Abrasiivide ja lihvimistööriistade väljatöötamine ja kasutamine

Abrasiivtööriistad on tööriistad, mida kasutatakse lihvimiseks, lappimiseks ja poleerimiseks. Enamik abrasiivseid tööriistu on tehistööriistad, mis on valmistatud abrasiividest ja sideainetest ning on ka looduslikke abrasiivseid tööriistu, mis on otseselt töödeldud looduslikest mineraalidest. Lisaks sellele, et abrasiivseid tööriistu kasutatakse laialdaselt masinate tootmises ja muudes metallitöötlemisharudes, kasutatakse neid ka toiduainete töötlemisel, paberitööstuses ning mittemetalliliste materjalide, nagu keraamika, klaas, kivi, plast, kumm ja puit, töötlemisel. Abrasiivsete tööriistade kasutamisel, kui abrasiiviterad on nürid, pudeneb abrasiiviterade endi osalise killustumise või sideaine purunemise tõttu abrasiiviterad osaliselt või täielikult abrasiivtööriistalt maha ja abrasiiv jääb abrasiivi tööpinnale. abrasiivtööriist ilmutab pidevalt uusi lõikeservi või paljastab pidevalt uusi teravaid abrasiivseid terasid, nii et abrasiivtööriist suudab säilitada lõikejõudluse teatud aja jooksul ajaperiood. See abrasiivsete tööriistade iseterituv omadus on abrasiivtööriistade silmapaistev omadus võrreldes tavaliste lõiketööriistadega.

Juba neoliitikumi ajal olid inimesed hakanud kasutama looduslikke lihvkive kivinugade, kivikirveste, luutööriistade, sarvriistade ja hambatööriistade töötlemiseks. 1872. aastal ilmusid USA-s looduslikest abrasiividest ja savist valmistatud keraamilised lihvkettad. 1900. aasta paiku tekkisid kunstlikud abrasiivid ning järjest hakati valmistama erinevaid kunstlikest abrasiividest valmistatud lihvimistööriistu, mis lõid eeldused lihvimis- ja lihvimismasinate kiireks arenguks. Sellest ajast alates on looduslike lihvimisriistade osakaal lihvimistööriistades järk-järgult vähenenud.

Abrasiivid liigitatakse nende tooraineallikate järgi kahte kategooriasse: looduslikud abrasiivid ja kunstlikud abrasiivid. Ainus looduslik abrasiiv, mida masinatööstuses tavaliselt kasutatakse, on õlikivi. Kunstlikud abrasiivid liigitatakse nende põhikuju ja konstruktsiooniomaduste järgi viide kategooriasse: lihvkettad, lihvpead, õlikivid, liivaplaadid (nimetatakse ühiselt liimitud abrasiivideks) ja kaetud abrasiivid. Lisaks liigitatakse abrasiivid tavaliselt abrasiivide tüübiks.

Liimitud abrasiivid võib vastavalt kasutatavatele abrasiividele jagada tavalisteks abrasiivsete sidemetega abrasiivideks ja ülikõvadeks abrasiivseteks abrasiivideks. Esimene on valmistatud tavalistest abrasiividest, nagu korund ja ränikarbiid, samas kui teine ​​on valmistatud ülikõvadest abrasiividest, nagu teemant ja kuubikboornitriid. Lisaks on mõned erisordid, näiteks paagutatud korundi abrasiivid.

Tavalised abrasiivse sidemega abrasiivid on abrasiivid, mis on sideainega ühendatud, et moodustada teatud kuju ja millel on teatud tugevus. Need koosnevad üldiselt abrasiividest, sideainetest ja pooridest, mida sageli nimetatakse kolmeks ühendatud abrasiivi elemendiks.

