автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Повышение работоспособности алмазных кругов путем стабилизации условий взаимодействия их с обрабатываемым материалом

- ■ ЖРЬКОВСКИа 1ЮЗИ1ЕХНИЧЗСЕИЙ ИНСТИТУТ

На правах pjttoneoa

Шаилэадра Вумар Дюса

ПОНШВНИВ ЙЕОЮСШХЮБГОСТИ АШЗШ КРУГОВ ЙЗф| ОТШЛ1584ЦИЙ УСЛОВИЙ Б8АШДЕШ1ВШ 81 б ОБШ1ТЫШМШ ЫШРИШМ

06.03.01 - дроцйооы мвханнчвочой л фйаигсо-мзничвоаоа o6pgeoïRHf> отвйкй ti ииотрумай!

-Авмрвфера* диооврмция на оожнтаив учейЬЙ ойвйвя . . кандидата тиичвеких наук . ^

.Харьков - 1993 .

Работа выполнена нв кафедре рззвння натврйалсп и.ревущих вйозрумеяюв Харьковом ого еол^охнйчзойш шшнтутй..

Научный руководитель Официальны« оппоненты

Ведущая организация!

- Докюр !С8ХНЙЧ0ОВЙ1 ДОуК профессор ХзуЙЙН М.Д,

- докюр «йхШвокйх наук,' Прсфвооор Вореэуб Е.Н,

- кандидат »ехничвоких паук у ЯЬцаат Бвээубейко Н.К.

УКРОРГСГШИШКШ г.Харьков •

Защита оосюитоя 1998 г* в чаоов

ия ваоедании опэцйалязирозамого оовэтЕ! Д 02,09.01 прн . . 1арькоюком волнтехничаокм ваогятуте со адреоу! 310002Харьков,4 ГСП; ул. Фрунзе,<21.

; Автореферат разослан " && " 1993 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета

ч

у М-г

Узуняи М.Д.

t<f л л о о за. . к а к а» а ** M о ы a . a. £3 Ov Ö О . а Cd á- м . Si- и h2

Ы £3 ш о о о s- о m аз t-Э •Ö h3 « с* о о Ck ra в а.

оэ О о о a а. аз о а •а я «t a sc га о 5 h3 - ш Et

tí h* Я h3 о h3 а 1-4 -Ш. ш n. •а ■а о w Ш а h3 - о a

d> о* о о а a а а с* га : ..га C3 аз а a в g? Я 'а •a о

• Ü2 £5 >1 s ьэ в •а к о я ta .С ♦а о Œ о' а ! О <<; а a.- а Е

ЕЗ о hi m а о ЁГ га s аз. с3 ш SC R о а •îa . s ■ Я a а а

<23 7=) я 1-3 3=4 . о Ы , sa a о. S te о О'. a а . a а'

О на ы о ai О M •о • Э' ах О ' C3 СО о as а X 5Î 2 СУ о 2 a re- •о К ы S ■

«•3 3 о а s а a ""J Я- S о Ol « о a Sz о ' г? аз ti а о hä а ¡5. ■сз

. S ь* в я О Я О о a "а са а W h3 ■ Qi а о h3

О a о ЕЗ к- ы bd h» аз Cd Чэ a С7 ш р в ta- а CD

Ч со в « о Н M О О Я СЭ W Ol Нъ- га- а ra iû 3- . а Cd о а 5Г fi та

а? О SC сэ а а а CD ta- ra о с» и а сэ- a д Ol та £5 SS

я о Cd со .В s ш a ^ О' is а hi S» СЗ a о. 3 CD' О о я- •a а а о а

Sa .В а ш Ö аз ев i-a at сЭ К . a h3 ■ -•о « - « а ш ■m s Ö.

СП в О О ■ а S3 Ol К- 2; a a s о te M о 03 а "в К A Ы о Е

а ja РЗ H О аз о CS & а Cft » ' a. S3. а H. о CJ О CJ. a a О, CT та -5 о Ol

о о а> ■а ** сз аз да аз ha a a a о о », oí о h3 - ■ hä

я - ЬЭ S S hi о а о a О: SX- M ay г tt» аз о а eí ьз -s s о Sa a* hj о а а h3'

