автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.07, диссертация на тему:Повышение производительности круглого шлифования изделий из природного камня на основе обоснования энергосберегающих режимов хрупкого разрушения

ДУБИНИН ПЁТР ИВАНОВИЧ

0046У35И /

ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КРУГЛОГО ШЛИФОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПРИРОДНОГО КАМНЯ НА ОСНОВЕ ОБОСНОВАНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ РЕЖИМОВ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ

Специальность: 05.02.07 - «Технология и оборудование механической и физико-технической обработки»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва 2010

1 О ИЮН 2910

004603507

Работа выполнена на кафедре «Технология машиностроения и ремонт горных машин» ГОУ ВПО Московского государственного горного университета

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Вержанский Александр Петрович.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Старков Виктор Константинович, кандидат технических наук, профессор Михайлов Виталий Алексеевич.

Ведущая организация

ОАО «НПО ЦНИИТМАШ»

Защита состоится « 2010г., в 4Ь

часов на заседании

диссертационного совета Д212.142.01 при ГОУ ВПО Московский государственный технологический университет «СТАНКИН» по адресу: 127994, ГСП, Москва, Вадковский пер., д.За.

С содержанием диссертации можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН»

Ваш отзыв на автореферат, заверенный печатью, просим направлять по указанному адресу.

Автореферат разослан «_»_2010г.

Учёный секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук

совета я

1Сова М.А.

Общая характеристика работы

Актуальность работы.

В машиностроении, приборостроении, строительной индустрии и быту широко используются в качестве конструкционных и отделочных материалов хрупкие твердые неметаллические материалы, как естественного (природный камень), так и искусственного происхождения (стекло, керамика, ситалл и др.).

Доля затрат на круглое шлифование при изготовлении изделий из природного камня (линотипные валы, колонны, балясины, вазы и т.п.) достигает 50% и более процентов от общих затрат на их производство.

Большой вклад в создание теории и практики шлифования материалов внесли А.Л.Ардамацкий, JI.A. Глейзер, В.К. Старков, Д.Г. Евсеев, E.H. Маслов, С.А. Попов, А.Н. Резников, Г.В. Бокучава, Л.П. Калафатова и другие учёные. Работами этих ученых создана теоретическая и экспериментальная база для установления общих функциональных связей между параметрами и технологическими факторами процессов шлифования при изготовлении изделий из материалов искусственного происхождения (металлы, сплавы металлов и хрупкие твердые неметаллические материалы).

Непосредственно изучением процессов алмазно-абразивной обработки и разрушения природного камня занимались В.В.Ржевский, Ю.И.Протасов. Ю.Я. Берлин, Ю.И. Сычев, Н.Г. Картавый, И.В. Валуев, К.С. Варданян, А.Ф. Кичи-гин, С.Н. Игнатов, Ю.И. Климов, В.Д. Ярема, В.А. Александров, Н.К. Вересов, Г.Д. Першин и др.

Эффективность и качество круглого алмазного шлифования природного камня определяется не суммарной толщиной слоя (глубиной шлифования), срезаемого (разрушаемого) всеми зернами, действующими в пределах кривой контакта инструмента с обрабатываемым материалом, а некоторой оптимальной толщиной слоя («стружки»), разрушаемого единичным алмазным зерном.

Следовательно, установление закономерностей формирования единичным алмазным зерном оптимальной толщины слоя, разрушаемого единичным алмазным зерном («стружки»), в зависимости от свойств природного камня, параметров алмазного инструмента и технологических режимов шлифования, обеспечивающих повышение производительности и снижение энергоёмкости, является актуальной научной задачей.

Цель работы: повышение производительности круглого алмазного шлифования изделий из природного камня на основе обоснования энергосберегающих режимов хрупкого разрушения, учитывающих требования обеспечения качества изделия, физико-технические свойства обрабатываемого материала, свойства алмазно-абразивного инструмента и условия шлифования.

Методы исследований. Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертации, обеспечиваются: проведенным анализом научно-исследовательских и экспериментальных работ по разрушению и обработке материалов и горных пород; корректным применением современных теорий разрушения твердых тел, теории шлифования материалов и методов математического анализа и моделирования; результатами экспериментальных исследований с использованием современных апробированных методов и аппаратуры; сходимостью результатов аналитических исследований с экспериментальными данными.

Научная новизна работы заключается в:

* зависимостях оптимальной толщины слоя природного камня, срезаемого единичным алмазным зерном, от физико-технических свойств камня и параметров обработки, позволяющих обосновать рациональные режимы, обеспечивающие повышение производительности круглого наружного шлифования с минимальными энергозатратами;

* энергетических зависимостях резания природного камня единичным алмазным зерном и закономерностях резания при переходе из режима выемки материала единичным зерном в режим скола, учитывающих глубину внедрения зерна в камень и мощность трансформирования энергии в источник трещин;

* зависимостях, устанавливающих связь между параметрами точности и производительности алмазно-абразивной обработки природного камня, конст-рукторско-технологическими параметрами применяемых шлифовальных кругов, величиной силового воздействия на камень и износом зерен;

* выявленных динамических и кинематических связях процесса резания природного камня при круглом шлифовании, позволяющих определить численные значения ограничений, связанных с технологией, требованиями точности обработки, оборудованием и алмазно-абразивным инструментом;

* классификации технологических процессов обработки природного камня, основанной на исследовании механизма хрупкого разрушения, позволяющей выбрать необходимый способ обработки исходя из требований качества изготавливаемого изделия и физико-технических свойств природного камня.

Практическое значение работы состоит в:

""методике расчета технологических режимов для различных видов круглого наружного алмазного шлифования изделий из природного камня; режимах обработки для продольного, врезного и глубинного круглого шлифования, обеспечивающих максимальную производительность обработки при минимальной энергоемкости и минимальном износе алмазного зерна.

* методике определения необходимых параметров алмазно-абразивного инструмента для круглого шлифования природного камня при изготовлении тонкостенных художественных изделий.

* внедрённых в производство на предприятиях специализирующихся на изготовлении изделий из природного камня (ООО «РусКамень», ООО «Петро-комлект», ООО «Евро-Камень») разработанных методик. Годовой экономический эффект составил 310 тыс. рублей.

Апробация работы: основные положения диссертационной работы докладывались на научных симпозиумах «Неделя горняка -2005 - 2009», 4-ой и 5-ой Международной конференции «Добыча, обработка и применение природного камня - 2004, 2005», международной выставке камнеобрабатывающего оборудования и технологий «Камень-2006».

Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы изложены в десяти публикациях, в том числе в восьми публикациях в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 144 страницах машинописного текста, 36 рисунков, 9 таблиц, списка использованной литературы из 161 наименований и 8 приложений.

Основное содержание работы

В первой главе приводится краткое описание природного камня, горных пород и минералов и их физических, горнотехнологических и физико-технических свойств. Проанализирована зависимость физико-технических и технологических свойств природного камня от его минерального состава,

структуры и текстуры, обусловленных его генезисом. Отличительной особенностью природного камня является его многофазность, т.к. поры и трещины в нём в естественных условиях обычно заполнены газами, жидкостью или инородными минералами или породами, что предопределяет возникновение в камне множества физических эффектов, отличающих его поведение от классических законов физики твердого тела и классической теории резания металлов.

Рассмотрены технологические режимы и разновидности схем жесткого и упругого круглого шлифования (рис. 1) и особенности алмазно-абразивной обработки природного камня.

Рисунок 1 - Схемы врезного шлифования: а-жесткий режим шлифования; б-упругий режим шлифования. Входными управляющими параметрами технологической системы упругого режима шлифования, в отличие от жесткого режима, являются нормальное удельное давление, скорости главного и вспомогательных движений, от которых зависят выходные параметры - глубина резания, производительность, удельный расход алмаза, стойкость круга, шероховатость поверхности и т.д.

При нормальном постоянном удельном давлении (силовом воздействии инструмента на обрабатываемый материал) и прочих равных условиях глубина резания постоянна. При изменении же одного из параметров упругого режима шлифования, например, вследствие износа алмазных зерен или физико-технических свойств обрабатываемого материала, изменяется глубина резания, тем самым сохраняя рациональные условия разрушения камня алмазным зерном.

В работе проведен анализ работ, посвященных современной теории прочности и разрушения твердых тел (А.Гриффитс, JI.A. Глейзер, С.А.Журков, Ж.Ирвин, Г. М. Крюков, E.H. Маслов, В.Д.Кузнецов, В.Е.Панин, Ю.И. Протасов, В.Р.Регель, В.В.Ржевский, А.И.Слуцкер, В.К. Старков и др.). Рассмотрены наиболее существенные модели процесса взаимодействия алмазно-абразивного инструмента с обрабатываемым материалом.

Существующие работы можно условно разделить на следующие группы:

♦определение силовых параметров разрушения с использованием классических задач теории упругости;

* определение параметров разрушения, исходя из работы разрушения;

* экспериментальные работы на установление эмпирических зависимостей параметров обработки;

♦определение параметров рабочей поверхности алмазно-абразивного инструмента;

♦определение кинематических параметров обработки. В результате анализа рассмотренных работ и исследований установлено:

* природный камень при шлифовании разрушается хрупко, вследствие роста трещин, хотя и встречаются, при определенных режимах воздействия, процессы пластического деформирования (хрупко-пластичное разрушение).

* процессы разрушения горных пород и минералов различными видами энергии имеют общую природу. Любое энергетическое воздействие вызывает в камне появление растягивающих напряжений, генерирует и фиксирует дефекты, что в конечном итоге может привести к зарождению трещин и дальнейшему его разрушению;

* прочность камня возрастает при увеличении скорости трансформирования в него энергии;

* разрушение природного камня может осуществляться в результате выемки материала единичным алмазным зерном как на одну (разрушение «выколом»), так и на две и более, свободную поверхность (разрушение «сколом»);

♦рациональный технологический режим алмазно-абразивной обработки изделий из природного камня, обеспечивающий повышение производительности с минимальной энергоёмкостью, достигается только при оптимальном режиме

хрупкого разрушения камня алмазными зернами, осуществляемого в упругом режиме шлифования;

♦отсутствует классификация технологических процессов обработки природного камня, отражающая современное состояние научно-технических достижений, и позволяющая прогнозировать перспективные направления развития не только камнеобрабатывающей, но и смежных отраслей промышленности.

