Prehľad brúsnych nástrojov

Brúsivá sú nástroje používané na brúsenie, brúsenie a leštenie. Väčšinu brúsnych nástrojov tvoria umelé brúsne nástroje z brúsiv a spojív a existujú aj prírodné brúsne nástroje priamo opracované z prírodných minerálnych hornín. Okrem toho, že sa brúsne nástroje široko používajú vo výrobe strojov a iných odvetviach spracovania kovov, používajú sa aj pri spracovaní obilia, papierenskom priemysle a spracovaní nekovových materiálov, ako je keramika, sklo, kameň, plasty, guma a drevo.
Prehľad
Štruktúra brúsneho nástroja je zhruba rozdelená do troch kategórií: pevná, stredná a voľná. Každá kategória môže byť ďalej členená na čísla atď. a sú odlíšené organizačnými číslami. Čím väčšie je číslo štruktúry brúsneho nástroja, tým menšie je objemové percento brusiva v brúsnom nástroji a tým väčšia je medzera medzi brúsnymi zrnami, čo znamená voľnejšiu štruktúru. Naopak, čím menšie číslo organizácie, tým užšia organizácia. Brúsne nástroje s voľnejšou štruktúrou sa počas používania nedajú ľahko pasivovať, počas procesu brúsenia vytvárajú menej tepla a môžu znížiť tepelnú deformáciu a popáleniny obrobku. Brúsne zrná z brúsneho nástroja s tesnou štruktúrou sa nedajú ľahko odpadávať, čo je prospešné pre zachovanie geometrického tvaru brúsneho nástroja. Štruktúra brúsneho nástroja sa počas výroby riadi iba podľa vzorca brúsneho nástroja a vo všeobecnosti sa nemeria. Superabrazívne spájané brusivá sú hlavne brusivá vyrobené z diamantu, kubického nitridu bóru atď. spájané spojivami. Vďaka vysokej cene a dobrej odolnosti diamantu a kubického nitridu bóru proti opotrebovaniu sa lepené brúsne nástroje vyrobené s nimi líšia od bežných brúsnych nástrojov s tmelom. Okrem supertvrdej brúsnej vrstvy existuje aj prechodová vrstva a matrica. Superabrazívna vrstva je časť, ktorá hrá úlohu rezania a je zložená zo superabrazív a spojív. Substrát hrá podpornú úlohu pri brúsení a je zložený z kovu, bakelitu alebo keramiky. Prechodová vrstva slúži na spojenie matrice a superabrazívnej vrstvy. Skladá sa zo spojiva a niekedy sa môže vynechať. Bežne používané spojivá zahŕňajú živicu, kov, galvanický kov a keramiku. Výrobné procesy lepených brúsnych nástrojov zahŕňajú: distribúciu, miešanie, formovanie, tepelné spracovanie, spracovanie a kontrolu atď. V závislosti od spojiva sa líši aj výrobný proces. Keramické lepené brúsne nástroje využívajú hlavne metódu lisovania. Po odvážení brusiva a spojiva podľa hmotnostného pomeru vzorca sa tieto vložia do mixéra a rovnomerne premiešajú, potom sa vložia do kovovej formy a na lise sa vytvaruje polotovar brúsneho nástroja. Polotovar sa vysuší a potom sa vloží do pece na vypálenie. Teplota vypaľovania je zvyčajne okolo 1300 stupňov. Pri použití sintrového spojiva s nízkou teplotou topenia je teplota vypaľovania nižšia ako 1000 stupňov. Potom sa presne spracuje podľa zadanej veľkosti a tvaru a nakoniec sa výrobok skontroluje. Brusivá viazané živicou sa vo všeobecnosti formujú na lise pri izbovej teplote a niektoré používajú proces lisovania za tepla, ktorý využíva zahrievanie a tlak za podmienok zahrievania. Po vytvarovaní sa vytvrdzuje v kaliacej peci. Pri použití fenolovej živice ako spojiva je teplota vytvrdzovania 180 ~ 200 stupňov. Brúsivá na kaučukové spojivo sa miešajú hlavne pomocou dvojice valcových strojov, valcujú sa do tenkých plátov a potom sa dierujú a tvarujú dierovacím nožom; niektoré používajú aj sypké materiály, ktoré sa vkladajú do kovovej formy a formujú na lise. Po formovaní sa vulkanizuje vo vulkanizačnej nádrži pri teplote 165 ~ 180 stupňov. Existujú dva výrobné procesy pre brúsne nástroje spájané kovom: prášková metalurgia a galvanické pokovovanie, ktoré sa používajú hlavne pre supertvrdé brúsne nástroje spájané brúsnym materiálom. Metóda práškovej metalurgie využíva ako spojivo bronz a iné materiály. Po zmiešaní sa lisuje za horúca alebo pri izbovej teplote do tvaru a potom sa speká. Metóda galvanického pokovovania využíva ako kov na galvanické pokovovanie nikel alebo zliatinu niklu a kobaltu a brúsivá sa viažu na substrát podľa procesu galvanizácie, aby sa vytvorili brúsne nástroje. Medzi špeciálne druhy brúsiv patria spekané korundové brúsivá a vláknité brúsivá. Brúsne nástroje zo spekaného korundu sa vyrábajú zmiešaním a tvarovaním prášku oxidu hlinitého a vhodného množstva oxidu chrómu a spekaním pri asi 1800 stupňoch. Tento druh brúsneho nástroja má kompaktnú štruktúru a vysokú pevnosť a používa sa hlavne na spracovanie častí, ako sú hodiny a nástroje. Vláknité brúsivá sú vyrobené z vláknitých vlákien (ako sú nylonové vlákna), ktoré obsahujú brúsivá alebo sú k nim priľnuté. Majú dobrú elasticitu a používajú sa hlavne na leštenie kovových materiálov a výrobkov z nich.