- сэ И Я a 2? CD О. Я M «*•». а S а hä" а 2} W ЬЭ а s а а а пз

Ï4 К о ■о S3 s ta. »S та аз за a ч 33 . д hrf о 23- о ££ а К о о s

0 CD » а> >е< ы •а о c¿ ■о. сл, а о о •а а а" Ci- u a •o а a а

3 ►э- a о га а Cd w. я ы a о о a tai аэ a es о ■а h3 ' а

£3 ы ш аз -Ы ^ а Е h3 к •сз g- и a Ol a о M » Ea >о a ,Ol О за

о в S ш сд сз о а. a. ш g a ■ а. о. 'и а CJ я CJ -S О о a- а ' S .a ш ■ Я

cd ha » я -о » ^ w CS а. о h3 « СЗ.- h3 -.fr со » о ш а а

ы В » a s <3 a О h3 T» "Я СЭ E аз сз сз h3 S о - о £3- Ir'í ■а -- о а к X Я

S ■ a » о M S 3a as В ta а за •а SC О о CD и а> а

а к s сз н а ш о За а a ■ s s* а1 a. ш S a о 2 a a а hä

о CD i •а си т. Cd hl о о . CD щ. а hi ■a g a 29 a о M ш о а

со и M Is Ö) О. . m о О h3 M a ы. ►а са =3. sa ев Sc а

я н И ■ га ш са а а а s в». сз X, a' о а a о t». ш ►а a м. S S Ol та

а Я a .03 § S3 и а S а аз. о • hi о o о; s » a . a a а о С за

tD Я ы a .» a - ь» В о m a ca ДХ CU h* a <w X is h3 с a ез за ¿a CD Е

■а g S 03 в о к а h3 a a hS Ol сз а: a: tt ■ 1 я»- CJ сз Cï Я « а Sa а а

а Ы s CU а Я Е- •а m a •Д- s Ol та « -о О та a s а 03 О

a •а s а а» я а ш *CJ h* •о а а а a td a о S сэ

В о О о а ha а a. О brt о « Em. О сэ a СО- - a о «г h3 а

5 аз и И 1 Cd а о ra о Я Ы » а TJ «-Э in 5С a » h3 Cd •а а

3 о о Я a а О о « tí а CD- В ы из <«: а о tr* S s a nr та Ч <с ■ CD - га

а S» •а сэ к с и за к ra. ел CD. a M CD pfr a o о О за hi а

a я a M ы ■ t-3 о ы s о ^ ев о £3 о Cii »-á Cd "¡3 a а ha а S ¡г '

'тз Я а S та а ьп ы а 1 at a о я a ■ te »4 sa S a a К о о Л

а S а s о а •а м' •а я а: S сэ. о M о Ja ■ 01 S а о аз

а Я » я ta са » SI и S ш. за 1" ш. a s a о s а <3 а> a а а сл а Ol

HI Cd о fa о ш î=t ta- ш ö сэ bi m са - » а>

тз •а (Я Q m m О а в ы W td <s ы ä а H S ь a О Л h* з> s а

a ш и ч а a s а X a о a а a a д. - а a a a CD S сч а> а

ев оз с* M s л. a а. о hj о О CS a sc о ш a s s «< е а а о

о •a es ы •а ra & аз Ts sa a а. сэ . i о о ►-a >& а S' h3 к

« я a я a m ' о- а ra о a a о о о bel o ra о а X Е g .а

ta Ja Н о в« Л WS а •о hl St. ш a са ш с» a . E а a a ». s a - В >е<

m а О H о о n со сз О а ra ra а о <а a a а hi а а та

о Я to M о о я и СО Е a сз I а сз Cd ы 3 s; о a a CD о а

о 33 га a а M 03 а S: ТЗ h3 о ra га s а. га a œ ы a g а S

14 a а о В S ь» а s за о s s о и о о а о 3a о a S s о

•о •о i» ta H ta <33 а о г a за я s ra » о а a а о а а

О а о а Ok ш at л га а w а m sa •а >o s С

* BS ы a S 3a M a hî О a SÏ Я a а о а о о о о о а

q о a > ra HI о о 03 о hi hi TJ û а 3a hé о tu а

OS И ja а» a а СП a а s ■а ¡a ta h» О ш s «-tí 23 а a а а «-Й а h3

я о » я BS «-S а ¿3 о Cd СП а- а а Sa a S aä о a a S Q se ы

a Ï» о « в H S <3 о г « a о а аз • а vD О .a С В CD a а> аз

s» a at •о — ? к t о а a » M а Ч о i bJ ç о 1 Я h3 a 7

t M CJ 1 1 1 с» 1 i i i о HI tr* t I О -i

¡a

К О

о ы

<Ь 21

я •

СО 1*3

W ¿ ' о а

s в а ч

СВ О*

ta Cd Cd

ы ы a а «SWS

е. » «

и а . о" а е

SOS ti- s к

йс 2 О' к œ о

■ S3 SS H

J5 °> -о

SÄ S3 о

К S CD

•as

■a К О О •

<Я CS

SS а

• и о

a ы

. . h? "О

ы ay a

a та s

• te а

за о

a а а к. S g

о н

ливающих круг, активное самозатачиваний его режущей поверхносм, в результате чего работоспособность круга сохраняется длительное время на высоком уровне.

Поскольку при № контакт связки, о 'обрабатываемым материалом практически исключен, то появляется возможность более полной реализации уникальных'режущих свойств синтетических алмазных зерен при вйедрении в материал, а,' значит, « проявлению более выоокой ^потенциальной ройущэй способности алмазных кругов. Следовательно ' применение, Л ИШ решает задачу обрабатываемости любых труднообрабатываемых инструментальных материалов, в том числе ДСЖМ цТомал" и интенсификации процесса обработки, а сохраненйе устойчивого рельефа.в процессе.обработки создает возможности автоматизации процеооа.

Следует также отметить,. что процесс йШ. не только позволяет решить практические, задачи нй экспериментально.! уровне, расширить ' возможности применения алмазных кругов на металлических-связках, при шлифовании труднообрабатываемых материалов, но и создает уело- • вия и йозмоанооти для .статистического моделирования состояния режущего рельефа. При обычном шлифовании, когда круг "работает* как правило, нестабильно, о притуплением и засаливанием рабочей поверх-нооти* любые модели процесса не.будут отражать реальных условий взаимодействия. Процеос алмазно-искрового шлифования создает хорошие возможности для того,' чтобы при отатиотйчеокш моделировании адекватно отражались условия физико-механического контакта, завися- J щие от ооотояния рельефа круга.

