. Duritatea sculelor abrazive se referă la dificultatea ca granulele abrazive să cadă de pe suprafața uneltelor abrazive sub acțiunea forței externe, care reflectă rezistența agentului de lipire pentru a reține boabele abrazive.

Duritatea sculei abrazive depinde în principal de cantitatea de liant adăugată și de densitatea sculei abrazive. Dacă particulele abrazive cad ușor, înseamnă că unealta abrazivă are duritate scăzută; altfel, înseamnă că duritatea este mare. Nivelul de duritate este în general împărțit în șapte niveluri majore: super moale, moale, mediu moale, mediu, mediu tare, tare și super tare. Aceste niveluri pot fi împărțite în mai multe niveluri mici. Metodele de măsurare a durității sculelor abrazive sunt metoda conului manual, metoda conului mecanic, metoda testerului de duritate Rockwell și metoda testerului de duritate prin sablare.

Duritatea sculei de șlefuit are o relație corespunzătoare cu modulul său elastic dinamic, ceea ce este favorabil utilizării metodei audio pentru a măsura modulul elastic dinamic al sculei de șlefuit pentru a exprima duritatea sculei de șlefuit. În procesul de șlefuire, dacă duritatea materialului piesei de prelucrat este mare, se alege în general o unealtă de șlefuit cu duritate scăzută; în caz contrar, este selectată o unealtă de șlefuit cu duritate mare.

Microstructura sculelor abrazive poate fi împărțită aproximativ în trei categorii: strâns, mediu și liber. Fiecare categorie poate fi împărțită în mai multe niveluri, care se disting prin numerele microstructurii. Cu cât numărul de microstructură al sculei abrazive este mai mare, cu atât procentul de volum al abrazivului din instrumentul abraziv este mai mic, cu atât decalajul dintre granulele abrazive este mai mare și microstructura este mai slabă. În schimb, cu cât numărul microstructurii este mai mic, cu atât microstructura este mai strânsă. Uneltele abrazive cu microstructuri libere nu sunt ușor de pasivizat în timpul utilizării, generează mai puțină căldură în timpul procesului de șlefuire și pot reduce deformarea termică și arsurile piesei de prelucrat. Granulele abrazive ale uneltelor abrazive cu microstructuri strânse nu sunt ușor de desprins, ceea ce favorizează menținerea formei geometrice a sculei abrazive. Microstructura sculei abrazive este controlată numai conform formulei sculei abrazive în timpul producției și, în general, nu este măsurată.