Hioma- ja hiomatyökalujen kehittäminen ja käyttö

Hiomatyökalut ovat työkaluja, joita käytetään hiontaan, hiomiseen ja kiillotukseen. Suurin osa hiomatyökaluista on keinotekoisia hioma- ja sideaineista valmistettuja työkaluja, ja on myös luonnollisia hiomatyökaluja, jotka on valmistettu suoraan luonnonmineraaleista. Sen lisäksi, että hiomatyökaluja käytetään laajalti koneiden valmistuksessa ja muilla metallinjalostusteollisuuden aloilla, niitä käytetään myös elintarviketeollisuudessa, paperiteollisuudessa ja ei-metallisten materiaalien, kuten keramiikan, lasin, kiven, muovin, kumin ja puun, käsittelyssä. Hiomarakeita käytettäessä hiomarakeiden ollessa tylsiä itse hiomarakeiden osittaisen sirpaloitumisen tai sideaineen rikkoutumisen vuoksi hiomarakeita putoavat osittain tai kokonaan pois hiomatyökalusta ja hioma-aine hiomarakeiden työpinnalle. hiomatyökalu näyttää jatkuvasti uusia leikkaussärmiä tai paljastaa jatkuvasti uusia teräviä hiomarakeita, jotta hiomatyökalu voi ylläpitää leikkaustehoa tietyn ajan ajanjaksoa. Tämä hiomatyökalujen itseteroittuva ominaisuus on hiomatyökalujen näkyvä ominaisuus verrattuna yleisiin leikkaustyökaluihin.

Jo neoliittikaudella ihmiset olivat alkaneet käyttää luonnollisia hiomakiviä kiviveitsien, kivikirveiden, luutyökalujen, sarvityökalujen ja hammastyökalujen käsittelyyn. Vuonna 1872 luonnollisista hioma-aineista ja savesta valmistetut keraamiset hiomalaikat ilmestyivät Yhdysvaltoihin. Vuoden 1900 tienoilla syntyi keinotekoisia hioma-aineita, ja erilaisia ​​keinotekoisista hioma-aineista valmistettuja hiomatyökaluja valmistettiin peräkkäin, mikä loi edellytykset hioma- ja hiomakoneiden nopealle kehitykselle. Siitä lähtien luonnollisten hiomatyökalujen osuus hiomatyökaluissa on vähentynyt vähitellen.

Hioma-aineet luokitellaan kahteen luokkaan niiden raaka-ainelähteiden mukaan: luonnolliset hioma-aineet ja keinotekoiset hioma-aineet. Ainoa koneteollisuudessa yleisesti käytetty luonnollinen hioma-aine on öljykivi. Keinotekoiset hioma-aineet luokitellaan viiteen luokkaan niiden perusmuotojen ja rakenteellisten ominaisuuksien mukaan: hiomalaikat, hiomapäät, öljykivet, hiekkalaatat (jota kutsutaan yhteisesti sidottuiksi hioma-aineiksi) ja päällystetyt hioma-aineet. Lisäksi hioma-aineet luokitellaan tavallisesti myös hioma-ainetyypeiksi.

Liimatut hioma-aineet voidaan jakaa yleisiin hiomasidottuihin hioma-aineisiin ja erittäin koviin hiomasidottuihin hioma-aineisiin käytettyjen hioma-aineiden mukaan. Ensimmäinen on valmistettu tavallisista hioma-aineista, kuten korundista ja piikarbidista, kun taas jälkimmäinen on valmistettu erittäin kovista hioma-aineista, kuten timantista ja kuutiometristä boorinitridistä. Lisäksi on olemassa joitain erikoislajikkeita, kuten sintrattuja korundihioma-aineita.

Tavalliset hioma-aineet ovat hioma-aineita, jotka on sidottu sideaineella muodostamaan tietyn muodon ja joilla on tietty lujuus. Ne koostuvat yleensä hioma-aineista, sideaineista ja huokosista, joita kutsutaan usein sidottujen hioma-aineiden kolmeksi elementiksi.

