автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Контактное взаимодействие при комбинированном электроалмазном затачивании твердосплавных инструментов

На правах рукописи

Янюшкин Александр Сергеевич

КОНТАКТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ ЭЛЕКТРОАЛМАЗНОМ ЗАТАЧИВАНИИ ТВЕРДОСПЛАВНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ

Специальность: 05.03.01 «Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Иркутск - 2004

Работа выполнена на кафедре "Технология машиностроения" Братского государственного технического университета, "Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты" Орловского государственного технического университета

Научный консультант - доктор физико-математических наук,

Шоркии Владимир Сергеевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Димов Юрий Владимирович

доктор технических наук, профессор Короткое Александр Николаевич

доктор технических наук, профессор Петрушин Сергей Иванович

Ведущая организация - НИИ систем управления, волновых процессов и технологий

Защита состоится 14 октября 2004 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д.212.073.02 при Иркутском государственном техническом университете по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Иркутского государственного технического университета.

Автореферат разослан чо» сентября_2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета канд. техн. наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из основных направлений в области машиностроения является повышение уровня автоматизации всех видов производства. Решение этой задачи становится возможным благодаря внедрению станков с ЧПУ, обрабатывающих центров, применению поточных и автоматических линий; различных интегральных станочных и инструментальных систем.

В этих условиях магистральным направлением развития обработки резанием является снижение припусков на обработку и переход к тонким сечениям срезаемого слоя, когда эффективность процесса в значительной степени определяется качеством заточенного режущего инструмента (острота лезвия, отсутствие дефектного слоя и т.п.). В то же время процесс затачивания инструментов, как правило, сопровождается отрицательным явлением засаливания рабочей поверхности круга, борьба с которым < методом правки круга зачастую приводит к перерасходу заточных инструментов. Причина такого положения кроется, с одной стороны, в отсутствии связок с высокими смазочными свойствами и, как следствие, потери их режущих свойств из-за засаливания, с другой - в недостаточном использовании комбинированных методов электроалмазного затачивания и учете условий контактного взаимодействия между инструментальным и обрабатываемым материалами. Не лишен этих недостатков и наиболее перспективный из современных методов, метод электроалмазного затачивания твердосплавных режущих инструментов алмазными кругами на металлических связках, которые, несмотря на их высокие режущие свойства и низкий расход алмазов, также склонны к засаливанию и практически полной потере работоспособности. Поэтому разработка условий, при которых эти круги могут работать с режимом самозатачивания имеет важное научно-практическое значение.

Несмотря на большое количество работ, в которых рассматриваются теоретические проблемы новых, весьма эффективных способов обработки и технологий, следует отметить их слабую связь с производственными условиями, отсутствие достаточно простых и надёжных способов управления процессами, протекающими в зоне обработки. Требования к качеству и надёжности режущего инструмента в данных условиях являются определяющими, а существующие методы затачивания твердосплавных инструментов в практических условиях имеют существенные резервы.

В связи с изложенным решение проблемы устранения засаливания, изучение методов и условий затачивания, а также принципов управления процессами, протекающими на контактирующих поверхностях, приводящих к повышению качества заточенного инструмента, увеличению его стойкости и надёжности, является весьма актуальной задачей.

Цель работы: разработать физические основы контактного взаимодействия инструментального и обрабатываемого материалов, обеспечивающие создание эффективных технологических процессов затачивания твердосплавного режущего инструмента.

Для реализации поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1. Разработать модель процесса засаливания алмазных кругов на металлической связке.

2. Определить энергию адгезионно-диффузионного взаимодействия, протекающего на границе раздела инструментального и обрабатываемого материалов.

3. Раскрыть природу засаливания алмазных кругов на металлической связке, установить критерии оценки и условия работы шлифовальных кругов в режиме

самозатачивания, гарантирующие их высокую режущую способность.

4. Выявить рациональные условия затачивания (скорость, подачу, глубину резания, плотность тока правки, тока травления, выбор электролита и др.), обеспечивающие минимальный дефектный слой и высокое качество режущего инструмента.

5. Экспериментально исследовать влияние условий затачивания на технологические параметры (удельный расход алмазов, режущую способность, мощность резания, шероховатость, микротвёрдость, радиальную силу резания).

6. Провести в лабораторных и производственных условиях сравнительные испытания режущего инструмента, заточенного по существующей на заводах технологии, с предлагаемой технологией затачивания режущих инструментов на рекомендуемых режимах.

Методы исследования. Теоретические исследования выполнены на основе положений физики твердого тела о контактном взаимодействии металлов и их сплавов в различных условиях.

Экспериментальные исследования проводились по стандартным методикам. Кинетика и строение засаленного слоя, процессы и реакции, происходящие на контактирующих поверхностях и граничных слоях, а также характер дефектов, определяющих качество заточенного инструмента, изучались современными физическими методами с привлечением растровой электронной микроскопии, спектрального, рентгенострук-турного и металлографического анализов (РЭМ-200; STEREOSKAN-150, оснащенной системой "Ling" /Англия/), оптической металлографией (МИМ-7; МИМ-8; Heophot-21, /Германия/), микрорентгеноспектральными и рентгеновским анализами (ДРФ-2; ДРОН-2 и др. аппаратах), микротвердость (ПМТ-3; ПМТ-5), шероховатость ("MITUTOYO SURFTEST 301" Япония).

На защиту выносятся:

- теоретические основы процесса засаливания алмазных кругов на металлической связке;

- критерии оценки режима самозатачивания кругов на металлической связке и условия его достижения;

- методика количественной оценки адгезионно-диффузионного взаимодействия инструментального и обрабатываемого материалов;

- рациональные режимы и условия затачивания (V, S, t, i , irF, выбор электролита), обеспечивающие минимальный дефектный слой и высокое качество твердого сплавного инструмента;

- экспериментальные данные о влиянии режимов затачивания на удельный расход алмазов, режущую способность круга, мощность резания, шероховатость, микротвердость, радиальную силу резания;

- результаты стойкостных испытаний режущего инструмента, заточенного по предлагаемой технологии и методика проведения производственных испытаний инструмента, заточенного по новой технологии.

Научная новизна:

-Разработаны теоретические основы контактного взаимодействия инструментального и обрабатываемого материалов, с учетом причин засаливания алмазных кругов на металлической связке.

- Научно обоснованы критерии оценки режима и условий самозатачивания, обеспечивающего постоянство режущей способности и минимальный расход алмазных

кругов.

-Впервые разработан метод количественного определения энергии адгезионн-диффузионного взаимодействия контактирующих материалов при электроалмазном затачивании режущих инструментов, доказана механо-физико-химическая природа процесса засаливания, предложены пути устранения этого явления.

-Предложена общая классификация дефектов при электроалмазной обработке твёрдых сплавов, установлена их связь со стойкостью инструмента, определены уровни механических и электрических параметров обработки твердосплавных инструментов, гарантирующие высокое качество режущих инструментов.

Практическая ценность.

- разработана и предложена промышленности технология затачивания режущего инструмента, включающая различные варианты модернизации оборудования, разработку электрических схем и источника технологического тока.

- даны научно-обоснованные рекомендации промышленного использования эффективного комбинированного метода электроалмазной обработки твёрдых сплавов, обеспечивающего высокое качество инструмента, постоянство режущих свойств и минимальный расход алмазных кругов.

- получены основные технико-экономические показатели алмазных кругов на разных марках металлической связки при комбинированной электроалмазной обработке.

Реализация результатов работы. На основе выполненных исследований предложен прогрессивный технологический процесс для затачивания твердосплавных инструментов, внедрение которого на ряде предприятий РФ позволило получить значительный экономический эффект в объёме более 1,0 млн. рублей, НИР и ОКР выполнялись, в том числе и по целевой научно-технической программе 008 «Машины и оборудование будущего» - заказчик Миннаука РФ.

Разработаны пакеты программ для ЭВМ по расчету энергии адгезии металлов и их сплавов (Adgez v. 1.0), расчету энергии взаимодействия инструментального и обрабатываемого материалов при шлифовании (Shlief v. 1.0), расчету напряжений и плотности тока правки в электрической цепи при комбинированном шлифовании (Electrode v. 1.0).

Полученные результаты используются в учебном процессе для студентов и магистрантов по специальности «Технология машиностроения» в дисциплине «Прогрессивные методы обработки материалов», введённой автором через Совет ВУЗа и УМО, а также в разделе «Микроконтактные процессы при резании металлов» в дисциплине «Резание металлов».

Под руководством автора по данной тематике, защищена одна кандидатская диссертация и две диссертации подготовлены к защите.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на:

- итоговых научно-технических конференциях: Чувашского государственного университета (1976... 1987 гг.); Братского государственного технического университета (1988...2004 гг.);

- всесоюзных научно-технических конференциях: «Новые материалы в машиностроении и методы их использования» (Чебоксары, 1976); «Прогрессивные методы обработки труднообрабатываемых материалов на металлорежущих станках» (Жданов, 1980); «Интенсификация технологических процессов, повышение качества и экономичности механической обработки деталей машин за счёт применения прогрессивных конструкций инструментов из твёрдых сплавов и сверхтвёрдых материалов» (Ташкент,

1980); «Современные проблемы резания инструментами из сверхтвёрдых материалов» (Харьков, 1981); «Технологическое обеспечение эффективности и качества инструментов» (Пенза, 1982); «Прогрессивная технология в области текстильного машиностроения» (Mocквa, 1982); «Электро-физикохимические методы обработки материалов» (Пенза, 1984); «Методы повышения производительности и качества обработки деталей на оборудовании автоматизированных производств» (Ярославль, 1985); «Роль науки в повышении эффективности производства» (Чебоксары, 1987); «Совершенствование методов формообразования, повышение стойкости инструментов и технологической оснастки» (Чебоксары, 1988); «Разработка и промышленная реализация новых механических и физико-химических методов обработки» (Москва, 1988); «От но-вых'технологий" производства абразивного инструмента и обработки к техническому прогрессу в машиностроении» (Ленинград, 1989); «Проблемные вопросы развития и повышения эффективности внедрения автоматических производственных комплексов» (Ташкент, 1989); "Нестандартное оборудование, оснастка, прогрессивная технология машиностроительного производства» (Владимир, 1989); «Инструментальное обеспечение автоматизированных систем механообработки» (Иркутск, 1990); «Актуальные проблемы машиностроения на современном этапе» (Владимир, 1991);.

- межотраслевом научно-практическом семинаре: «Пути повышения производительности и качества механообработки на базе эффективного применения смазочно-охлаждающих жидкостей и прогрессивных методов заточки режущего инструмента» (Чебоксары, 1982);

- всесоюзных научно-технических семинарах: «Высокоэффективные процессы обработки резанием, шлифованием, интенсификация процессов механообработки деталей трактора, оснастки, инструмента» (Кировоград, Л 988); «Совершенствование конструкций пневмогидроаппаратуры» (Киев, 1989);

- межрегиональных научно-практических конференциях: «Технические науки, технологии и экономика» (Чита, 2002); "Наука, техника, инновации" (Новосибирск,. 2001, 2002);

- международных конференциях: «Проблемы механики современных машин» (Улан-Удэ, 2000, 2003); "Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения" (Орел, 2003).

В полном объеме диссертация доложена и обсуждена на расширенном заседании кафедры «Технология машиностроения» в Братском государственном техническом университете; расширенном заседании кафедры «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты» в Орловском государственном техническом университете; НИИ систем управления, волновых процессов и технологий (Красноярск); научном семинаре факультета 'Технологий и компьютеризации машиностроения" в Иркутском государственном техническом университете.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано более 100 научных статей, в том числе 72 представленных в автореферате, получено два авторских свидетельства, пять патентов РФ, два положительных решения на выдачу патента, три свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ.

Структура и объём работы. Реферируемая работа состоит из введения, шести глав, общих выводов и приложения, изложенных на 397 страницах машинописного текста, содержит 116 рисунков, 16 таблиц, 6 приложений, список литературы из 191 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснованы её актуальность, научная новизна, практическая ценность, определены основные направления процесса электроалмазного затачивания твердосплавного инструмента, приведена информация о структуре и объеме работы, изложены положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены общие вопросы обеспечения работоспособности алмазных кругов на металлической связке, причины потери и способы восстановления их режущей способности, состояние рабочей поверхности круга, удельный расход алмазов при различных методах затачивания. Проанализированы взгляды на процесс засаливания и формирования показателей качества твердосплавного инструмента при различных условиях затачивания.

Результаты этих исследований наиболее полно изложены в работах Тульского, Харьковского, Челябинского, Новосибирского университетов, ВНИИАЛМАЗ, ИСМ (г. Киев), МВТУ им. Н. Э. Баумана, института электрохимии РАН, ЭНИМС, ВНИИинст-румент и др.

Вопросам обеспечения работоспособности алмазных кругов посвящены работы Лоладзе Т.Н., Бокучавы Г.В., Гордона М.Б., Грабченко А.И., Захаренко И.П., Рыжова В.В., Сагарда А.А., Седыкина Ф.М., Чеповецкого И.Х., Попова С.А., Семко М.Ф., Сверловой Б.М. и др. Выполненные исследования показывают, что одним из перспективных видов затачивания твердосплавного инструмента является электроалмазная обработка, при которой успешно могут применяться алмазные круги на металлической связке.

Вместе с тем литературные данные указывают на отсутствие единого мнения об обеспечении работоспособности алмазных кругов, формировании, составе и характере засаленного слоя. В выполненных работ по электроалмазным методам затачивания, вопросам изучения природы засаленного слоя, обеспечения режима самозатачивания, исследованиям влияния режимов резания на режущую способность и удельный расход алмазов, выбору рациональных электрических режимов, обеспечивающих минимальный дефектный слой и другим технико-экономическим параметрам обработки уделено недостаточно внимания. Отдельные вопросы требуют дальнейших исследований и обобщения.

В то же время знание природы засаливания имеет исключительно важное значение для целенаправленного поиска новых металлических связок и эксплуатации существующих. Как показывают исследования, именно контактные процессы, протекающие на границе раздела алмазного круга и обрабатываемой поверхности, ответственны за формирование качества поверхностного слоя обработанной поверхности.

Изучению качества поверхностного слоя изделий посвящены работы Колесникова К.С., Дальского A.M., Колесова И.М., Боброва В.Ф., Петрухина С.С., Промптова А.И., Суслова А.Г., Безъязычного В.Ф., Васильева А.С., Степанова Ю.С. и др.

В данной работе особое внимание обращается на механо-физико-химические процессы, происходящие вблизи поверхности тела, обусловленные несоответствием объемной и поверхностной структур, проблемы количественной оценки и роль адгезионно-диффузионных процессов при затачивании твердосплавных инструментов. В основу этих исследований положены работы Полухина П.И., Горелика С.С., Дашевского М.Я., Скакова Ю.А., Фукса М.Я., Ильюшина А.А., Седова Л.И., Шоркина B.C. и др.

Анализ атомно-молекулярной структуры, ее изменения при разделении тела на

части позволил выделить оцениваемые количественно особенности механики поверхностных слоев:

• поверхностная энергия;

• поверхностное натяжение;

• энергия адгезии.

Очевидным является тот факт, что наилучшей ситуацией при резании является та, когда удаляемый с затачиваемого инструмента (припуск) материал не слипается с материалом связки круга. Однако такая ситуация, хотя и является желательной, не реальна. Известно также, что из-за постоянного контакта круга и обрабатываемого материала налипающий слой подвергается механическому воздействию, стремящемуся снять его с круга. В одних случаях это происходит при незначительных усилиях и основа - связка круга не разрушается, а в других случаях для того, чтобы удалить налипший слой, необходимы значительные силы. В последнем случае чаще всего происходит разрушение поверхности круга — связь налипшего слоя со связкой оказывается прочнее, чем связь элементов связки между собой.

Из изложенного следует, что для нормальной работы инструмента надо создать условия, при которых отсутствует атомно-молекулярное взаимодействие инструментального и обрабатываемого материалов. Этого можно достичь путем влияния на величину энергии адгезии электролитического воздействия и дополнительного ввода в зону резания потенциала электрического тока. Разумеется, что первый способ затруднен еще и тем, что материалы обрабатываемого инструмента и связки круга являются заданными. Однако можно сделать попытку создать такие условия резания, при которых контактные поверхности покрываются защитной пленкой, энергия адгезии которой со связкой круга превышает прочность рабочего слоя круга.

Анализ состояния литературы по теории затачивания твердосплавного инструмента позволяет отметить, что исследованиям этого процесса уделяется серьезное внимание. Особенно выросло количество работ, посвященных электрохимическим методам, получившим весьма широкое промышленное применение, на основании которых были сделаны следующие выводы:

1. В известных публикациях главное внимание уделено вопросам правки круга, уровню механических и электрических режимов затачивания и их влияния на производительность, удельный расход круга и состояние поверхностного слоя.

2. Процесс засаливания шлифовальных кругов изучен в основном на макроуровне и трактуется с позиции механики (механическим взаимодействием). Оценка качества инструмента производится главным образом на том же уровне или с помощью металлографического микроскопа.

3. Поверхность круга, инструмента и граница их взаимодействия с позиций физики твердого тела и физико-химических явлений применительно к процессу электроалмазного затачивания алмазными кругами на металлической связке твердосплавного режущего инструмента практически не исследованы.

4. Не изучен и не доведен до рабочего состояния наиболее перспективный комбинированный метод электроалмазного затачивания, при котором одновременно и непрерывно правится поверхность шлифовального круга и травится (растворяется) поверхность инструмента.

5. Требуется разработка методов оценки и условий, обеспечивающих работу алмазных кругов на металлической связке в режиме самозатачивания.

Вторая глава посвящена анализу различных схем процесса электроалмазного за-

тачивания твердосплавных инструментов и установлению критерия, определяющего работу алмазного круга на металлической связке в режиме самозатачивания.

Опыты проводились в различных вариантах комбинированной электроалмазной обработки, принципиальная схема которой показана на рис.1.

В практических условиях электрические цепи комбинированной обработки имеют возможность работать как раздельно, так и в различных сочетаниях. Многовариантность схемы реализуется также в различных процессах электрофизической обработки.