Použitie
Počas používania brúsneho nástroja, keď sú brúsne zrná otupené, v dôsledku čiastočnej fragmentácie samotných brúsnych zŕn alebo lomu spojiva, brúsne zrná čiastočne alebo úplne odpadávajú z brúsneho nástroja a nové odrezky naďalej sa objavia na brúsnom pracovnom povrchu brúsneho nástroja. Rezná hrana alebo neustále vystavovanie nových ostrých brúsnych zŕn umožňuje brúsnemu nástroju udržiavať rezný výkon v určitom časovom období. Táto samoostriacia vlastnosť brúsnych nástrojov je vynikajúcou vlastnosťou v porovnaní s bežnými reznými nástrojmi.
Už v dobe neolitu ľudia začali používať prírodné brúsne kamene na spracovanie nástrojov, ako sú kamenné nože, kamenné sekery, kostené nástroje, rohové nástroje a zubné nástroje; v 19. storočí sa v USA objavila keramika vypálená kombináciou prírodných brusív s hlinou. Brúsny kotúč; okolo roku 1900 vyšli umelé brúsivá a postupne sa vyrábali rôzne brúsne nástroje z umelých brúsiv, čím sa vytvorili podmienky pre rýchly rozvoj brúsok a brúsok. Odvtedy sa podiel prírodných abrazív v abrazívach postupne znižoval.
Brúsivá možno rozdeliť do dvoch typov podľa zdrojov surovín: prírodné brúsivá a umelé brúsivá. Jedinými prírodnými brúsnymi nástrojmi bežne používanými v strojárskom priemysle sú olejové kamene. Umelé brúsivá sú klasifikované podľa ich základných tvarov a štrukturálnych charakteristík, vrátane brúsnych kotúčov, brúsnych hláv, brúsnych kameňov a pieskových dlaždíc, ktoré sú spoločne označované ako päť kategórií: spájané brúsivá a poťahované brúsivá. Okrem toho sú brúsne materiály tiež zvyčajne klasifikované ako brúsne nástroje.
Klasifikácia
Podľa rôznych použitých brúsiv možno spájané brúsivá rozdeliť na bežné brúsivá spájané abrazívami a brúsivá spájané superabrazívom. Prvý používa bežné brúsivá, ako je korund a karbid kremíka, a druhý je vyrobený zo superabrazív, ako je diamant a kubický nitrid bóru. Okrem toho existujú niektoré špeciálne odrody, ako sú brúsne nástroje zo spekaného korundu.
Bežné brúsivá spájané brúsivá sú brúsivá, ktoré spevňujú bežné brúsivá do určitého tvaru a majú určitú pevnosť pomocou spojiva. Vo všeobecnosti sa tieto tri časti skladajú z brúsiv, spojív a pórov a často sa nazývajú tri prvky viazaných brúsiv.
Brúsivá zohrávajú pri brúsnych nástrojoch reznú úlohu. Spojivo je materiál, ktorý spevňuje voľné brusivá do brúsnych nástrojov. Existujú dva typy: anorganické a organické. Anorganické spojivá zahŕňajú keramiku, amarant a kremičitan sodný atď.; organické spojivá zahŕňajú živicu, kaučuk a šelak atď. Najbežnejšie používané sú keramické, živicové a kaučukové spojivo.
