Шлифовально-полировальный круг 160 №60/40

РЕКОМЕНДАЦИИ

по использованию алмазного инструмента на органической связке, производства Белоруссии

Описание механизма работы алмазного инструмента

При  шлифовании  алмазным  инструментом его рабочая поверхность  перемещается  по  поверхности  обрабатываемого  материала  с определенной скоростью и давлением в притире, которые выбираются оптимальными с точки зрения достижения наилучших результатов по производительности и качеству отшлифованной поверхности. При шлифовании происходит износ обеих притирающихся поверхностей, как камня, так и инструмента. Отличительной особенностью алмазного инструмента по сравнению с абразивным является то, что при правильно выбранной интенсивности режима шлифования он изнашивается в десятки раз медленнее. Настолько медленно, что такой процесс шлифования должен рассматриваться как совокупный результат резания поверхности камня алмазными частицами, находящимися на рабочей поверхности инструмента и выступающими из нее своими режущими гранями и  ребрами. Эти частицы врезаются в камень и наносят на его  поверхности  царапины,  сопровождаемые  трещинами,  идущими  вглубь.  При  пересечении  трещин происходит  выкалывание  частиц  материала  с  его  поверхности  и  образование  рельефного  слоя,  состоящего  из  бугорков  и  впадин.

Продолжающиеся  вглубь материала  под  рельефным  слоем   трещины  образуют трещиноватый слой. Совокупность  этих  двух  слоев  называется  разрушенным  слоем.

Данные соотношения были исследованы и опубликованы при шлифовании стекла. Применительно к обработке камня, принимая во внимание его неоднородную структуру,  все эти величины должны быть значительно больше и сильно зависеть от известного разнообразия структур природного камня.

Одновременно  с  процессом  разрушения  верхнего слоя  обрабатываемого  материала  происходит  также  разрушение  или  изнашивание  материала  связки,  вследствие  чего  крепление  в  ней  части  зерен  постепенно  ослабевает,  и  они  вырываются  из  нее,  а  другая  часть  зерен  обнажается  и  вступает  в  работу  шлифования. Для непрерывного восстановления режущих свойств рабочей поверхности алмазного инструмента  требуется определенный баланс соотношения  между  прочностью  удержания  зерен  в  связке,  скоростью  их  притупления  и  износом связки, то есть создания условий  «само-затачиваемости», что необходимо для  поддержания  производительности  и качества алмазного шлифования. 

Участвующая  в  процессе  шлифования  cмазочно-охлаждающая жидкость   (обычно вода)   удаляет  измельченные  зерна  и  продукты  срабатывания  материала,  отводит  возникающее  тепло  и  производит  гидродинамическое воздействие  на обрабатываемую поверхность, способствуя ее резанию алмазными частицами. Во избежание «засаливания» (снижения производительности)  шлифование должно производиться с обильной подачей воды через центр инструмента. Необходимо следить за наличием промывочных пазов.

При  шлифовании  алмазным инструментом на металлической связке алмазные зерна   выступает  из  связки  в среднем на  30 - 40 %   от своего размера, а при использовании органической связки   - только на 10÷20%, иначе зерно в более мягкой связке не удержится.  Кроме того,  алмазные  зерна,  которые  больше  других  выступают  из органической  связки  и, соответственно, глубже «врезаются»  в  обрабатываемый  материал, сильнее разогреваются. Связка  вокруг таких зерен размягчается  и  зерна  утапливаются  в  связку, охлаждаются  и таким образом  выравниваются по глубине врезания в камень с остальными алмазными  зернами. Такой эффект достигается  благодаря специальной технологии синтеза эпоксидной связки для алмазных инструментов. В результате такого автовыравнивания  по энергетике взаимодействия с обрабатываемой поверхностью все алмазные зерна наносят на камне примерно одинаковые по глубине царапины. Вследствие этого при использовании  инструментов с  одинаковой  фракцией  алмазных  зерен  инструмент  на  эпоксидной  связке  оставляет  на  поверхности камня после  обработки  в  2÷2,5 раза меньшую глубину разрушенного слоя по  сравнению  с  инструментом  на  металлической  связке, что и является залогом качественного шлифования.                

