автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.07, диссертация на тему:Разработка абразивного инструмента с повышенной структурностью и управляемой пористостью для высокопроизводительного шлифования фасонных поверхностей деталей из труднообрабатываемых материалов

РЯБЦЕВ СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

РАЗРАБОТКА АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА С ПОВЫШЕННОЙ СТРУКТУРНОСТЬЮ И УПРАВЛЯЕМОЙ ПОРИСТОСТЬЮ ДЛЯ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОГО ШЛИФОВАНИЯ ФАСОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 05.02.07 - Технология и оборудование механической

и физико-технической обработки

1 0 НОЯ 2011

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 2011

4859397

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»

Научный консультант - доктор технических наук, профессор

Старков Виктор Константинович

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Петухов Юрий Евгеньевич ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН», г. Москва

Ведущая организация - ФГБОУ ВПО «Рыбинская государственная авиационная технологическая академия им. П.А. Соловьева»

(г. Рыбинск, Ярославская обл.)

Защита диссертации состоится «20» декабря 2011г., в_часов на заседании

диссертационного совета Д 212.142.01 при ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» по адресу: 127994, Москва, ГСП-4, Вадковский пер., д. За.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН».

Ваши отзывы на автореферат, заверенные печатью организации, просим направить по указанному адресу.

Автореферат разослан О^еЛР 2011г.

доктор технических наук, профессор Журавлев Владимир Васильевич ОАО «ВНИИАЛМАЗ», г. Москва

доктор технических наук, профессор Калашников Александр Сергеевич ФГБОУ ВПО МГТУ «МАМИ», г. Москва

Ученый секретарь диссертационного сове канд. техн. наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Трудоемкость процессов шлифования в машино- и приборостроении занимает большой удельный вес (в среднем около 30 - 40 %, а в отдельных отраслях достигает 70 % и более) от общего числа трудоемкости механической обработки деталей. В ряде случаев шлифование является одним из наиболее эффективных методов механической обработки деталей из труднообрабатываемых материалов, успешно заменяя собой процессы резания лезвийным инструментом.

Эффективность шлифования в значительной степени определяется эксплуатационными возможностями применяемого инструмента (шлифовального круга), который играет определяющую роль в формировании качества обрабатываемых поверхностей деталей и производительности шлифования. Уровень оснащенности промышленности высокопроизводительным абразивным инструментом оказывает значительное влияние на ее развитие и темпы внедрения новой техники в целом.

Для обработки фасонных поверхностей деталей из труднообрабатываемых материалов все большее применение находят высокопористые абразивные круги на керамической связке с повышенными номерами структуры и пористостью. Рациональными областями применения высокопористых кругов являются прогрессивные технологии профильного глубинного шлифования замков турбинных лопаток из никелевых и титановых сплавов, профилирование зубчатых колес, фасонного режущего инструмента, различных деталей из твердых сплавов, керамических и магнитных материалов и др.

Повышение номера структуры, которое сопровождается уменьшением объемного содержания абразивного зерна в шлифовальном круге, оказывает благоприятное влияние на термодинамическую напряженность процесса шлифования, позволяет повысить производительность и качество обработки деталей. Высокая пористость способствует лучшему подводу охлаждающей жидкости в зону шлифования и отводу отработанного шлама.

Существующие технологии изготовления высокопористых шлифовальных кругов с повышенной структурностью основаны на добавлении в абразивную массу специального порообразующего наполнителя. Этот наполнитель либо выгорает, либо вспучивается при высокотемпературном обжиге, образуя крупные открытые поры, либо остается в составе шлифовального круга, участвуя в формировании каркаса инструмента вместе с абразивными зернами и связкой. Наиболее технологичным среди выгорающих порообразователей в зарубежной практике считается нафталин, однако его использование вредно и во многих странах ограничивается из соображений экологической безопасности производства.

