Абразивный инструмент

Абразивный инструмент. Виды и применение. Материал и особенности

Абразивный инструмент применяется для шлифования, обрезки и стачивания твердых материалов. Его используют при металлообработке, деревообработке, а также подгонке керамической плитки, камня, затвердевших искусственных смол и т.д.

Виды абразивного инструмента

В перечень изделий, которые применяются наиболее широко, можно отнести:

• Отрезные круги.
• Шлифовальные круги.
• Бруски.
• Ленты.
• Наждачную бумагу.
• Пасту.
• Свободные сухие зерна.
• Стальную вату.

Отрезные круги применяются для обрезки изделий из керамики, камня, металла и прочих твердых материалов. Они могут быть изготовлены как из прессованного абразива с клеем, так и из стальных заготовок покрытых тончайшим напылением твердых минералов. Круги имеют небольшую толщину, обычно от 1 мм. Что касается диаметра, то он может быть от нескольких сантиметров, что необходимо для оснастки бормашинок. Самые крупные круги доходят до 3,5 м. Подавляющее большинство отрезных кругов представленных на рынке рассчитаны для болгарок на 125 и 230 мм.

Шлифовальные круги предназначены для установки на наждачные станки. Кроме формы правильных дисков их могут изготовлять конусообразными. Они гораздо толще, чем отрезные круги, поэтому захватывают большую площадь при шлифовании. Их применяют для снятия лишнего тела металла, камня и других материалов.

Бруски – это ручной шлифовальный абразивный инструмент. Их используют для заточки. Они выпускаются для грубой и суперфинишной обработки с широким ассортиментом выбора зерна. Несмотря на то, что бруски это ручной инструмент, нередко их стоимость превышает несколько сотен долларов. В большей мере это характерно для изделий из алмазной крошки. Это обусловлено тем, что в брусок добавляется значительное количество твердых минералов, гораздо больше, чем для оснастки электрооборудования.

Ленты и наждачная бумага тесно связанные между собой абразивы, представляющие собой бумагу или ткань с наклеенным слоем мелкой заостренной крошки. Такие изделия могут применяться для сухой или влажной шлифовки. В зависимости от размера зерна их можно использовать для грубого стачивания или практически зеркальной полировки.

Абразивные пасты применяются для протирки или зеркальной полировки. Они могут иметь в своем составе различные очень мелкие частицы высокой или умеренной твердости. В основе паст применяется масло или синтетические вязкие вещества, обеспечивающие плавное скольжение. Это предотвращает образование царапин и перегрев во время шлифовки.

Свободное зерно представляет собой абразивную пыль, которая также используется для полировки. Крупные зерна применяются для заправки пескоструя. Также с их помощью можно проводить гравировку, контролируя струю пескоструйного аппарата

Стальная вата — это абразивный инструмент, применяемый для шлифовки и полировки. Она подходит для дерева и металла. При сочетании со скипидаром она подходит для снятия старого слоя краски. Зачастую вата используется совместно со шлифовальными пастами.

Оборудование для работы с абразивным инструментом

Ручное и электрооборудование, применяемое для шлифования, обрезки или заточки, представлено большим ассортиментом:

• Угловая шлифовальная машина.
• Наждачный станок.
• Бормашина.
• Гриндер.
• Виброшлифовальная машина.
• Орбитальная шлифовальная машина.
• Калибровально-шлифовальный станок.
• Электродрель.
• Шуруповерт.
• Штукатурная терка.

Из чего изготовляется абразивный инструмент

Изначально в качестве абразива применялись обыкновенные природные камни, имеющие шероховатую структуру. Их использовали для затачивания ножей и прочего металлического инструмента. С развитием технологий столь примитивный абразив отошел в прошлое.

Применяемые сейчас материалы принято разделять по их происхождению на две категории:

1. Природные.
2. Синтетические.

Обе группы включают в себя широкий набор материалов, каждый из которых хорош при обработке определенных металлов, древесины или прочих поверхностей.

Природные абразивы

К данной группе относится довольно большой перечень материалов. Многие из них практически не применяются или используются только в одной сфере при работе со специфическими изделиями, нуждающимися в мягкой полировке.

Из природных материалов обычно применяют:

• Алмаз.
• Гранат.
• Инфузорная земля.
• Кварц.
• Корунд.
• Красный железняк.
• Мел.
• Пемза.
• Полевой шпат.
• Трепел.