Каждая из электрических цепей выполняет свои функции:

- первая цепь выполняет функцию анодного растворения обрабатываемого изделия и ответственна за снижение напряженности процесса резания (сил, мощности, пластической деформации и др.);

- вторая функцию непрерывной правки круга и ответственна за режим его самозатачивания;

- третья функцию катодного осаждения различных элементов (компонентов) на поверхности круга и ответственна за предотвращение процесса засаливания кругов из СТМ, одновременно выполняет роль смазки и образования границы раздела инструментального и обрабатываемого материалов;

- четвертая цепь участвует в образовании пленок (окисной пленки) на контактирующих поверхностях и ответственна за качество обработанного изделия. Блокирует так же проникновение процессов электрохимического растворения вглубь обрабатываемого материала.

Все опыты проводились при затачивании твердосплавных инструментов группы ВК и ТК как отдельно по твердому сплаву, так и совместно со стальной державкой в электрохимическом режиме различными методами: с анодным растворением затачиваемого инструмента; с непрерывной правкой круга; при совмещенных вариантах комбинированной обработки и для сравнения в обычных условиях (без СОЖ). Затачивание осуществлялось на станке модели ЗД642Е, модернизированном под процессы электроалмазной обработки. Все электрические цепи сблокированы с основными движениями станка и включаются в автоматическом режиме. Использовались круги типа АЧК АСВ на различных связках (М04, М013, М016, МВ1, М1 и др.) 100 % концентрации. Электролит в составе: NN0,, - 5 %, - 2 %, №2С03 - 1 %, Н2О - остальное и №N0, - 5 %, NN0, - 0,2 %, №Ш3 - 1 %, Н2О - остальное (а.с. № 1366332).

Прежде всего, были определены условия, обеспечивающие работу алмазных кругов на металлической связке в режиме самозатачивания. Данный режим предложено оценивать по стабилизации и постоянством радиальной силы резания, начальная точка которой, определена плотностью тока правки круга 10 (рис 2).

Установлено, что режим самозатачивания зависит от метода обработки: при работе в режиме анодного растворения (цепь 1) данный режим наступает при плотности тока более 40 А/см2. При непрерывной правке круга (цепь 2) искомые условия наступают, когда плотность тока в цепи превышает 0,4 А/см2. В совмещенных вариантах работы электрических цепей (цепь 1 и 2) ток в первой цепи 0,2...0,3 А/см2, второй цепи от 15 до 20А/см2

а) ^ б)

Рис.2. Зависимость радиальной силы (давления) от электрических параметров: а— от плотности тока правки; б—от плотности тока травления; ¡„р — 0,2 А/см2; У'= 35 м/с; Б„р — 2 м/мин; / = 0,02 мм/дв ход;

_х--АСВ ¡25/100 М016-100 %; —о--АСВ ¡25/100 М013-100 %;

—Д--АСВ ¡25/100 М04-100 %

При включении в данных режимах (3 и 4 цепи) значительно снижается напряженность процесса резания и уровни плотности тока могут быть понижены. Во всех методах при плотности тока меньше критического значения ^ наблюдается процесс засаливания, которым объясняется рост сил резания, мощности, снижение качества обработки. При плотности тока, превышающей критическое значение, идет интенсивное растворение связки круга, что приводит к повышенному его изнашиванию (удельному расходу круга).

В работе предложены гипотезы и рассуждения, позволившие перевести известные общефизические представления о поверхностном натяжении, поверхностной энергии, энергии адгезии в плоскость понятий механики деформируемого твердого тела.

Допускается, что величина и характер напряжений и деформаций в поверхностных слоях, энергия адгезии не зависят от способа образования нового слоя третьего тела. Они совпадают с их напряженно-деформированным состоянием и энергией адгезии, развивающимися при взаимодействии инструментального и обрабатываемого материалов. Причем новый слой и основа рассматриваются как твердые деформируемые тела заданной формы и размеров. Процесс адгезии - изотермический, обратимый. Материалы изучаемых тел считаются изотропными, линейно упругими.

Поэтому в качестве модели взаимодействия двух тел В и С принято соотношение реализующееся по следующей схеме. До вступления в адгезию В и С занимают в пространстве области И8* И И'"*, ограниченные поверхностями

Поверхности 5а(г) И при наложении друг на друга совпадают.

Под действием системы сил и приложенных к В и С соответственно, эти тела сближаются так, что расстояние 5 между Яд и становится равным или соизмеримым с межатомным расстоянием а материалов В и С.

В этой ситуации атомы, молекулы, расположенные на поверхности одного из тел (5а<в> или попадают в зону притяжения поверхностных атомов, молекуи другого тела. В результате между В и С появляется прочная связь - слипание.

Считается, что наряду с изменениями напряженного состояния в каждом из реально разделенных тел В и С происходят энергетические изменения. Внутренняя энергия твердого тела представлена в виде суммы потенциальной энергии - энергии взаимодействия атомов между собой, обуславливающей атомно-молекулярную структуру тела, и тепловой энергии обусловленной механической энергией движения атомов около их положений равновесия.

и=ир + и,. (3)

Величина ир равна работе, которую необходимо затратить для разделения тела на элементарные частицы и удаления их друг от друга на расстояния, на которых взаимодействием между ними можно было пренебречь.

Предположено, что под влиянием внешних воздействий свободная поверхность изучаемого тела увеличилась на <й„ При этом ир изменится на величину так как вдоль <Л5а часть работы по разделению частиц уже совершена.

где - изменение полной поверхностной энергии энергия, определенная в окрестности точки.

Следовательно, существует связь между изменением свободной энергии, вызванная изменением поверхностной энергии, и изменением свободной энергии тела, вызванная изменением внутреннего напряженного состояния. При этом допускается:

Ц'<5)= ¡1Урс£а = \\vdV (5)

Это означает, что полная поверхностная энергия И^ равна изменению свободной энергии тела при изотермическом образовании 5„. Эта гипотеза соответствует представлениям механики сплошных сред и позволяет конструировать модель тела, описывающую эффект появления в теле поверхностной энергии. Для тела, занимающего полубесконечное пространство, ограниченное плоскостью предполагается что:

(4)

полная поверхностная

Яр = |и(А)Д (6)

Интегральной характеристикой этих изменений является энергия адгезии тел В и С, характеризуемая убылью Га на единицу площади образовавшегося адгезионного шва - поверхности ^ свободной энергии тел В и С:

(7)

где №р(\ №рв - поверхностные энергии соответственно тел В, С и конструк-

ции "В — С" на 5Л.

Дня системы инструментального и обрабатываемого материалов, обладающих толщинами аЧ У = В, Су эта формула приобретает вид, в котором слагаемые (7) определяются равенствами.

(8)

(9)

где х - координата, отсчитываемая от плоскости контакта в направлении, перпендикулярном кней; и'д - плотность потенциала инструментального материала до вступления в адгезионный контакт; - плотность обрабатываемого материала до вступления в адгезионный контакт.

Результатом вычислений явилось выражение, определяющее зависимость энергии адгезии от констант, характеризующих механические свойства инструментального и обрабатываемого материалов, независящее от толщин взаимодействующих и

вновь образованных слоев.

м

где

- коэффициент Пуассона.

(10)

модуль упругости.

1-й*1

Полученная формула позволила на первом этапе рассчитать энергию адгезии чистых металлов и их одноименного взаимодействия. Расчеты представлены*втэбл^.1

Результаты расчетов энергии адгезии Г. при взаимодействии металлов, входящих в состав инструментальных и обрабатываемых материалов ■

Метал А1 V IV Ке Со Си Мо М 5я РЬ П Ст гп Та Я Алмаз

А1 1,13 1,67 1,84 1,55 1,72 1,51 1,84 1,84 0,90 0.29 1,18 1,40 1,66 1,42 1,78 1,61 1,08

V 1,67 2,47 3,10 2,58 2,73 2,13 3,05 2,83 1,25 0,35 1,63 2,09 2,67 2,15 2,71 2,28 2.10

IV 1,84 3,10 6,00 4,29 4,13 2,40 5,45 4,00 1,22 0,29 1,68 2,52 4,08 2,64 3,71 2,59 5,65

Ге 1,55 2,58 4,29 3,20 3,23 2,07 4,02 3,22 1,07 0,27 1,47 2,10 3,16 2,19 3,01 2,24 3,26

Со 1,72 2,73 4,13 3,23 3,30 2,23 3,95 3,32 1,21 0,31 1,62 2,26 3,23 2,35 3,13 2,40 3.04

Си 1,51 2,13 2,40 2,07 2,23 1,92 2,39 2,35 1,19 0,36 1,52 1,83 2,17 1,86 2,28 2,04 1,58

Мо 1,84 3,05 5,45 4,02 3,95 2,39 5,04 3,86 1,25 0,30 1,69 2,49 3,88 2,61 3,60 2,58 4,68

№ 1,84 2,83 4,00 3,22 3,32 2,35 3,86 3.36 1,32 0,34 1,74 2,37 3,25 2,45 3,19 2,52 2,90

0,90 1.25 1,22 1,07 1,21 1,19 1,25 1,32 0,77 0,29 0,98 1,07 1,17 1,07 1,29 1,27 0,70

РЬ 0,29 0,35 0,29 0,27 0,31 0,36 0,30 0,34 0,29 0,26 0,34 0,31 0,30 0,31 0,34 0,38 0,19

ли 1,18 1,63 1,68 1,47 1,62 1,52 1,69 1,74 0,98 0,34 1,24 1,40 1,57 1,42 1,70 1,61 1,05

77 1,40 2,09 2,52 2,10 2,26 1,83 2,49 2,37 1,07 0,31 1,40 1,76 2,20 1,80 2,28 1,96 1,60

О 1,66 2,67 4,08 3,16 3,23 2,17 3,88 3,25 1,17 0,30 1,57 2,20 3,16 2,28 3,06 2,34 2,98

гп 1,42 2,15 2,64 2,19 2,35 1,86 2,61 2,45 1,07 0,31 1,42 1,80 2,28 1,84 2,35 1,99 1,69

Та 1,78 2,71 3,71 3,01 3,13 2,28 3,60 3,19 1,29 0,34 1,70 2,28 3,06 2,35 3,04 2,44 2,63

Я 1,61 2,28 2,59 2,24 2,40 2,04 2,58 2,52 1,27 0,38 1,61 1,96 2,34 1,99 2,44 2,16 1,74

Алмаз 1,08 2,10 5,65 3,26 3,04 1,58 4,68 2,90 0,70 0,19 1,05 1,60 2,98 1,69 2,63 1,74 17,6

Процесс электроалмазного затачивания инструмента происходит в среде электролита, в зазоре которого проходит электрический ток. В электрическую цепь включены как режущий инструмент, так и обрабатываемый. В экспериментах было обнаружено, что величина и направление электрического тока оказывают существенное влияние как на характер процесса затачивания, так и на процесс засаливания алмазных кругов на металлической связке.

С целью количественной оценки этого влияния обращено внимание на следующие обстоятельства. При образовании нового участка поверхности в первый момент на нем существуют незамкнутые химические связи. Далее часть из них перезамыкается между собой, а часть остается свободной. Первый процесс приводит к изменению атомно-молекулярной структуры, возникновению напряжений. Свободные радикалы обуславливают активность поверхности. Они образуют активные центры, обладающие определенным электрическим зарядом, на которые впоследствии осаждается инструментальный и обрабатываемый материалы.

Если на поверхность подать определенный электрический потенциал. То после преодоления определенного порогового значения произойдет: либо замкнутые связи разорвутся, и произойдет увеличение активности контактной поверхности, либо оставшиеся свободные радикалы замкнутся, и поверхность уменьшит свою активность.

Для каждого условия пороговые значения потенциала конкретны, не совпадающие между собой и отвечающие реальным условиям их взаимодействия. Из этого следует, что реальные потенциалы зависят от величины и направления технологического тока на контактирующих поверхностях, что, в конечном счете, отражается и на величине энергии адгезии.

Для оценки плотности тока на величину энергии адгезии предложено использовать результаты экспериментов по установлению режима самозатачивания круга и определения критериев оценки его нормальной работы (рис.2). Выяснено, что при 1пр — О эта сила имеет максимальное значение. В этой же ситуации наблюдается максимальное засаливание круга (значительный обьем снимаемого материала инструмента слипается с материалом поверхности круга). С ростом плотности тока значение силы уменьшается. Количество слипающегося с кругом материала также уменьшается. Это свидетельствует о том, что энергия его адгезии уменьшается. При некотором пороговом значении тока ¡пр = /„ режим обработки стабилизируется. Дальнейшее снижение Ру не вызывает необходимости увеличения /пр, круг работает в режиме самозатачивания.

Для того, чтобы увязать зависимость с зависимостью проведены сле-

дующие рассуждения.

Отмечено, что адгезия носит островковый характер. Количество активных центров на поверхности считается пропорциональным энергии адгезии. Большему значению этой энергии соответствует большее количество активных центров. При этом большая площадь поверхности круга будет «засалена». Значит, в этом случае в процессе резания будет участвовать меньшее количество алмазных зерен (часть из них окажется скрытой под засаленным слоем). В таких условиях для снятия того же количества материала, что и в отсутствии засаливания, необходимо увеличить глубину резания, для чего увеличить прижимающее усилие Ру.

Таким образом, установлена зависимость - с ростом величины энергии адгезии растет величина Считаем эту связь простой пропорцией:

13

Fa^¡)_ руЧ)

' ' ' Ун»,

Зависимость Ру{/)» полученная экспериментально аппроксимирована следующей аналитической зависимостью:

Ру(0 =

«' + Р, если й<1пр<, /0 если /_2л'„,

Л = Р.

у_ »

(12)

где а, Р - параметры, которые определяются для каждого сочетания материалов круга и инструмента. Выразим их через РУтп, РУм и /0.

При 1^ = 0 М0^''.*.»

Отсюда: В = Р„ При

Так как а/п + Р.. =Р„ , то

и /шат /шт

(13)

(14)

Окончательно получено, что в наших условиях:

или

(15)

(16)

На основании изложенного выше, принимая во внимание взаимодействие идеальных материалов в условиях стационарности температурных полей и формулы (10), не учитывающей влияние условий работы режущего инструмента, получена новая формула для вычисления энергии адгезии, которая учитывает реальные условия резания и влияние электрического тока, протекающего в среде, где осуществляется процесс затачивания инструмента. Формула имеет вид:

_ 1>£<"£'<n(*í" + *<,,)2 /•„ = 8-

1<Г

Формула верна, если плотность тока i удовлетворяет неравенству:

Для плотности тока 1„р большей, чем пороговое значение /'о величина Ра равна значению, полученному при 1пр = /'о.

В работе рассмотрены различные условия контактного взаимодействия инструментального и обрабатываемого материалов, разработаны пакеты прикладных программ для расчета энергии адгезии и приведены примеры расчета, показывающие наличие или отсутствие процесса засаливания при шлифовании (затачивании) твердосплавного инструмента алмазными кругами на металлической связке в различных условиях (табл.2).

Таблица 2

Разновидности видов контактного взаимодействия инструментального и обрабатываемого материалов .

№ п/п Наименование Схема взаимодействия

1 Алмазный круг и обрабатываемый материал а.к. о.м.

2 Алмазный круг, засаленный слой и обрабатываемый материал

а.к. з/с 1 о.м.

НеподвижнГконтакт Подвйжн.контакт

3 Взаимодействие в электрохимическом режиме обработки О а.к. з/с |©о.м.

4 Взаимодействие в режиме с непрерывной правкой алмазного круга ® а.к. | о.м.

5 ' Взаимодействие инструмента и обрабатываемых материалов с доминированием анодных процессов

а.к. © и 1 Ф о.м.

6 Взаимодействие инструмента и обрабатываемых материалов с преобладанием катодных процессов

а.к. 0 ! 0 о.м.

7 Вид контакта инструментального и обрабатываемого материалов при комбинированной обработке а.к. Ф 0 0 о.м. ф

Третья глава посвящена изучению природы засаливания алмазных кругов на металлической связке, строения и топографии поверхности алмазоносного слоя круга. Особое внимание уделено формированию поверхностного слоя алмазных кругов на металлической связке при затачивании без СОЖ, поскольку в этих условиях удается полнее выявить вторичные структуры, ответственные за засаливание круга.

Анализ показывает, что алмазоносная поверхность круга после резания отлична от эталона (рис.3) и несет на себе следы, типичные для каждого метода обработки (рис.4). Следует особо отметить, что поверхность после затачивания электрохимическим методом состоит в основном из связки круга (рис.4, а). После затачивания с непрерывной электрохимической правкой круга поверхность алмазного круга имеет небольшие площадки износа алмазных зерен, указывающие на короткий период их работы и преждевременное выпадение (рис.4, б).

№

а) х!70 б) *850

Рис.3. Поверхность круга АСВ125/100 М013-100 % после электрохимической правки Опр -0,4 А/см2): Укр = 35 м/с, эталон; а - общая картина; б - алмазное зерно

- -Л ~

•-."с*"

г-гГ ■ ^ч—г* 1 -ДХ

х/70

а; у-850

-у.?*

7*

о***,./

х/70 в) *850

Рис.4. Поверхность круга АСВ 125/100 М013-100 % после различных методов обработки твердых сплавов (У = 35 м/с; 5 = 1,5 м/мин; I = 0,03 мм/дв. ход): а - электрохимическим методом затачивания (¡тр = 40 А/см2)

б-методом с непрерывной правкой круга (¡п„ = 0,4 А/см2); в - комбинированным методом (¡„р ~ 0,2 А/см ; ¡тр- 18 А/см2)

Поверхность круга после затачивания при совмещенном варианте (работа с анодным растворением и правкой одновременно) близка к эталону, характеризуется развитым рельефом: на ней имеется множество алмазных зерен с большими площадками износа, свидетельствующими о длительной их работе (рис.4, в).

Микрорентгеноспектральные исследования этих поверхностей свидетельствуют о преимущественном растворении элементов связки круга N1 и 2п и на присутствие компонентов обрабатываемого материала W и Со (рис.5).

AI ,у

д)

Рис.5 Спектры поверхности круга АСВ 125/100 МО! 3-100 % после затачивания твердого сплава Т5К10 различными методами:

V ~ 35 м/с; 5 = 1,5 м/мин; г = 0,03 мм/дв ход; а - эталон (получен электрохимической правкой, /'„„ = 0,4 А/см7); б-с электрохимическим травлением, 1тр = 40 А/см ; в- без СОЖ; г —с непрерывной электрохимической правкой круга, = 0,4 А/см2; д - комбинированным методом, ¡пр = 0,2 А/см1, ¡тр = 20 А/см7

Процесс затачивания без СОЖ сопровождается интенсивным засаливанием. Мик-рорентгеноспектральные исследования показывают, что засаленный слой состоит из компонентов обрабатываемого материала и связки круга. Данные растровой микроскопии дополняют предыдущую картину. Они показывают, что засаленный слой имеет сильно деформированную композицию с развитой сеткой трещин (рис.6).

