1. Обрабатываемый материал
При выборе шлифовального круга в первую очередь следует учитывать тип и твердость материала заготовки. Материал легко или сложно шлифовать? Это влияет на выбор типа абразива, свойства зерна, размер зерна и тип связки.
Обычно зерна оксида алюминия используются для шлифования черных металлов, а зерна карбида кремния - для неметаллов и цветных металлов. Керамические и суперабразивные зерна совместимы со всеми тремя типами материалов, но обычно предназначены для особых условий, когда оксид алюминия и карбид кремния работают очень плохо.
Шлифуемость материала определяет многие другие необходимые характеристики шлифовального круга. Если материал легко шлифуется, используйте твердое прочное волокно зерна. Поскольку материал легко измельчается, зерна не должны разрушаться слишком быстро или слишком легко, поэтому можно использовать цельное зерно, чтобы продлить срок службы круга. Для этих материалов лучше всего подходит более крупное зерно, поскольку зерна могут легко проникать в материал и увеличивать съем материала. Более твердый сплав (то есть более твердая связь между зернами и кругом) также соответствует более легкому шлифованию, поскольку связка не позволит кругу высвободить зерна до того, как они будут израсходованы.
Для трудно шлифуемых материалов соблюдаются эти рекомендации в обратном порядке. Более мелкие зерна улучшают способность частиц проникать в твердые материалы и обрабатывать его. Лучше всего применять мягкие сорта связок , чтобы вовремя отделять затупившиеся зерна от круга и обнажать более острые зерна.
2. Давление при шлифовании
Технологи должны учитывать давление при шлифовании или усилие на зерно. Чем выше давление, тем тяжелее идет обработка и тем лучше будут работать керамические и суперабразивные зерна. Тяжесть процесса шлифования также помогает определить свойства абразивного зерна.
Прочные зерна способны выдерживать более высокие уровни давления и преждевременно не разрушаться. Бывают случаи, когда лучше всего распределять давление по большему количеству точек резания, но даже в этой ситуации требуется баланс, чтобы давление не превратило более мелкие зерна в пыль. Сильное давление также требует более твердых сплавов, чтобы зерна могли оставаться на круге достаточно долго для выполнения необходимых шлифовальных работ.
3. Требуемая форма и точность обработки
Повсеместного распространения шлифовальные круги достигли благодаря своей скорости, повторяемости формы и способности достигать желаемого качества поверхности. При выборе круга важно определить, требуется ли для данной области быстрое удаление припуска (уменьшенное машинное время) или чистовая обработка. Не менее важно, будет ли деталь простой и плоской или у нее сложная форма.
Требуемая чистота поверхности, допуски на размеры, требования к форме и скорость съема материала учитываются в соотношении размера зерна, марке и типе связки.
Для обработки с низким Ra или при жестких геометрических допусках нужно использовать более мелкое зерно, поскольку оно обеспечивает больше точек соприкосновения между заготовкой и кругом. Более мелкое зерно круга позволяет создать малые радиусы и сложных формы на детали. Напротив, более крупное зерно улучшает съем материала. Поиск оптимального баланса по размеру зерна сокращает время цикла обработки.
Высокая геометрическая точность и создание сложной формы детали требуют более твердой связки. Более твердые сплавы позволяют кругу дольше сохранять свой профиль и обеспечивать удержание зерна достаточно долго для сохранения формы.
Следующая рекомендация может показаться противоречивой, но более мягкие связки оптимальны как для более точной обработки, так и для большого съема материала. Круг с более мягкой связкой легко отделяет затупившиеся зерна и удерживает более новые, более острые зерна в контакте с материалом. Более острые зерна увеличивают съем материала и улучшают качество обработки, предотвращая истирание и подгорание затупившихся зерен абразивом детали во время шлифования.
Требования к деталям существенно определяют тип связки. Керамические круги лучше всего подходят для жестких допусков и создания сложной формы, в то время как органические и полимерные связки лучше всего подходят для чистовой обработки. Часть усилий шлифования передается на связку, уменьшая размер стружки. Еще одним преимуществом чистового шлифования является то, что органические связки разрушаются от тепла шлифования.
4. Площадь контакта при обработке
Площадь контакта частично связана с тяжестью обработки, поскольку она учитывает площадь контакта между работой и кругом. Когда к заготовке прилагается круг, прилагаемая сила распределяется по всем точкам резания в зоне шлифования. Чем больше площадь контакта, тем меньшая сила прикладывается на зерно. И наоборот, чем меньше площадь, тем выше сила на зерно.