В работе необходимо решить следующие задачи:

* разработать математическую модель разрушения природного камня единичным алмазным зерном, учитывающую физико-технические свойства обрабатываемого материала, свойства алмазно-абразивного инструмента, параметры динамического воздействия инструмента на камень;

* определить закономерности круглого шлифования в зависимости от толщины слоя природного камня, разрушаемого единичным алмазным зерном;

* разработать и внедрить методику для определения параметров круглого наружного шлифования при изготовлении изделий, обеспечивающую повышение производительности с минимальной энергоёмкостью и учитывающую физико-технические свойства природного камня и алмазных зерен, параметры шлифовального круга, величину динамического и энергетического воздействия инструмента на обрабатываемый материал;

* разработать классификацию технологических процессов обработки природного камня исходя из общности природы разрушения природного камня, с учетом вида и типа рабочего органа, трансформирующего энергию, степени изменения свойств обрабатываемого изделия и технологических признаков процесса обработки.

Во второй главе проведен анализ технологических процессов обработки природного камня и осуществлён выбор критериев классифицирования способов обработки природного камня, базирующихся на общности природы хрупкого разрушения природного камня, и учитывающих вид рабочих элементов исполнительного оборудования и способ трансформирования энергии в обрабатываемый материал.

В общем случае любое энергетическое воздействие вызывает в твердом теле появление растягивающих напряжений, генерирует и фиксирует дефекты, что в конечном итоге приводит к зарождению трещин и разрушению.

Разрушение природного камня вследствие роста трещин происходит по следующей схеме: в материале образуется объем с повышенной концентрацией энергии (источник трещин), который при расширении создает в камне растягивающие напряжения. Под действием этих напряжений происходит рост трещин, вследствие которых разрушается камень. Источник трещин должен содержать достаточное количество энергии для проращивания трещин и разрушения природного камня. Вид энергии в источнике трещин может быть любым: механическая, тепловая, электрическая, магнитная, химическая и др.

Источник трещин, являясь преобразователем энергии в работу разрушения, формируется по строго определенным законам. Для трансформирования энергии в источник трещин применимы различные инструменты и приспособления (механические, электрические, магнитные, тепловые и др.). Источник трещин в механических способах разрушения называется ядром уплотнения.

Классификация разработана на основе современных теорий развития трещин в твердых телах с использованием закона сохранения энергии и кинетической теории прочности академика С.Н.Журкова:

где ар - предел прочности при растяжении, МПа; [е ] - критическая относительная деформация, при достижении которой твердое вещество разрушается; Е - модуль Юнга, МПа; а - коэффициент теплового расширения, 1/К; Т - температура, К; Э - коэффициент концентрации напряжений; у<з - коэффициент энергетического расширения твердого тела, 1/дж; О - энергия, трансформируемая в обрабатываемый материал, дж; т - время энергетического воздействия, с; т0 -период колебаний ионов кристаллической решётки, т0 ~10"13с.

В качестве основного постулата принято положение, что все способы разрушения горных пород имеют общую природу, а название класса обработки определяется видом энергии, трансформированной в источник трещин. В соответствии с данным подходом вся обработка природного камня разделена на пять классов: механическая, термическая, химическая, электрофизическая и комбинированная (рис. 2).

Осуществление технологических процессов (операций) рода обработки природного камня возможно с применением любого (экономически и техниче-

(1)

ски целесообразного) вида энергии, поэтому разделение на виды обработки произведено по технологическому признаку, определяющему процесс (операцию), в соответствующем классе и подклассе обработки.

ОБРАБОТКА ПРИРОДНОГО КАМНЯ

КЛАСС

ОБРАБОТКИ

01

02

03

04

_М

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

ТЕРМИЧЕСКАЯ

ОБРАБОТКА

ХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

КОМБИНИРО

ВАННАЯ

ОБРАБОТКА

ПОДКЛАСС

I

о

со О Ш

о о> й

ш и 5 Ш X

ХО

ГП О

о н

ХГП

О 8 2 и

ГО £

Ц

И

ХО З"1 2-0

•с И

Я|

§1 е|

о ЕЕ

«О

а"

Ш 5 "С х

я>

°г>

хэ

X тз ■0 5

Щ II

03 ГП

г

ю

Ш50 5 X ж

ах> 03 |г о®

згп хгл

Я2

3 О асп

62

то хч

4

зго оз

5га

I

т

I

х

т

г

Рисунок 2 - Классификация обработки природного камня.

В третьей главе осуществлена разработка математической модели разрушения единичным алмазным зерном и произведен расчёт параметров его взаимодействия с обрабатываемым материалом, с учётом физико-технических свойств природного камня и алмазного зерна.

Экспериментальными исследованиями механизма разрушения природного камня единичными абразивными зернами установлено: незначительные нагрузки зерна на камень образуют в результате пластической деформации на его поверхности гладкие вдавленные борозды глубиной менее 1 мкм. При увеличении нагрузки алмазных зерен на камень на его поверхности камня образуются борозды с закономерной структурой, состоящие из регулярно повторяющихся углублений («выколов») и микротрещин (дефектный слой), образованных в результате хрупкого разрушения (рис. 3 и рис. 5).

8

Рисунок 3 - Фотографии разрушения природного камня единичным алмазным зерном: а) - мрамор; б) - халцедон; в) - долерит; г) - серпентенит.

При дальнейшем увеличении нагрузки происходит углубление зерна в камень, и процесс разрушения переходит в режим «скола» (рис. 4 и рис. 5).

Рисунок 4 - Изменение вертикальной Ру и горизонтальной Рх сил взаимодействия алмазного зерна с камнем в режиме скола. Fx.mii/Fx.max = ОД - 0,15; Рут1п/Рутах = 0,85-0,9.

За время перемещения алмазного зерна по камню совершается П; циклов разрушения, частота которых, согласно кинетической теории прочности С.Н. Журкова, зависит от времени, в течение которого природный камень выдерживает нагрузку до разрушения:

ГЗ |[*]Я-Лг,)"

тц = т0ехр\

Е{аТ + Гов)

(2)

В зависимости от граничных условий взаимодействия единичного алмазного зерна с камнем, процесс разрушения может осуществляться как на одну сво-

9

бодную поверхность (поверхностное разрушение «выколом»), так и на две и более свободные поверхности (объёмное разрушение «сколом») (рис. 5),

1

Ч > / ж Ж1 ^^ / 1

N

шш

Ж2///д

Рисунок 5 - Механизм разрушения природного камня: а) разрушение на одну свободную поверхность ( «выкол»); б) объёмное разрушение («скол»).

Работа, совершаемая ядром уплотнения за один цикл в режиме объёмного разрушения, определяется выражением:

.4 к^У^ 6*;<г,У,'(1-2/0

(3)

Д =-

тЫкКН,

пгк,д.КН'

где ц - коэффициент Пуассона; - объём камня, разрушаемый за один цикл, м3; РР1 - величина силового воздействия единичного алмазного зерна на камень (сила разрушения), Н; кк — коэффициент контакта алмазного зерна с камнем; с), - средний диаметр алмазного зерна, м; Н] - толщина слоя камня, разрушаемая алмазным зерном, м; кф - коэффициент формы отбиваемого объёма камня У;, с учётом отклонения его формы от параллелепипеда.

В соответствии с законом сохранения энергии, работа по разрушению объёма камня V, равна работе, совершаемой ядром уплотнения, поэтому: 4кф/ларУ^р1 бк2фа;у; (1 - 2М) _ а/к„У, яЛ,кКН,Е лгкКс1,ЕН,2 Е ' ^

где кпл - коэффициент пластичности камня.

Из выражения (4) определяется объём камня, разрушаемый за один цикл:

2 я/^Я,

(5)

У. =

Зкфар{1-2,и) 6к2ф(1-2//)

Разрушаемый за один цикл объём камня V; в выражении (5) является явной функцией толщины слоя, разрушаемого единичным алмазным зерном Н;, М' п

поэтому, решая уравнение — = 0, определим оптимальную толщину слоя: ьн

II......=

nd.kk„ff„

(6)

При разрушении алмазным зерном слоя камня оптимальной толщины в режиме «скола» достигается максимальная производительность шлифования

1ц1 рУ

у -_^ *•_

(7)

с минимальной энергоёмкостью

9imin 2.2J2

л k zd к EH ~

(8)

Механизм разрушения природного камня на одну свободную поверхность происходит под действием силы Fpi, приложенной к алмазному зерну, при этом формируется первичное ядро уплотнения V0n, которое расширяется перпендикулярно силе Fpi, параллельно свободной поверхности, в результате чего происходит формирование вторичного ядра уплотнения Уой (рис. 6).

Рисунок 6 — Механизм поверхностного разрушения камня выколом:

1-алмазное зерно, 2-природный камень, У„1- объем первичного ядра уплотнения, ДУ„1 -расширение первичного ядра уплотнения, У02 - объем вторичного ядра уплотнения, ДУ„2 -расширение вторичного ядра уплотнения, У« - разрушаемый объём камня, Ьд -дефектный слой.

Вторичное ядро уплотнения расширяясь перпендикулярно свободной поверхности, приводит к хрупкому разрушению и отделению некоторого объема камня на одну свободную поверхность с образованием лунки «выкола».

Глубина лунки «выкола» при хрупком разрушении всегда больше глубины внедрения алмазного зерна в камень и достигается самопроизвольно:

н ... Уу,

При этом максимальный объём единичного цикла разрушения и минимальная энергоёмкость, с учётом КПД преобразования энергии ядром уплотнения, равны:

и -_Г *> '

(10)

= 9^(1-2^

tiemin 2 i 2 jzi гг,2

яpkKd,kmEH.

