Алмазно-абразивный инструмент для шлифования фасонных поверхностей из поролона

СТАТЬЯ ИЗ РУБРИКИ: «АБРАЗИВНЫЙ ИНСТРУМЕНТ»

Алмазно-абразивный инструмент для шлифования фасонных поверхностей из поролона

С.В. Рябченко, Я.Л. Сильченко, В.Т. Федоренко,
Институт сверхтвёрдых материалов им. В.Н. Бакуля НАНУ

Изделия из поролона достаточно широко распространены как в технике, так и в быту, поэтому технология их производства представляет большой практический интерес. В то же время обработка поролона непроста, поскольку данный материал, с одной стороны, обладает высокой абразивной способностью, а с другой — мягок и даже при слабом давлении на него изменяет форму. Специалисты Института сверхтвердых материалов имени В. Н. Бакуля НАНУ смогли решить эту непростую задачу. Они разработали технологию и специальный шлифовальный инструмент для обработки поролона

Справка

Пенополиуретаны — группа газонаполненных пластмасс на основе полиуретанов, на 85–90% состоящих из инертной газовой фазы.
В зависимости от вида исходного полиуретана могут быть жёсткими или эластичными («поролон»).
Поролон — торговое название эластичного пенополиуретана.
Используются весьма широко: жёсткие — в качестве тепло- и звукоизоляции и лёгких формообразующих элементов, эластичные — в качестве мягких покрытий и набивки в быту и промышленности, как искусственные губки для мытья и пылевые фильтры, материал для покрасочных валиков и вставок в швейных изделиях, амортизирующая упаковка.
Популярны самовспенивающиеся самотвердеющие составы для использования непосредственно на объекте в строительстве, машиностроении и т. д. — как промышленные двухкомпонентные (и более), так и бытовая «монтажная пена». Устойчивы к действию всех распространённых органических растворителей, застывшая смесь удаляется только механическим путём. В практическом применении требуют защиты от солнечного света и других УФ-источников.

Обработка изделий из поролона представляет значительные трудности. Поролон — мягкий упругий материал. В то же время он обладает большой абразивной способностью. Эти факторы затрудняют его обработку, особенно шлифование. Обработка сферических поверхностей ещё более затруднена в связи с тем, что в результате большой упругости поролон не способен сохранить точность профиля при обработке.

Традиционно обработка поролона осуществляется специальным инструментом из закаленной стали с насечками на рабочей поверхности, наподобие рабочей поверхности напильников. Однако такой инструмент быстро изнашивается в результате интенсивного абразивного износа, обусловленного свойствами поролона. Кроме того, такой инструмент имеет довольно большой вес и тем самым при обработке изделия из поролона вносит дисбаланс, что снижает точность обработки и вызывает искривление полусферы. Профиль режущих насечек на инструменте имеет острые углы, которые способствуют вырыванию частиц поролона с поверхности, что ухудшает качество обработки.

Для исследования процесса шлифования изделий из поролона нами разработаны и изготовлены специальные шлифовальные круги фасонного профиля формы 2FF6 диаметром 150 мм. В качестве абразивного материала для шлифования поролона были использованы: нормальный электрокорунд, кубический нитрид бора и смеси абразивов. Использовался нормальный электрокорунд зернистостью по FEPA F30 (710–600 мкм) и F80 (212–180 мкм). Кубический нитрид бора выбирался зернистостью 200/160 и 63/50. Применялись два типа смеси абразивных порошков. Одна смесь содержала 80% абразивного порошка нормального электрокорунда зернистостью по FEPA F30 (710–600 мкм) и 20% порошка кубического нитрида бора 200/160. Другая — 80% абразивного порошка нормального электрокорунда зернистостью по FEPA F30 (710–600 мкм) и 20% порошка кубического нитрида бора 63/50. Выбор таких смесей абразивов обоснован характером процесса шлифования поролона и механизмом абразивного износа шлифовального круга. Крупное зерно нормального электрокорунда производит основной съем материала поролона. Тупые углы зерен электрокорунда не позволяют вырывать частички поролона с поверхности и производят только его срезание, тем самым обеспечивая хорошее качество обработки. Мелкие зерна кубического нитрида бора способствуют предотвращению повышенного абразивного износа инструмента за счет упрочнения связки круга вокруг крупных зерен нормального электрокорунда.