При работе с небольшой площадью контакта следует использовать твердые, прочные зерна, которые не будут ломаться слишком рано или претерпевать преждевременный износ при более высоких усилиях на зерно. В этих операциях могут даже потребоваться керамические или суперабразивные зерна. Более мелкое зерно оптимально для небольших участков контакта, потому что, помимо обеспечения большего количества абразивных точек в области контакта, относительное давление или силы шлифования будут разделены между многими зернами.
Когда площадь контакта увеличивается и становится больше, например, для сегмента Бланшара, более подходящими являются более мягкие зерна. Из-за увеличенного количества зерен, контактирующих в зоне обработки, сила на зерно ниже, и зерна будут легче ломаться и самозатачиваться. Поскольку при этих операциях выше риск появления прижога от затупившихся зерен, следует использовать круги более мягких марок, чтобы зерна высыпались до того, как они смогут повредили деталь.
5. Скорость вращения круга
Чтобы рассчитать поверхностную скорость, используйте следующие уравнения:
Поверхностная скорость (SFPM) = (π × Диаметр (дюйм) × об / мин) / 12
Скорость поверхности (м / с) = (π × Диаметр (мм) × об / мин) / 60000
Скорость вращения круга определяет, какой тип связки лучше всего подходит для выбранной скорости.
Общее правило выбора скорости вращения круга:
- Скорость поверхности 8500 SFPM (43 м / с) и ниже примяется как с керамической, так и с органической связкой, хотя наиболее распространенные керамические круги рассчитаны на 6500 SFPM (33 м / с) и ниже.
- Для скоростей более 8 500 SFPM (43 м / с) из соображений безопасности следует использовать органическое соединение.
Круги также будут действовать по-разному в зависимости от их скорости. На каждое изменение на 1000 SFPM (5,08 м / с) круг будет работать на один уровень сильнее или мягче. Более низкие скорости вращения круга означают более мягкую работу, поскольку более высокое усилие на абразивную частицу приводит к более быстрому разрушению зерен и связки. Более высокие скорости вращения круга приводят к ухудшению рабочих характеристик и меньшее усилие на абразивную частицу делает зерна и связку более прочными.
6. Использование охлаждающей жидкости
Охлаждающая жидкость в шлифовальной системе по-разному влияет на круги на керамической и органической (смоляной) связке, и при определении марки или твердости круга необходимо учитывать ее использование.
Если используется охлаждающая жидкость:
- Круги на керамической связке будут работать более мягко, поскольку смазывающая способность охлаждающей жидкости снижает трение в зоне шлифования, сохраняя остроту зерна для более свободного резания.
- Круги на органической (смоляной) связке будут работать лучше, потому что охлаждающая жидкость снижает нагрев в зоне шлифования. Поскольку это тепло обычно размягчает органические круги и позволяет им самозатачиваться, охлаждающая жидкость предотвращает поломку круга.
Если охлаждающая жидкость не используется:
- При сухих операциях застеклованные связки будут работать хуже, потому что зерна будут больше тереться и тупиться, создавая больше тепла в зоне обработки и потенциально приводя прижогам.
- Круги на органической (смоляной) связке будут работать мягче из-за особенностей работы связки. Чем больше тепла в зоне шлифования, тем быстрее размягчится круг, увеличивая вероятность преждевременного износа круга.
7. Мощность станка / шпинделя
Мощность шлифовального станка влияет на качество связки или твердость круга.
- Когда станок имеет более высокую мощность на шпинделе, лучше использовать более твердые круги. Более твердый круг будет поддеоживать форму и удерживать зерна как можно дольше под действием более сильных сил. Также следует использовать на мощных станках прочные зерна, так как станок может обеспечивать достаточное усилие, чтобы сломать их и создать их самозаточку.
- Маломощные станки или станки с недостаточной мощностью шпинделя могут не генерировать достаточную силу, чтобы разрушить связку в круге по мере необходимости. Зерна будут тупитсья, что в свою очередь может привести к прижогам и другим повреждениям поверхности. Чтобы смягчить это, используйте более мягкие круги.
Выбор между противоречивыми факторами
При выборе спецификации круга для конкретной операции важно учитывать все факторы. В случае противоречивости рекомендаций технологу может потребоваться выбрать ключевой фактор для определения окончательной спецификации типа шлифовального круга.