Объем разрушения природного единичным алмазным зерном уменьшается пропорционально Н2, (5), и при некотором значении Hin разрушение переходит из режима «скола» в разрушение в режиме «выкола» (рис. 7).

2ViFp,II, n2k„kKd,Hf ifFln

Ъкф<тр{1-2») бкф (l - 2ß) 3 к,а,кяа\^-2цУ (}2)

Из выражения (12) определяем минимальную и максимальную толщину слоя («стружки»), разрушаемого алмазным зерном при переходе процесса разрушения из режима объёмного разрушения в поверхностное разрушение:

Рисунок 7 - Зависимость объема единичного цикла разрушения от толщины слоя, разрушаемого единичным алмазным зерно («стружки»),

н,.

Я,„

1-.1-

3(1-2^) }

2кф^

1+Л

2М2

3(1-2/.)

ткКкткК<1у(У р

(14)

Оптимальная толщина слоя, разрушаемого единичным алмазным зерном, при динамическом воздействии определяется с учётом прочности алмазных зерен при раздавливании:

.мЖЕ Ш-ъУ

Я--5 (15)

где - предел прочности алмазных зерен при раздавливании, определяющий марку алмазного порошка, МПа.

Шлифование в режиме «скола» с рациональной средней толщиной слоя разрушаемого алмазными зернами, требует тщательного соблюдения режимов шлифования и зернистости алмазного инструмента. Зернистость алмазного инструмента определяется исходя из минимального диаметра алмазного зерна, при котором происходит переход процесса разрушения из режима «скола» в режим «выкола» (рис. 8):

Рисунок 8 - Схема разрушения природного камня алмазным зерном: 1 - алмазное зерно; Рр1- сила воздействия алмазного зерна на камень; с13 - диаметр алмазного зерна; к„ -коэффициент контакта алмазного зерна с камнем; ^ - расстояние до свободной поверхности; С - длина «скола»; (3- угол «скола»; У0 - объем первичного ядра уплотнения; ДУ„ - объем вторичного ядра уплотнения; Ус- объем, разрушаемый «сколом»; Ув - объем, разрушаемый в режиме «выкола»; Ь - глубина распространения ядра уплотнения

с!

Зк1а-2М)<трН,<г,

Шлифующие алмазные зерна являются многогранниками неправильной формы и имеют округленные вершины. По абсолютной величине это округление не велико, но его всегда надо учитывать, так как толщины слоев, снимаемых отдельными зернами при шлифовании, соизмеримы с величиной радиуса округления режущей кромки (рис. 9).

Рисунок 9 - Схема изнашивания абразивного зерна Радиус округления режущей кромки абразивного зерна определяет величину максимальной нагрузки на зерно и величину износа алмазных зерен инструмента:

Возрастание нагрузки на алмазное зерно приводит к разрушению режущей кромки и, соответственно к износу инструмента:

Для обеспечения рационального режима хрупкого разрушения природного камня при шлифовании камня с минимальным износом абразивного зерна необходимо строго выдерживать нагрузку алмазного зерна на камень.

(17)

(18)

= 1,32 х 10"

(19)

При прохождении единичного алмазного зерна по кривой контакта с камнем в процессе круглого шлифования величина силы резания возрастает при «встречной» и уменьшается при «попутной» схеме обработки (рис. 10).

«и»

Рисунок 10 - Зависимость силы разрушения Рр, от времени прохождения алмазного зерна при «встречной» (а) и « попутной» (б) схеме круглого шлифования.

За время единичного цикла разрушения т, алмазное зерно пройдет путь Ь; по поверхности камня и внедрится в него на глубину Н,. В дальнейшем процесс циклически повторяется, при этом совершается п, циклов разрушения, частота которых зависит от времени, в течение которого природный камень выдерживает нагрузку до разрушения и скорости перемещения алмазного зерна по камню (скорости резания):

"3

г, = VхР

Е(аТ + Ге<2)

(20)

Зависимость скорости перемещения алмазных зерен по камню от оптимальной толщины слоя («стружки»), разрушаемого единичным алмазным зерном, с учетом физико-технических свойств камня представлена на рисунке 11 и определяется выражением:

0.34 I кфк]с!]МЕ ~

(21)

г, й„(1-2#,Я„

ор,м/с

90 л «км

2 - с! = 143 мкм

3 - »1 з = 281 мкм

Н, мкм

Рисунок 11 - Зависимость величины оптимальнной скорости перемещения алмазного зерна по кварцу (агрегат) от толщины разрушаемого слоя.

В четвертой главе для обоснования выбора критериев рациональных параметров для расчёта технологических режимов круглого наружного шлифования природного камня и определения структуры показателей и факторов процесса, технологический процесс обработки рассматривается как управляемый ориентированный объект, обладающий входными и выходными параметрами (рис. 12).

ФТС СПТ САИ

Рисунок 12

Схема круглого шлифования, как управляемый ориентированный объект 16

Выделим входные параметры процесса шлифования, характеризующие технологическую систему перед обработкой.

Исходные параметры (факторы) для расчёта параметров процесса круглого шлифования и свойств алмазно-абразивного инструмента: ФТС - физико-технические свойства природного камня; СПТ - свойства предмета труда и изделия. Входные расчётные параметры:

- Величина силового воздействия шлифовального круга на камень в зоне контакта с изделием (управляющий параметр), Н;

ик.р, иис, т)п - кинематические параметры, обеспечивающие величину силового воздействия круга на камень м/с:

САИ - свойства алмазно-абразивного инструмента;

СОЖ — параметры режима охлаждения и удаления продуктов разрушения

Выходные параметры процесса:

П -производительность шлифования (целевая функция), мм3/с; д — энергоёмкость процесса шлифования, дж/мм3; ^ - фактическая глубина шлифования, мм; 0К- удельный расход алмаза, мг/мм3. Выходные параметры изделия: 11а - шероховатость обработанной поверхности, мкм; Ьа -глубина нарушенного (дефектного) слоя, мкм;

Величина силового воздействия шлифовального круга определяется, исходя из принципа суперпозиции единичных сил алмазных зерен в зоне контакта с камнем, в зависимости от схемы шлифования:

а) «встречная» схема круглого наружного шлифования (рис. 13)

(23)

(22)

где п1р - количество алмазных зерен, одновременно участвующих в разрушении на кривой контакта шлифовального круга с камнем при «встречной» схеме шлифования.

ного шлифования

б) «попутная» схема круглого наружного шлифования (рис. 14)

ного шлифования.

^ =з,2хЮ 2 ,1я»:

лкгфц\\-2ц)[аХ ' (25)

= 2,1 х 10 -

(26)

, , к1 ст^Н1 Е1 , ^ =2,1x10 . ' --12,32

[<т,П\ ' 0-2аУ (27)

где - количество алмазных зерен, одновременно участвующих в разрушении на кривой контакта шлифовального круга с камнем при «попутной» схеме шлифования.

Кинематические параметры врезного шлифования:

а) линейная скорость вращения шлифовального круга: ;Т _ 0,71/., +(/,?,

* 0,71/^+<С ±4, А,

-о,.(м/с), (28)

б) линейная скорость вращения изделия в точке приложения результирующей силы шлифования:

и"=±

1-

+<¡1

ол\ь ,,и2 +с/2 ±<1 н

' V и* мк — вг олш у

в) скорость поперечной подачи:

= ±0,45-

Я„.

1-

о,, (м/с)

(29)

(30)

где знак (+) применяется при «встречной» схеме шлифования, а знак (-) при «попутной» схеме шлифования.

В пятой главе разработана методика определения рациональных технологических параметров упруго круглого наружного шлифования природного камня. За основу оптимизации режимов шлифования принято достижение наибольшей совокупной производительности всех операций шлифования с минимальной энергоемкостью и наименьшим расходом алмазного инструмента при заданной чистоте обрабатываемой поверхности:

та£

где: n — количество операций шлифования; V0 ; - объем камня, разрушаемый в процессе i-ой операции шлифования; т0; - время, затраченное на разрушение объёма V0.i.

Производительность шлифования на каждой операции зависит толщины слоя, разрушаемого алмазным зерном, количества алмазных зерен, одновременно участвующих в процессе разрушения и схемы шлифования (рис.16). «Встречное» врезное шлифование

0,62*1 (Г* - w(t-2M)Mk"vr _>тах (32)

i-i 4 6fc| 'il v >

«Попутное» врезное шлифовании

£[=? Q,7$xlQ~2 (^'WW - ^к^Ц^^ш^ (33)

г-х 4 ЗкфГр Щ * iff

Глубинное «встречное» шлифование

Zff 1.4910~2 fo'WW* -(X-zh)

■хп

Глубинное «попутное» шлифование

1.Z41U-2 f**^"^ - (1~Ziù шах (35)

1-1 \ ЗЙфСГр 6*1 / <f|

Рисунок 16 - Зависимость производительности шлифования мрамора от толщины «стружки» и нагрузки на алмазное зерно при «встречной» (ряд 1) и «попутной» (ряд2) схемах круглого наружного шлифования.. 20

Рациональные технологические параметры для каждой схемы упругого круглого наружного шлифования изделий из природного камня устанавливаются из совместного решения соответствующей целевой функции и системы неравенств, описывающих технические ограничения, и корректируются в зависимости от выходных параметров процесса и изделия.

Анализ формул (32 -К35) и результаты экспериментальных исследований показали, что производительность при «попутном» упругом круглом шлифовании на 25-^30% больше, чем при «встречном» шлифовании.

В таблице 1 приведены средние значения шероховатости, полученные в результате эксперимента при круглом наружном шлифовании мрамора, в зависимости от схемы и режима обработки. Минимальные значения шероховатости достигнуты в режиме упругого круглого шлифования при «попутной» схеме обработки. Более высокие значения шероховатости получены в режиме жесткого шлифования при «встречной» схеме шлифования.

Таблица 1 - Значения шероховатости при круглом наружном шлифовании мрамора «Verde Guatemala».