Но при выборе интенсивности режима шлифования (скорости, давления) инструментами на  эпоксидной  связке  необходимо учитывать, что при завышенном  режиме  обработки (особенно давления)  все  алмазные  зерна,  выступающие  из  связки,  вдавятся  в  неё  и  инструмент  перестанет работать. При этом происходит плотный контакт поверхности камня непосредственно со связкой,  которая от  трения  дополнительно интенсивно разогревается,  резко увеличивается  ее  износ,  а на  обрабатываемой  поверхности  возникают «прижоги».

Нормальный процесс  шлифования  невозможен без обильной подачи в зону притира воды,  которая  препятствует  перегреву  связки  и «выносит»  из  зоны  шлифования  шлам.  Наличие  пор  в  связке  инструмента  способствует  лучшему  вымыванию  шлама  из  зоны  обработки,  тем  самым  повышается  качество  обрабатываемой  поверхности,  а  так же  за  счет количества пор  регулируется  удельное  давление  на  алмазные  зерна.

Особенности работы полировального инструмента

 Процесс  полирования  камня  заключается  в  удалении  микрорельефа  со  шлифованной  поверхности  и обеспечения глубины рельефного слоя в несколько раз меньше  длины  световой  волны (hp  не более  0,1 мкм),  вследствие  чего  она  становится  прозрачной  и  кажется  идеально  гладкой. Во время  полирования углубление  трещиноватого  слоя  не  допускается. Глубина  рельефного  слоя  уменьшается  до  величины,  более,  чем  на порядок  меньше  размера  частиц обычно  применяемых  полирующих  порошков.  В  связи  с  этим  полирующие  порошки  (в суспензии для  подмазки),  а  также  рабочая  поверхность  полировального  инструмента  должны  обладать  такими свойствами,  чтобы  не  приводить  к  образованию  новых  трещин  на  обрабатываемой  поверхности.  В  процессе  полирования    удаляется  ранее  образованный  при  шлифовании  разрушенный  слой и  дальнейший  съём  припуска на камне значительно  замедляется  и обуславливается  не  абразивным  механизмом  разрушения,  как  при  шлифовании,  а  сложным  химико-физическим механизмом трения и износа.  Такой  износ  обычно  сопровождается  сильным  разогревом  в  зоне  трения  из-за  высокого  коэффициента  трения. В  результате  такого  разогрева  процесс  полирования, с  одной  стороны,  стимулируется,  с  другой  стороны,  может  привести  к  образованию  «натиров»,  блокирующих  процесс  дальнейшего  съема припуска, если  продукты  износа  не  будут  своевременно  смываться. Поэтому  в  каждом  конкретном  случае  рабочий  должен  найти  оптимальный  режим  полирования  и  интенсивность  подмазки  суспензией  полирующего  порошка.

Выбор  режимов  алмазного  шлифования

 Усилие  прижима.

При выборе усилия прижима необходимо учитывать тип связки алмазного шлифовальника, марку и концентрацию алмазного порошка, прочностные свойства обрабатываемого камня и

т.д. От правильно выбранного усилия прижима в наибольшей степени зависит производительность, стабильность  и качество алмазного шлифования.

Теоретически,  для  расчета  усилия прижима  необходимо  знать  удельное  давление,  при  котором  работает  инструмент,  и  площадь  контакта  инструмента  с  обрабатываемой  поверхностью.

ПРИМЕР: Для конкретного типа алмазного шлифовальника – диска формы АП-1 при шлифовании гранита требуется удельное  давление  Руд. =0,5 кГс/см².  Тогда, если размеры обрабатываемой поверхности камня значительно больше,   рассчитываем  усилие прижима исходя из площади рабочей поверхности диска  -  S=3,14·25²/4= 490,6 cм².  Соответственно для этой площади имеем усилие  прижима:      Р=Руд ·S= 0,5·490,6= 245,3 кГс.