- <- Vis- cSfcs-№ 1 - Г^-fi ШTTHttti MVti т.МШЗЖИш**.

а)*425 б)*850 в) * 1700

Рис.6. Поверхность круга АСВ 125/100 М013-100 % после затачивания твердого става ВК8 без СОЖ: И =35 м/с; S = 2 м/мин; t = 0,02 мм/дв ход

Над засаленным слоем выступают вершины отдельных алмазных зерен, изношенные до уровня засаленного слоя. Участки алмазоносной поверхности, свободные от засаливания, находятся ниже его уровня и в работе не участвуют.

Вскрытие засаленной поверхности показывает; что алмазные зерна находятся в хорошем состоянии. Следовательно, круг теряет свою работоспособность не из-за естественного изнашивания, а в связи с тем, что алмазные зёрна закрыты засаленным слоем. Поэтому избавление от засаленного слоя имеет первостепенное значение.

Причиной засаливания поверхности шлифовального круга следует считать адгезию с материалом обрабатываемого инструмента. Первоначально - это микроостровки, затем одновременно происходят два процесса - диффузия налипшего материала в глубину связки круга, что в определенной степени уравнивает осредненные механические и физические свойства ее поверхностного слоя со свойствами налипающего слоя и облегчает дальнейшее прохождение налипания, и налипание новых слоев на ранее образовавшиеся островки, в результате которого образуется сплошная пленка.

Поскольку процесс диффузии является в этой ситуации вторичной по отношению к адгезии, проверке подвергнута прежде всего гипотеза об адгезионной причине засаливания. Для этого были проведены дополнительные экспериментальные и теоретические исследования.

Дополнительные рентгеноструктурные исследования и графоаналитическая обработка опытных данных позволили установить, что часть линий относится к новым соединениям, таким, как СоО, 1УОг , И^С, И®2. В засаленном слое обнаружена фаза СиАЬ, которая могла образоваться как в процессе затачивания, так и в результате переноса ее из связки круга. Установленные соединения, представлены в сводной табл.3.

Таблица 3

Средние значения интенсивности дифракционных линий и межплоскостные расстояния ряда соединений, обнаруженных в граничном (засаленном) слое (за 100 % принята линия 001 \УС)

ФАЗЫ

СиА1г СоО 1К2С Н'Ог

ПКЬ с№ I нкь алг 1 [КЬ сШ I та сШ 1 нкь с№ I

121 2373 6 111 2,45 4 101 227 5 но 3,45 6 103 2,026 Ю

220 2,145 3 002 2,12 * 102 1,745 2 200 2,436 * 112 1^64 5

112 гт 9 022 1,50 $ 103 1349 2 101 2,418 5 211 1,41 ♦

130 1,918 10 113 1281 5 112 1272 3 220 1,724 4 006 1309 3

202 1502 * 222 1227 5 201 1252 3 211 1,709 3 213 1255 8

240 1,357 3 004 1,06 2 - - - - - - 220 1,133 4

Примечание: * - обозначены дифракционные линии, накладывающиеся на другие фазы

Связь засаленного слоя с поверхностью круга столь велика, что даже на травленном шлифе (поперечного сечения засаленного слоя с кругом) трудно обнаружить границу раздела (рис.7). Все полученные данные, а также результаты сканирования границы по элементам связки круга (Си и А1) свидетельствуют о том, что формирование засаленного слоя совершается под действием адгезионно-диффузионных процессов и химических реакций. Концентрационная кривая по меди, например, на границе раздела, круто восходит, достигнув максимума, медленно падает до среднего уровня. Слева от границы, в засаленном слое, содержание меди минимально (рис.7, б).

Теоретические исследования дали возможность вычислить значение энергии адгезии (1 - контактирующий элемент, принадлежащий кругу, 2 - контактирующий элемент, принадлежащий обрабатываемому инструменту) - работы, необходимой для разделения слипшихся частиц вдоль поверхности их контакта, каждой из возможных пар перечисленных выше элементов, принадлежащих кругу и обрабатываемому инструменту. Затем вычисленное значение сравнивалось с величиной 2Мр'1' - удельной энергии, необходимой для разрыва инструментального и обрабатываемого материалов.

Вычисления величин 2ИУ" производились по формулам (18,19,20) с уче-

том:

¡пр = О

£<|>£т

=8-

( > 2 /

+ £<2> \

1-И2) \1 У

Г-И*

-Ю"'2

(18)

о < V 5 'о-

£Ги£Г2/. V» V

Ь\ = 8-

Е™

№ V

Л»)

1-у

1-1

))

10

,-12

(19)

¡пр > ¡0

£<1)£<2) ( И" И2) 1 2

£(1) ( ^ 1 2 + £<2) Г 1,(0 1 2

1 -V*21 1 1 Г 1 11 К 1

• ю-12

где

Теоретические расчеты энергии адгезии, и сравнительная оценка их значений с величиной поверхностной энергии элементов связки, представлены в табл.4.

Таблица 4

Расчетные значения энергии адгезии химических элементов связки круга с элементами обрабатываемого материала

\^инструмент |фуг\. 1УС ПС Со IV 7У

V = 0 V > /о 1«Р = 0 1пр > /о = 0 Ц> > <о /„ = 0 V > <о /пр = 0 ¡пр > <0

А\ 2\УрЛГ) = 1,13 1,32 + 0,75 1,16 + 0,66 1,72 + 0,97 1,84 + 1,04 1,40 + 0,79

См 2№рГи,= 1,92 1,85 1,05 1,66 0,94 2,23 + 1,26 2,40 + 1,36 1,83 1,04

Бп = 077 0,86 + 0,49 0,76 0,43 1,21 + 0,69 1,22 + 0,69 1,76 + 0,61

Хп 21Ур{7'") = 1,84 2,03 + 1,15 Ь77 1,01 2,35 + 1,33 2,64 + 1,50 1,80 1,03

М 2\Урт = 3,36 3,38 + 1,91 3,30 1,70 3,32 1,88 4,00 + 2,26 2,37 1,34

5/ 2^(Л, = 2,16 2,03 1,15 1,83 1,03 2,40 + 1,36 2,59 + 1,47 1,96 1,11

Алмаз 2Нгри> = 17,6 11,62 6,58 9,10 5,15 3,02 1,71 5,58 3,16 1,60 0,91

(Знак + - означает возможное! ь фиксации соответствующего элемента обрабатываемого инструмента на рентгенограмме и на поверхности круга; — - отсутствие фиксации и отсутствие адгезии).

Анализ расчетов позволил сделать заключение, что они соответствуют результатам экспериментальных исследований и, что ни один из представленных химических элементов, входящих в состав материала обрабатываемого инструмента, не образует прочного соединения с алмазными зернами. Большинство из них не образуют таких соединений с никелем, поэтому его можно рекомендовать для уточнения химического состава связки круга при изготовлении кругов с металлической связкой.

В четвертой главе изложены результаты изучения механизма образования дефектного слоя на заточенном твердосплавном инструменте, показаны размеры этих слоев, дана общая классификация дефектов и выявлены доминирующие дефекты в различных процессах затачивания. Полученные данные позволили дифференцированно рассмотреть виды дефектов и на этой основе скорректировать и расширить показатели качества заточенного инструмента (рис.8).

Все возникающие в процессе затачивания дефекты разделены в соответствии с причинами, вызвавшими их появление, на четыре группы. Механические повреждения; элементно-фазовые изменения, вызванные физико-химическими процессами и реакциями, не связанными с применением искусственной внешней среды (электролита) и пропусканием через зоны контакта электрического тока; растравливание поверхностей, обусловленное электрохимическими процессами; пластическая деформация.

Дефекты затачивания твердосплавного инструмента

I

■ сколы; -вырывы;

- отклонения формы обработанной поверхности; • заз> бренности

£

Механические повреждения Элементно-фазовые изменения Электрохимическое растравливание Пластическая деформация

1 »

• изменение микроструктуры;

• фазовые изменения структурные изменения;

■ прижогъ

растравливание поверхностей, эрозия поверхностей - округление режущей кромки,

изменение микротвердости

- макротреишны.

- микротрещины;

- субмикротрещины, -наклйп

Рис.8. Классификация дефектов при затачивании твердосплавных инструментов

Как показывают экспериментальные данные, согласующиеся с литературными, дефекты первой группы характеризуются разрушениями режущей кромки и прилегающих к ней участков, видимых простым глазом. Сюда же относится сетка микротрещин и отдельные микротрещины. В целом эти повреждения столь значительны, что удаление их последующим выхаживанием и тем более доводкой связано с большими затратами, а нередко просто невозможно. Этот источник дефектов, является самым опасным и несовместимым с получением инструмента высокого качества.

Дефекты второй группы практически неизбежны при затачивании инструментов любыми методами, поскольку неизбежен контакт круга с инструментом, при котором в граничном слое концентрируется энергия, достаточная для аномально быстрого протекания физико-химических процессов и реакций. Уровень, размеры и характер этих дефектов естественно зависят от плотности энергии, следовательно, необходимо минимизировать основные источники образования энергии, а именно всемерно снижать работу резания, пластического деформирования, трения и т.д. В реальных, даже неблагоприятных условиях резания, величина дефектных зон не превышает 100 мкм. Эта величина доступна для выхаживания или доводки, но и в этом случае будет создается дефектный слой, но гораздо меньший.

Дефекты третьей группы (растравливание), несомненно, снижают качество режущего инструмента, поскольку они разупрочняют контактные поверхности и уменьшают износостойкость.

На заточенной поверхности твердых сплавов с помощью растровой микроскопии обнаружены явно выраженные следы микро макротрещин, пластической деформации и наклепа - дефекты четвертой группы.

Степень разупрочнения и размеры растравленных слоев зависят от механических и электрических режимов резания и, прежде всего от последних. При рациональных условиях, несмотря на то, что длина растравленной зоны на передней поверхности весьма велика, доходит до 2...3 мм и соизмерима с длиной контакта стружки с передней поверхностью, глубина этого слоя не превышает 10... 12 мкм и легко удаляется доводкой или выхаживанием.

Если дефекты первой и четвертой групп чаше всего представляют опасность с

точки зрения поломок инструмента, то дефекты второй и третьей групп имеют более интенсивное начальное изнашивание.

Инструмент самого низкого качества по принятым оценочным параметрам получается при затачивании алмазными кругами на металлической связке без СОЖ. Вызвано это тем, что при данном процессе складывается наиболее тяжелая контактная обстановка как по силовым, так и в отношении температурных и деформационных условий. В результате наблюдаются явно выраженные дефекты на всех уровнях (макро-, микро-, субмикро-) с преобладанием макродефектов. Здесь особо велика роль таких явлений как образование развитой сети глубоких трещин, чисто механических повреждений (выкрашивание, сколы, вырывы, навалы), которые крайне опасны при последующей эксплуатации инструментов (рис.9).

ЙШМл

б) х 1600

а) *80

Рис.9. Поверхность твердых сплавов, заточенных кругом АСВ ¡25/100 М013-100 % без СОЖ: V = 35м/с; 5 = 1,5 м/мин, / = 0,03мм/дв. ход; а — заточенная поверхность (трещины); б - передняя поверхность

При затачивании с непрерывной электрохимической правкой круга дефекты идентичны получающимся при затачивании без СОЖ, однако размеры их значительно меньше. Имеются сколы вдоль режущей кромки размером 15...20 мкм (рис.10).

При затачивании электрохимическим методом, с преобладанием анодного растворения инструмента, природа доминирующих дефектов иная. Она выражена в сильном анодном растворении связующей фазы твердого сплава (кобальта) (рис.11). Отмечено отсутствие кобальта как со стороны заточенной задней, так и передней поверхностей. Глубина растравленного слоя, установленная на пластине ВК8 микрорентгенос-пектральным анализом, составляет по глубине со стороны заточенной задней поверхности 5...6мкм и по передней поверхности - 850мкм (рис.11, в). Здесь дифференциру-

ется несколько характерных зон, внутри которых фиксируются различные изменения исходных компонентов твердых сплавов. Сплавы группы ТК подвергаются более интенсивному растравливанию, чем ВК. Активными центрами растворения являются карбиды титана и твердый раствор (П, W)C. Расшифровка дифрактограмм, снятых с заточенных поверхностей, показала, что на них действительно имеются окислы Мг03 и ТЮ2, а расчеты энергии адгезии свидетельствуют об исключении на этих поверхностях наростов и слипания с компонентами алмазного круга.

С точки зрения минимизации дефектного слоя и оптимизации источников его образования метод электрохимического шлифования нельзя признать удачным.

а) Т15К6 *1600 б) ВК8 х 80 в)

Рис.!I. Микрофотографии передней поверхности твердого сплава, заточенного при электрохимическом методе.

V = 35м/с; S= 1,5м/мин; 1 = 0,03лш/двход; imp - 40 А/см3; а - растравленная поверхность; б-с концентрационной кривой по Со; в—участки поверхности твердого сплава ВК8, обедненные кобальтом

При затачивании с одновременным растворением удаляемого припуска и непрерывной правкой круга установлено, что дефекты минимальны, а по своей природе двойственны. С одной стороны, они схожи с дефектами, образующимися после затачивания с травлением (анодном растворении), с другой - от действия механического резания остаются (мелкие сколы вдоль режущей кромки и образование вторичных структур). Наличие двух электрических цепей уже создает благоприятную обстановку в зоне контакта: непрерывная правка круга способствует поддерживанию постоянных режущих свойств круга, а анодное растворение (растравливание) поверхностей способствует снижению механической прочности срезаемого слоя, снижению сопротив-

а) у-¡600 б) *1600

Рис. 12. Растровые электронные фотографии поверхности твердого става заточенного кругом АСВ125/100 МО!3-100 % комбинированным методом 0пР = 0,02 А/см2; 1„р = 20 А/см2); а - задняя поверхность; б - передняя поверхность

Это общая картина, характеризующая источники образования дефектного слоя, которая, однако, в ряде существенных деталей находится в полной зависимости от электрических и механических режимов резания (прежде всего плотности тока травления и величины поперечной и продольной подач).

Эксперименты, выполненные в этом направлении, показывают, что поле варьирования как электрических, так и механических режимов весьма ограничено. Объяснено это следующим образом: как уже отмечалось ранее, уменьшение плотности травления приводит к засаливанию поверхностного слоя круга и полной потере его режущих свойств. В этих условиях, во избежание сильных механических повреждений инструмента необходимо работать с малой поперечной подачей, что естественно скажется на производительности затачивания. Попытка увеличения плотности тока травления, хотя и способствует более интенсивному разупрочнению затачиваемой поверхности и частичному восстановлению режущих свойств круга, в то же время приводит к повышенному износу алмазов. Одновременно значительная часть протравленного слоя, существенно снижающего прочность инструмента, остается в виде дефектного. Уменьшение толщины срезаемого слоя за счет увеличения продольной и поперечной подач не приводит к положительным результатам, так как при этом ухудшаются условия резания за счет большей доли работы "засаленным" слоем и появлением механических повреждений инструмента.

Исследованиями микроструктуры с применением селективных травителей, в сравнении с эталоном (рис. 13,а), установлено, что вблизи режущей кромки имеются раздробленные и измельченные зерена карбидов, далее на глубине до 200 мкм располагается сильно деформированный слой (рис. 13,6). В дефектном слое выделяются единичные крупные карбиды, превышающие средние размеры зерен в 2...3 раза.

в) г)

Рис. 13. Микроструктура поверхностного слоя твердого става после различных методов затачивания: а - эталон; б - без СОЖ; в - электрохимическом шлифовании; г - комбинированным методом

Здесь установлена переконцентрация (падение содержания) кобальта и увеличение количества углерода. На глубине 40...60мкм видны отдельные карбиды больших размеров, чем в исходном сплаве, являющиеся продуктами локальной вторичной рекристаллизации (рис.10, в, г).

При исследовании микротвердости передней поверхности инструмента установлено, что существенных различий в характере кривых от марки твердого сплава при затачивании различными методами не наблюдается. В работе приводятся экспериментальные данные микротвердости при затачивании твердых сплавов в различных условиях и на различных режимах резания. Установлено, что шлифование на больших токах травления снижает микротвердость на передней поверхности на 20...25 %, а величина разупрочненной зоны составляет 200.. .250 мкм.

В пятой главе представлены исследования основных показателей процесса комбинированного электроалмазного затачивания твердосплавных инструментов: режущая способность круга; удельный расход алмазов; шероховатость обработанной поверхности; эффективная мощность резания.

За критерий режущей способности принято отношение съема материала в единицу времени, отнесенного к радиальной силе резания Ру

где вм - минутный съем обрабатываемого материала, мм3/мин; Ру — радиальная составляющая силы резания, И.

При исследовании режущей способности проведено планирование экспериментов при затачивании твёрдых сплавов ВК8 и Т15К6 и получены уравнения регрессии:

для ВК8: К = 6,564 + 11,45i„p- 0,06imp-94,35/ + 1,8015 + 0,065К-0,103-

- 337V + 5,5impt - 0,06 l/m;>S + 63,8 tS. для Т15К6: К" 5,465 -0,675/^-0,02imp + 5,31 / + 1,1335 + 0,006V- 0,0J4i„jmp + + 3«V - 1,03/и^ + 0,75/мр/ + 0,002inpS+23,4/5.

Влияние режимов резания в исследуемом диапазоне на этот параметр неоднозначно (рис.14).