Самым эффективным, но и дорогостоящим является алмазный абразивный инструмент. Он относится к природному и к искусственному материалу. Дело в том, что алмаз может добываться как шахтным способом, так и создаваться искусственно. Он изготовляется в специализированных лабораториях. Искусственный алмаз представляет собой особую кубическую форму углерода образованную в кимберлитовых трубках с графитом, в которых создается огромное давление. Для создания инструмента алмаз размалывается на мелкие крупинки. Получаемый порошок клеевыми составами наносится на инструмент. В результате выступающие грани минерала имеют способность стачивать абсолютно любую поверхность, будь то камень, стекло, металл или дерево. Ни один другой абразив не способен работать так чисто и быстро как алмазный.

Гранат, как и алмаз, относится к драгоценностям, но благодаря высокой твердости нередко используется и при создании абразивных инструментов. В производстве применяется только забракованный минерал, непригодный для применения в ювелирных целях.

Инфузорная земля – это осадочная горная порода, образованная в результате многолетнего прессования древних диатомовых водорослей. На 96% порода состоит из опала. Из инфузорной земли изготовляется порошок, тонким слоем покрывающий полировочный инструмент.

Кварц – это кристаллическая двуокись кремния, производство которого одно из самых дешевых. Его применяют на инструменте низшей ценовой группы. Кварцевый абразивный инструмент может использоваться только вместе с подачей воды. Сухая шлифовка, отрезка или полировка такими абразивами быстро выводит инструмент из рабочего состояния. Обычно кварцевые инструменты применяются при обработке мрамора. Кварцевый песок используется в пескоструе для очистки заготовок от ржавчины или въевшейся грязи. Этот минерал нередко применяется и на дешевых шлифовальных шкурках.

Корунд – это кристаллический оксид алюминия. Из него изготовляется мелкий порошок, применяемый для производства шкурок. Также при смешивании с клеем его прессуют для получения кругов и брусков.

Красный железняк – это один из самых распространенных минералов состоящих из железа. Его напыление используется на инструменте для полировки стекла и сталей.

Мел используется для легкой полировки. Обычно его добавляют в состав абразивных паст, или просто наносят мазками на деталь, после чего она затирается губками или тканью.

Пемза – это пористое вулканическое стекло. Лучше всего она подходит для работы с деревом, но может использоваться и на камне и даже стекле.

Полевой шпат – это силикат. Обычно он крошится и наклеивается на бумагу. В результате получается довольно мягкий гибкий абразив для аккуратного шлифования.

Трепел – это осадочная порода отличающаяся рыхлостью. Его используют в виде порошка, которым полируются камни и металлы.

Синтетические абразивы

Данные материалы обычно относятся к более дорогой ценовой категории, но все же стоят дешевле алмазных абразивов. Их довольно много, но чаще всего применяются:

• Кубический нитрид бора.
• Карбид бора.
• Карбид кремния.

Кубический нитрид бора более известный как боразон. Используется для шлифовки твердых сталей и сплавов.

Карбид бора один из самых лучших искусственных абразивов, по твердости которого превосходит только алмаз. Получаемый из него абразивный инструмент используют для обработки сплавов, а также стекла и сталей.

Карбид кремния – это распространенный порошковый абразив, используемый для создания шкурок. Для него характерна высокая прочность. Причем чем мельче зерно, тем устойчивее карбид к истиранию.

Зернистость и твердость

Помимо материала, из которого изготовляются абразивный инструмент, его также принято классифицировать по твердости и величине зерна. Чем крупнее напыление твердых минералов или других веществ на оснастке, тем быстрее осуществляется съем поверхности при обрезке или шлифовании. Данный показатель называется зернистостью. По нему классифицируются практически все представленные на рынке инструменты. Самое крупное зерно используется для обрезки и грубого стачивания. Мелкозернистые инструменты используются для полировки.

Что касается классификации по твердости, то данный показатель редко указывается на упаковке. В связи с этим покупателям нужно ориентироваться по самому материалу абразива, и отталкиваться уже от его совместимости с поверхностью, с которой придется работать. Фактически, чем тверже инструмент, тем быстрее будет осуществляться съем. Также твердость увеличивает срок службы зерна.

Абразивный инструмент принято классифицировать по твердости используя шкалу Мооса. Для сравнения самый твердый минерал на Земле алмаз получил оценку твердости 10 баллов. Он может резать стекло. Ему уступает корунд, набравший 9 баллов. Кварц и гранат имеют 7 баллов. Абразивы с твердостью от 7 до 9 способны царапать стекло.