Póry zohrávajú úlohu pri zadržiavaní a odvádzaní opotrebených triesok počas brúsenia a môžu prijať chladiacu kvapalinu, čím pomáhajú rozptýliť teplo z brúsenia. Aby sa splnili určité špeciálne požiadavky na spracovanie, môžu byť póry impregnované aj určitými plnivami, ako je síra a parafín, aby sa zlepšil výkon brúsneho nástroja. Toto plnivo sa tiež nazýva štvrtý prvok brúsneho nástroja.
Položky, ktoré reprezentujú charakteristiky bežných abrazívnych spájaných brusív, zahŕňajú: tvar, veľkosť, veľkosť častíc, tvrdosť, štruktúru a spojivo. Tvrdosť brúsneho nástroja označuje ľahkosť, s akou brúsne častice padajú z povrchu brúsneho nástroja pri pôsobení vonkajšej sily. Odráža silu väzby na zadržanie abrazívnych častíc.
Veľkosť zrna brusiva
Veľkosť častíc sa vzťahuje na veľkosť abrazívnych častíc a jej veľkosť je vyjadrená číslom veľkosti častíc.
Národná norma stanovuje dve veľkosti častíc: abrazívne a mikropráškové.
Veľkosť častíc sa vzťahuje na veľkosť abrazívnych častíc. Veľkosť častíc je rozdelená do dvoch kategórií: brúsne zrná a mikroprášok. Brúsivá s veľkou veľkosťou častíc väčšou ako 40 μm sa nazývajú brúsne zrná. Číslo veľkosti častíc klasifikované triediacou metódou je vyjadrené počtom otvorov na palec na site, cez ktoré prechádzajú abrazívne častice. Napríklad brúsne zrno 60# znamená, že jeho veľkosť stačí na to, aby prešla sitom so 60 otvormi na palec. Brúsivá s veľkosťou častíc menšou ako 40 μm sa nazývajú mikroprášky. Na klasifikáciu použite metódu mikroskopického merania, použite W a číslo za ním na vyjadrenie čísla veľkosti častíc a hodnota za W predstavuje skutočnú veľkosť mikroprášku. Napríklad W20 označuje, že skutočná veľkosť mikroprášku je 20 μm. Veľkosti brúsnych častíc rôznych veľkostí sú uvedené v tabuľke 1.
Tabuľka 1 Počet a veľkosť častíc brusiva
Funkciou spojiva je naviazať brusivo do brúsneho kotúča s určitou pevnosťou a tvarom. Pevnosť, rázová húževnatosť, tepelná odolnosť a korózna odolnosť brúsneho kotúča závisí hlavne od výkonu spoja.
Bežne používané spojivá zahŕňajú keramické spojivo (V), živicové spojivo (B), gumené spojivo (R) a kovové spojivo (M).
Keramická väzba: najpoužívanejšia, vhodná pre vonkajší kruh, vnútorný kruh, rovinu, bezhroté brúsenie a brúsne kotúče na tvarovanie atď.;
Živicové spojivo: vhodné na rezanie a drážkovanie plátkových brúsnych kotúčov a vysokorýchlostných brúsnych kotúčov;
Gumové spojivo: vhodné pre bezhroté brúsne vodiace kotúče a leštiace kotúče;
Kovové spojivo: vhodné pre diamantové brúsne kotúče atď.
Tvrdosť brúsneho nástroja
Tvrdosť brúsneho nástroja závisí hlavne od množstva pridaného spojiva a hustoty brúsneho nástroja. Ak brúsne zrná ľahko odpadávajú, znamená to, že tvrdosť brúsneho nástroja je nízka; v opačnom prípade to znamená, že tvrdosť je vysoká. Úrovne tvrdosti sú vo všeobecnosti rozdelené do siedmich úrovní: extra mäkká, mäkká, stredne mäkká, stredná, stredne tvrdá, tvrdá a extra tvrdá. Tieto úrovne možno ďalej rozdeliť na niekoľko menších úrovní. Medzi najčastejšie používané metódy merania tvrdosti brúsnych nástrojov patrí metóda ručného kužeľa, metóda mechanického kužeľa, metóda tvrdomeru podľa Rockwella a metóda tvrdomeru pieskovaním.
Tvrdosť brúsneho nástroja má zodpovedajúci vzťah s jeho dynamickým modulom pružnosti, čo prispieva k použitiu audio metódy na meranie dynamického modulu pružnosti brúsneho nástroja na vyjadrenie tvrdosti brúsneho nástroja. Pri brúsení, ak má materiál brúseného obrobku vysokú tvrdosť, sa vo všeobecnosti používajú brúsne nástroje s nízkou tvrdosťou; inak sa používajú brúsne nástroje s vysokou tvrdosťou.