Анализ многих исследований по работоспособности алмазных кругов показывает, что они выполнялись по различной методике и оценка результатов осуществлялась о помощью различных критериев /показателей/, что не позволяет объективно сопоставлять данные, полученные разными авторами. Кроме того сравнительная оценка кругов по критериям работоспособности отражает лишь условия макроконтакта в целом поверхностей круга и материала без учета конкретного сос- • мянпя рельефа /разновисотность зерен, их распределение/. Вместе о тем следует заметить, что стабилизация высоких показателей работоспособности алмазных кругов мокет быть достигнута выявлением условий шлифования, характеризуемых устойчивш состоянием рельефа, к для характеристики состояния режущего рельефа необходима прежде воего оценка меры его развитости, которая ысж.ет служить критерием

потенциальной режущей способности круги о учетом' разновыоотнооти его зерен. ...•'••

Так ил образом,' учнтнва'п воачожнооги й перспективы технологии АКШ, статистического.; моделирования, вычислительной техники, мозно считать, что уровень Исследований по. повышению работоспособности кругов при шлифовании труднообрабатываемых материалов, в том числе ДСШ Ломал" не удовлетворяет сов раме шпи требованиям и вызывает необходимость дальнейшего'развития;

Исследования, проводились авторам на кафедра резания материалов и рзйуцих инструментов ЛИ по тематика проблемной научно-ио-^ следовательской лаборатории физики процессов резания инструмента.'!!!! аз сверхтвердых материалов им&ив М»Ф»Семко и отраслевой лаборато-' рил алмазного инструмента.

Цель работа* Целью данной работы является повышение эффективности алмазного мифовйния-ДСИМ Лгаая-М" путем стабилизации высокого уровня работоспособности кругов'й создания технологических предпосылок автоматизации процесса на оснЬве покрытия энконо-' мерностей Н особенностей /Ш1, установления функциональных зависимостей, выявления сущйостй взаимодействия режущего рельефа я материала.

. научнап. новизпа: . - нй основе йтатйояичоокогр моделирования расположения зерен иа Поверхности круга впервые предложен крйтерйй развитости режущего рельефа, представляющий собой отношение выборочного ороднего значения площадй сечения среза к-выборочной среднего квадрати-чеокого отклонения, этих площадей? ' -' разработана методология отатйстйчеосогь моделирования и расчета превышений отдельных точек Профиля работающих зерен в различных . оече'ниях о учетом их плотности распределения повысив на поверхности круга о целью определения площадей сеченая ореза атша зернами; дано алгоритмическое и программное обеспечение расчетов}1

- на'основе исследований и анализа коэффициентов шлифования, удельной работы резанйя. выявлено сравнительная обрабатываемость ДСШ пТомал" и вскрыты'особенности взаимодействия адааэных кругов о обрабатываемые материалом в условиях АИШу

- установлены отличительные особенности влияния технологических. факторов на выходные показатели продэоов АИШ при обработка ДСКМ 1(Томал".

Катоды исследования. Работа выполнена о использованием основных положения теории илифования* В. теоретических .исследованиях ^ преобладают алгоритмические методы} npii анализа распределений и апрокошации функций попользованы вероятностные подходы « методы математической огатийтики. Программы расчетов написаны на .алгоритмическом языке БзНсйс УКД, расчеты выполнялись на микро SEM ДБК-3. При изучении результатов физикq-механичаокого взаимодействия режущего рельефа о обрабатываем»! йатериаяом применялась ёяектроннЬ-' сканирующая микроскопия, оригинальные ьадойзмёрятельныё устройства й аппаратура. '.'.'.'•

Теоретические положения работы подтверждены экспериментальна ми исследованиями на специальных установках, реализующих различные, схемы процесса алмазно-искрового клифот.лия.

В качестве источника.питания импулЬонш то'ксЫ Использовался. ■ широкодиапазонный генератор. Импульсов. ШГИ: 40-440, а'такке спацн- . ' ально изготовленный малогабаритный генератор /400 х 450 х"700 aim/,' принципиально не оаличвющйВД di ШГИ 40-.4'40t но имеющий более-узкий диапазон выходных электрических параметров удовлетворяющий конкретным требованиям процесса' шлИфо'вйния ДСКМ и твердых сплавов.

Б качестве обрабатываемых^материалов использовались пластины ревущие типа цТомал-IO", а- также безвольфрамовый твёрдый' сплав ТН20. Экспериментальное исследование проводилось на базе универ-оально-заточного"отанка ЗД642Е. Для реализации процесоа АИШ отанок был модернизирован.

. В работе применялись круги, изготовленные на Полтавском заводе иокуоотвенных алмазов и алмазного инструмента формы I2A2-450 на овязках MI-QI и Б1-01 с алмазами марок АС4 и АСб зерниотостей 50/40 ... £00/160, относительной концентрацией 50 ... 150. Износ-алмазных кругов, измерялся- на вертикальней оптическом длиномере И8В-2 о ценой деления 0,001 ми в специальном приспособлении, поз-волящем фиксировать значения износа в восьми точках по периметру.

Экспериментальное.исследование располокения алмазных зерен ня рабочей поверхности круга производилось о помощью специальной уотановки, позволяющей распознавать и выделять алмазные зерна и

металлическую связку i установка создана на базе профилографа-профнлометра блочной конструкции модели 201. Доследование коэффициентов шлифования производилось по охемв упругого взаимодействия круга о обрабатываемый материалом;'для сравнительного анализа зто-го взаимодействия о различньни материалами и о целью оценки коэффициентов зрения попользовался специальный бвзаямазннй круг на металлической связке HI-0I в уоловиях обычного и алмазио-иокрово-го шлифования. При обработке результатов' экспериментальных исследований по статистическим моделям /планируемый гксперимант второго порядка/ такие яопольаовалаоь ВШ.