Показатель твердости абразивных инструментов всегда тесно связан с хрупкостью. Дело в том, что мелкое напыление представляет собой кристаллики. Хотя они имеют высокую твердость, но под нагрузкой могут разрушаться. Устойчивость зерна во многом зависит от угла давления, под которым на него воздействуют. Высокая твердость не всегда показатель того, что инструмент будет работать идеально и долго. Пожалуй, одним из самых ярких исключений из правил является алмаз. Такое напыление практически не изнашивается. При критической нагрузке оно просто срывается с инструмента, поскольку не выдерживает клей, с помощью которого крепится зерно.

§ 11. Технология шлифования древесных материалов

Чтобы придать изделиям привлекательный внешний вид, подготовить их к отделке и при этом достичь более качественной обработки, чем напильниками, поверхность изделий шлифуют. Выполняют такую технологическую операцию шлифовальной шкуркой. Это многорезцовый режущий инструмент, состоящий из наклеенных на поверхность плотной бумаги или ткани очень твердых мелких частиц в виде зерен с острыми вершинами (рис. 82). Материалы, из которых изготавливаются такие зерна, называют абразивами.

При движении шлифовальной шкурки по обрабатываемой поверхности каждое зерно действует как клин режущего инструмента, срезая при этом ее неровности. От размеров и количества твердых частиц, наклеенных на одном квадратном сантиметре шлифовальной шкурки, зависит качество обработки. Чем большее количество зерен приходится на один квадратный сантиметр поверхности шлифовальной шкурки, тем с большей чистотой осуществляется обработка заготовки или изделия.

Рис. 82. Шлифовальная шкурка: а – схематическое изображение; б – общий вид

Рис. 83. Обозначение на шлифовальных шкурках

Рис. 84. Крепление шлифовальной шкурки: а – на колодке (шлифке); б – на устройстве

Для лучшего качества обработки поверхности необходимо использовать новую шлифовальную шкурку. На обороте листа или ленты этого инструмента содержатся определенные надписи: сведения о производителе, зернистости шкурки, условиях ее использования и т. п. (рис. 83). При выборе шлифовальной шкурки следует обратить внимание на зернистость, которая обозначается числом или числом с буквой. Чем больше число, тем большее количество зерен наклеено на одном квадратном сантиметре основы шлифовальной бумаги, тем мельче зерна, а значит, с большей чистотой можно обрабатывать поверхность изделия. Для шлифования изделий из древесных материалов лучше применять шлифовальные шкурки с номерами 100…140.

Шлифуют поверхность древесины или фанеры с помощью шлифовальной колодки (шлифка) или специального устройства, на которых крепится шлифовальная шкурка (рис. 84). Направление шлифования должно совпадать с направлением волокон древесины (рис. 85, а). Если шлифовать поперек волокон (рис. 85, б), образуются царапины.

Рис. 85. Направления шлифования: а – правильно; б – неправильно

Рис. 86. Приемы шлифования деталей: а – мелких; б – крупных

Сначала они будут почти незаметными, но после покрытия изделия лаком четко будут выделяться и испортят его внешний вид. Чтобы зачистить мелкие детали, их двигают по шлифовальной шкурке. Крупные детали шлифуют перемещением оселка со шлифовальной шкуркой вдоль волокон древесины заготовки (рис. 86).

В настоящее время широкое распространение как на производстве, так и в быту получило использование электрифицированных шлифовальных машин (рис. 87). О строении, назначении и приемах работы такими инструментами ты узнаешь в дальнейшем на уроках трудового обучения.

Рис. 87. Современные ручные шлифовальные машины: а – ленточная, б – дисковая

При шлифовании изделий необходимо соблюдать следующие правила безопасного труда:

1. На рабочем месте не должно быть ничего лишнего.
2. Шлифование плоскостных заготовок выполнять на подкладной доске.
3. Не касаться руками шлифовальной шкурки и острых частей заготовки.
4. Не сдувать отходы, сметать их только специальной щеткой.

Практическая работа № 3. Шлифование изделий

Оборудование и материалы: изделия, изготовленные на предыдущих уроках, шлифовальная шкурка № 100…140, шлифок.

Последовательность выполнения работы

1. Подготовь изготовленные ранее изделия.
2. Определи неровности на плоских поверхностях деталей.
3. Отшлифуй эти поверхности.
4. Составь детали в конструкцию (если изделие состоит из нескольких деталей).
5. Проверь качество выполненной работы. Отделочные работы произведи после изучения следующих тем.

Новые термины

шлифование, шлифовальная шкурка, абразив, зерно, шлифок.

Основные понятия

• Абразивный материал – очень твердый зернистый материал, который применяют для шлифования, полирования, затачивания.
• Шлифок – устройство, предназначенное для крепления шлифовальной шкурки.