S2 V»« O.J I.J 2.5 S.« MM! >02 0 03 0,041 «Tu«

а) У =35 м/с; б) V =35 м/с: , в) t = 0,03 мм/дв ход,

S = 1,5м/мин I = 0,03 мм/дв ход S = 1,5 м/мин

Рис.14. Зависимость режущей способности от режимов резания при затачивании твердого сплава различными методами: —о- Т15К6; -о— ВК8- комбинированным методам; -х_ Т15К6; -х— ВК8 - электрохимическим методом; -А- TI5K6; —Д— ВК8 - с непрерывной правкой круга, inp = 0,4 Л/см!; -о- Т15К6; ВК8 - без СОЖ

Самый низкий уровень режущей способности, примерно одинаковый для групп ТК и В К, получен при затачивании твердых сплавов без СОЖ. Примерно в два раза режущая способность круга выше при затачивании электрохимическим методом и с непрерывной правкой круга. Самый высокий уровень получен при комбинированном методе. От правильного выбора силы тока правки во многом зависит износостойкость алмазных кругов (с ростом тока правки повышается скорость электрохимического растворения продуктов засаливания и связки круга) при вскрытии новой поверхности алмазоносного слоя, а это, в свою очередь, ускоряет изнашивание. При малых плотностях силы тока нет полной правки.

Зависимости удельного расхода алмазов q от плотности тока правки и травления аппроксимированы полиномом второй степени:

Для алмазного круга на связке МО 13 зависимость имеет экстремальный характер минимум для твердого сплава без державки, находится в пределах плотности тока правки 0,3 А/см2 и смещается для твердого сплава с державкой до 0,5 А/см7 (рис. 15).

Следует также отметить, что в диапазоне до ¡„р- 0,3 А/см2 наблюдается частичное засаливание круга, при котором резко увеличивается радиальная сила Ру, а свыше 0,3 А/смг начинается чрезмерное растворение связки круга, что приводит к повышенному расходу алмазов.

Рациональная величина плотности тока травления при комбинированном методе для твердого сплава составляет 15 А/см2 и около 20 А/см2 - для твердого сплава совместно с державкой.

Исследования шероховатости и анализ полученных зависимостей при затачивании твёрдого сплава показал снижение ее с увеличением 1щ, что объяснено увеличением доли анодного растворения и дополнительным растворением обрабатываемой поверхности действием электрохимических процессов. В качестве примера на рис.16 показаны фотографии заточенных поверхностей твердого сплава ВК8 с преобладанием механического резания (рис.16, а) и электрохимического анодного растворения (рис.16, б). В исследованном диапазоне режимов резания при затачивании твердых сплавов шероховатость Ra изменялась в пределах 0,25...0,55 мкм.

а) б)

■ Рис. 16. Заточенные поверхности твердого сплава ВК8

а-с преобладанием доли механического резания; б - анодного растворения

Одним из немаловажных технико-экономических показателей электроалмазного затачивания твердосплавных инструментов является эффективная мощность. Кроме того, по значениям эффективной мощности затачивания можно судить о режущей способности круга и схеме резания при различных способах обработки.

В исследованиях эффективной мощности при затачивании, которая определялась как разность общей мощности и мощности холостого хода, установлено, что она зависит от поперечной подачи, продольной подачи и скорости вращения круга и имеет наименьшую величину при комбинированном методе. Определено, что её значение находится в пределах 250-400 Вт.

Таким образом, в процессе затачивания алмазными кругами на металлической связке обрабатываемость разных марок определяется в основном методом обработки.

Все исследованные методы электрохимического затачивания улучшают обрабатываемость твердых сплавов отдельно и совместно со стальной державкой. Наиболее благоприятными являются условия самозатачивания, которые в полной мере достигаются управлением плотностью тока правки и травления и могут быть рекомендованы для алмазных кругов на всех видах металлических связок.

В шестой главе излагаются результаты исследования поверхностного слоя твердосплавных пластин, обработанных комбинированным методом на режимах самозатачивания, соответствующих рациональной работоспособности алмазных кругов на металлической связке. Изучена износостойкость и комплексных показатель качества резцов, заточенных разными методами на промышленных предприятиях.

Установлено, что глубина слоя, претерпевшего изменения в процессе затачивания, в зависимости от условий резания может превосходить величину поперечной подачи, может быть равной ей и меньше ее (рис.17).

В случае, когда дефектный слой больше или равен поперечной подаче, компоненты твердого сплава Т15К6 распределяются в дефектном слое следующим образом:

- кобальт равномерно распределен почти по всей передней поверхности и присутствует даже вблизи режущей кромки;

- содержание вольфрама (ШС) вблизи режущей кромки повышается относительно фона на длине до 95 мкм, а затем постепенно снижается до уровня фона;

- титан (ТЮ) практически отсутствует вблизи режущей кромки на длине 6...7 мкм, а далее он равномерно распределен по всей передней поверхности.

а) б)

Рис.17. Взаимосвязь дефектного слоя с величиной поперечной подачи а-с преобладанием дачи анодного растворения; б-механического резания

Это говорит о том, что в твердом сплаве Т15К6 наиболее интенсивно растворяются фазы 77 и Со, однако 77 локально, а Со равномерно. В твердом сплаве ВК8 преимущественно растворяется связующая фаза (кобальт).

В том случае, когда глубина растравленного слоя меньше величины поперечной подачи, доминирующими являются дефекты в виде мелких сколов, зазубрин. Размеры их составляют всего 2...5 мкм. Минимизации дефектов и повышению качества заточенного инструмента способствует установленная взаимосвязь дефектного слоя с электрическими и механическими режимами. Из электрических - основным параметром, влияющим на глубину дефектного слоя, установлена плотность тока травления. От плотности тока правки величина дефектного слоя практически не зависит. Увеличение механических режимов (V, S, ^ приводит к уменьшению величины дефектного слоя.

Для решения функции Н =/(() (при этом: А —► 0, а Н= I) использовалось уравнение Фарадея, из которого найдена растворенная масса твердого сплава:

(23)

где т - масса растворенного материала, кг; к - электрохимический эквивалент вещества, кг/(А-с); I- сила тока, А", Х- время, с.

В выражении (23) масса растворенного материала представляет произведение плотности обрабатываемого материала на его объем, а объем растворенного материала произведение площади образца на величину растворенного слоя.

Таким образом, после преобразования найдена величина растравленного слоя Н:

Н =

к-1-1

(24)

р-Р-Б'

где р - плотность обрабатываемого материала, кг/см3; I - длина обрабатываемого образца, мм; F- площадь образца, мм2; S - скорость подачи, м/с.

Величина срезанного слоя представлена также как функция, зависящая от механических режимов резания:

(25)

где t — величина поперечной подачи, мм; V — скорость вращения круга, м/с; S — скорость подачи, м/с; Ск - коэффициент, учитывающий свойства обрабатываемого материала.

Решением совместно уравнения (24) и (25), получена искомая глубина резания

при электроалмазной обработке, зависящая от свойств обрабатываемого материала, механических и электрических параметров резания:

к-11-У

(26)

В уравнении (26),после замены величины силы тока на плотность тока: I = 1„рР, где ¡щ,- плотность тока травления, А/см2 получено окончательное уравнение:

t = -

t =

C.-p-S1 '

(27)

На основании выполненных исследований установлены рациональные режимы, обеспечивающие минимизацию дефектного слоя и гарантирующие высокую работоспособность алмазных кругов и качество заточенного инструмента (табл.5).

Таблица 5

Рекомендуемые режимы затачивания твердосплавных инструментов

Обрабатываемый Режимы обработки

материал inp, А/см2 imp, А/см2 У, м/с • S,M/muh /, мм/дв ход

ВК8 0,2...0,3 15 35 1,5...2.0 0,03...0,04

TI5K6 0,2...0,3 15...20 35 2,0...2,5 0,03...0,04

ВК8 +Сталь 45 0,45... 0,5 5 20 35 1,5 0,02...0,03

Т15К6 +Сталь 45 0,45... 0,5 5 20...25 35 1,5...2 0,02...0,03

Для проверки адекватности рекомендованных режимов затачивания в лабораторных условиях разными методами, в том числе и комбинированным методом, была заточена (без выхаживания) партия резцов, с которыми проведены стойкостные испытания (рис. 18).

Самую высокую стойкость имеют резцы, заточенные комбинированным методом. Коэффициент вариации для них равен V = 0,18, в то время как инструменты, заточенные другими электрохимическими методами, имеют \) = 0,25 и более.

Производственные испытания стойкости резцов с целью выявления качества инструмента, заточенного по предлагаемой технологии, проведены в сравнении с техно-

логией, используемой на машиностроительных предприятиях (табл.6 и табл.7).

Таблица б

Результаты стойкостных испытаний резцов, заточенных по технологии завода

№ резца Кол-во переточек Кол-во обработ. деталей, turn Кол-во деталей, м/д переточками, мм Средний износ между переточками, мм Средний износ на деталь, мм Время появления трещины, № перет.

1 16 214 13,4 1,71 0,128 5

2 6 54 9,0 2,03 0,226 4

3 13 136 10,5 1,62 0,154 7

4 8 87 10,9 2,12 0,194 5

5 16 247 15,4 1,76 0,114 6

6 11 135 12,3 1,74 0,141 6

7 11 131 11,9 1,80 0,151 5

S 13 145 IU 1,70 0,152 6

9 9 111 12,3 1,60 0,130 6

10 3 40 13,3 1,60 0,120 -

11 8 112 14,0 1,60 0,114 5

12 9 96 10,6 1,70 0,160 4

13 4 68 17,0 1,47 0,068 -

14 9 111 12,3 1,83 0,149 5

15 2 23 11,5 U5 0,117 -

Средам « ш 11А 1Л 0,138 sa

0,467 0,526 0,548 л * i •

Таблица 7

Результаты стойкостных испытаний резцов, заточенных по предлагаемой технологии

Si резца Кол-во переточек Кол-во обработ. деталей, шт Кол-во деталей, м/д переточками, мм Средний износ между переточками, мм Средний износ на деталь, мм Время появления трещины, № перет.

1 14 232 16,6 1,94 0,117 6

2 14 274 19,6 1,60 0,082 10

3 14 238 17,0 1,68 0,099 10

4 20 358 17,9 1,87 0,104 10

5 12 213 17,8 1,80 0,101 7

6 14 205 14,6 1,93 0,132 8

7 20 329 16,5 1,80 0,109 20

8 17 337 19,8 2,04 0,103 8

9 17 288 16,9 1,76 0,104 7

10 15 234 15,6 1,83 0,117 7

11 17 304 17,9 1,73 0,097 8

12 10 175 17,5 1,54 0,088 7

13 13 208 16,0 1,80 0,113 9

14 13 221 17,0 2,15 0,126 7

15 16 222 13,9 2,11 0,152 10

Среднее 15,1 27« 17,0 1,84 М10 8,9

в. 0,1SS 0,199 0,353

Для выполнения данной работы брались две партии резцов по 15 штук. Первая партия затачивалась и перетачивалась по технологии завода, вторая - по предлагаемой технологии: затачиванию подвергались передняя, главная задняя и вспомогательная задняя поверхности. Испытания проводились в течении шести месяцев на одной из черновых операций по обработке зубчатого колеса в производственных условиях до полной потери работоспособности резцов. Материал резцов Т15К6. Материал детали -сталь 45ФЛ. Режимы: V-3,0...5,5 м/с; S= 0,75 лш/об; t — 6...20мм. Станок - токарно-карусельный мод. 1531М.

Из таблиц видно, что применение предлагаемой технологии увеличивает стойкость резцов между переточками на 37 %, а срок службы резца в целом на 64 %.

Таким образом, внедрение предлагаемой технологии затачивания взамен заводской даже на такой тяжёлой операции позволяет добиться хороших результатов.

Для сравнения работоспособности алмазных кругов на металлической связке и качества заточенного инструмента, представлены данные о возможности каждого метода затачивания, оцениваемые комплексным показателем качества Пк предложенным ВНИИалмазом, в который добавлен показатель стойкости резцов.

гт, f-Q-K-T

^-. (28)

где /- коэффициент приведения; Q - производительность, мм3/мин; К- режущая способность круга, мм3/мин/Н; q- удельный расход алмаза, мг/г; N¿ф— эффективная мощность резания, кВт; С - стоимость обработки, руб./см3; Ra - шероховатость обработанной поверхности, мкм.

Этот показатель нагляден; он дает возможность сравнить эксплуатационные свойства инструментов (круга и резца) и методов затачивания между собой. Исходные данные, для расчета суммарных затрат, взяты на Чебоксарском заводе промышленных тракторов. Расчет велся для случая затачивания твердосплавного резца ВК8 совместно с державкой. Результаты показаны в (табл.8).

Таблица 8

Комплексный показатель качества исследованных методов затачивания.

^-Параметры ?• мм /мин К, мм*/мин/Н 9. мг/г Ra мкм кВт с, руб/см3 Г, мин П'к

БезСОЖ 150 0,25 3,4 0,28 0,87 5,7 19 1,5

НЭХП 150 0,68 2,0 0,4 0,66 3,4 30 17,7

АЭХМ 150 0,64 1,6 0,32 0,81 3,3 32 22,0

кэм 150 1,22 М 0,36 0,75 3,2 37 68,0

Аналогичные результаты получены и для инструмента, оснащенного пластинками твердого сплава Т15К6. Закономерности справедливы для кругов на других связках.

Для реализации предложенного метода обработки требуется несложная модернизация оборудования. При этом необходимо устранить разбрызгивание электролита. В противном случае внедрение электроалмазного затачивания может оказаться весьма затруднительным, несмотря на все его достоинства. Применение разработанного устройства (авторское свидетельство № 956033) позволило решить и эту задачу.

В качестве примера в рамках диссертации приведена модернизация и реализация комбинированного метода обработки на одном из заточных станков.

Дано описание элементов модернизации по одному из вариантов: приведена и

описана принципиальная электрическая схема комбинированной обработки; устройство и принцип работы источника технологического тока; конструкция специального токосъемника, устанавливаемого в центре оси вращения шпинделя, обладающего большим сроком службы; конструкция без износного катода, выполняющего функцию непрерывной правки круга; конструкция турбоциклона, позволяющего отсасывать и очищать пары и аэрозоли из зоны резания; основные требования по технике безопасности при работе на модернизированном оборудовании; составов используемых электролитов и требования к ним; даны рекомендации по выбору алмазных кругов на металлической связках.

При непосредственном участии и под руководством автора модернизированы станки моделей 3622, ЗБ667, ЗЕ624, ЗД642Е, ЗК12, ЗВ711 и др. На эти модели станков имеется необходимая документация, внедрение их в производство подтверждено актами и справками, представленными в приложении работы.

На основе разработанных схем модернизации и электрических схем комбинированного электроалмазного метода проведено внедрение на различных машиностроительных предприятиях с годовым экономическим эффектом более 1,0 млн. рублей.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ II РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Разработана теория процесса засаливания алмазных кругов с металлической связкой, на основе которой создана универсальная методика расчета энергии адгезионно-диффузионного взаимодействия в зоне контакта инструментального и обрабатываемого материалов, позволившая установить причину потери работоспособности алмазных кругов на металлической связке и найти пути устранения этого негативного явления.

2. Установлено, что в процессе затачивания образуется область, которая одновременно принадлежит алмазоносному слою круга и затачиваемой поверхности инструмента. Протекающие здесь контактные процессы и химические реакции ответственны как за засаливание круга, так и за образование дефектного слоя на заточенном инструменте. Доказано, что засаленный слой, который непосредственно влияет на все результаты процесса затачивания, имеет сложную механо-физико-химическую природу: он состоит из компонентов обрабатываемого материала, связки круга и вторичных соединений, образовавшихся в результате адгезионно-диффузионных явлений, химических реакций и рекристаллизации.

3. Построена математическая модель контактного взаимодействия инструментального и обрабатываемого материалов, позволившая:

- вычислить энергию адгезии элементов обрабатываемого материала и металлической основы шлифовального круга с учетом их механических свойств;

- на основе прочностных свойств контактирующих материалов оценить возможность механического отделения засаленного слоя от поверхности круга без разрушения его основы.

4. Составлена классификация видов контактного взаимодействия инструментального и обрабатываемого материалов при комбинированном электроалмазном затачивании режущих инструментов. Разработан комплекс программ для расчета на ЭВМ энергии адгезионного взаимодействия элементов контактирующих пар. Выполнены примеры расчета энергии адгезии при алмазном затачивании твердосплавных инструментов.

5. Разработана теория контактного взаимодействия инструментального и обрабатываемого материалов, для целенаправленного выбора рецептуры электролитов и комплекса новых металлических связок при изготовлении (производстве) шлифовальных кругов, исключающих процесс засаливания и гарантирующих их работу в режиме самозатачивания.

6. Установлено, что дефектный слой, определяющий качество инструмента, в общем виде имеет сложную природу. Он включает:

- механические повреждения, выкрашивания, макро- и микротрещины;

- элементно-фазовые изменения, вызванные физико-химическими процессами и реакциями, которые обусловлены контактной энергией высокой плотности;

- растравливание поверхностей, вызванное электрохимическими процессами;

- поверхностную пластическую деформацию, обусловленную трением, высокими контактными силовыми и тепловыми нагрузками.

Дефектному слою инструмента, заточенному без СОЖ и методом с непрерывной электрохимической правкой круга, присущи механические повреждения и элементно-фазовые изменения с преобладанием первых. Для инструментов, заточенных электрохимическим методом, характерно растравливание поверхностей, а также и элементно-фазовые изменения. При комбинированном методе дефекты включают характерные признаки для двух предыдущих методов, однако они существенно минимизированы.

7. Доказано, что режим устойчивого самозатачивания наиболее полно реализуется в условиях непрерывной электрохимической правки круга и одновременного травления обрабатываемой поверхности и характеризуется постоянством силы Ру. Наиболее благоприятными являются условия самозатачивания, которые достигаются управлением плотностью тока правки более 0,2 А/см2и травления в пределах 15...20 А/см2.

8. Установлено, что при комбинированном методе воздействие абразивного резания и анодного растворения обработанной поверхности позволяет снизить шероховатость на 30-40 % по сравнению с другими электроалмазными методами и в 1,5...2 раза по сравнению с обычным алмазным шлифованием.

9. Установлено, что на передней поверхности, вблизи режущей кромки, образуется окисная пленка, предохраняющая инструмент от растравливания, имеет характерный цвет и является результатом, как окисления компонентов твердого сплава, так и осаждения на поверхности компонентов связки круга и электролита. Показано разупрочнение передней поверхности на величину до 3 мм при плотности тока превышающей 40 А/см2 при алмазном электрохимическом шлифовании и до 3 0 ... 4 0 МКМ при комбинированной обработке. Предложены решения, обеспечивающие снижение дефектов разупрочнения на контактных поверхностях инструмента.