Практическая ценность и .реализация результатов работы. Про- ■ ведение теоретических и экспериментальных исследований алмазно-искрового шлифования ДСНМ-tI Тома л" позволили разработать условия, обеспечивающий эффективную обработку пластин, при этом'удельный расход алмазов'составляв! Q = 0,13 мг/им3, и удельная себестоимость обработки С = Ote руб/см3. Разработанный подход к выявлению потенциальных возможностей и повышению работоспособности алмазных кругов путам стабилизации условий взаимодействия режущего рельефа с обрабатываемым материалом позволил создать технологические предпосылки автоматизации процесса шлифования инструментов различного назначения. Это подтверждается приведенными в работе примерами прогнозирования и расчетоз На ЭВМ и экспериментального исследования. На основании выполненных исследований разработана математическая -модель взаимодействия режущего рельефа круга о материалом, реализовано ее алгоритаическое. и .программное обеспечение, что позволяет получить болызое количество соотношений между характеристиками рельефа круга, технологическими факторами и выходными параметрами процесса, .

- Результаты работы нанят применение но операциях шлифования резцов, оснаценных пластинками ДСКМ Ломал-Ю", которыо уопенпо используются на операциях точения изделий различного назначения ' из закаленных оталзй.

-Апробация Работы; Ооновныв полокения диоевртации доложены я обсуждены на ;

- Международном научно-техническом семинара „ИНИЕРПАРТНЕР-Э!" пПроблемы резания мв?°риалов в современных технологических про-

цесоах'} г.Харьков;

- Международно}.! научно-техническом оеминаре ИНТБРПА.РТНЕР-92" пВы-оокиз технологии з машиностроении^ г.Харьков;'

- Научно-техническом оеминаре »Проблемы физики резания инструментами из сверхтвердых поликриоталличеоких материалов", г.Харьков.

Публикации; Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 5 отатьях.

Структура и объем' диссертации. Диссертационная работа- состоит из введения, 5 глав, выводов по главам, обцих выводов и практических рекомендаций, прилокения; диссертация изложена на 141 страницах машинописного текста, содержит 34 рисунка , 15 таблиц, опиоок литературы из 81 наименований и п рил оженил на £2 страницах.

Краткое содержание работы.

Во введении обосновывается актуальность рассматриваемой научно-технической задачи.

, • Первая глава поовящена общему анализу существующих критериев для оценки работоспособности кругов. Учитывая известные уникальные овойства алмазных зерен /высокая твердость, острота кромок, абразивная способность и др./, в процессе шлифования кругами различных материалов необходимо, создать 'предпосылки, чтобы эти свойства проявлялись более полно. 4 это возможно,- если рабочая поверхность круга будет развита, тогда практически можно обеспечить хорошую шлифуемоотв любого труднообрабатываемого материала. Поэтому ванс-' ной характеристикой для оценки работоспособности мог бы служить показатель, учитывающий состояние рельефа круга, его развитость.

Анализ существующих критериев работоспособности кругов и процесса'шлифования показывает что все они, за исключением относительной опорной длины рзЕущай поверхности являются как бы конста-тирувщими, которые характеризуют процесс по внешним признакам-, выходным параметрам. При этом условия взаимодействия, состояние рельефа, его развитость и способность производить процесс розания оотвютоя как бы нза кадром", то есть не учитываются. Поэтому, появляется необходимость разработки нового критерия, характеризующего чиоланную мору развитости зерен и, следовательно, потенциальную режущую способность алмазных кругов.

Цель работы и анализ состояния вопроса определили .основные

задачи исследования:

- Разработать методику теоретического определения раэновы-сотнооти различных точек'профиля зерен, их превышений и занижений для выявления характера взаимодейотвия рельефа о материалом о целью'определения сечений среза отдельными зернами на рассматриваемой площади, расчета суммарного сечения среза и оценки ревущей способности кругов.

- Выявить характеристики режущего рельефа, распределение зерен по высоте, количество зерен на рабочей поверхности круга о целью анализа их разновысотностд и расчета суммарного сьома материала.

- Установить особенности зэаимодейотвия алмазных кругов о ДСНМ типа цТомал" и твердыми сплавами в условиях ЛИН с цельв установления уровней коэффициентов шлифования, энергоемкости процесса и Отличительных особенностей износа зерон в кругах.

- Определить и обосновать основные закономерности процесса ЛИЯ ДС№ типа цТомал" о целью выявления отличительных особенностей влияния технологических факторов на виходкш параметры процесоп и определения условий, обеспечивавших высокую работоспособность алмазных кругов.

- Дать практические рекомендации по реализации разработанных положений и результатов выполненных работ. '

Во второй глава изложены результаты теоретических исследований, посвященных раскрытию характера взашодействия элементов режущего рельефа круга о ДСШ „Томал-Ю", что позволило разработать математическую модоль для определения номго критерия развптоотн режущего рельефа круга, осуществить алгоритмическое и программное обеспечение и реализовать расчеты прогнозируемых показателей процесса ^

В оонове предлагаемого подхода в оценке развптоотн рельефа лежит выявление разнооти высот выотупааия зерен, рзооматриваемнх в любом продольном оечении /на рио. у * со, т.е. определение превышения каждой точки профиля зерна,' производящего хотя бы частичный акт резания, над аналогичной точкой прадыдуцего зерна, участвующего в работе;- в указанном сечения рассматриваемые точки поверхности зерна являются вариинами профиля. На риоуняе показано одно из продольных сечений, на котором, следовательно,* верпипн

Схема взаимодействия профиля круга в продольном сечении о материалом

профилей юрен в сечении не обязательно представляют наиболее выступающую над уровнем овязки точку поверхности зерна. Режущими в рассматриваемом сечении являюгоя зёрна, вернее отдельные участки профиля, которые имеют превышения над соответствующими участками сооодних зерен в этом сечении. Для показанного на схеме сечения такши будут зерна, отмеченные буквами «С ,р , у ,а Д ¡/ еоть превышение I -го зерна в оеченти Заметим, что Дгу предотавляэт чаоть толщины среза, приходящейся на рассматриваемое .¿-зерно в сечении и является одной из множества координат, формирующих сечение ораза. Таким образом4 совокупность всех превышений Дгу для с -ГО' зерна при / *> I, ..., Р формирует сечение среза ¿ -го верна, которые обозначим По-видимому-круг о хорошо развитой