Для  нормальной  работы  инструмента  необходимо  создать  на  шпинделе   инструмента усилие  прижима  этого  порядка. Но подобный расчет применяется только для предварительной оценки, выборе и заказе инструмента. Так, если  станок  не  обеспечивает такого  усилия,  следует заказать инструмент  меньшего  диаметра.

Методика правильного выбора усилия прижим во время шлифования инструментами на эпоксидной связке производства Белоруссии:

 Во время шлифования усилие  прижима  инструмента  к  обрабатываемой    поверхности определяется  следующим  образом:  необходимо при шлифовании третьим переходом (обычно фракция 200/160, самая крупная для эпоксидной связки) постепенно увеличивать  усилие прижима  до  тех  пор,  пока  проточная  вода  не  помутнеет от   вымываемого  шлама. На всех остальных переходах помутнение будет уже менее заметно, поэтому рекомендуется применять такие же усилия прижима, как на третьем. Больше давление увеличивать нельзя,  так как производительность  практически более не увеличится, а относительный износ инструмента возрастет и ухудшится качество обрабатываемой поверхности.

Особенно завышенное давление сказывается на финишных переходах, поскольку чем меньше высота выступающей из связки части алмазных зерен, тем легче такие зерна утопить избыточным давлением.

Допускается  увеличить  усилие не более,  чем на  10%, если  в  процессе  эксплуатации  инструмента  снижается  производительность  шлифования. Если это не помогает, то необходимо разобраться в причинах «засаливания» инструмента.

Методика выяснения причин засаливания алмазного шлифовальника и способы их устранения

Для выяснения этих причин необходимо последовательно проделать следующее:

А) «Освежить» рабочую поверхность шлифовальника с целью вскрыть на ней новые алмазные зерна. Это делается  с помощью прошлифовывания засаленным шлифовальником (при условии обильной подачи воды через центр) и при минимально возможном усилии прижима поверхности легко шлифуемого материала с мелкодисперсной структурой и высокими абразивными свойствами.  Часто в качестве такого материала используют силикатный кирпич.  Можно использовать абразивный круг по возможности минимальной твердости.  Иногда «освежают»  засаленный шлифовальник непосредственно на обрабатываемом изделии, но после более грубого перехода (на 2-3 номера). Но такой прием, конечно, удобен и хорошо продирает поверхность инструмента, но при  этом новые алмазные зерна скорее не вскрываются, а вырываются из связки,  поэтому такое «освежение» может оказаться бесполезным.

Б) Определить оптимальное усилие прижима при шлифовании камня согласно вышеуказанной методики, обеспечив при шлифовании надежную промывку всей рабочей поверхности инструмента.

В) Путем дальнейшего шлифования внимательно проследить, насколько быстро происходит «засаливание» данного перехода. 

При правильно выбранном усилии шлифования и достаточно обильной промывке зоны шлифования проточной водой причинами слишком быстрого  «засаливания» могут быть:

 -   не соблюдена последовательность переходов, или предыдущий переход не обеспечивает требуемое качество отшлифованной поверхности по структуре рельефного слоя или по плоскостности (точности формы поверхности). Характерный признак: поверхность камня после предыдущего перехода имеет неоднородную структуру по площади, невышлифованные участки.  В этом случае необходимо наладить правильное шлифование по всем предыдущим переходам.

-  неосторожное перемещение шлифовальника на опасных краевых участках камня, вследствие чего на алмазные зерна действуют дополнительные ударные нагрузки, которые вырывают их из связки.   Необходимо шлифовать более внимательно, не допускать больших выходов инструмента за край камня.

-  слишком высокая износостойкость связки, из-за чего свежие алмазные зерна своевременно не вскрываются (вина изготовителя инструмента). Характерный признак – поверхность инструмента постепенно становится гладкой, зализанной.  Такой шлифовальник  может быть использован при шлифовании других пород камня с более высокими абразивными свойствами, например, мозаики.