№ п/п Зернистость круга, МКМ Длина кривой контакта круга, мм Скорость вращения круга, Ок м/с Скорость вращения изделия, 1)им м/с Скорость подачи ип, мм/с R,, мкм при связке инструмента

МонАлит М2-01

1 315/250 10 18,3+21,9 0,027+0,035 0,032+0,034 18,9-26,3 44,6-66,4

2 250/200 1,5 21,9+23,0 0,39+0,51 0,25+0,27 12,1-17,6 35,4-52,7

3 160/125 1,0 22,9+24,0 0,48+0,63 0,33+0,35 6,7-11,5 28,3-42,2

4 125/100 0,6 23,8+26,1 0,62+0,75 0,17+0,21 4,4-6,5 20,1-28,2

5 100/80 0,1 20,1+24,1 0,68+0,76 0,11+0,13 3,1-4,6 13,9-1,94

6 80/63 0,05 19.6+21,7 0,71+0,78 0,05+0,09 2,1-3,1 9,3-12,9

7 63/50 0,01 18,3+20,2 0,70+0.75 0,01+0,02 1,5-2,1 5,8-8,1

Максимальная производительность с минимальной энергоёмкостью достигается при обеспечении процесса круглого шлифования алмазным инструментом «МонАлит» с оптимальной толщиной «стружки», разрушаемой в режиме «скола» при «попутной» схеме обработки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена актуальная научно-техническая задача: повышение производительности круглого алмазного шлифования изделий из природного камня на основе обоснования энергосберегающих режимов хрупко-

го разрушения, учитывающих требования обеспечения качества изделия, физико-технические свойства обрабатываемого материала, свойства алмазно-абразивного инструмента и условия шлифования.

По результатам диссертационной работы сформулированы следующие выводы.

1. Обработка природного камня представляет собой процесс хрупкого разрушения, имеющий общую природу. Любое энергетическое воздействие на камень приводит к формированию в нём источника трещин, который вызывает появление растягивающих напряжений, генерирует и фиксирует дефекты, что в конечном итоге может привести к зарождению трещин и дальнейшему его разрушению, независимо от вида энергии, трансформируемой в обрабатываемый материал. Объём камня с повышенной концентрацией энергии, вещество или устройство, способные создавать в камне растягивающие напряжения и проращивать трещины, называемый источником трещин, являясь преобразователем энергии в работу разрушения, формируется по строго определенным законам и должен содержать достаточное количество энергии для их проращивания и разрушения природного камня. В зависимости от граничных условий и величины силового воздействия алмазного зерна на камень процесс разрушения при круглом шлифовании может происходить как на одну (режим «выкола»), так и на две и более, свободную поверхность (режим «скола»).

2. Технологический процесс круглого шлифования следует рассматривать как управляемый ориентированный объект, в котором при назначении режимов шлифования, обеспечивающих наибольшую производительность, учитываются требования качества обрабатываемых поверхностей изделия, их размеры и форма, физико-технические свойства природного камня и алмазно-абразивного инструмента.

3. Максимальная производительность шлифования с минимальной энергоёмкостью достигается при осуществлении процесса резания природного камня алмазными зернами в режиме разрушения «сколом» с оптимальной толщиной «стружки», величина которой определяется с учётом физико-технических свойств природного камня, зерен алмаза и параметров инструмента. Энергоёмкость процесса разрушения в режиме «выкола» на порядок выше, чем при резании в режиме «скола».

4. Полученные зависимости оптимальной толщины слоя природного камня, срезаемого единичным алмазным зерном, от физико-технических свойств камня и параметров обработки, позволяют обосновать рациональные режимы, обеспечивающие повышение производительности круглого наружного шлифования с наименьшими затратами энергии.

5. Выявленные динамические и кинематические связи процесса резания природного камня при круглом наружном шлифовании, позволяют определить численные значения ограничений, связанных с технологией (нагрузка на алмазное зерно и изделие, скорости главного и вспомогательных движений), с требованиями точности обработки, с выбором оборудования и алмазно-абразивного инструмента.

6. Целью оптимизации режимов шлифования природного камня является достижение максимальной производительности на операциях шлифования при величине силового воздействия инструмента на изделие, обеспечивающего минимальный расход алмазного инструмента, заданную шероховатость полученной поверхности и минимальную энергоемкость процесса.

7. Установлено, что производительность круглого наружного шлифования природного камня при «попутном» круглом наружном шлифовании на 25 ^-30% больше, а энергоёмкость меньше по сравнению со «встречным» шлифованием.

8. Разработанная классификации технологических процессов обработки природного камня, основанная на исследовании механизма хрупкого разрушения, позволяет выбрать необходимый способ обработки исходя из требований к качеству изготавливаемого изделия и физико-технических свойств природного камня.

9. Разработанные методики нашли должное применение и внедрены на предприятиях - ООО «РусКамень», ООО «Петрокомлект», ООО «Евро-Камень». Годовой экономический эффект составил 310 тыс. рублей.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ИЗЛОЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ

1.Казарян Ж.А., Дубинин П.И., Корнилов Ю.П. Исследование процесса резания природного камня с применением новых марок синтетических алмазов. - Сборник трудов Всесоюзной научной конференции «Комплексные исследова-

ния физических свойств горных пород и процессов». - М.: Изд. МГИ, 1987, С. 62-63.

2.Морозов В.И., Дубинин П.И., Дубинина А.П. Тенденции развития художественной обработки природного камня в России. — Труды XI Международного симпозиума «GEOTECHNIKA - GEOTECHNICS 2004», Польша, г.Устронь, 2004, С. 51-58.

3.Дубинин П.И. Исследование динамики процесса круглого алмазного фрезерования и шлифования тонкостенных художественных изделий из камня. -М., Горный информационно-аналитический бюллетень, №6, 2005, С. 24-27.

4.Дубинин П.И. Методика расчета режимов круглого алмазно-абразивного шлифования природного камня при изготовлении тонкостенных художественных изделий. - Добыча, обработка и применение природного камня: сб. науч. тр. -Магнитогорск:МГТУ, 2005, С. 172-182.

5.Дубинин П.И. Особенности механизма разрушения природного камня единичным алмазным зерном при глубинном врезном шлифовании. - Добыча, обработка и применение природного камня: сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2005, С. 214-226.

6.Дубинин П.И., Дубинина А.П., Дубинина Л.П. Пути развития художественной обработки природного камня в России. - Добыча, обработка и применение природного камня: сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2006, С. 228 - 234.

7.Дубинин П.И., Дубинина А.П. К вопросу классификации обработки природного камня. - М., Горный информационно-аналитический бюллетень, №5, 2006, С.36-48

8.Вержанский А.П., Дубинин П.И. Износ алмазного зерна при упругом шлифовании природного камня. - М., Горный информационно-аналитический бюллетень, №11, 2009, С. 74-77.

9.Вержанский А.П., Дубинин П.И. Механизм разрушения камня единичным алмазным зерном при круглом шлифовании. - Технология машиностроения, №12, 2009, С.39-40

Ю.Вержанский А.П,, Дубинин П.И. Обоснование параметров упругого круглого наружного шлифования природного камня. - М., Горный информационно-аналитический бюллетень, №12, 2009, С. 72-82.

Введение.

Условные обозначения, используемые в диссертационной работе.

Глава 1. АНАЛИЗ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ АЛМАЗНО-АБРАЗИВНОГО РАЗРУШЕНИЯ ПРИ ШЛИФОВАНИИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПРИРОДНОГО КАМНЯ.

1.1 Природный камень. Состав, строение и физико-технические свойства.

1.2 Алмазно-абразивное разрушение при шлифовании изделий из природного камня.

1.3 Технологические режимы и разновидности технологических систем и схем круглого шлифования.

1.4 Существующие классификации технологических процессов и оборудования для обработки природного камня.

1.5 Особенности круглого алмазного шлифования природного камня.

1.6 Динамика разрушения природного камня при шлифовании.

1.7 Толщина среза и длина кривой контакта алмазного зерна с обрабатываемым материалом при шлифовании.

1.8 Цель и задача методики для определения рациональных режимов шлифования природного камня.

1.9 Выводы.

Глава 2. КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ ПРИРОДНОГО КАМНЯ.

2.1 Сущность процессов обработки природного камня.

2.2 Выбор критериев для классификации технологических процессов обработки природного камня.

2.3 Классификация технологических процессов обработки природного камня.

2.4 Выводы.

Глава 3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ ПРИРОДНОГО КАМНЯ ЕДИНИЧНЫМ АЛМАЗНЫМ ЗЕРНОМ ПРИ КРУГЛОМ ШЛИФОВАНИИ.

3.1 Прочность природного камня и его хрупкое разрушение.

3.2 Механизм разрушения камня единичным алмазным зерном при круглом шлифовании.

3.3 Расчет параметров разрушения камня единичным алмазным зерном.

3.4 Расчет оптимальной толщины стружки при шлифовании камня.

3.5 Оптимальный диаметр алмазного зерна и зернистость алмазного инструмента.

3.6 Износ алмазного зерна.

3.7 Минимальная толщина природного камня при воздействии единичным алмазным зерном.

3.8 Толщина стружки при динамическом воздействии единичного алмазного зерна на камень.

3.9 Оптимальная скорость перемещения алмазного зерна при шлифовании камня.

3.10 Выводы.

Глава 4. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА КРИТЕРИЕВ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ РАСЧЕТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ УПРУГОГО КРУГЛОГО НАРУЖНОГО ШЛИФОВАНИЯ КАМНЯ.

4.1 Основные параметры и факторы упругого круглого шлифования.

4.2 Физико-технические свойства обрабатываемого материала.

4.3 Условие прочности изделий при упругом круглом наружном шлифовании.

4.4 Свойства алмазно-абразивного инструмента.

4.5 Расчет количества алмазных зерен, участвующих в разрушении при круглом наружном шлифовании.

4.6 Определение силовых зависимостей при упругом круглом наружном шлифовании.

4.7 Определение скоростей главного и вспомогательных движений упругого круглого наружного шлифования.

4.8 Выводы.

