Разработка и применение абразивов и шлифовальных инструментов.

Абразивные инструменты – это инструменты, используемые для шлифования, притирки и полировки. Большинство абразивных инструментов представляют собой искусственные инструменты, изготовленные из абразивов и связующих веществ, а также существуют натуральные абразивные инструменты, непосредственно обработанные из природных минералов. Абразивные инструменты широко используются не только в машиностроении и других отраслях металлообработки, но и в пищевой, бумажной промышленности и при обработке неметаллических материалов, таких как керамика, стекло, камень, пластик, резина и дерево. При использовании абразивных инструментов, когда абразивные зерна затупились, из-за частичного дробления самих абразивных зерен или разрушения связки абразивные зерна частично или полностью осыпаются с абразивного инструмента, и абразив попадает на рабочую поверхность абразивного инструмента. У абразивного инструмента постоянно появляются новые режущие кромки или постоянно появляются новые острые абразивные зерна, так что абразивный инструмент может сохранять производительность резания в течение определенного периода времени. Это свойство абразивных инструментов самозатачиваться является отличительной особенностью абразивных инструментов по сравнению с обычными режущими инструментами.

Уже в эпоху неолита люди начали использовать природные шлифовальные камни для обработки каменных ножей, каменных топоров, костяных орудий, роговых и зубных орудий. В 1872 году в США появились керамические шлифовальные круги из природных абразивов и глины. Около 1900 года появились искусственные абразивы, и один за другим стали производить различные шлифовальные инструменты из искусственных абразивов, что создало условия для быстрого развития шлифовальных и шлифовальных машин. С тех пор доля натуральных шлифовальных инструментов в шлифовальных инструментах постепенно уменьшалась.

Абразивы подразделяются на две категории в зависимости от источников сырья: природные абразивы и искусственные абразивы. Единственным природным абразивом, обычно используемым в машиностроении, является нефтяной камень. Искусственные абразивы подразделяются на пять категорий в зависимости от их основных форм и структурных характеристик: шлифовальные круги, шлифовальные головки, масляные камни, песчаная плитка (вместе называемые абразивами на связке) и абразивы с покрытием. Кроме того, абразивы также принято классифицировать как разновидность абразивов.

Абразивы на связке можно разделить на обычные абразивы на связке и сверхтвердые абразивы на связке в зависимости от используемого абразива. Первый изготовлен из обычных абразивов, таких как корунд и карбид кремния, а второй — из сверхтвердых абразивов, таких как алмаз и кубический нитрид бора. Кроме того, существуют специальные разновидности, например, абразивы из спеченного корунда.

Обычные абразивные абразивы на связке представляют собой абразивы, которые связаны связующим веществом для формирования определенной формы и имеют определенную прочность. Обычно они состоят из абразивов, связующих веществ и пор, которые часто называют тремя элементами абразивов на связке.

Абразивы играют режущую роль в шлифовальном инструменте. Связующее вещество – это материал, который объединяет сыпучий абразив в шлифовальном инструменте. Бывают двух типов: неорганические и органические. К неорганическим связующим относятся керамика, магнезия, силикат натрия и т. д.; к органическим связующим относятся смолы, каучук, шеллак и т. д. Среди них наиболее часто используются керамика, смолы и каучуковые связующие.

Во время шлифования поры могут содержать и удалять стружку, а также удерживать охлаждающую жидкость, которая помогает рассеивать тепло шлифования. Чтобы удовлетворить определенные особые требования к обработке, поры также можно пропитать определенными наполнителями, такими как сера и парафин, чтобы улучшить характеристики абразивного инструмента. Этот наполнитель еще называют четвертым элементом абразивного инструмента.

Пункты, которые указывают характеристики обычных абразивных инструментов на связке, включают: форму, размер абразива, размер частиц, твердость, структуру, основу, клей-основу и связующее вещество. Твердостью абразивных инструментов называют трудность отпадения абразивных зерен с поверхности абразивных инструментов под действием внешней силы, что отражает прочность связующего вещества, удерживающего абразивные зерна.

Твердость абразивного инструмента в основном зависит от количества добавленного связующего и плотности абразивного инструмента. Если абразивные частицы легко отваливаются, это означает, что абразивный инструмент имеет низкую твердость; в противном случае это означает, что твердость высокая. Уровень твердости обычно делится на семь основных уровней: сверхмягкий, мягкий, среднемягкий, средний, среднетвердый, твердый и сверхтвердый. Эти уровни можно разделить на несколько небольших уровней. Методами измерения твердости абразивного инструмента являются метод ручного конуса, метод механического конуса, метод твердомера Роквелла и метод твердомера пескоструйной обработки.

Твердость шлифовального инструмента имеет соответствующую взаимосвязь с его динамическим модулем упругости, что способствует использованию аудиометода для измерения динамического модуля упругости шлифовального инструмента для выражения твердости шлифовального инструмента. В процессе шлифования, если твердость материала заготовки высока, обычно выбирают шлифовальный инструмент с низкой твердостью; в противном случае выбирают шлифовальный инструмент высокой твердости.

Микроструктуру абразивного инструмента можно условно разделить на три категории: плотную, среднюю и рыхлую. Каждую категорию можно разделить на несколько уровней, которые различаются номерами микроструктуры. Чем больше номер микроструктуры абразивного инструмента, тем меньше объемная доля абразива в абразивном инструменте, тем шире зазор между абразивными зернами и тем рыхлее микроструктура. И наоборот, чем меньше номер микроструктуры, тем плотнее микроструктура. Абразивные инструменты с рыхлой микроструктурой нелегко пассивировать во время использования, они выделяют меньше тепла в процессе шлифования и позволяют уменьшить тепловую деформацию и прижоги заготовки. Абразивные зерна абразивных инструментов с плотной микроструктурой нелегко отваливаются, что способствует сохранению геометрической формы абразивного инструмента. Микроструктура абразивного инструмента контролируется только в соответствии с формулой абразивного инструмента во время производства и обычно не измеряется.