-  применяемая проточная вода слишком жесткая или загрязненная.  Если применяется отработанная вода по циркуляционной схеме, то необходимо принять меры по ее отстою, очистке и фильтрации от шлама.  Обеспечить нейтральность водородного показателя РН в пределах от 6 до 8 единиц, периодически нейтрализуя повышенную щелочность в системе циркуляции с помощью щавелевой кислоты. Необходимо также своевременно выгребать из системы отстой шлама, регулярно менять воду.

Рекомендуемое    удельное    давление   для   инструментов,   производимых   ООО   « ЭПАЗ» :

(справочная   информация) :

                   на  металлической  связке  М2-01   -     1,5   ÷  2,5  кГс/см²;                              

                   на  органической  связке ОЭМ 7       -    0,2   ÷   1,5  кГс/см². 

                   на  органической  связке                 

                   высокой твердости ОЭМ 7Т              -   0,5   ÷    2      кГс/см²

Окружная  скорость  вращения  инструмента.

При использовании рычажно-консольного станка (РКС) скорость вращения инструмента

определяется   кинематикой станка.   Для   работы   именно  на   РКС и были разработаны шлифовальные инструменты. Необходимо только учитывать, что рабочая окружная   скорость  инструмента и эффективность промывки рабочей зоны от шлама тесно взаимосвязаны, и недостаточная промывка может привести  к  снижению интенсивности  съема (засаливанию).

Увеличение  окружной  скорости  инструмента  вызывает  уменьшение  глубины  разрушения, производимого  единичным  зерном.  Одновременно  с  этим  уменьшается  износ  инструмента  и  снижается  степень  шероховатости. То есть для  увеличения  стойкости  инструмента  и  улучшения качества  обработки  желательно  работать  при  более  высоких  скоростях, лишь бы не было перегрева в зоне притира. Если перегрев происходит, то для  более  интенсивного  съема, как ни  парадоксально,  лучше  применить меньшую скорость,  выбрав  её  оптимальное  значение.

Наиболее оптимальные  окружные  скорости   для   алмазных  инструментов:

на  металлической  связке  -  20÷25 м/с,

на  органической  связке     -  от 10  до  16 м/с.            

Рекомендации  по  выбору последовательности переходов  при шлифовании

Задачей шлифования является  подготовка  обрабатываемой  поверхности  для  полирования,  т.е.  необходимо  обеспечить  глубину  разрушенного  слоя  Нр    не более  толщины  припуска на  полирование.

Для  этого  поверхность  шлифуется  последовательно  в  несколько  переходов,  на  каждом  из  которых  применяется  шлифовальник  специально  подобранного  состава  связки  и  фракций  алмазного  порошка.  Каждый  последующий  переход  обеспечивает  уменьшение  разрушенного  слоя  Нр  и  шероховатости  поверхности  после  предыдущего.       

Оптимальный выбор последовательности переходов определяется следующими критериями:

 1) Должно быть достигнуто постепенное улучшение с каждым переходом качества структуры шлифуемой  поверхности  вплоть до требуемого конечного качества обработки поверхности.

2) Режимы шлифования  (давление, скорость) по переходам должны быть примерно одинаковы , причем  все  переходы  должны шлифовать  устойчиво   (не “засаливаться” ).

3) Фактический износ алмазных инструментов в мм / м² в выбранном режиме шлифования не должен превышать установленный норматив  для камня данной твердости.

На основании накопленного многолетнего опыта по разработке и внедрению алмазных  инструментов   можно изложить  следующие  рекомендации:

Если  распил  гранита  производился  штрипсами  с  дробью,  то  глубина  неровностей  поверхности  доходит до 3мм.  Поэтому  на  калибровочном переходе (его обозначают 0) используется   калибровочный  инструмент   с  фракцией  алмаза    не  менее  630/500  на  металлической    связке.  При  использовании  инструмента  с  меньшей  фракцией  алмаза    увеличивается  время  шлифования  и  износ  инструмента.