10. Доказано, что существенные преимущества перед исследованными методами электроалмазного затачивания по важнейшим параметрам: величине дефектного слоя, качеству (стойкости и комплексному показателю качества), удельному расходу алмазов, режущей способности, мощности и другим технико-экономическим показателям имеет комбинированный электроалмазный метод, который целесообразно широко применять в промышленности.

11. Опыт применения комбинированного электроалмазного затачивания в производственных условиях показал, что он пригоден для затачивания самых разнообразных инструментов: резцов, фрез, зенкеров, сверл и др. Результаты стойкостных испытаний свидетельствуют о повышении стойкости в 1,5... 2 раза, а коэффициент вариации о надежности инструмента, заточенного методом электрохимического шлифова-

ния с одновременной непрерывной правкой круга в 2,5 раза.

12. С учетом теоретических и экспериментальных исследований предложен метод комбинированного затачивания (шлифования) кругами на металлической связках с непрерывной правкой, в котором реализуется многовариантность процессов электроалмазной обработки.

13. Выполненные исследования позволяют разработать новые высокоэффективные технологии обработки высокопрочных и труднообрабатываемых материалов, с применением кругов на металлической связке, модернизированного или вновь проектируемого оборудования и технологической оснастки.

14. Результаты диссертационной работы внедрены на ряде предприятий: Чебоксарском заводе промышленных тракторов; Павлодарском тракторном заводе; Чебоксарском агрегатном заводе; Братском алюминиевом заводе; СибНИИ строительного и дорожного машиностроения и других предприятиях, а также внедрены в учебный процесс для студентов, магистрантов, аспирантов специальности Технология машиностроения".

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Монографии:

1. Янюшкин А. С Технология комбинированного электроалмазного затачивания твердосплавных инструментов. - М: Машиностроение-1,2003. - 242 с.

2. Янюшкин А.С, Шоркин В.С. Контактные процессы при электроалмазном шлифовании. - М.: Машиностроение-1,2004.-230 с.

, . Статьи:

3. Гордон М.Б., Федяров В.И., Лосева Н.Р., Янюшкин А.С., и др. Непрерывная электрохимическая правка алмазных кругов на металлической связке // НИИАВТОПРОМ /Технология автомобилестроения. Вып.4., М., 1976. - С. 27-29.

4. Лосева Н.Р., Янюшкин А.С. Исследование основных параметров затачивания быстрорежущих инструментов кругами из сверхтвердых материалов // Теория трения, смазки и обрабатываемости металлов: Меж. вуз. сб. научных трудов. Вып. 5. - Чебоксары, 1978. - С. 64-75.

5. Мишин ВА, Янюшкин А.С., Гартфельдер ВА Исследование металлографическим методом некоторых контактных явлений при резании титана // Теория трения, смазки и обрабатываемости металлов: Меж. вуз. сб. научных трудов. Вып. 5. -Чебоксары, 1978.-С. 104-107.

6. Янюшкин А.С, Воронцов Ю.И., Гартфельдер В А Исследование эффективности затачивания твердосплавных резцов // Теория трения, смазки и обрабатываемости металлов: Меж. вуз. сб. научных трудов. Вып. 6. - Чебоксары, 1980. - С. 99-104.

7. Янюшкин А. С, Лосева Н.Р. Влияние режущих свойств круга на радиальную силу Ру // Теория трения, смазки и обрабатываемости металлов: Меж. вуз. сб. научных трудов. Вып. 7.-Чебоксары, 1981.-С. 118-121.

8. Янюшкин А.С. Заточка инструментов методом двойного травления // Теория трения, смазки и обрабатываемости металлов: Меж. вуз. сб. научных трудов. Вып. 7. -Чебоксары, 1981.-С 85-87.

9. Гордон М.Б., Янюшкин А.С Исследование рациональных условий электрохимм-

ческого затачивания твердосплавных резцов кругами на металлической связке // Современные проблемы резания инструментами из сверхтвёрдых материалов. Материалы всесоюзной научно-технической конференции. - Т. 2. - Харьков, 1981.-С. 293-295.

10. Янюшкин А.С. Исследование поверхностного слоя алмазных кругов на металлической связке при различных методах заточки // Теория трения, смазки и обрабатываемости металлов: Меж. вуз. сб. научных трудов. Вып. 8. - Чебоксары, 1982. -С.56-59.

11. Янюшкин А.С., Шведов М.А., Трифонов В.П., Смирнова П.Р. Исследование зоны контакта при затачивании твердых сплавов кругами на металлической связке // Теория трения, смазки и обрабатываемости металлов: Меж. вуз. сб. научных трудов. Вып. 9. - Чебоксары, 1983. - С. 62-67.

12. Гордон М.Б., Янюшкин А.С. Высокоэффективная электрохимическая обработка твердых сплавов в режиме самозатачивания алмазного круга и одновременного травления поверхности изделий // Вестник машиностроения. - 1984. -№ 3. - С. 62-64.

13. Янюшкин А.С., Лосева Н.Р. Состав засаленного слоя алмазных кругов на металлической связке // Физико-химическая механика контактного взаимодействия в процессе резания металлов: Межвузовский сборник. - Чебоксары, 1984.- С. 43-45.

14., Гордон М.Б., Лосева Н.Р., Янюшкин А.С. Обеспечение качества режущего инструмента, отвечающего требованиям гибких автоматических станочных систем // Проблемы создания и эксплуатации гибких производственных систем: Меж. вуз. сб. научных трудов. - Саранск, 1985. - С. 10-12

15. Сарандаев В.Н., Гартфельдер В.А., Янюшкин А.С. Опыт рационального применения лезвийного инструмента из СТМ на Чебоксарском заводе промышленных тракторов // Высокоэффективные процессы обработки резанием конструкционных материалов: Материалы семинара. - М., 1986. - С. 39-44.

16. Янюшкин А.С., Лосева Н.Р. Кинетика образования засаленного слоя на алмазных кругах // Физикохимия процесса резания металлов: Межвузовский сборник. - Чебоксары, 1986. - С. 39-42.

17. Янюшкин А.С, Якимов С.А., Данилов АЛ. Исследование количественных и качественных характеристик процесса затачивания БВТС методом двойного травления: Депонент. Рук. ВНИИТЭМР рег.. № 397-86. - 20 с.

18. Гордон М.Б., Янюшкин А.С., Лосева Н.Р. Влияние качества и надежности режущих инструментов на уровень гибких производственных систем // Проблемы создания и эксплуатации гибких производственных систем: Межвуз. сб. научных трудов. - Саранск: Мордов. ун-т., 1987. - С. 22-26.

19. Лосева Н.Р., Янюшкин А.С, Лосев А.Б., Павлова Е.П. Повышение эффективности затачивания инструмента из быстрорежущей стали Р6М5 // Повышение качества смазочно-охлаждающих жидкостей и режущих инструментов: Меж. вуз. сб. научных трудов. - Чебоксары, 1987.-С. 16-21.

20. Лосева Н.Р., Янюшкин А.С, Заблотский О.М. Опыт использования алмазно-эльборового затачивания инструментов на Чебоксарском агрегатном заводе // Проблемы создания и эксплуатации гибких производственных систем: Межвуз. сб. научных трудов. - Саранск: Мордов. ун-т., 1987. - С. 85-87.

21. Янюшкин А.С, Магазеев М.Г. Увеличение стойкости и надежности режущих инструментов, заточенных методом двойного травления // Совершенствование ме-

тодов формообразования, повышение стойкости инструментов и технологической оснастки: Материалы межотраслевого научно-практического семинара. - Чебоксары, 1988.-С. 33-34.

22. Арташин В.Ф., Корж Н.Я., Янюшкин А.С, Журавлев А.А. Электроалмазное шлифование крупномодульных зубчатых колес // Совершенствование методов формообразования, повышение стойкости инструментов и технологической оснастки: Материалы межотраслевого научно-практического семинара. - Чебоксары, 1988. - С . 26-27.

23. Янюшкин А.С, Ефремова Е.П., Якимов С.А. О природе дефекта безвольфрамового твердого сплава ТН-20 после электроалмазного затачивания // Теоретические и практические аспекты теории контактных взаимодействий при резании металлов: Межвуз. сб. научных трудов. - Чебоксары, 1988. - С. 21-25.

24. Янюшкин А.С, Лосева Н.Р. Влияние контактных процессов при шлифовании на качество машиностроительной продукции // Пути повышения качества машиностроительной продукции: Сборник докладов НТК. - Саранск, 1989. - С. 31 -32.

25. Янюшкин А.С, Якимов С.А., Перевязко С.Ю. Исследование удельного расхода алмазов при затачивании безвольфрамовых твердых сплавов комбинированным электроалмазным методом //'Повышение эффективности технологических процессов механообработки: Сб. научных трудов. - Иркутск, 1990. - С 34-42.

26. Янюшкин А.С, Федоров Б.В., Технология электроалмазной обработки высокопрочных материалов на примере затачивания режущих инструментов // Труды Братского индустриального института. - Братск: БрИИ, 1998. - С. 264-265.

27. Янюшкин А.С Результаты сравнительных испытаний инструмента, заточенного в различных условиях // Труды Братского индустриального института. — Братск: БрИИ, 1999.-Т.2.- С. 113-115.

28. Янюшкин А.С, Попов В.Ю. Элементы модернизации станков шлифовальной группы под процессы электроалмазной обработки // Труды Братского государственного технического университета. - Братск: «БрГТУ», 2000. - С 189-190.

29. Янюшкин А.С Использование комбинированного метода обработки для обеспечения качества поверхностного слоя деталей машин // Проблемы механики современных машин: Материалы международной конференции/ ВСГТУ. - Т.2. -Улан-Удэ, 2000. - С. 101-105.

30. Янюшкин А.С, Попов В.Ю. Конструкция катода для непрерывной правки шлифовального круга // Материалы научно техн. конференции. - Братск: БрГТУ, 2000.-С. 160-161.

31. Янюшкин А.С, Лобанов Д.В. Пути повышения стойкости и работоспособности дереворежущего инструмента // Труды Братского государственного технического университета. - Т.2. - Братск: «БрГТУ», 2001. - С. 111-114.

32. Янюшкин А.С. Результаты исследований поверхности алмазных кругов в процессе затачивания твердосплавных инструментов // Материалы научно техн. конференции. - Братск: БрГТУ, 2001. - С 180-190.

33.' Янюшкин А.С, Ереско СП. Технология обеспечения качества поверхностного слоя деталей машин способом алмазного электрохимического шлифования // Транспортные средства Сибири: Межвуз. сб. научных трудов с междун. уч. Вып. 8. / Под ред. СП. Ереско. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2002. - С. 368-674.

34. Янюшкин А.С, Попов В.Ю. Поверхность алмазного круга после электроалмазного шлифования быстрорежущей стали // Труды Братского гос. тех. ун-та. В 2-х т. -

Т.2.-Братск,2002.-С. 146-151.

35. Янпольский В.В., Якимов С.А., Янюшкин А.С Особенности обработки (шлифование и заточка) безвольфрамовых твёрдых сплавов МДТ // Механики XXI веку: Межрегиональная НТК с международным участием. Сборник докладов - Братск: БрГТУ, 2002. - С. 207-209.

36. Попов В.Ю., Янюшкин А.С, Сурьев А.А. Исследование силы Ру при шлифовании методом двойного травления // Новые материалы и технологии в машиностроении: Сборник научных трудов. Вып. 1. - Брянск, 2002. - С. 83-86.

37. Попов В.Ю., Янюшкин А.С. Состояние передней поверхности образцов, из сталей Р6М5 после электроалмазного шлифования // Объединённый научный журнал. — М.: Тезарус, 2002. - № 21. - С. 63-65.

38. Янюшкин А.С, Попов В.Ю. Шероховатость поверхности после шлифования по методу двойного травления // Объединённый научный журнал. - М.: Тезарус,

2002.-№21.-С. 65-67.

39. Янюшкин А.С, Сурьев А.А. Строение алмазоносного слоя кругов на металлической связке при обработке твердых сплавов различными методами. 2 межрегиональная научно-практическая конференция «Технические, науки, технологии и экономика». Материалы конференции. - Чита: ЧитГТУ,, 2002. - С 25-36.

40. Попов В.Ю., Янюшкин А.С Исследование удельного расхода шлифовальных кругов при шлифовании по методу двойного травления // Новые материалы и технологии в машиностроении: Сборник научных трудов. Вып. 1. - Брянск, 2002. -С. 80-83,

41. Попов В.Ю., Янюшкин А.С., Ереско СП. Моделирование процессов комбинированного электроалмазного шлифования: Материалы второй международной конференции «Проблемы механики современных машин». - Т. 3. - Улан-Удэ, 2003. -С. 120-123.

42. Сафонов CO., Янюшкин А.С, Труфанов А.Ю. Электродные процессы при электрохимическом алмазном шлифовании твердых сплавов: Труды Братского государственного технического университета. — Том 2. — Братск: ГОУ ВПО «БрГТУ», 2003Г-С79-83.

43. Лобанов Д.В., Янюшкин А.С, Самусев И.Н. Использование метода графов при моделировании конструкций сборного фрезерного дереворежущего инструмента: Труды Братского государственного технического университета. - Том 2. - Братск: ГОУ ВПО «БрГТУ», 2003. - С 91-95.

44. Янюшкин А.С., Сурьев А.А., Ереско СП. Электроалмазное затачивание твердосплавных инструментов: Труды Братского государственного технического университета. - Том 2. - Братск: ГОУ ВПО «БрГТУ», 2003. - С. 100-111.

45. Янюшкин А.С, Попов В.Ю., Ереско СП. Опыт применения комбинированной электроалмазной обработки высокопрочных материалов // Естественные и инженерные науки - развитию регионов: Материалы межрегиональной научно-технической конференции. - Братск: БрГТУ, 2003. - С 108-109.

46. Янюшкин А.С. Исследование засаливания алмазных кругов на металлической связке: Справочник. Инженерный журнал, 2003. - № 7 - С 15-18.

47. Степанов Ю.С, Янюшкин А.С Исследование алмазоносного слоя кругов на металлической связке при обработке твердых сплавов различными методами // Известия ОрелГТУ: Научный журнал. Серия "Машиностроение. Приборостроение",

2003.-№1-2.-С2-8.

48

49

50

51

52

53

54

55

56.

57

58

59

60

Степанов Ю.С., Тарапанов А.С., Янюшкин А.С. Технология комбинированного электроалмазного шлифования (затачивания) твердосплавного режущего инструмента // Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения

- Технология-2003: Материалы Международной научно-технической конференции - Орел, 2003. - С. 154-158.

Янюшкин А.С, Лобанов Д.В., Кузнецов A.M. Совершенствование конструкций фрезерного дереворежущего инструмента // Новые материалы и технологии в машиностроении. - Сборник научных трудов. - вып.2. - Брянск, 2003. - С. 102-105. Янюшкин А.С, Лобанов Д.В., Кузнецов A.M. Перспективные инструментальные материалы для деревообрабатывающего инструмента // Новые материалы и технологии в машиностроении. - Сборник научных трудов. - вып.2. - Брянск, 2003. -С.105-107.

Степанов Ю.С, Янюшкин А.С. Соотношение между величиной растравленного и глубиной срезаемого слоя при электроалмазном шлифовании режущего инструмента // Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения

- Технология-2003: Материалы Международной НКТ. - Орел, 2003. - С 571-576. Янюшкин А.С., Мамаев Л.А., Сурьев А.А., Ереско СП. Технология алмазной обработки неэлектропроводных материалов // Горные машины и автоматика, 2003. -№11. - С 43-46.

Янюшкин А.С, Лобанов Д.В., Кузнецов A.M. Конструктивные решения при создании сложнопрофильного инструмента // Механики XXI веку: 3-я Межрегиональная НТК с международным участием. Сборник докладов. - Братск: БрГТУ, 2003.-С. 123-127.

Янюшкин А.С, Сурьев А.А., Кузнецов A.M. Электрохимическая правка абразивного круга на токопроводящей связке // Механики XXI веку: 3-я Межрегиональная НТК с международным участием. Сборник докладов. - Братск: БрГТУ, 2003. -С 137-142.

Сафонов CO., Янюшкин А.С, Труфанов А.Ю. Электрохимические процессы, происходящие на поверхности алмазного круга при электрохимическом шлифовании: Труды Братского государственного технического университета. - Том 2. -Братск: ГОУ ВПО «БрГТУ», 2004. - С. 122-125.

Сурьев А.А., Янюшкин А.С Влияние формы катода на процесс электрохимической правки абразивного круга: Труды Братского государственного технического университета. - Том 2. - Братск: ГОУ ВПО «БрГТУ», 2004. - С 91-95. Лобанов Д.В., Янюшкин А.С. Недостатки традиционных методов затачивания твердосплавного инструмента и пути их совершенствования: Труды Братского государственного технического университета. - Том 2. - Братск: ГОУ ВПО «БрГТУ», 2004.-С 95-98.

Янюшкин А.С Контактные процессы на поверхности шлифовальных кругов при затачивании режущих инструментов: Труды Братского государственного технического университета. - Том 2. - Братск: ГОУ ВПО «БрГТУ», 2004. - С. 99-115. Янюшкин А.С Контактные процессы при затачивании режущих инструментов: Труды Братского государственного технического университета. - Том 2. - Братск: ГОУ ВПО «БрГТУ», 2004. - С. 115-122.

Шоркин B.C., Янюшкин А.С, Проблемы и решения количественной оценки процесса засаливания шлифовальных кругов на металлической связке: Справочник. Инженерный журнал, № 5,2004. — С 56-62.

61. Янюшкин А.С., Шоркин B.C. Роль адгезии и диффузии в процессе засаливания алмазных кругов на металлической связке: Справочник. Инженерный журнал, 2004.-№7.-С. 32-40.

62. Янюшкин А.С., Лобанов Д.В., Слепенко Е.А. Анализ стойкости титановольфра-мокобальтовых твердых сплавов при обработке древесностружечных плит // Актуальные проблемы лесного комплекса. Сборник научных трудов по итогам 5-ой международной научно-технической конференции. - Брянск, БГИТА, 2004. - С. 259-262.

Авторские свидетельства и патенты:

63. Дмитриев А.В., Никитин А.И., Янюшкин А.С. Турбоциклон. Автор, св-во № 956033 - опубл. в Б.И. -1982. - № 33.