Закрепление материала

1. Что общего и в чем отличие в технологии обработки древесных материалов напильником и шлифовальной шкуркой?
2. Как зависит качество обработки поверхности изделия от размеров зерен шлифовальной шкурки?
3. Как правильно шлифовать поверхность древесных материалов?
4. Какие правила безопасного труда нужно соблюдать при шлифовании изделий?

Тестовые задания

1. Какой режущий инструмент используют для чистовой обработки древесных материалов?

А нож
Б пилу
В шлифовальную шкурку
Г рубанок

2. Для шлифования изделий из древесных материалов лучше применять шлифовальные шкурки с номерами

А 60…80
Б 100…140
В 160…200
Г 220…240

3. Приспособление, предназначенное для крепления шлифовальной шкурки, называется

А шерхебель
Б шлифок
В рашпиль
Г абразив

4. Как обозначается зернистость шлифовальной шкурки?

А словом
Б буквой
В числом
Г числом и буквой

5. В каком направлении следует шлифовать заготовку?

А вдоль волокон
Б поперек волокон
В под углом к волокнам
Г круговыми движениями

Выбор режущего инструмента

Только правильно подобранный инструмент может применяться для получения качественного изделия. Среди столь большого выбора подобрать наиболее подходящий вариант исполнения изделия сложно. Режущий инструмент по металлу выбирают с учетом следующих рекомендаций:

1. Для начала определяется поставленная задача. Как правило, технология производства составляется технологом, который также указывается наиболее подходящий режущий инструмент. К примеру, получить тело вращения можно с требуемым диаметром можно при использовании резца, отверстие сверла. При этом одна деталь может изготавливаться при применении одного вида изделия с различными параметрами.
2. Следующий шаг заключается в определении того, какое именно оборудование будет применяться для передачи вращения. Примером можно назвать промышленные станки или ручные конструкции. От этого момента зависит то, какая державка подойдет.
3. На момент составления технологической карты указываются основные параметры резания. С учетом подобного показателя проводится выбор режущего инструмента по типу применяемого материала при изготовлении основной или рабочей части.
4. Учитывается и производительность применяемого оборудования. Для выпуска большого количества продукции нужно выбирать вариант исполнения с повышенной износостойкостью.

Производство режущего инструмента предусматривает соблюдение определенных требований, которые устанавливаются в проектной документации. Кроме этого, уделяется внимание популярности бренда, так как от этого зависит качество.

В заключение отметим, что неправильно подобранное изделие может создать серьезные проблемы.

Основные виды шлифовки

Для шлифовки черных и цветных металлов используют различные абразивные материалы и оборудование. Метод шлифования выбирается в зависимости от твердости обрабатываемых заготовок, вида материала.

Круглое наружное шлифование

Круглое шлифование представляет собой обработку вращающейся детали специальным кругом. При этом заготовка перемещается по поперечной оси в зависимости от того, какую форму детали требуется получить в конечном итоге и какой слой металла требуется снять. С помощью данной технологии обрабатываются шпиндели, валы, коленчатые валы, втулки и другие детали.

Круглое наружное шлифование

Внутреннее шлифование

Внутреннее шлифование представляет собой одну из разновидностей круглого. При этом способе обработки круг с абразивным материалом устанавливается внутри металлической заготовки. При этом деталь может быть неподвижной или вращающейся. На больших предприятиях используются станки, которые могут обрабатывать как внутреннюю, так и наружную поверхность заготовки.

Зубошлифование

Особый вид обработки металла, который используется для заточки зубчатых колёс. При этом работать на таком оборудовании можно с закаленными сталями. На подобных станках устанавливаются системы ЧПУ, благодаря чему достигается высокая точность обработки зубьев.

Бесцентровое шлифование

Представляет собой промышленное оборудование, в котором установлено два шлифовальных круга. Один из них неподвижен, другой вращается. Заготовка устанавливается между ними, но не закрепляется в центрах. Под деталью устанавливается специальный нож, который поддерживает её и не даёт оборудованию заклинивать.

Шлифование плоских поверхностей

Способ шлифования деталей, прошедших закалку. Металлическая плоская поверхность обрабатывается с помощью торца шлифовального круга. Для фиксации заготовки используются специальные губки и электромагниты.

Масловский В. В. Справочник по доводочным работам. — X.: Прапор, 1985. — 121 с, схем.

Справочник содержит данные о процессах обработки свободным абразивом, технологических материалах и составляющих смесей, приготовлении, свойствах и порядке применения паст и суспензий. Приведены характеристики абразивно-доводочных и абразивно-полировальных смесей, доводочно-притирочных станков и технологической оснастки, притиров, контрольного инструмента.