Распиловочные  станки  с  использованием  алмазных  пил позволяют  получить  поверхность гранита  с  шероховатостью  поверхности  Rz ~ 80  мкм. В этом случае калибровка может не применяться, а сразу ставят первый  (1)  переход.  Но,  как  показывает   практика, распил  может  дать  неровности, “запилы”, “ступени”.  Поэтому  используется  обдирочный  инструмент  с  крупной фракцией   алмазных зерен  400/315.  Если  же поверхность после распила  стабильно ровная, то достаточно использовать  обдирочный инструмент  с  фракцией  алмаза  200/160.

На втором ( II )  переходе наиболее целесообразно сразу. использовать  инструмент  на  металлической  связке  с  фракцией  алмаза  125/100.  Такое резкое уменьшение размера алмазных зерен обычно экономически оправдано, поскольку производительность инструмента вполне достаточна, чтобы быстро выбрать грубую структуру камня после первого перехода. Но иногда все-таки используют дополнительный промежуточный переход из зерен 200/160 или  160/125, что позволяет улучшить качество шлифования на последующих переходах и снизить их износ.

В качестве обдирочных (для  0-I–II переходов) предлагается несколько типов  алмазных шлифовальников собственного производства на металлической связке: со сплошной рабочей поверхностью (сплош.) и так называемые «сборные» инструменты с дискретной рабочей поверхностью, изготовленные с использованием алмазных колец (сб.колец) или сегментов (сб.сегм). Выбор типа инструмента зависит от твердости обрабатываемых пород камня  и возможностей РКС по усилию прижима.

При выборе типа инструментов на металлической связке следует иметь в виду, что инструмент со сплошной рабочей поверхностью, с одной стороны, работает мягче и без глубоких царапин. Это является следствием отсутствия острых кромок, которые всегда имеются на сборных инструментах, особенно собранных  из сегментов.  В меньшей степени таким недостатком  страдает шлифовальник, собранный из колец. С другой стороны,  инструмент со сплошной рабочей поверхностью требует значительно большего усилия прижима (при том же диаметре)  и, соответственно,  менее производителен.

На третьем ( III ) переходе  можно также  использовать  инструменты  на  металлической  связке  с  фракцией  алмаза  80/63 (если  второй  переход  200/160, 160/125)   или  63/50 (если  второй  переход 125/100). Но при выборе третьего перехода необходимо учитывать, что грубая обдирка камня уже закончилась и теперь начинается чистовое шлифование с целью достижения  высокого качества обработки.  Поэтому уже с III перехода мы рекомендуем алмазные инструменты производства  Белоруссии на основе более мягких органических связок типа ОЭМ7, специально разработанных  для  среднего  и тонкого шлифования. Такой инструмент сравнительно быстрее изнашивается, но и стоимость их значительно меньше. Инструмент  на  этих связках по сравнению с инструментом на металлической связке с такой же фракцией алмазного порошка оставляет после обработки в 2-2,5 раза меньшую глубину разрушенного слоя на обработанной поверхности, поскольку механизм  работы  алмазных  зерен  в  органической  связке  отличается  от  механизма  работы   в  металлической  связке (см. раздел 1).

С точки зрения достижения наилучшего качества отшлифованной поверхности при выборе переходов при чистовом алмазном шлифовании идеальным  вариантом является  уменьшение  величины  алмазных зерен  от  перехода  к  переходу,  так, как  он последовательно  классифицирован на ситах  (400/315,  315/250 , 250/200  и  т. д. ). Но  при шлифовании на РКС или мостовых  станках (в отличие от  линий  конвейерного  типа, где инструмент каждого перехода закреплен на своем шпинделе) время  на  смену  инструмента ограничено. Поэтому обычно используется по возможности меньшее  количество  переходов,  пропуская некоторые фракции.

Порядок работы алмазным инструментом для среднего и тонкого шлифования производства Белоруссии на органической связке

 При работе необходима обильная подача воды через центр инструмента!

Внимание!

Финишные номера имеют одинаковый коричневый цвет, т.к. содержат полирующий порошок коричневого цвета.