64. Лавринев В.И., Сарандаев В.Н., Корж Н.Я., Янюшкин А.С. Электролит для электрохимического шлифования. Автор, св-во № 1366332. опубл. в Б.И.-1988.-№ 2.

65. Патент РФ 2210749 / МКИ С 2 G 01 L 1/22. Тензометрическая вставка для измерения малых сил при электроалмазном шлифовании / Янюшкин А.С, Попов В.Ю., Сурьев А.А., Янпольский В.В. - № 2001116429/28, заяв. 13.06.2001. - опубл.

20.08.2003. -Бюл.№ 23.

66. Патент РФ 2215641 / МКИ В 24 В 49/00, G 01 L 5/00. Приспособления для измерения малых сил при электроалмазном шлифовании / Янюшкин А.С, Попов В.Ю., Сурьев А.А., Янпольский В.В. - № 2001116428/28, заяв. 12.06.2001. - опубл. 10. П.2003.-Бюл. №31.

67. Патент РФ на полезную модель RU 36092 / 7 В 28 В 11/08, G 01В 5/28. Установка для определения износа диска заглаживающей машины / Мамаев Л.А., Янюшкин А.С, Герасимов С.Н., Медведев А.В. - № 2002113482/20, заяв. 23.05.2002. - опубл.

27.02.2004.-Бюл.№ 6.

68. Патент РФ на полезную модель RU 36091 U1 / 7 В 28 В 11/00. Стенд для измерения шероховатости поверхностей строительных материалов / Мамаев Л.А., Янюшкин А.С., Герасимов С.Н., Кононов А.А., Гаак В.В. - № 2002103454/20, заяв. 06.02.2002. - опубл. 27.022004. - Бюл. № 6.

69. Патент РФ 2228261 С2 / МКИ 7 В 27 G 13/12. Сборная фреза для деревообработки / Янюшкин А.С, Лобанов Д.В. - № 2002117387/02, заяв. 28.06.2002. - опубл. 10.05.2004.-Бюл. №13.

70. Расчет энергии адгезии металлов и их сплавов (Adgez v. 1.0)7 Янюшкин А.С, Сле-пенко Е.А. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2004610668. М.: Роспатент. 20.01.2004.

71. Расчет энергии взаимодействия инструментального и обрабатываемого материалов при электроалмазном шлифовании (Shlief v. 1.0)7 Янюшкин А.С, Слепенко Е.А., Шоркин B.C. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2004610216. М.: Роспатент. 04.02.2004.

72. Расчет напряжения и плотности тока правки в электрической цепи при комбинированном шлифовании (Electrode v. 1.0)7 Янюшкин А.С, Сурьев А.А., Слепенко Е.А. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2004611425. М.: Роспатент. 08.04.2004.

Янюшкин Александр Сергеевич

Контактное взаимодействие при комбинированном электроалмазном затачивании твердосплавных инструментов

ИД №05672 от 22.08 01 г. Подписано к печати 06 09 04 г. Формат 60x84 1/16 Печать офсетная Тираж 100 экз Заказ №69

Отпечатано в издательстве Братского государственного технического университета. 665709, Братск, ул Макаренко, 40.

$ 16847

Введение.

Глава 1. Современное состояние теоретических и практических исследований процесса затачивания твёрдосплавного инструмента, цель и задачи исследования.

1.1. Методы затачивания твёрдосплавного инструмента

1.1.1. Абразивно-алмазное затачивание

1.1.2. Электроалмазное затачивание.

1.2. Состояние рабочей поверхности круга при разных методах затачивания.

1.3. Потеря работоспособности алмазных кругов и методы восстановления их режущих свойств

1.3.1. Причины потери алмазными кругами режущей способности.

1.3.2. Засаливание алмазных кругов на металлической связке.

1.3.3. Методы восстановления режущих свойств круга.

1.4. Качество инструмента, заточенного различными методами.

1.4.1. Формирование геометрических показателей качества режущих инструментов

1.4.2. Физическое состояние поверхностного слоя.

1.5. Проблемы количественной оценки процесса засаливания с позиций адгезии инструментального и обрабатываемого материала.

1.5.1. Анализ методов определения адгезионно-диффузионных явлений

1.5.2. Гипотеза о начальном напряженном состоянии в твердых телах.

1.6. Выбор и обоснование основных направлений исследований и разработок

Глава 2. Разработка теории контактного взаимодействия инструментального и обрабатываемого материалов

2.1. Гипотезы о механическом поведении инструментальных

4 и обрабатываемых материалов на контактных поверхностях

2.2. Модель инструментального и обрабатываемого материалов в зоне их контакта.

2.3. Представление об адгезии в рамках предложенной модели.

2.4. Учет реальных условий процесса затачивания режущего инструмента кругами на металлической связке при вычислении энергии адгезии.

2.5. Установление режима самозатачивания круга и критерии оценки его нормальной работы

Выводы по 2 главе. щ

Глава 3. Экспериментальные данные о строение алмазоносного слоя и природа засаливания кругов на металлической связке.

3.1. Общие положения.

3.2. Подготовка эталона

3.3. Поверхность круга после затачивания без СОЖ.

3.4. Состояние поверхности круга после затачивания электрохимическим методом.

3.5. Поверхность круга после затачивания с непрерывной

Щ электрохимической правкой круга.

3.6. Состояние поверхности круга после затачивания твердого сплава комбинированным методом.

3.7. О природе засаливания алмазных кругов на металлической связке.

3.8. Пример расчета энергии адгезии с учетом наличия пассивирующих пленок.

Выводы по 3 главе.

Глава 4. Исследование качества твёрдосплавного инструмента, заточенного разными методами. ф 4.1. Общие положения.

4.2. Качество инструмента, заточенного без СОЖ.

4.3. Качество инструмента, заточенного при непрерывной электрохимической правке круга.

4.4. Качество инструмента, заточенного при электрохимическом травлении.

4.5. Качество инструмента, заточенного методом двойного травления.

4.6. Распределение микротвердости по передней поверхности у твердосплавных пластин, заточенных различными методами

4.7. Исследование дефектного слоя твердого сплава, затачиваемого различными методами.

4.8. Рсчет энергии адгезии с учетом наличия пассивирующих пленок на обрабатываемой поверхности инструмента.

Выводы по 4 главе.

Глава 5. Исследование основных показателей процесса комбинированной электроалмазной обработки режущих инструментов.

5.1. Общие положения.

5.2. Влияние режимов затачивания на режущую способность круга

5.3. Влияние режимов резания на износостойкость алмазных кругов

Ф 5.4. Влияние электрических параметров обработки на удельный расход алмазов.

5.4.1. Влияние плотности силы тока правки на удельный расход алмазов.

5.4.2. Влияние плотности силы тока травления на удельный расход алмазов.

5.5. Изучение влияния режимов резания на шероховатость заточенной поверхности.

5.6. Влияние режимов резания на эффективную мощность затачивания щ твердосплавных инструментов

5.7. Расход алмазов от времени правки алмазного круга

Выводы по 5 главе.

Глава 6. Преимущества МДТ и рекомендации по рациональному применению в промышленности

6.1. Соотношение между величиной растравленного слоя и глубиной поперечной подачи при затачивании

6.2. Взаимосвязь дефектного слоя с электрическими и механическими режимами резания

6.3. Стойкость инструмента, заточенного различными методами, и комплексный показатель качества

6.4. Влияние характеристики алмазных кругов на технико-экономические показатели алмазной обработки.

Развитие машиностроения на современном этапе связано с возрастающими требованиями к качеству изготавливаемых изделий. Для машиностроителей понятие качества, прежде всего, связано с точностью размеров, геометрической формы, взаимного расположения поверхностей и их шероховатостью, прочностными свойствами деталей. С другой стороны ожидается резкое возрастание применения легких дисперсно-упрочненных металлов и пластмасс в качестве конструкционных материалов, выпуск сталей и сплавов со специальными свойствами повышенной прочности и твердости. Таким образом, со временем придется обрабатывать все большее количество материалов класса высокопрочных и труднообрабатываемых.

Решение встающих проблем механообработки связано с изучением контактных процессов, происходящих в зоне резания (на уровне «микромира») с позиций физики твердого тела и на этой основе управление качеством поверхностного слоя. Действительно в процессе резания чрезвычайно плотный контакт, возникает физическая граница раздела инструментального и обрабатываемого материалов, где закономерно образуется естественный граничный слой (третье тело) или дефектный слой. Процессы, обуславливающие появление этого слоя, совершаются на атомно-молекулярном уровне, осуществляются на активированных участках контакта и, как правило, по мере удаления от режущей кромки (границы раздела) возрастают до определенного максимума и затем постепенно затухают. Граничный слой является продуктом интенсивных адгезионно-диффузионных процессов, о чем, прежде всего, свидетельствует ряд данных, в том числе экспериментально установленных.

О глубоких превращениях поверхностных контактных слоев свидетельствуют специфические состояния отдельных микрообъемов контактной зоны (резкое изменение структуры, пластическая деформация, образование вакансий, дефектов упаковки и др.). Полученные экспериментальные данные убедительно показывают, что при обработке высокопрочных и труднообрабатываемых материалов, сам процесс шлифования является уникальным генератором энергии, мощность которого в зависимости от свойств обрабатываемого материала, режимов и условий обработки и ряда других факторов может изменяться в широких пределах.

Поскольку трение при шлифовании осложнено интенсивными адгезионными явлениями или схватыванием, а контакт, согласно нашим данным, на всей площади взаимодействия дискретен, то процессы и реакции в граничных слоях концентрируются в малых объемах, где локальная плотность энергии может быть чрезвычайно высока. Таким образом, практически при любых режимах шлифования, независимо от скорости и других условий резания, закономерно воспроизводится контактная обстановка с параметрами, характерными для взрыва или удара, где осуществляются энергоемкие процессы, вплоть до аллотропических превращений, таких как переход алмаза в графит, фазовых и структурных изменениях.

Так в общих чертах можно объяснить появление «третьего тела». Будучи граничным, этот слой принадлежит как инструментальному материалу, так и обрабатываемой поверхности, поэтому интенсивность изнашивания абразивных зерен и качество новой поверхности становится функцией контактных физико-химических процессов и реакций. С этих позиций, с одной стороны, особое значение приобретает такое свойство инструментального материала, как химическая инертность по отношению к обрабатываемому, а с другой, очень важно правильное сочетание инструментального материала с обрабатываемым и с внешней средой.

Именно эти обстоятельства являются основополагающими при выборе эффективной области применения всех шлифовальных кругов и, прежде всего, из сверхтвердых материалов — алмаза и кубического нитрида бора, работающих на напряженных тепловых режимах, где роль диффузионных процессов и химических реакций особенно велика.

В связи с этим обстоятельством, а также развитием машиностроения в направлении глубокой и всеобъемлющей автоматизации на базе широкого применения станков с ЧПУ, обрабатывающих центров, различных интегральных гибких станочных систем, где требования к качеству и надежности инструмента особо велики, резко повышается роль операций затачивания в. В частности, разработка рациональных условий затачивания твердых сплавов составляет ныне серьезную и актуальную научно-практическую задачу. Дело в том, что интегральный критерий качества — стойкость режущего инструмента, мало дает для понимания природы этого важнейшего показателя. Научный же аспект качества чрезвычайно емок и многообразен. Он требует исследований на всех уровнях: макро-, микро- и субмикро-.

Процесс затачивания — область, в которую входит настоящее исследование - представляет собой разновидность процесса резания и подчиняется общим его законам. В то же время любой акт резания лезвийным или абразивным инструментом представляет собой процесс разрушения, при котором удаление срезаемого слоя неизбежно связано и с нанесением «травмы» вновь образованным поверхностям, в нашем случае — не только затачиваемой, но и смежной. Эти поверхности, их дефектный слой, а следовательно качество, и надежность инструмента формируются в граничной зоне взаимодействия круга с инструментом. Несомненно, что важную роль здесь играют физико-химические явления, однако, адекватный механизм образования рабочего слоя инструмента мало изучен, а состав и природа его остаются спорными.

Исследования, выполненные в последние годы Тульским, Харьковским, Челябинским университетами, институтом сверхтвердых материалов НАН Украины, МВТУ им. Н.Э.Баумана, институтом электрохимии РАН, ЭНИМС, ВНИИинструмент, а также нашим коллективом и др., показывают, что одним из перспективных видов затачивания твердосплавных режущих инструментов является электроалмазное шлифование. Среди прогрессивных электроалмазных методов шлифования и затачивания следует отметить электрохимические и электрозионные методы. Они отличаются от других высокой производительностью. Однако из-за низкого качества обработанных поверхностей эти методы рекомендуют в основном для черновой обработки.

С точки зрения повышения качества, и производительности заслуживает внимания комбинированный электрохимический метод, который состоит в одновременном электрохимическом растворении затачиваемой поверхности и непрерывной правке круга (МДТ).

Все исследования, количественные и качественные, выполнены в процессе затачивания различных твердосплавных инструментов алмазными кругами на металлических связках. Всего исследовано более 40 различных марок кругов. В качестве основного метода применялся МДТ и его разновидности: шлифование с непрерывной электрохимической правкой круга; алмазное электрохимическое шлифование и для сравнения шлифование без СОЖ. Проведены следующие экспериментальные исследования. Исследования радиальной силы резания, режущей способности, удельного расхода алмазных кругов, мощности резания, себестоимости операции затачивания, шероховатости обработанной поверхности, микротвердости твердосплавных пластин, дефектных слоев после обработки, стойкости инструмента выполнены на различных режимах резания при различных методах обработки. На каждом этапе даны сравнительные оценки и установлены рациональные режимы обработки. При изучении природы, структуры, элементного и фазового состава контактирующих поверхностей применялись методы металлографического анализа, растровой электронной микроскопии, микрорентгеноспектрального и рентгеноструктурного анализа.

В первой главе рассмотрены общие вопросы обеспечения работоспособности алмазных кругов на металлической связке, рассматриваются причины потери и способы восстановления режущей способности алмазных кругов, состояние рабочей поверхности круга, удельный расход алмазов при различных методах затачивания. Анализируются взгляды на процесс засаливания и формирования качества твердосплавного инструмента в различных условиях затачивания.

Вторая глава посвящена анализу различных схем процесса электроалмазного затачивания твердосплавных инструментов и установлению критерия работы алмазных кругов на металлической связке в режиме самозатачивания. Также разработке теории контактного взаимодействия инструментального и обрабатываемого материалов.

В третьей главе изучена природа засаливания алмазных кругов на металлической связке, строение и топография изменения поверхности алмазного слоя круга. Особое внимание уделено формированию поверхностного слоя при затачивании без СОЖ, поскольку в этом процессе удается полнее выявить вторичные структуры, ответственные за засаливание круга. Анализируются причины потери работоспособности алмазных кругов и выдвигаются предложения для устранения этого «вредного» влияния.

В четвертой главе изложены результаты изучения механизма образования дефектного слоя на заточенном твердосплавном инструменте, показаны размеры этих слоев, дана общая классификация дефектов и выявлены доминирующие дефекты в различных процессах затачивания. Анализ полученных данных позволил более дифференцированно рассмотреть виды дефектов и на этой основе скорректировать и расширить ранее сформулированные показатели качества заточенного твердосплавного инструмента.

В пятой главе представлены исследования основных показателей процесса комбинированного электроалмазного затачивания режущих инструментов, показана связь их с режимами и условиями обработки. Особое внимание уделено исследованиям режущей способности, удельному расходу алмазных кругов, шероховатости обработанной поверхности, эффективной мощности резания.

В шестой главе излагаются результаты исследования качества твердосплавного инструмента, заточенного комбинированным методом Изучена стойкость и комплексный показатель качества твердосплавных резцов, заточенных разными методами. Исследования выполнены в лабораторных и реальных условиях производства ЧЗПТ, ЧАЗ, ПТЗ. Даны рекомендации промышленности по рациональным режимам затачивания твердосплавного инструмента, модернизации заточного и шлифовального оборудования под процессы комбинированной электроалмазной обработки, условиям безопасности, выбору кругов и другим вопросам организации затачивания инструмента.

В заключении приведены основные выводы работы.

Выводы по 6 главе

1. Установлена закономерная связь между размерами дефектного слоя, режимами резания и электрическими параметрами, позволившая вывести математическую зависимость для определения величины поперечной подачи, гарантирующей минимальный уровень дефектов на твердосплавном инструменте.

2. Доказано, что существенные преимущества перед исследованными методами электроалмазного затачивания по важнейшим параметрам: величине дефектного слоя и качеству (стойкости инструмента и комплексному показателю качества), удельному расходу алмазов и режущей способности круга, мощности и себестоимости операции затачивания имеет комбинированный электроалмазный метод, который целесообразно широко применять в промышленности.

3. Рекомендованы рациональные режимы обработки твердых сплавов группы ВК и ТК. Результаты испытаний, выполненных в лабораторных и производственных условиях, свидетельствуют о повышении стойкости твердосплавного инструмента в 1,5.2 раза, а коэффициент вариации о надежности инструмента, заточенного по предлагаемой технологии, — в 2,2.2,5 раза.

4. Представлены различные варианты модернизации заточного оборудования, дано конструктивное описание узлов оснастки, электрических схем комбинированной электроалмазной обработки, достаточных для внедрения результатов диссертационной работы в промышленности и создания на этой основе высокоэффективных технологий обработки высокопрочных и труднообрабатываемых материалов. Отмечены перспективы исследований, выполняемых в данном направлении.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработана теория процесса засаливания алмазных кругов с металлической связкой, на основе которой создана универсальная методика расчета энергии адгезионно-диффузионного взаимодействия в зоне контакта инструментального и обрабатываемого материалов, позволившая установить причину потери работоспособности алмазных кругов на металлической связке и найти пути устранения этого негативного явления.

2. Установлено, что в процессе затачивания образуется область, которая одновременно принадлежит алмазоносному слою круга и затачиваемой поверхности инструмента. Протекающие здесь контактные процессы и химические реакции ответственны как за засаливание круга, так и за образование дефектного слоя на заточенном инструменте. Доказано, что засаленный слой, который непосредственно влияет на все результаты процесса затачивания, имеет сложную механо-физико-химическую природу: он состоит из компонентов обрабатываемого материала, связки круга и вторичных соединений, образовавшихся в результате адгезионно-диффузионных явлений, химических реакций и рекристаллизации.