поверхностью должен характеризоваться близкими значениями.'у разных зерен, что обусловит равномерность погружения рельефа и обеспечит равномерность его.изнооа и восстановления, самозатачивания. Поэтому мерой развитости рельефа может служить степень раз-

броса воличшш у разных аерэ!! - чем она меньше, тем лучше. ■ Для теоретического определения величин и затем:выбранной мэры их разброса реализован подхЬд, основанный на отатяотичеоком моделировании расположения зерен на поверхности круга, которое гаитп-. руеюя о помоц&п генератора случайных чисел} олрвдоляюмего полою-ние зерна по 3 координатам в соответатвии с их распределением» При этот.! уравнение поверхности зерна выбирается в зависимости от Принятой модели. Полученный набор, алодадей для разных зерен может служить основой для выбора статистики,' характеризующей разброс 5-, Если обозначить 5 выборочное орзднее 'значение площадей дли зерен на рассматриваемой поверхности, а через б выборочное среднее квадратическоо отклонение Зг, то' численная мэра развитости рбльефа молет предбтанхлть"собой некоторую функции Представляемся зотэсизеннш йрэдполояигь, что эта ^нкцйя должна быть возрастающей' относительно первМ'О аргумента 5 И убивающей относительно второго & . В простом случае, когда зависимость X от $ можно предположить прямолролорционЯльяой, а задиомооть 7 от в' - обратнопропордиональной,.мерой развитости режущего рельефа мокет случить частное Т - •

Следует отметить^ что в обычном представлении, круг мояет (шесь и большую развитость, если-рассматривать- превышения или разность высот отдельных зерон, или жа> если судйть о развитости по наибольшей высоте выстунания зерна. Однако омечешыё характеристику скорее случайным образом .определяю! свойства рельефа, они подвержены быстрый измененияи.. ■

Представляемая мера развитости более устойчива, ойа характо- ■ ризует,по нашему мнению, оптимальное Состояние рабочей поверхности круга и дает представление' о его потенциальной режущей способности. Действительно,' чем больше среднее значение площади среза, то«, более производительно будет работать алмазный круг. С другой стороны, приобретает значение разброс /отклонения/ площадей ореза$ чем он меньше, тем рельеф круга потенциально менее подвержен слу-ча'шы,! изменениям во времени и тем большая появляется вероятность управляемого воздействия на рабочую поверхность о цолыо получения оптимального состояния рельефа.

Теоретическое исследований меры развитости рельефа от различных факторов при .АНШ ДСКМ п^омал-Ю" позволило устоновить, что оп1И~

малыше состояние■ развитости; r.g. наибольшее значение- £ достигается при следующих значениях технологических факторах: 4- 44 кГц} X =.100/80; SM„. = 0,048 мы/дв.х*V 15 м/с. ■ '

В тсетьер главе изложены экспериментальные исследования, режущего рельефа агмвэного круга при ЙЛШ.ДСКК „Томал-Ш". Для оценки , меры развитости ревущего-,рельефа при статистическом.моделировании расположения зерен на поверхности круга одной из вакнейаих характеристик является плотность распределения' зерен по высота. При обработке' различных по свойотвам материалов характер разрушения и поломок аетазных зерен будет различим, а,- значит, -и..их высотные характеристики такие, как наибольшая высота выступания зарзн над уровнем связки, модальная шоота,. рааярваеотцоогь .будет тцкао отличаться. Значит, естественно предположить, что и плотность распределения зерен по высоте будет отражать конкретный характер, взаимодействия рабочей поверхности о обрабатываема.) материалом. Для того, чтобы исследовать состояние ревущей .поверхности, в частности, реяущего рельефа круге в настоящее время существуем много методов, какдый из них находит, примзнонна в зависимости от решаемой задачи« Нами выбран метод про<филографирования, так,как работа опрофило-граимвми-значительно облегчает обработку результатов-замера рельефа и определение наибольшей и наименьшей высрты выотупания зерен.

На обычней профилографе не возможно отличить абразивное .зерно от связки, в связи о этим.разработана специальная установка на базе профилометра - дррфилограша мод. 201, позволяющая распознавать на профилограмме зерно алмаза от связки, С помощью полученных про-филограмм было определено количество алмазных ,зерен на рабочей поверхности круга после обработки пластин. Количество зерен на рабочей йовёрхноетй кругов разной зернистости пооле обработки ДСШ «Тсшл" меньше по сравнению о тем количеством-зерен, которые получены посла обработки безвольфрамового твердого сплава. Это можно .обменить более »юсткеми" условиями взаимодействия зерен о ДСКМ нТоыал" в результате чего имеет место более интенсивное их разру-иенио й износ. Для статистического моделирования расположения зерен /глава 2/ был произведен анализ распределения зерен на поверх-, ноотп круга по высоте. Причач информация при расчете на ЭЕМ может вводиться либо в виде таблиц, содержащих данные, о середине интервального значения высот и их частость, либо в виде плотности рас-

проделэния зорак по выоотэ, аппроксимированной однш из известных в теории вероятностей распределений, либо б виде интегральной функция, распределения аппроксимируемой каким-то математическим выражением. Учитывая, что взаимодействие рабочей поверхности круга с тру дно обрабатывавши!! материалами высокой твердости сопровождается непрерывным разрушением со сколами зерен, т.е. оно соотват- , стяует схеме сак называемых накапливающихся лозрзкдеяий, нами была принята гипотеза о соответствии экспериментального распределения зерен по высота гачма-распределени». Дня каждой зарйиотобти,/ 50/40^' 100/80, 160/125 / был произведен раочзт теоретической плотности ' гамма-распределения.