Анализ результатов испытаний показывает, что шлифовальные круги, содержащие в качестве абразива чистый нормальный электрокорунд, позволяют обработать не более 250 изделий при зернистости абразива F30 и не более 350 — при зернистости абразива F80. Судя по количеству обработанных изделий (стойкость инструмента), круги из нормального электрокорунда не обладают необходимой стойкостью. Шероховатость обработанной поверхности составляет Ra = 2,5 мкм при зернистости абразива F30, что также не обеспечивает необходимого качества изделий. А при зернистости абразива F80 шероховатость обработанной поверхности составляет Ra= 1,6 мкм, что соответствует требованию к качеству обработки изделий. Вместе с тем обработка кругами с зернистостью абразива F80 имеет невысокую производительность (до 1,5 м/мин) и не может быть рекомендована для шлифования сложнопрофильных изделий из поролона.

Разработка специального инструмента для обработки фасонных изделий из пенополиуретана

Нами разработана технология и специальный шлифовальный инструмент для обработки сложнопрофильных поверхностей из поролона. Изделие из поролона — абразивные щетки для чистки посуды — имеет сложный профиль разных радиусов (r = 10 мм, 11 мм и 20 мм). Высота изделия — от 55 до 34 мм, длина — до 3 м. На торцевой поверхности заготовок из поролона прямоугольной формы шлифуется двухсторонний радиусный профиль. Шлифование изделий производится одновременно с двух сторон на специальном продольно-шлифовальном станке. Два шлифовальных круга располагаются на двух шпинделях станка в вертикальном положении и настраиваются на ширину готового изделия. Шлифование производится за один проход. После шлифования профиля изделие разрезается на несколько равных частей.

Была изготовлена партия фасонных шлифовальных кругов формы 1FF6 и формы 2FF6. Шлифовальные круги изготавливались диметром 150 мм с радиусами профиляr = 10 мм, r = 11 мм и r = 20 мм, которые соответствовали радиусам профиля изделий из поролона (рис. 1). Испытания инструмента показали высокую эффективность шлифования изделий из поролона и позволили организовать производство данного инструмента.

Разработка специального инструмента для обработки шаров из поролона

Разработаны технология и специальный шлифовальный инструмент для обработки изделий из поролона. Изделие из поролона — сферические поверхности — представляет собой шары с разными радиусами — от 20 мм до 70 мм. Для осуществления процесса шлифования шаров нами разработаны специальные шлифовальные круги сферического профиля. Инструменты работают в паре и осуществляют вращение в противоположную друг от друга сторону. Два шлифовальных круга располагаются на двух шпинделях вертикально-сверлильного станка. Заготовка шара из поролона размещается между двумя инструментами и вращается внутри, за счет контакта между заготовкой и рабочей поверхностью инструмента. Шлифование производится на протяжении 15–20 секунд. Точность обработки поролонового шара диаметром 40 мм составляет 0,1 мм.

Для осуществления процесса шлифования изделий из поролона разработаны специальные шлифовальные круги-головки фасонного профиля формы 1F1W. В качестве абразивного материала для шлифования поролона нами была использована смесь абразивов. Она содержала 80% абразивного порошка нормального электрокорунда зернистостью по FEPA F30 (710–600 мкм) и 20% порошка кубического нитрида бора 200/160. Выбор такой смеси абразивов обоснован характером процесса шлифования поролона и механизмом абразивного износа шлифовального круга. Предварительные исследования обрабатываемости изделий из поролона подтверждают полученные результаты. Изготовлена партия фасонных шлифовальных кругов для шлифования шаров из поролона.

Шлифовальные круги-головки изготавливались диметром 50 мм, 70 мм и 80 мм с радиусами профиляr = 20 мм, r = 30 мм и r = 35 мм, которые соответствовали радиусам шаров (рис. 2). Проведенные испытания показали высокую эффективность шлифования шаров из поролона и позволили организовать производство данного инструмента.

 

Рекламодатели

Партнёры

Новостная рассылка

Будьте в курсе наших последних новостей. Оформите бесплатно персональную новостную рассылку.