Глава 5. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ УПРУГОГО КРУГЛОГО НАРУЖНОГО ШЛИФОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПРИРОДНОГО КАМНЯ.

5.1 Цель и задача методики определения оптимальных технологических параметров упруго круглого наружного шлифования природного камня.

5.2 Технические ограничения, налагаемые на режим упругого круглого наружного шлифования.

5.3 Математическое описание целевой функции.

5.4 Выводы.

Актуальность работы. Природный камень - это горные породы и минералы, используемые в строительстве, декоративном архитектурном убранстве, украшении интерьеров и экстерьеров, декоративно-прикладных и культурно-бытовых изделиях.

Под художественной обработкой природного камня понимается совокупность технологических процессов, направленных на изменение объёма, физико-технических и декоративных свойств материала заготовки или изделия, с целью получения фактуры обработанных поверхностей и формы изделия, раскрывающих красоту камня, и обладающих не только функциональными, но и эстетическими качествами.

Шлифование является древнейшим процессом обработки природного камня. Еще в глубокой древности человек стал применять естественные шлифующие материалы (песчаник, корунд и др.) при изготовлении орудий своего труда (каменных топоров, наконечников копий и стрел, ножей и т.п.), а также культурно-бытовых предметов и украшений.

Открытие и постепенное освоение выплавки металла (меди, бронзы и особенно железа), и возможность получения острых режущих лезвий инструментов шлифованием, произвело переворот в орудиях труда человека. Интенсивное развитие шлифования началось со второй половины XIX века, когда перед металлообрабатывающей промышленностью, особенно машиностроением, была поставлена задача, экономично изготавливать в большом количестве точные изделия.

Развитию шлифования во многом способствовало изобретение искусственного шлифовального круга (1859г.) и появление первых универсально-шлифовальных станков (1860г.). Непрерывное совершенствование шлифовальных станков и улучшение качества шлифовальных кругов поставило шлифование в число высокопроизводительных процессов точной обработки изделий из различных материалов.

В машиностроении, приборостроении, строительной индустрии и быту широко используются в качестве конструкционных и отделочных материалов хрупкие твердые неметаллические материалы, как естественного (природный камень), так и искусственного происхождения (стекло, ситалл, поликор, керамика и др.).

Алмазное шлифование является одним из наиболее эффективных методов формообразования тел вращения при изготовлении изделий из природного камня.

Доля затрат на алмазно-абразивную обработку, при изготовлении изделий из природного камня с формой тел вращения (линотипные валы, цилиндрические и сложно-профильные детали, колонны, балясины, вазы и т.п.) достигает 70 - 90 % от общих затрат на их производство. Более 50 % затрат приходится на круглое врезное и глубинное шлифование.

Вопросами исследования процесса механического разрушения и технологии механической обработки хрупких неметаллических твердых материалов, в том числе горных пород и минералов, занимались в разное время многие ученые: В.Д. Кузнецов, С.Н. Журков, В.В. Ржевский, Г.Я. Новик, А.Л. Ардамац-кий, Г.М. Крюков, Ю.И. Протасов, Д.Б. Ваксер, А. Гриффите, Ж. Ирвин, А. Эванс и др.

Было установлено, что при механической обработке твердых неметаллических материалов, в т.ч. горных пород и минералов, преобладает процесс хрупкого разрушения, в основе которого лежит механизм трещинообразования. В связи с высокой прочностью природного камня , а также твердостью его породообразующих минералов, механическая обработка лезвийным инструментом, при изготовлении изделий из камня, сопряжена с большими трудностями: вследствие хрупкого разрушения сложно добиться заданной точности и чистоты поверхности. Поэтому для изготовления изделий из природного камня и твердых неметаллических материалов следует применять алмазно-абразивные методы обработки (шлифование).

Большой вклад в создание теории и практики шлифования материалов внесли А.Л.Ардамацкий, JI.A. Глейзер, В.К. Старков, Д.Г. Евсеев, E.H. Маслов, С.А. Попов, А.Н. Резников, Г.В. Бокучава, Л.П. Калафатова и другие учёные. При этом основные положения теории шлифования сформулировал E.H. Маслов. JI.A. Глейзер внес существенный вклад в исследование шлифования, по-новому осветив ряд положений теории и практики. Большинство работ было посвящено исследованию процессов шлифования металлов и сплавов, а также искусственных хрупких твердых неметаллических материалов.

Работами этих ученых создана теоретическая база для установления общих функциональных связей между параметрами и технологическими факторами процессов шлифования при изготовлении изделий из материалов с заданными физико-техническими и технологическими свойствами (металлы, сплавы, стекло, ситалл, поликор, керамика и др.).

Научными коллективами ряда научно-исследовательских институтов (ВНИИАлмаз, НИИКС, ВНИПИИстромсырье, ВНИИНеруд и др.), промышленными предприятиями накоплен определенный теоретический и экспериментальный материал, дающий возможность работать над совершенствованием известных и созданием новых технологических процессов алмазно-абразивной обработки природного камня.

Непосредственно изучением процессов алмазно-абразивной обработки и разрушения природного камня занимались В.В.Ржевский, Ю.И.Протасов. Ю.Я. Берлин, Ю.И. Сычев, Н.Г. Картавый, И.В. Валуев, К.С. Варданян, А.Ф. Кичи-гин, С.Н. Игнатов, Ю.И. Климов, В.Д. Ярема, В.А. Александров, Н.К. Вересов, Г.Д. Першин и др.

В исследованиях процессов алмазно-абразивной обработки природного камня недостаточно рассмотрены теоретические вопросы обрабатываемости горных пород и минералов; определения рациональных технологических параметров шлифования; параметров алмазного инструмента.

Применяемые в настоящее время методики, инструкции и расчетные зависимости носят частный, отраслевой характер, базируются на различных, иногда противоречивых предпосылках. Отсутствует единая точка зрения на механизм алмазно-абразивного разрушения при обработке природного камня. Анализ работ показал, что поставленная задача не может быть решена в общем виде, если продолжать исследования только на экспериментальном уровне, так как их результаты позволяют определить влияние, лишь тех или иных технологических факторов, для которых проводятся эксперименты.

Эффективность и качество алмазного шлифования определяется не суммарной толщиной слоя (глубиной шлифования), срезаемого (разрушаемого) всеми зернами, действующими в пределах кривой контакта инструмента с обрабатываемым материалом, а некоторой оптимальной толщиной слоя («стружки»), разрушаемого единичным алмазным зерном. Именно этой оптимальной толщиной слоя определяются значения рациональных технологических параметров алмазного шлифования природного камня. В свою очередь значения толщины слоя («стружки») зависят от физико-технических свойств обрабатываемого материала, шлифовального круга и параметров воздействия алмазного инструмента на природный камень — кинематики и динамики процесса круглого наружного алмазного шлифования.

Следовательно, установление закономерностей формирования единичным алмазным зерном оптимальной толщины слоя («стружки») от физико-технических свойств природного камня, параметров алмазного инструмента и технологических режимов круглого наружного алмазного шлифования является актуальной научной задачей.

Цель работы: повышение производительности круглого алмазного шлифования изделий из природного камня на основе обоснования энергосберегающих режимов хрупкого разрушения, учитывающих требования обеспечения качества изделия, физико-технические свойства обрабатываемого материала, свойства алмазно-абразивного инструмента и условия шлифования.

Для достижения поставленной цели работы необходимо решить следующие задачи: разработать математическую модель разрушения природного камня единичным алмазным зерном, учитывающую физико-технические свойства обра8 батываемого материала, свойства алмазно-абразивного инструмента, параметры динамического воздействия инструмента на камень; определить закономерности круглого шлифования в зависимости от толщины слоя природного камня, разрушаемого единичным алмазным зерном; разработать и внедрить методику для определения параметров круглого наружного шлифования при изготовлении изделий, обеспечивающую повышение производительности с минимальной энергоёмкостью и учитывающую физико-технические свойства природного камня и алмазных зерен, параметры шлифовального круга, величину динамического и энергетического воздействия инструмента на обрабатываемый материал; разработать классификацию технологических процессов обработки природного камня исходя из общности природы разрушения природного камня, с учетом вида и типа рабочего органа, трансформирующего энергию, степени изменения свойств обрабатываемого изделия и технологических признаков процесса обработки.

Методы исследований. Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертации, обеспечиваются: проведенным анализом научно-исследовательских и экспериментальных работ по разрушению и обработке материалов и горных пород, корректным применением современных теорий разрушения твердых тел, теории шлифования материалов и методов математического анализа и моделирования, результатами экспериментальных исследований с использованием современных апробированных методов и аппаратуры и сходимостью результатов аналитических исследований с экспериментальными данными.

Научная новизна работы заключается в: зависимостях оптимальной толщины слоя природного камня, срезаемого единичным алмазным зерном, от физико-технических свойств камня и параметров обработки, позволяющих обосновать рациональные режимы, обеспечивающие повышение производительности круглого наружного шлифования с минимальными энергозатратами; энергетических зависимостях резания природного камня единичным алмазным зерном и закономерностях резания при переходе из режима выемки материала единичным зерном в режим скола, учитывающих глубину внедрения зерна в камень и мощность трансформирования энергии в источник трещин; зависимостях, устанавливающих связь между параметрами точности и производительности алмазно-абразивной обработки природного камня, конст-рукторско-технологическими параметрами применяемых шлифовальных кругов, величиной силового воздействия на камень и износом зерен; выявленных динамических и кинематических связях процесса резания природного камня при круглом шлифовании, позволяющих определить численные значения ограничений, связанных с технологией, требованиями точности обработки, оборудованием и алмазно-абразивным инструментом; классификации технологических процессов обработки природного камня, основанной на исследовании механизма хрупкого разрушения, позволяющей выбрать необходимый способ обработки исходя из требований качества изготавливаемого изделия и физико-технических свойств природного камня.