Отечественные абразивные заводы с 80-х годов прошлого века используют технологию изготовления высокопористых шлифовальных кругов на основе выгорающего наполнителя - молотых фруктовых косточек. Обладая преимуществом по экологической безопасности перед нафталином, эта технология имеет ряд существенных недостатков, связанных с нестабильностью качества и с повышенным уровнем брака в производстве высокопористых шлифовальных кругов. Из-за отсутствия новых технологических решений серийно изготавливаемый отечественный высокопористый абразивный инструмент существенно уступает по качеству и эксплуатационным свойствам инструменту ведущих фирм Европы, США и других стран.

Кроме того многие востребованные в машиностроении позиции высокопористого инструмента, например, круги прямого или фасонного профиля диаметром 500 мм и высотой более 150мм, специального червячного, кольцевого или чашечного типа профиля и др. со структурами 12... 16 и выше у нас в стране не производятся из-за отсутствия технологии их изготовления.

По этой причине многие российские предприятия, в том числе оборонно-промышленного комплекса и энергомашиностроения, на которых используются современные высокопроизводительные шлифовальные станки, вынуждены приобретать для их оснащения высокотехнологичный абразивный инструмент за рубежом. По оценкам экспертов доля использования импортных высокопористых шлифовальных кругов на этих предприятиях на сегодняшний день составляет около 30...40% от объема потребления ими абразивного инструмента на керамической связке.

В этой связи проблема создания и применения нового отечественного абразивного инструмента, который бы по эффективности не уступал, а по возможности превосходил бы зарубежные аналоги, является актуальной как с экономической точки зрения, так и с точки зрения обеспечения технологической безопасности российских машиностроительных предприятий.

В период выполнения диссертации экспериментальные исследования проводились совместно с техническими университетами, научно-исследовательскими институтами и предприятиями в России и за рубежом. Производственные испытания и внедрение результатов исследований выполнялось по хозяйственным договорам и договорам о сотрудничестве с отечественными заводами.

Работы по тематике диссертации выполнялись, в том числе при государственной финансовой поддержке в рамках гранта Президента РФ для молодых российских ученых- кандидатов наук (шифр МК-3961.2004.8), ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013г.г.» (Гос. контракт № П2482), ФЦП «Национальная технологическая база на 2007-2011г.г.» (Гос. контракт №104111003702.05.019). Большой объем исследований был выполнен по проектам международной программы научно-технического сотрудничества EUREKA со странами Европейского Союза: EI1690 - ABRASIVE 2000 (1998-2001 г.г.); EI2339 -GRINDING (2001-2003 г.г.); EI2581 - KORUND (2002-2004 г.г.); EI3274 - ELB OR (2004-2008 г.г.); Е!3825 - SINTERKORUND (2008 - 2010 г.г.).

Цель работы. Повышение эффективности обработки шлифованием фасонных поверхностей деталей машин на основе применения шлифовальных кругов с высокой структурностью, изготавливаемых с использованием новых экономичных и экологически безопасных принципов формирования и управления объемно-структурным строением пористых абразивно-керамических композиций.

Для достижения поставленной цели необходимо было выполнить комплекс теоретических и экспериментальных исследований с решением следующих задач:

1. Разработка технологических принципов формирования объемно-структурного строения абразивно-керамических композиций с повышенной структурностью и управляемой пористостью для изготовления инструмента нового поколения с широкими эксплуатационными возможностями из электрокорунда, включая его микрокристаллическую модификацию (SG), карбида кремния и кубического

нитрида бора (эльбора) с применением невыгорающего порообразующего наполнителя - алюмосиликатных микросфер.

2. Разработка методики комплексной оценки технологичности изготовления и эксплуатационных свойств абразивного инструмента.

3. Проведение экспериментальных исследований и разработка на основе статистического обобщения их результатов математических моделей связи технологических и эксплуатационных свойств абразивного инструмента с составом и характеристикой абразивно-керамических композиций повышенной структурности и пористости.

4. Изготовление с использованием разработанных технологических принципов опытных образцов абразивного инструмента различных типоразмеров и характеристик и анализ эффективности его применения при шлифовании фасонных поверхностей деталей из:

- жаропрочных никелевых сплавов на примере профильного глубинного шлифования хвостовиков турбинных лопаток;

- закаленных легированных сталей на примере профильного шлифования зубчатых колес.