3. Построена математическая модель контактного взаимодействия инструментального и обрабатываемого материалов, позволившая:

- вычислить энергию адгезии элементов обрабатываемого материала и металлической основы шлифовального круга с учетом их механических свойств;

- на основе прочностных свойств контактирующих материалов оценить возможность механического отделения засаленного слоя от поверхности круга без разрушения его основы.

4. Составлена классификация видов контактного взаимодействия инструментального и обрабатываемого материалов при комбинированном электроалмазном затачивании режущих инструментов. Разработан комплекс программ для расчета на ЭВМ энергии адгезионного взаимодействия элементов контактирующих пар. Выполнены примеры расчета энергии адгезии при алмазном затачивании твердосплавных инструментов.

5. Разработана теория контактного взаимодействия инструментального и обрабатываемого материалов, для целенаправленного выбора рецептуры электролитов и комплекса новых металлических связок при изготовлении (производстве) шлифовальных кругов, исключающих процесс засаливания и гарантирующих их работу в режиме самозатачивания.

6. Установлено, что дефектный слой, определяющий качество инструмента, в общем виде имеет сложную природу. Он включает: механические повреждения, выкрашивания, макро- и микротрещины; элементно-фазовые изменения, вызванные физико-химическими процессами и реакциями, которые обусловлены контактной энергией высокой плотности; растравливание поверхностей, вызванное электрохимическими процессами; поверхностную пластическую деформацию, обусловленную трением, высокими контактными силовыми и тепловыми нагрузками.

Дефектному слою инструмента, заточенному без СОЖ и методом с непрерывной электрохимической правкой круга, присущи механические повреждения и элементно-фазовые изменения с преобладанием первых. Для инструментов, заточенных электрохимическим методом, характерно растравливание поверхностей, а также и элементно-фазовые изменения. При комбинированном методе дефекты включают характерные признаки для двух предыдущих методов, однако они существенно минимизированы.

7. Доказано, что режим устойчивого самозатачивания наиболее полно реализуется в условиях непрерывной электрохимической правки круга и одновременного травления обрабатываемой поверхности и характеризуется постоянством силы Рг Наиболее благоприятными являются условия самозатачивания, которые достигаются управлением плотностью тока правки более 0,2 А/см2 и травления в пределах 15. .20 А/см2.

8. Установлено, что при комбинированном методе воздействие абразивного резания и анодного растворения обработанной поверхности позволяет снизить шероховатость на 30-40 % по сравнению с другими электроалмазными методами ив 1,5.2 раза по сравнению с обычным алмазным шлифованием.

9. Установлено, что на передней поверхности, вблизи режущей кромки, образуется окисная пленка, предохраняющая инструмент от растравливания, имеет характерный цвет и является результатом, как окисления компонентов твердого сплава, так и осаждения на поверхности компонентов связки круга и электролита. Показано разупрочнение передней поверхности на величину до 3 Л мм при плотности тока превышающей 40 А/см при алмазном электрохимическом шлифовании и до 30.40 мкм при комбинированной обработке. Предложены решения, обеспечивающие снижение дефектов разупрочнения на контактных поверхностях инструмента.

10. Доказано, что существенные преимущества перед исследованными методами электроалмазного затачивания по важнейшим параметрам: величине дефектного слоя, качеству (стойкости и комплексному показателю качества), удельному расходу алмазов, режущей способности, мощности и другим технико-экономическим показателям имеет комбинированный электроалмазный метод, который целесообразно широко применять в промышленности.

11. Опыт применения комбинированного электроалмазного затачивания в производственных условиях показал, что он пригоден для затачивания самых разнообразных инструментов: резцов, фрез, зенкеров, сверл и др. Результаты стойкостных испытаний свидетельствуют о повышении стойкости в 1,5.2 раза, а коэффициент вариации о надежности инструмента, заточенного методом электрохимического шлифования с одновременной непрерывной правкой круга в 2,5 раза.

12. С учетом теоретических и экспериментальных исследований предложен метод комбинированного затачивания (шлифования) кругами на металлической связках с непрерывной правкой, в котором реализуется многовариантность процессов электроалмазной обработки.

13. Выполненные исследования позволяют разработать новые высокоэффективные технологии обработки высокопрочных и труднообрабатываемых материалов, с применением кругов на металлической связке, модернизированного или вновь проектируемого оборудования и технологической оснастки.

14. Результаты диссертационной работы внедрены на ряде предприятий: Чебоксарском заводе промышленных тракторов; Павлодарском тракторном заводе; Чебоксарском агрегатном заводе; Братском алюминиевом заводе; Сиб-НИИ строительного и дорожного машиностроения и других предприятиях, а также внедрены в учебный процесс для студентов, магистрантов, аспирантов специальности "Технология машиностроения".

1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных решений. — М.: Машиностроение. - Наука, 1976.-275 с.

2. Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия. М.: Высш. шк., 1969. —512 с.

3. Балан Т.Р., Боримчук Н.И., Бочко А.Б. и др. Структурное исследование продуктов ударного сжатия графита // Сверхтвердые материалы. 1983. - Вып. З.-С. 19-23.

4. Баранчиков В.И., Тарапанов А.С., Харламов Г.А. Обработка специальных материалов в машиностроении: Справочник. — М.: Машиностроение, 2002. 264 с. (Б-ка технолога).

5. Беззубенко Н.К. и др. Влияние способа приработки и правки брусков из сверхтвердых материалов на их работоспособность // Алмазы ВНИИАШ, — М., 1973.-№5.-с. 9-12.

6. Беззубенко Н.К., Казбанов Г.Н. Алмазное шлифование с непрерывной электрохимической правкой круга // Станки и инструмент, №6, 1972. — С. 41-42.

7. Безъязычный В.Ф. Влияние качества поверхностного слоя после механической обработки на эксплуатационные свойства деталей машин. // Инженерия поверхности. Прил. №4. Справочник. Инженерный журнал. 2001.-С. 9-16.

8. Беккер М.С., Гордон М.Б., Лосева Н.Р. К механизму действия СОЖ при затачивании инструментальных сталей. В кн.: Вопросы теории действия сма-зочно-охлаждающих технологических средств в процессе обработки металлов резанием. Горький. Вып. 3. - С. 3-12.

9. Бобров В.Ф. Основы теории резания. М.: Машиностроение, 1975.344 с.

10. Богомолова Н.А. Практическая металлография. — М.: Высш. шк., 1982.- 272 с.

11. Бокучава Г.В., Сирадзе A.M., Турманидзе Р.С. Определение диффузионной способности алмаза в контакте с твердыми сплавами // Физические процессы при резании металлов. — Волгоград, 1980. — Вып. 1. — С. 52-57.

12. Вакс В.Г. Межатомные взаимодействия и связь в твердых телах. М., ИздАТ, 2002 256 с.

13. Валиков Е.Н. Основные направления развития инструментального производства. // Исследование в области инструментального производства и обработки металлов резанием — Тула, 1984. — С. 3-11.

14. Верещака А.С. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями,- М.: Машиностроение, 1993. — 336 с.

15. Гагрин В.Г. Термическое разрушение синтетических алмазов // Сверхтвердые материалы. —1982. — №2. С. 17-19.

16. Гладких Л.И., Свердлова Б.М., Фукс М.Я. Остаточные напряжения в поверхностном слое твердосплавных пластинок после алмазного шлифования // Физико-химическая механика материалов, 1968. Т. 4, №6. — С. 697-702.

17. Гартфельдер В.А., Сарандаев В.Н., Янюшкин А.С. Опыт рационального применения лезвийного инструмента из СТМ на Чебоксарском заводе промышленных тракторов. Высокоэффективные процессы обработки резанием конструкционных материалов. М., 1986. - С. 39-44.

18. Гордон М.Б., Федяров В.И., Янюшкин А.С. и др. Непрерывная электрохимическая правка алмазных кругов на металлической связке // Технология автомобилестроения. 1976. — №4 (39). — С. 27-29.

19. Гордон М.Б. Роль физико-химических процессов при резании материалов // Теория трения, смазки и обрабатываемости металлов. Чув. ун-т. — Чебоксары, 1981.-С. 3-11.

20. Гордон М.Б., Янюшкин А.С. Высокоэффективная электрохимическая обработка твердых сплавов в режиме самозатачивания алмазного круга и одновременного травления поверхности изделий // Вестник машиностроения. -1984. -№3.-78 с.

21. Горелик С.С., Расторгуев Л.И., Скаков Ю.А. Рентгеновский и электрон-нос копический анализ. М.: Металлургия, 1970. - 368 с.

22. Горелик С.С., Дашевский М.Я. Материаловедение полупроводников и диэлектриков М.: Металлургия, 1988 - 576 с.

23. Гостев В.В. Алмазно-электрохимическое шлифование твердых сплавов. Киев: Вища школа, 1974. — 124 с.

24. Гостев В.В. Качество поверхности твердых сплавов // Синтетические алмазы. 1972. - №4. - С. 27-31.

25. Грабченко А.И., Залога В.А. Исследование распределения плотности тока по длине межэлектродного зазора и кинетики растворения твердых сплавов при электроалмазном шлифовании // Резание и инструмент. Харьков, 1975.-Вып. 2.-С. 43-48.

26. Грабченко А.И. Шероховатость рабочих поверхностей режущих инструментов при алмазной заточке и доводке // Станки и режущие инструменты. Вып. 4. Харьков: Изд-во ХГУ, 1967. - С. 60-64.

27. Гродзинский Э.Я., Зубатова Л.С., Костин Г.Б. Алмазное электроэрозионное шлифование безвольфрамовых твердых сплавов // Станки и инструмент. -1983.-№2.-С. 22-23.

28. Гродзинский Э.Я. Электрические процессы при алмазно-электрохимическом шлифовании // Синтетические алмазы. 1978. Вып. 1. - С. 27-29.

29. Гродзинский Э.Я. Сравнительные характеристики электрохимической и алмазно-электрохимической обработки: Материалы международной конференции по применению синтетических алмазов в промышленности. — Киев, 1971.-С. 61-63.

30. Гродзинский Э.Я. и др. Некоторые вопросы при абразивной обработке / Э.Я. Гродзинский, М.И. Ломоносов, М.В. Кодпов, Л.С. Зубатова. Электрофизические и электрохимические методы обработки. Вып. 3. — М., 1973. — С. 11-14.

31. Голоденко Б.А., Смоленцев В.П. Организация целенаправленного формирования новых методов комбинированной обработки //Вестник машиностроения. 1994. №4. С.25 28.

32. Дальский A.M., Васильев А.С., Кондаков А.И. Технологическое наследие и направленно формирование эксплуатационных свойств изделий машиностроения // Известия вузов. Машиностроение. 1996. № 10 12. С. 70 — 76.

33. Дагаев Н.Л., Филимоненко В.И., Крейман Б.М. Электроалмазное шлифование твердых сплавов // Синтетические алмазы. 1971. — №5. С. 1—7.

34. Друй М.С., Сохор М.И., Федотова С.М. Исследование порошков природных и синтетических алмазов после нагревания в среде окиси углерода // Алмазы. 1969. - Вып. 4. - С. 4-9.

35. Дягтеренко Н.С. Применение алмазов в инструментальной промышленности // Алмазы М.: НИИмаш, 1970 - Вып. 2 - С. 7-8.

36. Залога В.А. Высокопроизводительное алмазное шлифование твердых сплавов с автономным управлением режущим рельефом круга // Резание и инструмент. Вып. 26: Респуб. межвед. научн. техн. сборник. Харьков: Вища школа, изд-во Харьков, ун-та, 1981. — С. 54-56.

37. Захаренко И.П., Савченко Ю.Я. Исследование различных способов алмазно-электрохимического совместного шлифования твердого сплава и стали // Электрофизические и электрохимические методы обработки. 1973. - №3. — С. 5-7.

38. Захаренко И.П., Шепелев А.А. Алмазная заточка твердосплавного инструмента со стальной державкой. Киев.: Наукова думка, 1976. - 218 с.

39. Захаренко И.П., Шмелев А.А. Алмазная заточка твердосплавного инструмента. Киев.: Наукова думка, 1978. - 218 с.

40. Захаренко И.П. Эффективность обработки инструмента сверхтвердыми материалами. М.: Машиностроение, 1982. - 294 с.

41. Захаренко И.П., Савченко Ю.Я. Алмазно-электролитичес-кая обработка инструмента. — Киев: Наукова думка, 1977. 220 с.

42. Золоторевский B.C. Механические свойства металлов. — М.: Металлургия, 1983.-352 с.

43. Иванов Н.П. Анализ влияния взаимодействия процессов абразивно-эрозионного шлифования на съем металла // Резание и инструмент. Харьков, 1979.-Вып. 22.-С. 49-57.

44. Ипполитов Г.М. Абразивно-алмазная обработка. М.: Машиностроение, 1969.-334 с.

45. Кабанов Б.Н. Электрохимия металлов и адсорбция. М.: Химия, 1968. -462 с.

46. Кабалдин Ю.Г. Математическое моделирование самоорганизующихся процессов в технологических системах обработки резанием. — Владивосток: Дальнаука, 2000. 195 с.

47. Каминский М.Е. и др. Рациональная эксплуатация алмазного инструмента. М.: Машиностроение, 1975. — 241 с.

48. Каратыгин A.M., Коршунов Б.С. Заточка и доводка инструмента. — М.: Машиностроение, 1977. 182 с.

49. Касьян М.В. и др. Изменения в поверхностном слое твердого сплава // Алмазы.- 1971. №9.-С. 13-15.

50. Кащук В.А. Особенности шлифования конструктивных керамических материалов // Вестник машиностроения. 1994. -№10. - С. 21-26.

51. Керша Г.А. и др. К вопросу определения величины электрохимического съема при электроабразивном шлифовании // Реферативный журнал, ВИНИТИ. 1978. -№i 1. С. 56-59.

52. Кикоин И.К., Кикоин А.К. Молекулярная физика- М.: Гл. издат-вофиз.-мат. лит., 1963. 500 с.

53. Колесников К.С., Баландин Г.Ф., Дальский A.M. и др. Технологические основы обеспечения качества машин / Под ред. К.С. Колесникова. — М.: Машиностроение, 1990. 256 с.

54. Колесов И.М. Основы технологии машиностроения: Учебник для вузов. М.: Машиностроение, 1997. - 592 с.

55. Ковыженко Г.И., Пугач Э.А., Созин Ю.И. и др. Качество поверхности твердого сплава при алмазной обработке // Сверхтвердые материалы. 1980. — №4. - С. 44-47.

56. Колорыткин Я.М., Флорианович Г.М. Аномальные явления при растворении металлов // Итоги науки. Электрохимия. Вып. 7. М.: ВИНИТИ, 1971. -С. 5-64.

57. Короткова Л.П., Прокаев Н.В. Качество поверхностей, обработанных шлифовальным инструментом с контролируемой формой зерен // Вестник Куз-ГТУ, 2001. № 2 - С. 76-77.

58. Кузнецов A.M., Евстратов С.С. Повышение качества обработки твердосплавного инструмента // Новое в ЭХРО металлов. Кишинев, 1972. — 48 с.

59. Кулаков Ю.М., Хрульков В.А., Дунин-Барковский И.В. Предотвращение дефектов при шлифовании. М.: Машиностроение, 1975. - 144 с.

60. Киселев В.Ф. Поверхностные явления в полупроводниках и диэлектриках. М.: Наука, 1970. - 310 с.

61. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функций комплексного переменного.- М.: Наука, 1973. 736 с.

62. Ланда В.А., Кантор М.М., Байков В.А. Рентгенографический контроль качества шлифования и заточки инструментов из быстрорежущей стали // Заводская лаборатория. 1964. - Т.30. - №6. - С. 731-734.

63. Левин А.И. Теоретические основы электрохимии. М.: Металлургия, 1972.-543 с.

64. Лоладзе Т.Н., Бокучава Г.В. Износ алмазов и алмазных кругов. М.: Машиностроение, 1967. - 113 с.

65. Лоладзе Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. — М.: Машиностроение, 1982. 320 с.

66. Лосева Н.Р. Исследование путей повышения качества инструмента из быстрорежущей стали и экономичности процесса затачивания. Дисс. канд. техн. наук. Чебоксары, 1980. 198 с.

67. Лосева Н.Р., Янюшкин А.С. Исследование основных параметров процесса затачивания быстрорежущих инструментов кругами из сверхтвердых материалов // Теория резания, смазки и обрабатываемости металлов. Чебоксары, 1978.-Вып. 5.-С. 64-75.

68. Лошак М.Г., Александрова Л.И. Упрочнение твердых сплавов. Киев: Наукова думка, 1977. - 148 с.

69. Лурье Г.Б. Шлифование металлов. — М.: Машиностроение, 1969. 172 с.

70. Лысак Л.И. и др. К вопросу о кристаллической структуре мартенсита закаленной стали // Физика металлов и металловедение. 1965. - Т. 19 (вып. 6). -С. 933-935.

71. Львов В.И., Сафронов В.Г. Электроалмазная обработка металлов и сплавов: Обзор. М.: НИИмаш, 1978. - 67 с.

72. Маслов Е.И. Теории шлифования материалов. — М.: Машиностроение, 1974.-320 с.

73. Маслов Е.Н., Постникова Н.В. Основные направления в развитии теории резания абразивным, алмазным и эльборовым инструментом. М.: Машиностроение, 1975.-48 с.

74. Мильштейн М.З., Вдовин Г.П., Кербиков Л.С. Алмазное шлифование зубьев твердосплавных швееров // Станки и инструмент. — 1970. — №1. С. 7—29.

75. Миндлин Я.Б. Алмазная обработка твердосплавного режущего инструмента // Алмазный инструмент и процессы алмазной обработки. — М., 1961. С. 5-46.

76. Михин Н.М. О связи площади касания и сближения при неподвижном и скользящем контактах. // В кн.: Трение твердых тел. М., 1974. С. 173-178.

77. Мишин В.А., Листопад Л.А. Тонкая структура поверхностей тренияпри резании сталей с применением СОЖ // Теория трения, смазки и обрабатываемости металлов / Чув. ун-т, Чебоксары, 1981. С. 9-16.

78. Мороз Н.И., Исаева Р.Б., Алексеев Г.А., Аронов А.И. Способ электро-эрозионно-электрохимической обработки металлов и сплавов в проточном электролите. А. с. № 193877, 1965.