р£¥1 ' ' рх- z

Для этого на основе экспериментальных данных подсчитнвалооь математическое ожидание Л/ - 5Г Pi и днсперцйп'. £> з SifaMj-Pi, а "затем определялись параметры распределения й <Х

Для удобства использования в расчетах при моделирований расположения зерен на поверхности алмазных кругов были установлены зависимости параметров гаша-распределвния от зернистости кругор

f(*) и р a ;

. «С = 6,058 - 0,083 Д + 0,00076 54 ;

р = 0,555 - 0,0056 2 +-0,00003 2* ;

Для проверки гипогозм о соответствии экспериментального распределения теоретическому гамма-распределении иопользовался критерий согласил X* » расчеты и оценки, их вероятностей показали что они больше уровня значимости 0,05 я поэтому гипотезу соответствия экспериментального распределения принятому нами закону гамма распределения можно считать правдоподобной. Такт образом аппроксвдация экспериментальных данных распределения высот зерен различной зернистости гамма-распределением позволила удобно использовать его при статиотичебком моделировании и затем оценке меры развитости режущего рельефа.

В четвертой главе используются и анализируютоя такие показатели процесса как коэффициент шлифования, энергоемкость, рассмат-

. ; - & - • ■

риааюгоя физикогмехакичаскиа особвннасти износа вжазанх варен и '. их .взаимодействия о материалом. '. -'

Коэффициент шлифования,f / как .один. из. наиболее распространенных показателей процесса, отражает оиловые зависимостинаг,-., ряшшость, влияние темпаратурно-окороотного фактора, изменение процесса резания в динамике, зн&дрямтои'рйльёфа'.в материал,"& значит и сравнительную рекущуя способность .круга, и сострпние. развитости его рельефа. Как правило, Kw меньше, единицы-, в я некоторых случаях его значение может приОлйкатьоя к коэффициенту-трения пары - притуплённый круг - обрабатываемый материал.. Большим значениям Нш в условиях упругого шлифоза.Ния соответствует лучшая' обрабатываемость материала, т.е., процаос более эффективен, т.к. тангенциальное усилие определяется; суша рньи сечением среза.' В рэзулв тате исследований установлены загиоимвсти Иы. от различных.■уело-' вий обычного .и алмазно-искрового' шлифования. Значение Ны при ' обычном шлифовании'практически выравнивается od аначёнием.коэффициента трения при взаимодействии базаллазного круга с материалом* и даже становится меньше, что' свидетельствует о полном сгланиваии! рельефа; в этом олучао на Kt, .оказывает влияние наличие изношеш алмазных зерен с площадками, расположенными -на одном уровне со овязкой. Таким образом, шлифование кругами на металлических связках в обычных условиях таких материалов над THEO и цТомвл-IO" не' предотавляегоя возможным. При-.ЛИН;-например, о увеличением давленй

возрастает, что.свидетельствует об опережавцем росте оиды ра а значит .и увеличении .суммарного мгновенного сечения среза.

Следует отметить¿ что значении Нш не могут Однозначно для любого процесса шлифования хвракзаризовать проявляющиеся рвкуциа свойства кругов, т.е. обрабатываемость материалов. Только в условиях; обеспечивающих уо*ойчйБЫЙ рельеф, стабилизации его высотных характеристик во времени при весьма кезначиильнад Контакте связки во величине можно устаиавяивать обрабатываемость материалов. ЬвалЕз влияния длительности обработки на удельную работу резания -показал, что энергоемкость процесса &Ш ДСШ „Тоаал-Ю" практически не йвыеняетоя, а при обычном аллвзном шлифовании значительно увеличивается.

Н особенностям обработки данного материала следует отнести ■ применение низких скороотей шлифования /до 15 м/о /, что, о одной

oiopdKbt приводит к маньшм значениям, удельной работы, а о другой , предотвращав! образованна околов ii микротрещин на поверхности плао-inHOK 4 весьма склонных к их зарождении* ■

'. Отмотйм-, что снйяшнйа удойной работы резания и увеличение коэффициента илифования овндетэльствуэт Ь'повышении режущей cnoöbö-нйоти алмазных кругов в условиях ЛИИ.

Особенности процесса Ш1 ДСГОЗ Ломал" проявляется и й характера взаимодействия рельефа а материала. ПрекДе Scarb следует oi- . метить, что режущий рельеф в Процессе йзноаЭ кругй поддёргивается развийм й обновйш'-его вйдсм моаао счйтать мик'ровакрапйла'иие отдельных кромок зерна, что способствуй!? оохрганзнйэ лмэнцйалвной режущей onödöCiHDCTii йру^а, при зтй!'микрорельеф собственно зерна остается passimti. В Некоторых Случаях наблюдается отдельный скола болйе крупных элементов зорен.

Существенной особенностью flgiiöwi адаНзных зарза при шлифовании ДСКМ цТомвл-Ю1' является вйзиййнйййняа слздой а'брззййогЬ-воз-' действия материала иа поверхности алмазных зерен* Анализ- рйЪок-царапиа послб микрорвзакйд одййичньш* йялазшгли зернами позволяет сделать вывод, что одним• йзййиЭблеэ вврйя^йых видов разрушения материала является cpöäj-. слад от ОдйоГо зорйр состоит йз отдельных опедов, 'оотйвявешйс .йЬЗДвйо*вйвм различных мйс-, рокраиок одного й тбго se -зерйа. В овдвлы'ых случаях npii больших энергиях импульсов на обработанной пЬвархййоти материала.оОйарукй-вавтея эрозионные кратеры.