5. Освоение производства шлифовальных кругов с повышенной структурностью и управляемой пористостью различных типоразмеров и характеристик.

6. Производственные испытания и внедрение в машиностроительное производство нового абразивного инструмента.

Методы и средства исследования. Основные положения работы разработаны с позиций теории шлифования материалов и основ проектирования абразивного инструмента. В работе использованы теоретические и эмпирические методы исследования. Комплекс экспериментальных исследований проводился с использованием современной контрольно-измерительной аппаратуры и приборов, в том числе использовалась лабораторно-исследовательская база Ганноверского технического университета, Фраунхоферского института (Германия), технического университета им. Т. Bata (Чехия), а также лабораторно-производственная база фирм Best-Business a.s., Carborundum Electrite a.s. (Чехия) и отечественных предприятий. Статистическая обработка данных выполнялась при помощи пакета программ STATISTICA (StatSoft), а также специальной программы многофакторного корреляционного и регрессионного анализа REGRD.

Достоверность полученных результатов. Корректность разработанных математических моделей подтверждена их адекватностью опытным данным, оцененной по известным критериям (коэффициенту множественной корреляции, остаточной дисперсии и др.). Достоверность полученных результатов подтверждена производственными испытаниями нового инструмента и его промышленным внедрением.

Научная новизна работы заключается в:

• разработанных технологических принципах формирования объемно-структурного строения абразивно-керамических композиций, при которых обеспечиваются повышенные технологические и эксплуатационные свойства абразивного инструмента с высокой структурностью и управляемой пористостью для его эффективной работы при шлифовании фасонных поверхностей деталей из труднообрабатываемых материалов;

• разработанных структурных моделях рецептурных составов абразивно-керамических композиций для определения рационального количества порообразо-вателя в зависимости от заданного номера структуры, зернистости и твердости, а также размеров и свойств порообразователя с учетом требований к пористости абразивного инструмента;

• предложенной методике комплексной оценки технологических и эксплуатационных свойств абразивно-керамических композиций создаваемого абразивного инструмента (плотности и прочности сырца, деформации и степени выгорания при обжиге, плотности, твердости и разрывной прочности после обжига);

• выявленных закономерностях и разработанных математических моделях связи плотности и прочности сырца, деформации и степени выгорания при обжиге, плотности, твердости и разрывной прочности после обжига абразивно-керамических композиций с объемным содержанием абразивного зерна и связки;

• раскрытом влиянии и разработанных математических моделях связи динамической напряженности процессов профильного глубинного шлифования фасонных поверхностей деталей из жаропрочных никелевых сплавов и закаленных сталей с характеристикой высокопористых шлифовальных кругов и параметрами режима шлифования.

Практическая значимость работы состоит в:

• промышленном внедрении экономичной и экологически безопасной технологии изготовления шлифовальных кругов с повышенной структурностью и управляемой пористостью, соответствующих по эксплуатационным свойствам лучшим мировым аналогам;

•разработке и освоении в производстве большой номенклатуры по типоразмерам и характеристикам нового высокопроизводительного абразивного инструмента различного технологического назначения для нужд отечественных машиностроительных предприятий, в том числе оборонно-промышленного комплекса;

• разработанных рекомендациях по профильному глубинному шлифованию новым инструментом хвостовиков турбинных лопаток с производительностью до 40% превышающей результаты обработки зарубежными аналогами и в 2,3 раза выше, чем применяемым отечественным инструментом;

• внедрении нового высокопроизводительного процесса профильного глубинного шлифования зубчатых колес правящимися высокопористыми кругами взамен зубофрезерования.

• разработанных рекомендациях по эффективной обработке новым инструментом зубчатых колес и соединений профильным шлифованием, обкатом с единичным и непрерывным делением.

Реализация работы. Разработанные технологии изготовления высокопористого абразивного инструмента из электрокорунда и карбида кремния различных модификаций внедрены в производство шлифовальных кругов с повышенной структурностью и управляемой пористостью на ОАО «Волжский абразивный завод».