Предназначен для высококвалифицированных рабочих и специалистов среднего звена машиностроительных и приборостроительных, инструментальных и ремонтных предприятий. Может быть использован студентами вузов, учащимися техникумов и технических училищ.

Сверлильный и резьбонарезной инструмент столяра

Для сверления отверстий в древесине применяют:

• напарье и центровую перку – перьевое или ленточное сверло с деревянной ручкой. В центре режущей кромки перки имеется винтовая резьба;
• буравчик – небольшое сверло с конической режущей частью и резьбой;
• раздвижное сверло для сверления неглубоких отверстий большого диаметра, возле режущей части которого имеется выдвижная штанга с резцом на конце;
• коловорот — инструмент с патроном для зажима сверл, имеющий коленчатую конструкцию;
• ручную или электрическую дрель;
• сверлильный станок.

Сверла для древесины имеют шип или винтовую резьбу в центре режущей кромки для облегчения процесса сверления и выступы по краям режущей кромки для повышения гладкости стенок отверстия.

Пазы различной формы проделывают стамесками и долотами. Долото отличается от стамески наличием металлического кольца на конце ручки. Стамеска имеет более тонкое лезвие, применяется для выборки небольших пазов, снятия фасок. Долото служит для выдалбливания отверстий.

Для нарезания резьбы используют специальные плашки (вентильни), фрезы, метчики, токарные станки с соответствующей оснасткой. Резьбу по дереву нарезают с большим шагом, она имеет круглый или трапециевидный профиль.

Инструменты абразивной обработки

Абразивные материалы для применения в промышленности должны быть закреплены или конструктивно выполнены в виде различных инструментов и составов.

Основные виды абразивных инструментов и составов:

• Отрезные круги: различных диаметров (до 3500 мм), ширины, высоты и форм (профилей) рабочего (абразивного) слоя и способов закрепления его на корпусе круга.
• Шлифовальные круги: различные абразивные материалы в виде кругов, дисков, конусов разных профилей и диаметров.
• Бруски: абразивные и металлоабразивные разных размеров и профилей для хонингования, притирки, суперфиниширования.
• Лента: синтетическая или растительнотканная лента разной ширины с приклеенными на её одной или двух сторонах зёрнами абразивных материалов.
• Наждачная бумага: абразивный материал, нанесенный на тканевую или бумажную основу.
• Пасты: абразивные притирочные и полировальные абразивы равномерно распределенные в связующем (парафин, церезин, олеиновая кислота, стеарин, масла, керосин и др).
• Свободное зерно: сухие абразивные зерна для гидроабразивной, ультразвуковой и пескоструйной обработки.
• Стальная вата: абразивный инструмент для шлифования и полировки.
• Галтовочные тела: абразивный инструмент в виде изделий геометрической формы (цилиндр, призма, конус, куб и т. п.), предназначенный для галтовки.

Инструмент для обработки древесины

Инструменты для выполнения такой механической обработки древесины следующие:

• Фрезы. Это несколько резцов, которые позволяют проводить распиловку с минимальным количеством шероховатостей. Чем мельче фреза, тем более гладкой получается поверхность. При работе выделяется некоторое количество стружки.
• Множественное количество фрез – это уже пила. Она может снимать определенное количество древесины как сверху, так и по краям заготовки.
• Один резец – нож. Одним ударом он разрезает древесину. В результате стружек нет. В заводских условиях при использовании высокоточных инструментов поверхность получается максимально ровной.

Каждый из резцов имеет лезвие в режущей кромке, а также грани (боковые и задние). Для качественного выполнения работы важно не только подобрать размер резцов, но и точно установить угол заострения и выставить плоскость резания. При хорошо заточенных режущих элементах можно добиться достаточно ровной поверхности даже при работе с маленькими заготовками.

Связующее звено

Путь к режущему бетон алмазному диску или коронке начинается с алмазного порошка. Он состоит из монокристаллов синтетического алмаза размерами обычно 400−600 мкм. «Можно использовать и натуральные алмазы, но синтетические имеют более стабильные и прогнозируемые характеристики, и они гораздо дешевле, — объясняет главный технолог компании «Адель» Сергей Церман. — Алмазный порошок смешивают с порошкообразным связующим веществом, например кобальтом. Режущим элементом служат алмазы, а связующее вещество удерживает их в инструменте. Постепенно алмазы затупляются и вылетают из связующего, которое стачивается и обнажает следующий слой новых алмазов, готовых к работе».