Hioma-aineilla on leikkaava rooli hiomatyökalussa. Sideaine on materiaali, joka yhdistää irtonaisen hioma-aineen hiomatyökaluun. Niitä on kahta tyyppiä: epäorgaaninen ja orgaaninen. Epäorgaanisia sideaineita ovat keramiikka, magnesiumoksidi ja natriumsilikaatti jne.; orgaanisia sideaineita ovat hartsit, kumi ja sellakka jne. Niistä keramiikka, hartsit ja kumisideaineet ovat yleisimmin käytettyjä.

Hionnan aikana huokoset voivat sisältää ja poistaa lastut ja voivat sisältää myös jäähdytysnestettä, joka auttaa haihduttamaan hiontalämpöä. Tiettyjen erityisten käsittelyvaatimusten täyttämiseksi huokoset voidaan myös kyllästää tietyillä täyteaineilla, kuten rikillä ja parafiinilla, hiomatyökalun suorituskyvyn parantamiseksi. Tätä täyteainetta kutsutaan myös hiomatyökalun neljänneksi elementiksi.

Tavallisten hiomavälineiden ominaisuudet osoittavat: muoto, hioma-aineen koko, hiukkaskoko, kovuus, rakenne, tausta, taustaliima ja sideaine. Hiomatyökalujen kovuus viittaa hiomarakeiden vaikeuteen pudota pois hiomatyökalujen pinnalta ulkoisen voiman vaikutuksesta, mikä heijastaa sideaineen vahvuutta pitää hiomarakeita.

Hiomatyökalun kovuus riippuu pääasiassa lisätyn sideaineen määrästä ja hiomatyökalun tiheydestä. Jos hiomahiukkaset putoavat helposti, se tarkoittaa, että hiomatyökalun kovuus on alhainen; muuten se tarkoittaa, että kovuus on korkea. Kovuustaso on yleensä jaettu seitsemään päätasoon: superpehmeä, pehmeä, keskipehmeä, keskikova, keskikova, kova ja superkova. Nämä tasot voidaan edelleen jakaa useisiin pieniin tasoihin. Hiomatyökalujen kovuuden mittausmenetelmiä ovat käsikartiomenetelmä, mekaaninen kartiomenetelmä, Rockwellin kovuustestimenetelmä ja hiekkapuhalluskovuusmittausmenetelmä.

Hiomatyökalun kovuudella on vastaava suhde sen dynaamiseen kimmokerrokseen, mikä on omiaan käyttämään audiomenetelmää hiomatyökalun dynaamisen kimmomoduulin mittaamiseen hiomatyökalun kovuuden ilmaisemiseksi. Hiomaprosessissa, jos työkappaleen materiaalin kovuus on korkea, valitaan yleensä matalakovuus; muussa tapauksessa valitaan korkean kovuuden omaava hiomatyökalu.

Hiomatyökalujen mikrorakenne voidaan jakaa karkeasti kolmeen kategoriaan: tiukka, keskikokoinen ja löysä. Jokainen kategoria voidaan edelleen jakaa useisiin tasoihin, jotka erotetaan mikrorakennenumeroilla. Mitä suurempi hiomatyökalun mikrorakenneluku on, sitä pienempi on hioma-aineen tilavuusprosentti hiomatyökalussa, sitä leveämpi on hiomarakeiden välinen rako ja sitä löysempi mikrorakenne. Toisaalta mitä pienempi mikrorakenteen luku on, sitä tiukempi mikrorakenne on. Hiomatyökaluja, joissa on löysät mikrorakenteet, ei ole helppo passivoida käytön aikana, ne tuottavat vähemmän lämpöä hiontaprosessin aikana ja voivat vähentää lämpömuodonmuutoksia ja työkappaleen palovammoja. Tiukan mikrorakenteen omaavien hiomatyökalujen hiomarakeita ei ole helppo pudota pois, mikä edistää hiomatyökalun geometrisen muodon säilyttämistä. Hiomatyökalun mikrorakennetta ohjataan vain hiomatyökalun kaavan mukaan valmistuksen aikana, eikä sitä yleensä mitata.