Практическое значение работы состоит в: методике расчета технологических режимов для различных видов круглого наружного алмазного шлифования изделий из природного камня; режимах обработки для продольного, врезного и глубинного круглого шлифования, обеспечивающих максимальную производительность обработки при минимальной энергоемкости и минимальном износе алмазного зерна. методике определения необходимых параметров алмазно-абразивного инструмента для круглого шлифования природного камня при изготовлении тонкостенных художественных изделий. внедрённых в производство на предприятиях специализирующихся на изготовлении изделий из природного камня (ООО «РусКамень», ООО «Петро-комлект», ООО «Евро-Камень») разработанных методик. Годовой экономический эффект составил 310 тыс. рублей.

Апробация работы: основные положения диссертационной работы докладывались на научных симпозиумах «Неделя горняка -2005 - 2009», 4-ой и 5-ой Международной конференции «Добыча, обработка и применение природного камня - 2004, 2005», международной выставке камнеобрабатывающего оборудования и технологий «Камень-2006».

Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы изложены в десяти публикациях, в том числе в восьми публикациях в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 144 страницах машинописного текста, 36 рисунков, 10 таблиц, списка использованной литературы из 161 наименований и 8 приложений.

5.4. Выводы

В результате исследования сделаны следующие выводы.

1. За основу оптимизации режимов шлифования принято достижение максимальной производительности на всех операциях шлифования при оптимальной величине силового воздействия инструмента на изделие, обеспечивающей минимальный расход алмазного инструмента, заданную чистоту обрабатываемой поверхности и минимальную энергоемкость процесса обработки.

2. Эффективность круглого шлифования при изготовлении художественных изделий из природного камня определяется выбором рациональных параметров алмазного инструмента в зависимости от величины силового воздействия на изделие и физико-технических свойств обрабатываемого материала.

3. Величина силового воздействия на обрабатываемый материал ограничивается свойствами природного камня, изделия и алмазного инструмента.

4. Эффективность силового воздействия алмазного инструмента на обрабатываемый материал обеспечивается рациональными кинематическими параметрами шлифования.

5. Кинематические параметры шлифования зависят от величины оптимальной скорости перемещения алмазных зерен по обрабатываемому материалу.

6. Эффективность круглого наружного шлифования изделий из природного камня обеспечивается рациональной величиной силового воздействия алмазного инструмента на изделие на каждой операции обработки.

7. Рациональная величина силового воздействия шлифовального круга на изделие для каждой операции шлифования определяется из совместного решения соответствующей системы неравенств, описывающих технические ограничения, и соответствующей целевой функции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена актуальная научно-техническая задача: повышение производительности круглого алмазного шлифования изделий из природного камня на основе обоснования энергосберегающих режимов хрупкого разрушения, учитывающих требования обеспечения качества изделия, физико-технические свойства обрабатываемого материала, свойства алмазно-абразивного инструмента и условия шлифования.

По результатам диссертационной работы сформулированы следующие выводы.

1. Обработка природного камня представляет собой процесс хрупкого разрушения, имеющий общую природу. Любое энергетическое воздействие на камень приводит к формированию в нём источника трещин, который вызывает появление растягивающих напряжений, генерирует и фиксирует дефекты, что в конечном итоге может привести к зарождению трещин и дальнейшему его разрушению, независимо от вида энергии, трансформируемой в обрабатываемый материал. Объём камня с повышенной концентрацией энергии, вещество или устройство, способные создавать в камне растягивающие напряжения и проращивать трещины, называемый источником трещин, являясь преобразователем энергии в работу разрушения, формируется по строго определенным законам и должен содержать достаточное количество энергии для их проращивания и разрушения природного камня. В зависимости от граничных условий и величины силового воздействия алмазного зерна на камень процесс разрушения при круглом шлифовании может происходить как на одну (режим «выкола»), так и на две и более, свободную поверхность (режим «скола»).

2. Технологический процесс круглого шлифования следует рассматривать как управляемый ориентированный объект, в котором при назначении режимов шлифования, обеспечивающих наибольшую производительность, учитываются требования качества обрабатываемых поверхностей изделия, их размеры и форма, физико-технические свойства природного камня и алмазно-абразивного инструмента.

3. Максимальная производительность шлифования с минимальной энергоёмкостью достигается при осуществлении процесса резания природного камня алмазными зернами в режиме разрушения «сколом» с оптимальной толщиной «стружки», величина которой определяется с учётом физико-технических свойств природного камня, зерен алмаза и параметров инструмента. Энергоёмкость процесса разрушения в режиме «выкола» на порядок выше, чем при резании в режиме «скола».

4. Полученные зависимости оптимальной толщины слоя природного камня, срезаемого единичным алмазным зерном, от физико-технических свойств камня и параметров обработки, позволяют обосновать рациональные режимы, обеспечивающие повышение производительности круглого наружного шлифования с наименьшими затратами энергии.

5. Выявленные динамические и кинематические связи процесса резания природного камня при круглом наружном шлифовании, позволяют определить численные значения ограничений, связанных с технологией (нагрузка на алмазное зерно и изделие, скорости главного и вспомогательных движений), с требованиями точности обработки, с выбором оборудования и алмазно-абразивного инструмента.

6. Целью оптимизации режимов шлифования природного камня является достижение максимальной производительности на операциях шлифования при величине силового воздействия инструмента на изделие, обеспечивающего минимальный расход алмазного инструмента, заданную шероховатость полученной поверхности и минимальную энергоемкость процесса.

7. Установлено, что производительность круглого наружного шлифования природного камня при «попутном» круглом наружном шлифовании на

25 -КЮ% больше, а энергоёмкость меньше по сравнению со «встречным» шлифованием.

8. Разработанная классификации технологических процессов обработки природного камня, основанная на исследовании механизма хрупкого разрушения, позволяет выбрать необходимый способ обработки исходя из требований к качеству изготавливаемого изделия и физико-технических свойств природного камня.

9. Разработанные методики нашли должное применение и внедрены на предприятиях - ООО «РусКамень», ООО «Петрокомлект», ООО «Евро-Камень». Годовой экономический эффект составил 310 тыс. рублей.

1. Абразивная и алмазная обработка материалов Справочник под ред. Резникова А.Н., М.: Машиностроение, 1977г. - 391 с.

2. Абразивные материалы и инструменты: Отрасл. кат./ ВНИИТЭМР. М., 1991. 320 с.

3. Авторское свидетельство 262688 (СССР)

4. Авторское свидетельство 396265 (СССР)

5. Авторское свидетельство 501870 (СССР)

6. Авторское свидетельство 568544 (СССР)

7. Александров В.А. Обработка природного камня алмазным дисковым инструментом. Киев. «Наукова думка», 1979г., 236 с.

8. Александров В.А., Левин М.Д. Влияние глубины однопроходного резания на износостойкость алмазных пил. — Строительные материалы и конструкции, 1970, № 1, с. 21-23.

9. Александров В.А., Левин М.Д. Обработка природного камня алмазным инструментом Синтетические алмазы, 1976, №5, с. 63-68.

10. Ю.Александров В.А., Левин М.Д. Режимы работы и характеристика алмазного слоя дисковых пил для резания природного камня. — Промышленность нерудных и неметалл орудных материалов, 1971, вып. 3, с. 26-31.

11. П.Александров В.А., Мифлинг Д.М. Износ синтетических алмазов и связки при шлифовании природного камня. Синтетические алмазы, 1977, № 5, с. 36-41.

12. Александров Е.В., Сополинский В.Б. Исследование процесса ударного взаимодействия породы и инструмента. М.: ИГД им. A.A. Скочинского АНСССР, 1965.

13. Ардамацкий А.Л. Алмазная обработка оптических деталей. Ленинград, Машиностроение, 1978, 232 с.

14. Н.Архипов А.Г. Механизм разрушения горных пород при алмазном бурении и его акустико-спектральная диагностика. СПб., ВИТР, 2000, 201с.

15. Ахметшин A.M. Аналитический метод определения сопротивляемости породы поверхностному разрушению. Добыча, обработка и применение природного камня: сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2004, с. 199-203.

16. Бакуль В.Н. Число зерен в одном карате одна из важнейших характеристик алмазного порошка. - М. Синтетические алмазы, 1978, № 4, с. 22-27.

17. Бакуль В.Н., Лощак М.Г., Мильнев В.И. Микротвердость алмаза и ее зависимость от температуры. М. Синтетические алмазы, 1978, № 1, с.7-10.

18. Балыков A.B. Алмазное сверление отверстий в деталях из хрупких неметаллических материалов. М.: Наука и технология, 2003, 188 с.

19. Балыков A.B. Диагностика шлифования хрупких твердых неметаллических материалов по динамическим параметрам. Доклады 8 Международной конференции по шлифованию, абразивным инструментам и материалам. Ленинград, 1991,ч 2, с. 107-112.

20. Балыков A.B. Исследование процесса алмазного шлифования кварцевых пластин специальных радиоэлектронных приборов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, 1971.

21. Балыков A.B. Моделирование процесса алмазного сверления, как метод повышения эффективности обработки. Сб. научн. тр. МГАПИ «Математическое моделирование и управление сложных систем». М., 2003, вып. 6, с. 109-115.

22. Балыков A.B. О некоторых закономерностях алмазного шлифования хрупких неметаллических материалов. В кн. «Синтетические алмазы ключ к техническому прогрессу», ч. 2 - Киев, Наукова Думка, 1977, с. 171-181.

23. Балыков A.B., Калугина Л.М. Работоспособность алмазных кругов при шлифовании неметаллических материалов. М., Алмазы и сверхтвердые материалы, 1979, вып. 6, с. 4-6.

24. Балыков A.B., Попов С.А. Влияние рельефа рабочей поверхности алмазных кругов на их работоспособность и шероховатость обработанных поверхностей. Межвузовский сборник «Вероятностно-статические основы процессов шлифования и доводки». Л., СЭПИ, 1974.

25. Балыков A.B., Попов С.А. Состояние поверхностного слоя кварцевых пластин при алмазном шлифовании. — М., Вестник машиностроения, 1970, №2, с. 7376.

26. Барон Л.И., Веселов Г.М., Коняшин Ю.Г. Экспериментальные исследования процесса разрушения горных пород ударом. М., АН СССР, 1962, 320с.