Новый абразивный инструмент, а также технологии с его применением прошли производственные испытания и внедрены на машиностроительных предприятиях в России: ФГУП «ММПП «Салют» (ныне НПЦ «Газотурбостроения «Салют», г. Москва), ОАО «Анжеромаш» (Кемеровская обл.), ОАО «Азотреммаш» (г. Тольят-

и), заводе «Турбодеталь» ф-л ОАО «Газэнергосервис» (г. Наро-Фоминск, Московская обл.), ООО «Самоточка» (г. Москва) а также поставляется в страны СНГ (Беларусь и Украину), экспортируется за рубеж в Болгарию, Индию, КНР, США и Чехию.

Апробация работы. Основные положения работы были представлены на восьми международных научно-технических конференциях «Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы» (г. Волжский, 1998 - 2005г.г.), двух международных конференциях «Научные исследования и разработки в машиностроении» RaDMI 2002 (Vrnjacka Banja, Югославия) и RaDMI 2003 (Herceg Novi, Montenegro Adriatic), двух международных конгрессах «Прецизионная обработка» в г. Усти на Лабе (Чешская Республика) в 2001г. и в г. Прага в 2003г., международной конференции «Техника приводов 2003» (г. Варна, Болгария), международной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии и оборудование в машиностроении и металлургии» (г. Липецк, 2006г.), всероссийской научно-технической конференции «Повышение эффективности механообработки на основе аналитического и экспериментального моделирования процессов» (г. Рыбинск, 1999г.), всероссийской научно-технической конференции «Аэрокосмические технологии и образование на рубеже веков» (г. Рыбинск, 2002г.), межрегиональной научно-технической конференции «Взаимодействие вузов и промышленных предприятий для эффективного развития инновационной деятельности» (г. Волжский, 2008), двух научно-образовательных конференциях «Машиностроение - традиции и инновации (МТИ)» (г.Москва, МГТУ «Станкин», 2009 и 2010г.г.), всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Методы повышения технологических возможностей металлообрабатывающего оборудования с ЧПУ» (г. Уфа, 2010г.).

Диссертационная работа была доложена и обсуждена на совместном заседании кафедр «Высокоэффективные технологии обработки», «Технология машиностроения», «Инструментальная техника и технология формообразования» и научно-исследовательского центра «Новые технологии и инструменты» МГТУ «Станкин».

Публикации. По теме диссертации опубликована 61 печатная работа, в том числе 30 статей в рецензируемых российских изданиях, включенных в обязательный перечень ВАК РФ, и 7 статей в зарубежных сборниках научных трудов на русском, английском и чешском языках, оформлено 4 заявки на патенты РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы /267 наименований/ и приложения, содержащего акты производственных испытаний и внедрения. Общий объем диссертации 387 страниц, содержит 102 рисунка и 42 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, дана общая характеристика работы, обозначена ее практическая направленность и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе на основе обзора литературных источников и существующего практического опыта выполнен анализ состояния вопроса, относящегося к технологиям изготовления и применения высокопористых шлифовальных кругов, поставлена цель и определены задачи, решаемые для ее достижения.

Вопросам проектирования, изготовления, исследованию свойств абразивных инструментов и процессов шлифования с их применением посвящены работы: В.А.