79. Никитин А.П., Степанов Г.И. Вскрытие зерен алмазных кругов травлением // Станки и инструмент. 1969. - №8 — С. 32-33.

80. Никоноров Ю.И., Медведева М.С. К вопросу об окислении алмазов // Сверхтвердые материалы 1979-Вып. 2.-С. 19-20.

81. Основы теории и практики электрохимической обработки металлов и сплавов / М.В. Щербак и др. М.: Машиностроение, 1981. - 263 с.

82. Петрушин С.И., Бобрович И.М., Корчуганова М.А. Оптимальное проектирование формы режущей части лезвийных инструментов: Учебное пособие. Томск: Изд. ТПУ, 1999. - 91 с.

83. Петч Н. Металлографические аспекты разрушения // Либовец Г. Разрушение. Т. 1. - М.: Мир, 1973. - С. 377 - 420 с.

84. Пелех Б.Л., Коровайчук И.Н. Математические модели в адгезионной механике неоднородных структур // Мех. Неоднородн. Структур: Тез. докл. 3. Всес. Конф. Львов, 1991. - С. 243.

85. Попилов Л.Я. Электрофизическая и электрохимическая обработка материалов: Справочник. М.: Машиностроение, 1982. — 400 с.

86. Попов В.Ю., Янюшкин А.С., Сурьев А.А. Исследование силы Ру при шлифовании методом двойного травления // Новые материалы и технологии в машиностроении: Сборник научных трудов. Вып. 1. Брянск, 2002. — С. 80-86.

87. Попов С.А., Малевский Н.П., Терещенко Л.М. Алмазно-абразивная обработка металлов и твердых сплавов. М.: Машиностроение, 1977. - 263 с.

88. Попов С.А. Критерии работоспособности алмазных кругов // Передовая технология и автоматизация управления процессом обработки деталей машин. Л.: Машиностроение, 1970. - С. 464-470.

89. Пряхин Н.П. Определение доли механического резания при электрохимическом шлифовании // Станки и инструмент. — №7. — 1968. — С. 34-36.

90. Пыжов И.Н., Парсегов С.В., Морштейн Е.Д. Модернизация станка од. ЗЕ624В для заточки инструмента из сверхтвердых материалов // Станки и инструмент. 1983.-№3.-С. 31.

91. Развитие науки о резании металлов / Под ред. Н.Н.Зорева и др. М.: Машиностроение, 1967. — 414 с.

92. Резников А.Н. Алмазные режущие инструменты. — Куйбышев, 1964. -130 с.

93. Резников А.Н. и др. Абразивная и алмазная обработка материалов: Справочник. — М.: Машиностроение, 1977. — 391 с.

94. Розно Н.А., Щегольников Н.Н., Жустерев Е.Н. и др. Синтетические алмазы в обработке металлов и стекла. М.: Машиностроение, 1968. - 255 с.

95. Романов В.Ф. Правка и профилирование абразивного алмазного и эль-борового инструмента. М.: Машиностроение, 1976. - 30 с.

96. Рыжков В.В. и др. Качество поверхности при алмазно-абразивной обработке. Киев: Наукова думка, 1979. — 242 с.

97. Рыжов Э.В., Суслов А.Г., Федоров В.П. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин. М.: Машиностроение, 1979. 175 с.

98. Сагарда А.А. Особенности трения алмаза по металлам // Сверхтвердые материалы. 1979. - Вып. 3. - С. 23-27.

99. Саркисов А.Г., Гаврилов В.Н. Физико-химические основы электроалмазной обработки твердых сплавов // Электронная обработка материалов. -1966.-№6.-С. 59-63.

100. ЮЗ.Сато Кандзи. Теория электролитического шлифования / Пер. с англ., №1771. Машинери (Япония). - 1964. - №27 (420). - С. 1849-1953.

101. Свойства элементов. // Справочник. ч.1. - Физические свойства. - М.:1. Металлургия, 1976. 600 с.

102. Седыкин Ф.В., Чмир М.Я. Исследование химических и физических явлений, возникающих при алмазно-электрохимическом шлифовании // Сверхтвердые материалы. 1983. - Вып. 4. - С. 40-44.

103. Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т. 1 М.: Наука, 1970. - 500 с.

104. Семко М.Ф. и др. Основы алмазного шлифования. Киев: Техника, 1978.- 192 с.

105. Семко М.Ф., Беззубенко Н.К., Михайлуца Э.Б. Электроэрозионный метод правки алмазных кругов на металлических связках с применением жидкостей на водной основе // Синтетические алмазы. — 1974. №4. — С. 14-17.

106. Семко М.Ф., Внуков Ю.Н., Грабченко А.И. и др. Высокопроизводительное электроалмазное шлифование инструментальных материалов. — Киев: В ища шк., 1979. 232 с.

107. Суслов А.Г.,Дальский A.M. Научные основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 2002. — 684 с.

108. Ш.Суслов А.Г., Горленко А.О., Сухарев С.О. Электромеханическая обработка деталей машин: Справочник // Инженерный журнал. — 1998. № 1 (10). — С. 15-18.

109. Суслов А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. — М.: Машиностроение, 2000. 320 с.

110. Смелянский В. М. Механика упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием. — М.: Машиностроение, 2002. 300 с.

111. Степанов Ю.С., Янюшкин А.С. Исследование алмазоносного слоя кругов на металлической связке при обработке твердых сплавов различными методами // Известия ОрелГТУ: Научный журнал. Серия "Машиностроение. Приборостроение", 2003. № 1-2. - С. 2-8.

112. Тарапанов А.С., Харламов Г.А., Шишков С.Е. Технология обработки специальных материалов: Учебное пособие для вузов. — М.: Машиностроение, 2000. 168 с.

113. Технология и экономика электрохимической обработки / Под ред. д-ра техн. наук проф. В.Ф. Седыкина. М.: Машиностроение, 1980. - 192 с.

114. Технологические остаточные напряжения / Под ред. А.В. Подзея. — М.: Машиностроение, 1973.-215 с.

115. Третьяков В.И. Металлорежущие твердые сплавы. — М.: Металлургиз-дат, 1962.-438 с.

116. Тимошенко С.П., Гудъер Дж. Теория упругости. М.: Наука, 1979. -560 с,

117. Тотай А.В. Технологическое обеспечение физических и эксплуатационных свойств поверхностных слоев деталей машин // Трение и износ. 1997. -Т. 18. -№3. — С. 385-397.

118. Узунян М.Д. Алмазно-искровое шлифование твердых сплавов. Резание и инструмент, вып. 26. — Республ. межвед. научно-техн. сборник. Харьков: Вища шк., изд-во Харьков, ун-та, 1981. - С. 42-47.

119. А.С. 343836 (СССР). Устройство для предотвращения разбрызгивания рабочей жидкости к заточным станкам / И.М. Цахновский, Э.И. Паршкин, Ю.А. Тарасов, Э.С. Летучий. Опубл. в Б.И., 1972. - № 21.

120. Феттер К. Электрохимическая кинетика. Пер. с англ. М.: Химия, 1967.-856 с.

121. Физические величины: Справочник / А.П.Бабичев, Н.А.Бабушкина, А.М.Братковский и др.; Под ред. И.С.Григорьева, Е.З.Мейлихова. М.: Энерго-атомиздат, 1991. - 1232 с.

122. Фрагин И.Е. Новое в хонинговании. — М.: Машиностроение, 1980. 95с.

123. Физический энциклопедический словарь. Т. 1. - М.: Советская энциклопедия, 1960 - 664 с.

124. Фукс М.Я., Беззубенко Н.К., Свердлова Б.М. Состояние поверхностного слоя металлов после алмазной и эльборовой обработки. Киев: Вища шк. Головное изд-во, 1979. — 160 с.

125. Хает Г.Л. Прочность режущего инструмента. — М.: Машиностроение, 1975.-168 с.

126. Хейфец М.Л., Кожуро Л.М., Мрочек Ж.А. Процессы самоорганизации при формировании поверхностей. Гомель: ИММС НАНБ, 1999. 276 с.

127. Худобин Л.В. Смазочно-охлаждающие средства, применяемые при шлифовании. — М.: Машиностроение, 1971. 211 с.

128. Цыпин Н.В., Божко С.А. О термодинамике взаимодействия алмаза с газовой средой // Сверхтвердые материалы. 1982. - Вып. 1. - С. 15-18.

129. Чапорова И.Н., Черняховский К.С. Структура спеченных твердых сплавов. М.: Металлургия, 1975. - 248 с.

130. Чеповецкий И.Х. Механика контактного взаимодействия при алмазной обработке. Киев: Наукова думка, 1978. - 228 с.

131. Черепанов Ю.П., Самецкий Б.И. Электрохимическая обработка в машиностроении. М.: Машиностроение, 1972. - 113 с.

132. Шальнов В.А. Шлифование и полирование высокопрочных материалов. М.: Машиностроение, 1972. - 272 с.

133. Шепелев А.А., Черных В.П. Износостойкость алмазных кругов на связке М04 при обработке твердого сплава совместно со сталью // Сверхтвердыематериалы. 1980. - Вып. 6. - С. 39-40.

134. Шоркин B.C. Теория упругости поверхностных слоев твердых тел // Известия ТулГУ. Т. 1. - Вып. 2. - Механика, 1995. - С. 169 - 179.

135. Янюшкин А.С., Лобанов Д.В. Разработка прогрессивных конструкци-ий сборного инструмента // Материалы межрегиональной научно-технической конференции. Братск: БрГТУ, 2001. - С. 189-190.

136. Янке Е., Эмдэ Ф., Лёш Ф. Специальные функции. М.: Наука, 1968. -344 с.

137. НЗ.Ящерицын П.И., Зайцев А.Г. Повышение качества шлифовальных поверхностей и режущих свойств абразивно-алмазного инструмента // Наука и техника. Минск, 1972. - 478 с.

138. Янюшкин А.С., Попов В.Ю. Шероховатость поверхности после шлифования по методу двойного травления // Объединенный научный журнал. — М.: Тезарус, 2002. -№21. С. 65-67.

139. Янюшкин А.С., Попов В.Ю. Поверхность алмазного круга после электроалмазного шлифования быстрорежущей стали // Труды Братского гос. техн. ун-та: В 2 т. Братск: ГОУ ВТО «БрГТУ», 2002. - Т. 2. - С. 146-151.

140. Янюшкин А.С. Технология комбинированного электроалмазного зата-чивыания твердосплавных инструментов. М.: Машиностроение-1, 2003. — 242 с.

141. Янюшкин А.С., Лосева Н.Р., Федоров Б.В. Применение электроалмазной технологии для обработки труднообрабатываемых материалов композиционных и твердосплавных инструментов // Информационный листок № 90-14 Иркутского ЦНТИ, 1990. 4 с.

142. Янюшкин А.С., Шведов М.А., Трифонов В.П., Смирнова Н.Р. Исследование зоны контакта при затачивании твердых сплавов кругами на металлической связке // Теория трения, смазки и обрабатываемости металлов. Чебоксары, 1983. - С. 62-67.

143. Янюшкин А.С. Технология комбинированного электроалмазного затачивания твердосплавных инструментов. М.: Машиностроение-1, 2003. — 242 с.

144. Янюшкин А.С. Использование комбинированного метода обработки для обеспечения качества поверхностного слоя деталей машин // Проблемы механики современных машин: Материалы международной конференции / ВСГТУ. Улан-Удэ, 2000. - Т. 2. - С. 101-105.

145. Янюшкин А.С., Сурьев А.А., Ереско С.П. Электроалмазное затачивание твердосплавных инструментов // Труды Братского государственного технического университета. Том 2. - Братск: ГОУВПО «БрГТУ», 2003. - С. 100111.

146. Янюшкин А.С., Федоров Б.В., Технология электроалмазной обработки высокопрочных материалов на примере затачивания режущих инструментов // Труды Братского индустриального института. — Братск: БрИИ, 1998. С. 264265.

147. Янюшкин А.С. Результаты сравнительных испытаний инструмента, заточенного в различных условиях // Труды Братского индустриального института. Братск: БрИИ, 1999. - Т.2. - С. 113-115.

148. Янюшкин А.С., Попов В.Ю. Элементы модернизации станков шлифовальной группы под процессы электроалмазной обработки // Труды Братского государственного технического университета. — Братск: «БрГТУ», 2000. С. 189-190.

149. Янюшкин А.С., Лобанов Д. В. Пути повышения стойкости и работоспособности дереворежущего инструмента // Труды Братского государственного технического университета. Т.2. — Братск: «БрГТУ», 2001. - С. 111-114.

150. Янюшкин А.С., Попов В.Ю. Исследование силы Ру при шлифовании методом двойного шлифования // Сборник научных трудов. Вып.1. Брянск, 2002.-С. 83-86.

151. Янпольский В.В., Якимов С.А., Янюшкин А.С. Особенности обработки (шлифование и заточка) безвольфрамовых твёрдых сплавов МДТ // Механики XXI веку: Межрегиональная НТК с международным участием. Сборник докладов. -Братск: БрГТУ, 2002. С. 207-209.

152. Янюшкин А.С., Попов В.Ю. Шероховатость поверхности после шлифования по методу двойного травления // Объединённый научный журнал. -М.: Тезарус, 2002. -№ 21. С. 65-67.

153. Янюшкин А.С., Сурьев А.А., Ереско С.П. Электроалмазное затачивание твердосплавных инструментов: Труды Братского государственного технического университета. Том 2. - Братск: ГОУ ВПО «БрГТУ», 2003. - С. 100111.

154. Янюшкин А.С. Исследование засаливания алмазных кругов на металлической связке: Справочник. Инженерный журнал, 2003. — № 7 С. 15-18.

155. Янюшкин А.С., Лобанов Д.В., Кузнецов A.M. Совершенствование конструкций фрезерного дереворежущего инструмента // Новые материалы и технологии в машиностроении. Сборник научных трудов. — вып.2. - Брянск, 2003. - С.102-105.

156. Янюшкин А.С., Мамаев Л.А., Сурьев А.А., Ереско С.П. Технология алмазной обработки неэлектропроводных материалов // Горные машины и автоматика, 2003. №11. - С. 43-46.

157. Янюшкин А.С., Воронцов Ю.И., Гартфельдер В.А. Исследование эффективности затачивания твердосплавных резцов // Теория трения, смазки и обрабатываемости металлов. Чув. ун-т. Чебоксары, 1980. - С. 73-77.

158. Becker-Barbrock U. Untersuchung des elektrochemischen schleifens von Hartmetall und schnellarbeitsstahl. Aachen. Dr. Sug. Diss. TH Aachen. 1966. - 1921. P

159. Gostev V. Untersuchung einige Fragen des elecktrochemischen schleifeus von schwerzubearbeitenden Materialien. Wien: Notring, 1970. — 174 p.

160. Dave R. New process Simultaneously plates and hones parts guickly and economically.- Machinery (USA), 1972.-78.-№ 9-P. 37-41.

161. Lidsay R.R., Navarro N.P. Principles of grinding with Boraron CBV wheels // Mack, and Prod. Eng.- 1974.- 124 (№ 3200).- P. 359-362.

162. Pahlirsch G., Marten K. Einfluss von Stromdichte, Pressing, Hartmetall-zusammensetzung und Diamantkonzetration beim elektrolytischen // Werkstattstechnik, 1964. Sg 54. - № 4. — P. 149-156.

163. Reinhart H., Gruenwald W. Zum elektrolytischen Abtrag von Harmetallen mit Diamantschlifsheiben // Werkstatt und Betrieb. 1962. - № 4 (95). - P. 212-218.

164. Herridge T.W. Expansion of De Beers industrial diamond centre of Shannon // Mach. And Prod. Eng. 1971. - Vol. 119 (№ 3085). - P. 922-927.

165. Weiss L. The electrolytic grinding of carbide tipped lathe tools and face willa // IDR. 1968. - V. 28. - № 328.

166. Nuovi sviluppu nel campo della vettifica / Barberis Nino // Utensil. 1999. — 21. — № 5-6. — C. 40-41.

167. Characteristics of diamond and their effect on grinding behaviour / Bailey M.W., Garrard R., Juchem H.O. // Ind. Duamond Rev. 1999. - 59 (№ 580). - C. 1017. - Англ.

168. He Qi, Qian Jun, Xu Jiawen // Nanjing hanging hangtian daxue xuebao=J. Nanjing Univ. Aeron. and Actronaut. 1998. - 30 (№ 6). - C. 697-701. - Англ.

169. Cjrrection of eccentricity of metal bonded diamond grinding wheels / Hingle H.T. // Elektrotechn. und Informationstechn. 1998. - 155 (№ 4). - C. 203-206. -Англ.

170. Авторские свидетельства и патенты:

171. Дмитриев А.В., Никитин А.И., Янюшкин А.С. Турбоциклон. Автор, св-во № 956033 опубл. в Б.И. - 1982. -№ 33.

172. Лавринев В.И., Сарандаев В.Н., Корж Н.Я., Янюшкин А.С. Электролит для элек трохимического шлифования. Автор, свид-во № 1366332. опубл. в Б.И.-1988—№ 2.

173. Патент РФ 2210749 / МКИ С 2 G 01 L 1/22. Тензометрическая вставка для измерения малых сил при электроалмазном шлифовании / Янюшкин А.С., Попов В.Ю., Сурьев А.А., Янпольский В.В. № 2001116429/28, заяв. 13.06.2001. - опубл. 20.08.2003. - Бюл. № 23.

174. Патент РФ 2215641 / МКИ В 24 В 49/00, G 01 L 5/00. Приспособлениядля измерения малых сил при электроалмазном шлифовании / Янюшкин А.С., Попов В.Ю., Сурьев А.А., Янпольский В.В. № 2001116428/28, заяв.1206.2001. опубл. 10.11.2003. - Бюл. №31.

175. Расчет энергии адгезии металлов и их сплавов (Adgez v. 1.0). / Янюшкин А.С., Слепенко Е.А. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2004610668. М.: Роспатент. 20.01.2004.

176. Патент РФ на полезную модель № 36092 / 7 В 28 В 11/08, G 01 В 5/28. Установка для определения износа диска заглаживающей машины. Мамаев JI.A., Янюшкин А.С., Герасимов С.Н., Медведев А.В. № 2002113482/20, заяв.2305.2002. опубл. 27.02.2004. - Бюл. № 6.