27. Беликов Б.П. Упругие и прочностные свойства горных пород. В сб.: Исследования физико-механических свойств горных пород. Труды института геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии, вып. 43. -М.: АНСССР, 1961.

28. Берборян З.А. Исследование обрабатываемости камней твердых пород. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Ереван, 1970.

29. Берлин Ю.И., Сычев Ю.И., Шалаев И.Я. Обработка строительного декоративного камня. Ленинград: Стройиздат, 1979, 230 с.

30. Бокучава Г.В. Влияние физико-механических свойств абразивных материалов на процесс шлифования.

31. Ваксер Д.Б. и др. Алмазная обработка технической керамики. Л., Машиностроение, 1976, 160 с.

32. Варданян К.С. Оптимизация режимов резания с использованием закономерностей механики и изнашиваемости при алмазной обработке камня. Научно-техническая конференция Европейских стран-членов СЭВ и СФРЮ, Киев, 1974.

33. Варданян К.С. Современные камнеобрабатывающие станки и поточные линии. Ереван, Айастан, 1975, 226 с.

34. Варданян К.С. Техника и технология камнеобработки. — Ереван: Айастан, 1988.

35. Варданян К.С. Трение и износ режущего инструмента при резании камня. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, М., 1960.

36. Варданян К.С., Симонян Ф.Г. Экспериментальное исследование составляющих сил резания при шлифовании камня алмазными кругами. Труды НИИКС, вып. IV, 1968.

37. Варданян К.С., Чикнеян Г.К. Некоторые особенности процесса упругого шлифования камня. Сборник научных работ аспирантов и соискателей НИИКС, вып. VII, 1968.

38. Вересов H.H. Разработка рациональных режимов разрушения крепких пород алмазных пилами при обработке природного камня. — Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, М., МГИ, 1988.

39. Вержанский А.П., Дубинин П.И. Износ алмазного зерна при упругом шлифовании природного камня. М., Горный информационно-аналитический бюллетень, №11, 2009, с. 74-77.

40. Вержанский А.П., Дубинин П.И. Обоснование параметров упругого круглого наружного шлифования природного камня. М., Горный информационно-аналитический бюллетень, №12, 2009, с. 72-82.

41. Вержанский А.П., Дубинин П.И. Механизм разрушения камня единичным алмазным зерном при круглом шлифовании. — Технология машиностроения, №12, 2009.

42. Глейзер JI.A. О сущности процесса круглого шлифования. В кн. Вопросы точности в технологии машиностроения. - М., Машгиз, 1959, с. 5-24.

43. Глейзер JI.A. О сущности процесса шлифования. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, М., 1956.

44. Грановский Э.Г. Исследование износостойкости алмазных кругов для выглаживания. -М.: Алмазы, 1969, №1, с. 28-32.

45. Гуров М.Ю. Обоснование технологических параметров добычи и разделки гранитных блоков канатно-алмазными пилами. — Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. — Магнитогорск, 2002.

46. Добыча и обработка природного камня. Справочник. Под общ. ред. А.Г. Смирнова. М.: Недра, 1992.

47. Дубинин П.И. Исследование динамики процесса круглого алмазного фрезерования и шлифования тонкостенных художественных изделий из камня. М., Горный информационно-аналитический бюллетень, №6, 2005, с.

48. Дубинин П.И. Методика расчета режимов круглого алмазно-абразивного шлифования природного камня при изготовлении тонкостенных художественных изделий. Добыча, обработка и применение природного камня: сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2005, с. 172-182.

49. Дубинин П.И. Особенности механизма разрушения природного камня единичным алмазным зерном при глубинном врезном шлифовании. Добыча, обработка и применение природного камня: сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2005, с. 214-226.

50. Дубинин П.И., Дубинина А.П., Дубинина Л.П. Пути развития художественной обработки природного камня в России. Добыча, обработка и применение природного камня: сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2006, с. 228 - 234.

51. Дубинин П.И., Дубинина А.П. К вопросу классификации обработки природного камня. М., Горный информационно-аналитический бюллетень, №5, 2006, с.36-48

52. Дуда Т.М. Взаимодействие на границах контакта алмаз-покрытие-связка. -Киев, Сверхтвердые материалы, 1986, № 5, с. 30-32.

53. Евсеев Д.Г., Сальников А.Н. Физические основы процесса шлифования. Издательство Саратовского университета, 1978, 128 с.

54. Журавлев В.В. Влияние металлизации на прочность алмаза и величину внутренних напряжений системы алмаз металл. — В сб. Повышение эффективности применения алмазных инструментов. Труды ВНИИалмаза. - М., 1986,с. 50-56.

55. Журавлев В.В., Овчинникова A.A. Исследование износа алмазных шлифовальных кругов на органической связке. В кн.: Алмазы, М., НИИМАШ, 1968, вып.2, с. 16-19.

56. Ипполитов Г.М. Алмазно-абразивная обработка. М.: Машиностроение, изд.2-ое, 1969, 336 с.

57. Исаев А.И., Силин С.С. Методика расчета температур при шлифовании. М.: Вестник машиностроения, 1957, № 5, с. 54-59.

58. Исследование царапин горных пород с помощью конуса./ Сасаки К., Хирота Т., ИСМ АНУССР № 61 - 20 с. - статья техн. Исследовательское бюро Японии, 1960.

59. Казарян Ж.А. Инструмент для добычи и обработки камня. М.: МГИ, 1990, с.

60. Казарян Ж.А. Природный камень: добыча, обработка и применение. -М. : ГКГранит: Петрокомплект, 1997, 252 с.

61. Каминский М.Е. и др. Рациональная эксплуатация алмазного инструмента. -М.: Машиностроение, 1965, 239 с.

62. Картавый Н.Г., Сычев Ю.И., Валуев И.В. Оборудование для производства облицовочных материалов из природного камня. М.: Машиностроение, 1988, с.

63. Карюк Г.Г., Александров В.А. Исследование процесса распиловки лабрадорита алмазными дисковыми пилами. — В кн.: Теория и практика алмазной обработки. Сер.С II. М.: НИИмаш, 1969, с. 106-111.

64. Карюк Г.Г., Александров В.А. Оценка износа алмазоносного слоя дисковых камнерезных пил. В кн. Горный породоразрушающий инструмент. - Киев: Техника, 1970, с. 22-28.

65. Карюк Г.Г., Александров В.А. Расчет сил резания при обработке природного камня алмазными пилами. — Алмазы, 1970, вып.З, с. 15-20.

66. Карюк Г.Г., Александров В.А., Кацалуха С.А. Исследование рабочей поверхности алмазоносного слоя дисковых камнерезных пил. В кн. Горный поро-доразрушающий инструмент. — Киев: Техника, 1970, с. 36-44.

67. Качалов Н. Технология шлифовки и полировки листового стекла. М., 1958.

68. Качанов JI.M. Основы механика разрушения. М., 1974.

69. Кащеев В.Н. Абразивное разрушение твердых тел. М.: Наука, 1970, 247 с.

70. Кичигин А.Ф., Игнатов С.Н., Климов Ю.И., Ярема В.Д. Алмазный инструмент для разрушения крепких горных пород. М.: Недра, 1980.

71. Колев А.Н., Ищенко С.Ю. Диагностика процесса алмазной обработки твердых и хрупких неметаллических материалов. М.: Электронная техника, сер.7, вып. 7, 1988.

72. Крюков Г.М. Физика разрушения горных пород при бурении и взрывании. Ч. 1. Основы теорий деформирования и разрушения горных пород при бурении и взрывании. Учебное пособие. -М.: МГГУ, 2002, 134 с.

73. Кузнецов В.Д. Физика твердого тела. T.IV Томск, 1947.

74. Кутузов Б.Н., Крюков Г.М., Тарасенко В.П. Процесс динамического взаимодействия инструмента с породой. Учебное пособие. М.: МГИ, 1969, 280 с.

75. Логов А.Б., Герине Б.Л., Распин А.Б. Механическое разрушение крепких горных пород. Новосибирск: Наука, 1989, 138 с.

76. Лоладзе Т.Н., Бокучева Г.В. Износ алмазов и алмазных кругов. М.: Машиностроение, 1967, 112 с.

77. Лоскутов В.В., Тамбулатов В.Я., Перфильев Г.Л. Измерение силы резания при внутреннем шлифовании.

78. Лурье Г.Б. Шлифование металлов. — М.: Машиностроение, 1969, 175 с.

79. Макклинтон Ф., Аргон А. Деформация и разрушение материалов. М.: Мир, 1970, 360 с.

80. Маслов E.H. Механизм работы абразивного зерна при шлифовании. В кн.: Основные вопросы высокопроизводительного шлифования - М.: Машгиз, 1960, с. 5-29.

81. Маслов E.H. Основные закономерности высокопроизводительного шлифования. -В кн.: Высокопроизводительное шлифование -М.: АНСССР, 1962, с. 317.

82. Маслов E.H. Основы теории шлифования металлов. М.: Машгиз, 1951, 190 с.

83. Маслов E.H. Теоретические основы процесса алмазной обработки материалов. В кн.: Обработка машиностроительных материалов алмазным инструментом. - М.: Наука, 1966, с. 14-29.

84. Маслов E.H. Теория шлифования материалов М.: Машиностроение, 1974, 320 с.

85. Маслов E.H. Чистота поверхности при обработке деталей из минералокерами-ки высокой твердости. -М.: Вестник машиностроения, 1965, №3, с. 59-61.

86. Маслов E.H., Игнатов Б.А. Зависимость стойкости шлифовальных кругов от режима шлифования. — В кн.: Некоторые вопросы технологии машиностроения.-М.: Машгиз, 1954, с. 39-56.

87. Маслов E.H., Игнатов Б.А. Новые исследования в области чистоты шлифованной поверхности. В кн.: Новые исследования в области обработки резанием металлов и пластмасс. - М.: Машгиз, 1952, с. 45-48.