Ананьяна, A.K. Байкалова, В.Н. Бакуля, Н.Ф. Баранец, Д.Б. Ваксера, H.H. Васильева, Д.И. Волкова, П.Е. Дьяченко, Д.Г. Евсеева, В.В. Журавлева, Ю.М. Зубарева, Г.М. Ипполитова, A.C. Калашникова, А.Б. Кондратьева, А.Н. Короткова, Б.П. Кудряшова, Ю.М. Кулакова, В.И. Курдюкова, З.И. Кремень, И.В. Ломакиной, Г.Б. Лурье, В.Н. Любомудрова, В.Ф. Макарова, E.H. Маслова, В.А. Носенко, Н.В. Носова, В.М. Оро-бинского, В.И. Островского, Ю.Е. Петухова, В.А. Полетаева, С.А. Попова, А.Н. Резникова, Н.С. Рыкунова, С.С. Силина, В.К. Старкова, Ю.С. Степанова, М.Д. Узуняна, С.М. Федотовой, Л.Н. Филимонова, В.А. Хрулькова, М.Г. Эфроса, A.B. Якимова, П.И. Ящерицина, С. Harzbecker, J. Корас, Р. Krajnik, D. Kempmann, G. Lang, S. Mal-kin, R. Mocel, A. Noichl, R. Neugebauer, P. Oppelt, H.K.Tönschoff и других отечественных и зарубежных ученых.

В литературе (Ипполитов Г.М., Любомудров В.Н. и др.) структурное строение абразивного инструмента представляется как сумма объемов зерна, связки и пор. С изменением номера структуры на одну степень объемное содержание зерна изменяется на 2%. При этом утверждается, что объем пор абразивного инструмента не зависит от номера структуры, а определяется только его твердостью, то есть содержанием керамической связки. Однако, как показывает практика, это может быть справедливо только в том случае, если в составе абразивно-керамической композиции нет других компонентов, трансформирующих его объемно-структурное строение. К таким компонентам относятся специальные порообразующие наполнители, которые используют при изготовлении высокопористых шлифовальных кругов.

Высокопористые шлифовальные круги - это особый класс абразивного инструмента с повышенной структурностью. Как правило, это инструмент с номерами структуры 10... 12 и выше (содержание зерна по объему 42...38% и меньше соответственно) с пористостью более 45% объема.

Высокопористые круги на керамических связках нашли широкое применение на операциях предварительного и окончательного шлифования различных групп материалов: закаленных и незакаленных конструкционных, углеродистых сталей всех марок, инструментальных и нержавеющих сталей, никелевых и титановых сплавов, различных магнитных материалов и др. Наиболее эффективно их применение при обработке вязких сталей и жаропрочных сплавов, а также алюминия; латуни, меди и др., так как обеспечивают шлифование без прижогов при достижении высокого качества обрабатываемой поверхности.

Среди основных потребителей абразивного инструмента с повышенными номерами структуры можно выделить предприятия оборонно-промышленного комплекса и энергомашиностроения, которые используют высокопористые шлифовальные круги на операциях бездефектного высокопроизводительного шлифования фасонных поверхностей ответственных деталей. Практический опыт применения высокопористых кругов подтверждает их высокую эффективность при различных видах обработки шлифованием: как на традиционных операциях маятникового шлифования, так и при профильном глубинном шлифовании, а также на операциях высокоскоростного внутреннего шлифования и др. При использовании высокопористых шлифовальных кругов достигается повышение производительности обработки до 2...3"х раз при обеспечении высокого качества обработанной поверхности (отсутствие прижогов, трещин, сколов) на традиционных операциях маятникового шлифования деталей из различных магнитных материалов, никелевых и титановых спла-

bob, сталей, чугунов и др. Обработанная поверхность имеет высокие показатели качества, при этом достигается полное исключение прижогов, трещин и других дефектов.

В последнее время наибольший интерес представляет высокотехнологичный абразивный инструмент с повышенными номерами структуры 12... 16 и более и пористостью до 80% объема. Такая высокопористая структура обеспечивается введением в абразивную массу различных вспучивающихся, выгорающих или выплавляющихся в процессе обжига добавок - порообразователей.

В работах А.Б. Кондратьева, Ю.М. Кулакова, Г.Б. Лурье, С.Г. Редько, В.К. Старкова, В.А. Хрулькова, П.И. Ящерицина и др. приводятся результаты исследований влияния пористости абразивного инструмента на качество и производительность процесса шлифования деталей. Проведенные исследования показали, что в зависимости от условий шлифования существует оптимальный диапазон характеристик по номеру структуры и пористости абразивного инструмента, который обеспечивает наибольшую эффективность процесса обработки.