Ё пятой главе изложены, результата исследований работоспособности алазных кругов; Для .выявления оптимальных условий илифова-' ния применялись два критерия - удельный расход алмазов ^ , иг/т3 и удельная себестоимость обработки С,' крй/сй3. Анализ различных видов планов теорий планирования sKcneptMBHioB при поиске оптимальных условий в области'факторного пространства показал, что наиболее приемлемым являптоп Планы второго порядка, близкие к Р -оптимальному, обозначенному в литературе как , для 4-х факторов - поперечной подачи S^ , скорости резания V ». зернистости 2 и концентрации К • Интервалы варьирования факторо} при проведении экспериментов составляли: Зл>п. 3 16 •» М лши/дв.х. ( V = 15 i 35 м/с; - 50/40 * 160/125} И = 50 ■» 150 % /2 б/, Построения двумерных.сечений поверхностей отклика £ = С, V)

R - f(S,V) , а ВД 9 = ,K) и C^./fo/í)

позволяет забирать различные сочетания-режимов резания »'характеристик кругов, обеспечивающих наименьшей значение удельного расхода, сбалансированного о удельной оабестоимроть» обработки. Анализ процесса ал./азного илифов.ания при Обработке ДСЮ.1 ,¡Томал-10" показал, что работоспособность кругов lia связке Б1 находитоя на низком уровне при.высокой удельной себестоимости. Поэтому обработка «То-мвл-10" кругами на связке Б1 можно рекомендовать только для дово-. дсчных операций;'.Наименьшее значение удельного расхода ^ = 0,13 кг/т3 получено яри Snm, = 48 мкы/дв.х.} У = 15 м/о; S * * 50/40;. f4 «' ¿50 С ростом поперечной подачи,и уменьшением скорости илифования "удельный расход аш'аза сшибется; при этом поперечная подача оказывает более существенное влияние, чем скорооть. При жеоткой схеме илифования увеличение Sie,, однозначно приводит к росту производительности^ учитывая, развитое состояние рельефа, яовниение -S^ споообомуот включению в работу новых кромок, на- , ходящихоя в ниже залегающих олоях рельефа*-.Благоприятное влияние снижения скором;; резания на удельный расход аллазов связано о уменьшением,ударных нагрузок на алмазные зерна, в результата чего темп их износа снижает. -.-•-'

, Расчет, tíjjj- показываем» что кашеньаая во величина достигается При значениях поперечной подачи и скорости, обеспечивающих ^rttv,..«- Зю ссьясшяется юг,!., чю главным фактора!, привносящим .йклэд в удельную себестоимость', йвлпе топ возмещение изноой алмазного круга, поскольку яройэводитэльноси обработки при жесткой схема шлифования /ч принудительными поперечными подачами/ остается постоянной для разлйчйых скоростёй и естественно возрастает о увеличением б«,,. '".'•'

при-увайвчйани поперечной .подачи увеличивается и изноа алмазного круга, однако, темп роста Производительности опережает рост 0звроа( поэтому себестоимость обработки снижается. С увеличением окороотй резания производительность процесса оотается постоянной /аеоткбя схема/, но воэрастайг дйнамвчеонйа ударные нагрузки на зерна оо стороны обрабатываемого материале, поэтому удельная свбе-отоймоогь повышается.

Общие выводы и практичаокиз рекомендации

I. Высокопроизводительная обработка ДОЛИ типа пТсмал-Ю" возможна только в условиях алмазного шлифования, при этил необходимо, чтобы потенцийльнае возможности алла знак кругов использовались наиболее полно; реализация высоких режущих овойотв алмазных кругов,' особенно на .наиболее износостойких металлических связках возможно прй введении в зону мифования дополнительной энергии в виде электрических имлуяыЗов, способствующих сохранению развитости режущего . рельефа.

• 2. Процесс алмазно-искрового плкфоввиия, при котором обеспечиваются стабильные.условия взаимодействия рабочей поверхности круга о обрабатываемым материала.! не только позволяет решить практические задачи на экспериментальном уровне, расширить техно логические возможности применения амазных кругов на металгичеокйх связках при обработке ДС№ Дсмал-Ю" и других труднообрабатываемых материалов /композиций/, но и оездает условия, и возможности для разрайот- • ки статистических моделей,' йдекаахйо отракающи^ азашодействий обрабатываемого материала й рельефа на уровне отдельных еГо мзмей-тов. . .

3. Анализ состояния ражущзй поверхййстй, ее развитости! а также критериев, характеризующих потенциальные возможной!« рользфа а работоспособность кругов, показывает¿что з условиях стабилизации процесса возникав® необходимость разработки нового-критерия, определяющего численную меру развитости рабочей ПЬаерхйоотй круга, и устойчивую разновысотность; на основе статистического моделирования расположения зерен на поверхности круга впервые предложен критерий развитости режущего рельефа^ представляющий ообой отношений выборочного среднего значения площади сечения среза к среднему квадратическому отклонению этих площадей.