88. Маслов E.H., Попов С.А. Абразивная обработка металлов. В кн.: Развитие науки о резании металлов. -М.: Машиностроение, 1967, с. 335-378.

89. Маханов A.M. Исследование процесса круглого наружного алмазного шлифования легированных сталей. — Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук- Куйбышев, 1968, 26 с.

90. Михелькевич В.Н. Автоматическое управление шлифованием. М.: Машиностроение, 1975, 304 с.

91. Михелькевич В.Н. Системы автоматического регулирования технологических процессов шлифования. Куйбышевское книжное издательство, 1969, 152 с.

92. Морозов В.И., Дубинин П.И., Дубинина А.П. Тенденции развития художественной обработки природного камня в России. Труды XI Международного симпозиума «GEOTECHNIKA - GEOTECHNICS 2004», Польша, г.Устронь, 2004, с. 51-58.

93. Морозов Е.М., Никишков Г.П. Метод конечных элементов в механике разрушения. М.: Наука, 1980, 256 с.

94. Муминов H.A., Митрофанов В.Г. Адаптивное управление технологическими процессами в машиностроении. Ташкентское издательство «ФАН» УзССР, 1976, 176 с.

95. Муцянио В.И., Островский В.И. О планировании эксперимента при исследовании процесса шлифования. В кн. Абразивы и алмазы. - М.: НИИ-МАШ, 1966, №3(52), с. 27-33.

96. Налимов В.В., Чернова H.A. Статические методы планирования экстремальных экспериментов. М.: Наука, 1965, 340 с.

97. Никитин В.М. О соотношении между динамическими и статическими модулями упругости горных пород. М.: Разведочная и промысловая геофизика, вып. 45, 1962.

98. ЮЗ.Никифоров С.Н. Теория упругости и пластичности. М., 1955.

99. Ю4.Никулин Б.И. Исследование влияния динамических явлений при колебаниях на процесс круглого наружного шлифования. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Ленинград, 1968, -16с.

100. Ожегов С.И. Словарь русского языка. М.: ООО «Издательство «Мир и образование», 2005. - 896 с.

101. Оберт Л. Хрупкое разрушение горных пород. В кн.: Разрушение, т.7. ч1, под ред. Любовица Г. - М.: Мир, 1976.

102. Орлов A.M. Добыча и обработка природного камня. — М.: Стройиздат, 1977, 350 с.

103. Ю.Павлова H.H., Шрейнер JI.A. Разрушение горных пород при динамическом нагружении. — М.: Недра, 1964.

104. Ш.Панасюк В.В. Механика квазихрупкого разрушения материалов. Киев: Наукова думка, 1991, 410 с.

105. Пандит, By. Описание профилей абразивных инструментов непрерывными временными рядами. «Конструирование и технология машиностроения». Труды АОИМ, № 3, 1973.

106. ПЗ.Панин В.Е., Гриняев Ю.В. Физическая мезомеханика — новая парадигма на стыке физики и механики деформируемого твердого тела, Томск, Физическая мезомеханика, №4 2003 г., стр. 9-36.

107. Партон В.З. и др. Динамика хрупкого разрушения. М.: Машиностроение, 1977, 240 с.115 .Патент Англии № 1010318 .В, 24d, L7

108. Патент Бельгии № 718357. С, ОЗв.117.Патент США № 3092094.

109. Патент США № 3710516.175-20.

110. Патент Франции 0№ 2287314.

111. Першин Г.Д. Энергетический принцип расчета поверхностного разрушения горных пород алмазно-абразивным инструментом. М., Горный журнал, Известия вузов, 1992, №6, с. 69-76.

112. Першин Г.Д., Гуров М.Ю., Ахметшин A.M. Поверхностная прочность природного камня. Добыча, обработка и применение природного камня: сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2003, с. 159-170.

113. Першин Г.Д., Пшеничная Е.Г., Ахметшин A.M. Предельная энергия поверхностного разрушения материалов. Добыча, обработка и применение природного камня: сб. науч. тр. — Магнитогорск: МГТУ, 2003, с. 152-159.

114. Першин Г.Д., Пшеничная Е.Г., Овчаров Ю.Е. Энергетический метод расчета прочности горных пород на разрыв. Добыча, обработка и применение природного камня: сб. науч. тр. — Магнитогорск: МГТУ, 2005, Сл200-209.

115. Першин Г.Д., Пшеничная Е.Г., Северин Е.В. Обобщение задачи Гриффитса на объемное разрушение упруго-хрупкого тела. Добыча, обработка и применение природного камня: сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2004, с. 61-70.

116. Першин Г.Д., Сердюков В.В., Гуров М.Ю. Взаимосвязь конструктивного исполнения алмазного инструмента с силовыми режимами распиловки природного камня. Добыча, обработка и применение природного камня: сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2002, с. 150-158.

117. Першин Г.Д., Сердюков В.В., Гуров М.Ю. Исследование силовых режимов распиловки природного камня алмазно-дисковым инструментом. Добыча, обработка и применение природного камня: сб. науч. тр. -Магнитогорск: МГТУ, 2001, с. 119-129.

118. Першин Г.Д., Сердюков В.В., Гуров М.Ю. Основные критерии процесса обработки природного камня алмазно-абразивным инструментом. Добыча, обработка и применение природного камня: сб. науч. тр. — Магнитогорск: МГТУ, 2001, с. 109-119.

119. Першин Г.Д., Чеботарев С.И. Концепция алмазосберегающих технологий и режимов обработки природного камня. Д обыча, обработка и применение природного камня: сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2003, с. 170-179.

120. Першин Г.Д., Чеботарев С.И. Пути повышения эффективности распиловки природного камня алмазно-дисковыми пилами по системе «SCALETA». Добыча, обработка и применение природного камня: сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2002, с. 117-129.

121. Попов С.А. Шлифовальные работы. Учебник для СПТУ. М.: Высшая школа, 1987, 383 с.

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

123. Протасов Ю.И. Разрушение горных пород. М.: МГГУ, 2002, 453 с.

124. Ребиндер П.А. Поверхностно-активные вещества. -М.: Знания, 1961, 46с.

125. Ребиндер П.А., Епифанов Т.И. Об энергетическом балансе процесса резания металлов. ДАНСССР, т. XVI, 1949, №4.

126. Редько С.Г. Процессы теплообразования при шлифовании металлов. Изд-во Саратовского университета, 1962, 231 с.

127. Режимы скоростного шлифования. Научно-исследовательское бюро технических нормативов. -М., 1955, 75 с.

128. Резников А.Н. Краткий справочник по алмазной обработке изделий и инструментов. Куйбышевское книжное издательство, 1967, 202 с.

129. Резников А.Н. Теплофизика процессов механической обработки материалов. -М.: Машиностроение, 1981, 288 с.

130. НО.Резников А.Н. Теплофизика резания. -М.: Машиностроение, 1969, 288с.

131. Резников А.Н., Федосеев О.Б., Щипанов В.В. Вопросы теории процесса резания при шлифовании сверхтвердыми материалами. В кн.: Синтетические алмазы - ключ к техническому прогрессу. - Киев: Наукова думка, 1977, ч.1, с. 88-95.

132. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород. М.: Недра, 1978, 389 с.

133. Ряховский В.Н. Влияние величины и частоты изменения скорости резания на процесс шлифования. В кн.: Алмазы. -М.: НИИМАШ, 1971, вып. 5, с. 21-23.

134. Сычев Ю.И. и др. Оборудование для распиловки камня. М.: Стройиздат, 1983.

135. Сычев Ю.И., Берлин Ю.Я. Шлифовально-полировальные и фрезерные работы по камню. — М.: Стройиздат, 1985, 312 с.

136. Тер-Азарьев И.А., Симонян A.B. Особенности разрушения хрупких материалов в зоне контакта. Труды НИИКС, вып. 8. Ереван, 1975.

137. Третьяков И.П., Карпов А.Б. и др. Метод исследования напряженного состояния системы связка зерно - обрабатываемый материал при динамических нагрузках. - Научный технический реферативный сборник «Алмазы». -М.: НИИМАШ, 1978, вып.4, с. 19-22.

138. Ходанов Г.С., Кудрявцева H.A. Физико-химические процессы полирования стекла. М.: Машиностроение, 1985, 224 с.

139. Чикнеян Г.К. Работоспособность алмазного инструмента при упругом шлифовании камня. Труды НИИКС, вып. 8. Ереван, 1975.

140. Шеков В.А. Механизм разрушения камня при распиловке на рамных станках. -М., Камень и бизнес, 1996, № 1,2, с. 13-14.

141. Штаерман И.Я. Контактная задача теории упругости. М.: Гостехиздат, 1949.

142. Щигалев А.Г., Виноградов A.A. Расчет сил при резании единичным алмазным зерном. Киев, Сверхтвердые материалы, 1981, № 1, с. 51-56.

143. Якимов A.B. Оптимизация процесса шлифования. М.: Машиностроение, 1975, 176 с.

144. Якунин Н.К. Подготовка круглых пил к работе. М.: Экология, 1991, 288 с.

145. Evans A.G., Charles Е.А. Fracture Toughness Determination by Indentation, J. Amer. Ceram. Soc. vol. 59, 1976.

146. Griffith A.A. The phenomena of rupture and flam in solid. Phil. Trans. Roy. Soc. A. 1922. 221.№2-P.163-198.

147. Griffith A.A. The theory of rupture. Proc. First Int. Cong. Appl. Mech. 1924 p. 55-63.

148. Irwin G.R. Analysis of stress and strains near the end crack traversing a plate. J. Appl. Mech. 1957. Vol. 24, № 3 p. 361-364.

149. Walker R.D., Wood M.G. Granite sawing techniques. Ind. Diamond Rev, 1971, №1 - p. 4-7.

150. Lawn B.R., Evans A.G. A model of crack initiation in elastic (plastic indentation fields. Journal of Material Science. 1977. vol. 12, p. 195-199.

151. Wapler H. Diamond in the glass industry. Ind. Diamond Review. German edition. V. 2, №4, 1969.