Анализ опыта ведущих зарубежных фирм-производитей абразивного инструмента, таких как, например, Rappold Winterthur, Tyrolit (Австрия), Atlantic, Krebs&Riedel (Германия), Carborundum (США), Norton (США-Франция) и др. показывает, что в зависимости от назначения шлифовального круга возможны различные сочетания не только по зернистости и твердости инструмента, но и по номеру структуры и пористости. Для этого они разрабатывают и внедряют у себя в производство различные технологии формирования объемно-структурного строения, которые являются их ноу-хау и держатся в строжайшем секрете.

К сожалению, отечественные абразивные заводы на сегодняшний день из-за отсутствия новых технических и технологических решений не могут предложить потребителю высокопористый инструмент с такими широкими технологическими возможностями, как это делают многие зарубежные фирмы.

Основной проблемой при изготовлении шлифовальных кругов с повышенной структурностью на основе выгорающих наполнителей является их повышенная деформация при обжиге, что приводит к искажению размера и формы, а в ряде случаев к растрескиванию. По данным отечественных абразивных заводов при изготовлении высокопористых шлифовальных кругов с номерами структуры 10... 12 с использованием молотой фруктовой косточки брак по указанным причинам может достигать 40% объема выпуска инструмента. Помимо этого высокопористый абразивный инструмент как правило обладает низкой разрывной прочностью по сравнению с показателями стандартного инструмента из того же материала.

Наиболее технологичной с точки зрения снижения деформации и увеличения прочности инструмента представляется идея формирования в высокоструктурных абразивно-керамических композициях так называемой закрытой пористости с помощью различных невыгорающих порообразующих наполнителей. Это способствует не только уменьшению негативного воздействия выгорающего порообразователя на окружающую среду, но и повышению качества самого абразивного инструмента.

Среди способов получения закрытой пористости в абразивно-керамических композициях известно использование в качестве невыгорающих наполнителей адгезионно-инертных к керамической связке абразивных материалов одинакового размера и формы с основной фракцией, или абразивных зерен в 4...6 раз меньшего

размера по сравнению с основной фракцией. Причем в качестве наполнителя в этом случае применяется зерно того же или иного типа, что и основная фракция. Также известно применение в качестве наполнителя полого сферокорунда.

Проф. В.К. Старковым (МГТУ «Станкин») разработано оригинальное направление в технологии изготовления абразивного инструмента с повышенной структурностью, которое основано на применении в качестве наполнителя невыгорающих полых микросфер различного состава, размеров и свойств как самостоятельно, так и в комбинации с выгорающими наполнителями.

Абразивный инструмент, изготовленный с использованием микросфер, положительно отличается от традиционного высокопористого абразивного инструмента меньшей величиной деформации при обжиге, экологичностью изготовления, меньшим процентом брака.

В работах, ранее выполненных в МГТУ «Станкин», был проведен сравнительный анализ эксплуатационных свойств высокопористых кругов, изготовленных на основе новых принципов, при шлифовании деталей из различных материалов. В результате показана высокая эффективность применения нового абразивного инструмента в сравнении с высокопористыми шлифовальными кругами, изготовленными по традиционной технологии с выгорающим порообразователем.

Однако следует учитывать, что состав и содержание используемых выгорающих и невыгорающих порообразователей, участвующих в формировании объемно-структурного строения абразивного инструмента с повышенной структурностью, может существенно отличаться в зависимости от схемы и условий шлифования. До настоящего времени каких-либо системных научных исследований, охватывающих изготовление и применение широкой гаммы абразивного инструмента с повышенной структурностью различного технологического назначения, не проводилось.

Эффективным направлением использования высокопористых шлифовальных кругов являются операции шлифования сложных фасонных поверхностей ответственных деталей. Эти детали преимущественно авиационного и энергетического машиностроения предназначены для работы в условиях повышенных термодинамических нагрузок и агрессивных сред. К ним можно отнести, например, детали газотурбинных двигателей и газоперекачивающих установок. Для их изготовления используют материалы сложного химического состава, например, жаропрочные и жаростойкие сплавы и стали, что затрудняет процесс их механической обработки, в том числе шлифованием.

