Шлифование зубчатых колес производится абразивным инструментом, представляющим собой шлифовальный круг с множеством резцов в виде абразивных зерен, связанных между собой керамическими или органическими (синтетическими) связками. Термин «абразивы» охватывает широкую гамму как природных, так и искусственных материалов. Из природных абразивов промышленное значение имеют корунд, наждак, кремень, алмаз и др. Искусственными абразивными материалами являются электрокорунды, карбид кремния, монокорунд, нитрид бора и др.
Электрокорунд состоит из корунда (кристаллического оксида алюминия AI2O3) и различных примесей. Промышленность производит электрокорунды нормальный, белый и др. Легирование электрокорунда оксидами хрома, титана и циркония повышает режущие свойства абразивного инструмента. Так, например, инструмент из хромистого электрокорунда обеспечивает повышение производительности при шлифовании углеродистых и конструкционных сталей на 20% по сравнению с инструментом из белого электрокорунда. Инструмент из циркониевого электрокорунда используется в основном для шлифования с высокими скоростями. Электрокорунд получают расплавлением в дуговой печи чистого оксида алюминия и добавок.
Карбид кремния представляет собой химическое соединение кремния с углеродом (SiC) и некоторыми примесями, получаемое в электрических печах. Для абразивной обработки промышленность производит зеленый и черный карбид кремния. Зеленый содержит меньше примесей, имеет несколько повышенную хрупкость и большую абразивную способность.
Монокорунд представляет собой сплав корунда с сернистым железом и восстановителем. Зерна монокорунда обладают высокой механической прочностью и используются в инструменте, предназначенном для шлифования труднообрабатываемых легированных сталей и сплавов.
В качестве рабочего материала в абразивном инструменте в последнее время используют такие синтетические сверхтвердые материалы, как, например, кубический нитрид бора, гексанит и др. В шлифовальных кругах в основном используют кубический нитрид бора, выпускаемый ленинградским заводом «Ильич» под маркой «Эльбор». Шлифовальные круги классифицируются по зернистости, связке, степени твердости и структуре.
Зернистость абразивного материала является одним из основных показателей шлифовального круга. Полученные в электрических печах абразивные материалы измельчают в специальных машинах и сортируют по размерам зерен. В зависимости от крупности частиц абразивные зерна делятся на группы: шлифзерно, шлиф-порошки, микропорошки и тонкие микропорошки. Кроме того, они различаются по номерам зернистости от 3 до 200 и от M1до М63. Каждый номер зернистости характеризуется предельной, крупной, основной, комплексной и мелкой фракциями. Основная фракция определяет номер зернистости. За зернистость принимается номинальный размер стороны ячейки сетки в свету, на которой задерживается зерно. Например, для фракции зерна 400—500 мкм зернистость будет 40. При этом зерна проходят через сетку со стороной ячейки 500 мкм и задерживаются сеткой со стороной ячейки 400 мкм.
Связка абразивных кругов определяется из условия их эксплуатации и назначения. Наибольшее распространение получили неорганические керамические связки (К), которые представляют собой тонкодисперсные смеси огнеупорной глины, полевого шпата, перлита,
талька, борных, бариевых или щелочных стекол и других материалов. Для повышения пластичности и формуемости в абразивно-керамическую смесь добавляют растворимое стекло, декстрин и сульфитный щелок.
В качестве органических чаще всего используют бакелитовую (Б) и вулканитовую (В) связки в сочетании с гипсовыми, криолитовыми, пиритовыми и другими наполнителями. Степень твердости абразивного круга характеризуется прочностью удержания зерна в теле круга. Чем легче абразивное зерно выкрашивается из связки, тем мягче круг. Степень твердости круга «е зависит от твердости самого зерна.
Структура абразивного круга характеризует объемное содержание абразивных зерен в круге, выраженное в процентах. Структура обозначается номерами. Закрытой структуре (№ 1, 2, 3, 4) соответствует содержание 60, 58, 56 и 54% абразивных зерен в объеме инструмента, средней структуре (№ 5, 6, 7, 8) соответствует содержание 52, 50, 48 и 46% абразивных зерен, открытой структуре (№ 9, 10, 11, 12) —44, 42, 40 и 38% зерен.
Маркировка. На торцовую поверхность шлифовального круга наносят товарный знак предприятия-изготовителя, условное обозначение круга и его размеры, как показано на рис. 15. Здесь указано, что шлифовальный круг изготовлен Челябинским абразивным заводом (ЧАЗ) из белого электрокорунда (24А), зернистость круга 25, степень твердости — мягкий (М3), структура средняя (8), связка керамическая (К7). Форма, размеры и технические требования соответствуют требованиям ГОСТ 2424— 83. Шлифовальный круг с наружным диаметром 400 мм, высотой 80 мм и диаметром отверстия 203 мм, рабочая скорость 35 м/с.