Abrasiivid mängivad lihvimistööriistas lõikavat rolli. Sideaine on materjal, mis koondab lahtise abrasiivi lihvimistööriista. Neid on kahte tüüpi: anorgaanilised ja orgaanilised. Anorgaaniliste sideainete hulka kuuluvad keraamika, magneesium- ja naatriumsilikaat jne; orgaaniliste sideainete hulka kuuluvad vaigud, kumm ja šellak jne. Nende hulgas on kõige sagedamini kasutatavad keraamika, vaigud ja kummi sideained.

Jahvatamise ajal võivad poorid sisaldada ja eemaldada laastud ning mahutada ka jahutusvedelikku, mis aitab lihvimissoojust hajutada. Teatud töötlemise erinõuete täitmiseks võib poore immutada ka teatud täiteainetega, nagu väävel ja parafiin, et parandada abrasiivtööriista jõudlust. Seda täiteainet nimetatakse ka abrasiivse tööriista neljandaks elemendiks.

Üksused, mis näitavad tavaliste abrasiivse sidemega abrasiivtööriistade omadusi, on järgmised: kuju, abrasiivi suurus, osakeste suurus, kõvadus, struktuur, alus, alusliim ja sideaine. Abrasiivsete tööriistade kõvadus viitab sellele, kui raske on abrasiivsete terade kukkumine abrasiivsete tööriistade pinnalt välisjõu toimel, mis peegeldab sideaine tugevust abrasiivsete terade hoidmiseks.

Abrasiivse tööriista kõvadus sõltub peamiselt lisatud sideaine kogusest ja abrasiivtööriista tihedusest. Kui abrasiivsed osakesed kukuvad kergesti maha, tähendab see, et abrasiivsel tööriistal on madal kõvadus; vastasel juhul tähendab see kõrget kõvadust. Kõvadusaste jaguneb üldiselt seitsmeks peamiseks tasemeks: ülipehme, pehme, keskmiselt pehme, keskmine, keskmine kõva, kõva ja ülikõva. Need tasemed võib omakorda jagada mitmeks väikeseks tasemeks. Abrasiivsete tööriistade kõvaduse mõõtmise meetoditeks on käsikoonuse meetod, mehaaniline koonuse meetod, Rockwelli kõvaduse mõõtmise meetod ja liivapritsi kõvaduse mõõtmise meetod.

Lihvimistööriista kõvadus on vastavas seoses selle dünaamilise elastsusmooduliga, mis soodustab helimeetodi kasutamist lihvimistööriista dünaamilise elastsusmooduli mõõtmiseks, et väljendada lihvimistööriista kõvadust. Kui töödeldava detaili materjali kõvadus on kõrge, valitakse lihvimisprotsessis üldiselt madala kõvadusega lihvimistööriist; vastasel juhul valitakse suure kõvadusega lihvimistööriist.

Abrasiivsete tööriistade mikrostruktuuri võib laias laastus jagada kolme kategooriasse: tihe, keskmine ja lahtine. Iga kategooria saab edasi jagada mitmeks tasemeks, mida eristavad mikrostruktuuri numbrid. Mida suurem on abrasiivse tööriista mikrostruktuuri number, seda väiksem on abrasiivi mahuprotsent abrasiivses tööriistas, seda suurem on vahe abrasiiviterade vahel ja seda lõdvem on mikrostruktuur. Ja vastupidi, mida väiksem on mikrostruktuuri number, seda tihedam on mikrostruktuur. Lahtise mikrostruktuuriga abrasiivseid tööriistu ei ole lihtne kasutamise ajal passiveerida, need tekitavad lihvimisprotsessis vähem soojust ning võivad vähendada töödeldava detaili kuumuse deformatsiooni ja põletusi. Tiheda mikrostruktuuriga abrasiivsete tööriistade abrasiivterad ei pudene kergesti maha, mis aitab säilitada abrasiivtööriista geomeetrilist kuju. Abrasiivtööriista mikrostruktuuri kontrollitakse valmistamise ajal ainult vastavalt abrasiivse tööriista valemile ja üldiselt seda ei mõõdeta.