Б результате выполненных комплексных теоретических и экспериментальных исследований решена научная проблема, состоящая во вскрытии закономерностей и особенностей алмазно-искрового шлифования /ДСШ типа иТомал-Ю"/, в. теоретическом анализе разновыоотноо-ти алмазных зерен и меры развитости рельефа на основа статистического моделирования расположения зерен на поверхности круга, что позволило решить задачу повыиеяия эффективности шлифования отабя-

лизании работоспособности другвг. для создания технологических Л Предпосылок. адтоМагиэиции-.обработки - инструментов. -из-ДСНД 'пТоиал'1 . различного назначения', а также' /гарантировать высокий уровень кон-кзредтойпооо.бноо^и.аехайлргячаокого. процесса ажазно'-иокрового. . илифованИя труднообрабатываемых,материалов., ■ ... - .'■-.-'■' •

' 5. Теализогано отаткотичаокоа .моделирование ''разйваыаотности ". алмазных зерен и дан анализ■ правушений'о.^-ельньЕх'точек, профиля ра-. ботавдцих аеран в различных оече-ниях 6 учетш ;их плотиьотй распределения по выооте, ооущаогвлано алгори^ическое'в.йр,огрщ.!Мное-обаоив- • чение расчетов площадей сочвиий срзза$ произведены Р.ао^о?ы мгновенного, сечёния. орзза и '¿вамп материала,, .что позволяет., и'рогиози'ро-вать пЬтбнцйальнукгреяущй'.опсооОН^^^ ' ■•-...

: 6. 'Вокригы' оообвннооти.'¿за'ялодв'йбйия'.рввд «ай поверхности ал--' мвзных кругов о .»Ярмая*Ц;.уолй;»ях алзазно-искр.ового йлиф'ова-ния: ; - '.,;,■. ' ;'■;.' ; -' . .• ■

установлены оптиываьныо.элэк^ричеокив параметры процесса; определены коэффициенты шлифований И удельная ра'бозга резанияпроизведена оценка обрабатываемости яластино!;. НИзкИе 'значения коэффициентов ■ олифо.вааия яри обычна.) а-лмЗзнт йлйфадаййи' свидетельствуют. о сгла-Еивании режущего рольефа круга й невозможности обработки.ДСШ; существенно более высокие значения при алмазно-^искровом шлифовании являются следствием развитости'рельефа, активного самозатачивания а эффекта резания ЕШазяьш вернвмв. Снияеиие удельной работы реэ'анйя и увеличение коэффициентов шлифования характеризует ревущую способность алмазных кругов й лучшую обрабатываемость материала в конкретных условиях взаимодействия. ■ '

7. Внявлеяа обобенйоотр износа алмазных зерен в кругах; на поверхности алмазных зарен-обнаруживаются следы абразивного воздей- ■ ствия ДСШ йГоялалл| в отдельных случаях наблюдаются сколы выступающих.элементов зерен; в ооновиш микрорельеф собственно зерен остается развита*, так как .'превалирующим видом износа можно считать миврозыкрашивайие кромок,

8. Установлены; основные/закономерности процесса алмазно-ио-крового илафования ДСШ..ц1о'лали; вскрыты особенности влияния технологических факторов и характеристик' кругов на выходные показате-. на процесса; с-увеличением поперечной подачи и снижением скорости вляфолЕНйя удельный .расход алмазов уменьшается, при этом попереч-

Пая fiодпча ¿гаэивает-Cbjiea оущеогвешш, в.лиянМ^ ЧвМ скорость, Пвияв'аьй'ая свбестеимэе'тв обработки ДСКМ «Тмал", ббоопачйваэтоя при о-едуяда: условиях йлйфованйя! поперечная подачаi -в 0j043 .».м/дв.х., скорость шлакования V 15 м/о, частота йладо-йаяия «мпульзвя f в 44 кГц, круг - I£i\;;-4o° 100/80 /Я-01-100.

. 9i йзло?ошшв в'paeoie подход«, базярущизоя йа отатиотичао-кй! кодэяпрёваниа, могу® вый. ирин.чтн за ойаову и при разработке технологических прсцесйоз «рвцйзйониого плйфгайнйя»

Ю. 'Прак^йчйоКа'я раалйзач&я ¡йзульгвмв тоор«ч>нчоского п эк-оаЬр!м9н4ага>й;огЬ иеолёдоэвивя првцаооа айдаэно-искрового шлифований.ДС1М «Тачал" в jiaCbpiiopHux условиях подтвердила эгЬ эффективность.

Оойовнаа обдер^ииэ диссертации взлояане в публикациях«

Ь ЕаИлевдра К.Д., Глухо» k.B.t 7зун«ц М.Д. Тооретмоскйй аналйз разноьысыноотй ййлазйшс аёрта ria повйрхнооМ круга if Резание й йпотрумзнт. -I99I. - Bun. 46. - С. 48- 52.

; £. Шёйлёйдра. К.Д., Узуйяй. М.Д. ЗРаботоопсоббиоозь йругов при айлазно-йокрввом иди^овайви двухойоииых йхйотвн {( Гозанйй и Инструмент. - 1991. - Выя. 46. - о» 131— 134.

tiaunyan H.th, snailendra К» Jha< High-c&pacity grinding and workability criteria of hard aeiale. // Bcifentifio eooiety df mechanical Etogittfeering. Budapest - 1991. 9-8-91 P* 348 - 351.

4. Иайлёндра К.Д., ?зуйян M.flv Сравнительная обрабатываемость безвольфрамовйх твердых сплавов // Тез. докл. Меясдуиар. науч.-техн. оем,: Проблемы резания материалов в современных технологических процессах.- X., I99i. - а. 146 -150.

5. Шаилендра К.Д.^ Руднев А.В.,Узунян М.Д. Оообенноотй взаимодействия алмазных кругов и ДСШ „Томал-Ю" в процеоое айлазно-искрового шлифования // Таз. докл. Междунар, науч.-зэхн. сем.гВы-оокиз технологии в машиностроении. - I., 1992. - о. 184 - 186.