Высоконагруженными и ответственными деталями в газотурбинных двигателях и газоперекачивающих установках являются рабочие лопатки турбины. Для обработки фасонных поверхностей хвостовиков турбинных лопаток широко используется метод профильного глубинного шлифования. Достоинством данного метода является то, что он позволяет за несколько проходов шлифовального круга сформировать сложный фасонный профиль замка, исключая лезвийную обработку.

Для практической реализации метода глубинного шлифования созданы специальные профилешлифовальные станки с большой мощностью привода главного движения (производители Blohrn, Elb-Schliff, Mögerle и др). При этом на заводах используются различные схемы реализации процесса глубинного шлифования.

Изучению особенностей профильного глубинного шлифования деталей из различных труднообрабатываемых материалов и применяемого для этих целей абра-

зивного инструмента посвящены научные труды Балкарова Т.С., Волкова Д.И., Зуб-кова А.Б., Кудряшова Б.П., Курдюкова В.И., Лобанова A.B., Макарова В.Ф., Носенко В.А., Полетаева В.А., Рыкунова Н.С., Силина С.С., Семиколенных В.В., Старкова В.К., Хрулькова В.А., Noichl А. и др. В работах этих авторов подробно исследован процесс микрорезания единичным зерном, стружкообразование, термодинамические явления, происходящие в зоне контакта шлифовального круга с обрабатываемой поверхностью, а также формируемые при этом показатели качества поверхностного слоя детали и другие параметры, характеризующие метод глубинного шлифования.

На основе результатов исследований сформированы требования к свойствам и характеристикам шлифовальных кругов для глубинного шлифования. Среди основных требований являются большая открытая пористость, способствующая лучшему отводу шлама из зоны шлифования, высокая структурность, обеспечивающая снижение термодинамических напряжений и прочность, позволяющая вести силовое глубинное шлифование без разрушения.

Для глубинного шлифования турбинных лопаток газотурбинных двигателей и газоперекачивающих установок используются высокопористые круги с наружным диаметром 400...600 мм прямого или специального профиля с высотой до 200 мм, изготавливаемые из электрокорунда на керамической связке. Лидирующие позиции в мире по производству высокопористых кругов со структурами до N = 16...22 для профильного глубинного шлифования турбинных лопаток занимает австрийская фирма Tyrolit. Уникальные высокопористые круги с высотой до 200 мм с номером структуры 16 для глубинного шлифования хвостовиков лопаток газоперекачивающих установок выпускает фирма Carborundum. В нашей стране высокопористые шлифовальные круги со структурами 10... 12 для обработки турбинных лопаток выпускает, например, абразивный завод «Ильич» (г. С.-Петербург).

Другим типом деталей, шлифование которых имеет свои особенности, являются зубчатые колеса ответственного назначения.

К зубчатым колесам ответственного назначения относятся колеса, которые подвержены высоким силовым, температурным и вибрационным нагрузкам, а также колеса, которые применяются в кинематически точных передачах (например, прецизионных станков).

Шлифование зубчатых колес относится к числу, так называемых, проблемных технологических процессов формообразования. Проблемность этой операции заключается в том, что при стремлении обеспечить повышенную точность изготовления зубчатых колес с минимальной трудоемкостью возрастает риск получить на обработанных поверхностях дефекты шлифовочного характера.

В зависимости от применяемого метода зубошлифования способом копирования или обката с периодическим или непрерывным делением характер взаимодействия шлифовального круга с боковой поверхностью зуба может быть в виде точечного, линейного контактов или их комбинации. Такой характер работы абразивного инструмента предопределяет большие контактные нагрузки, локализованные в зоне резания, и соответственно - высокие температуры с последующим развитием при-жогов и трещин.

Исследованию процессов формообразования зубчатых передач посвящены работы Волкова А.Э., Елисеева Ю.С., Калашникова A.C., Макарова В.М., Новикова B.C., Сильвестрова Б.Н., Шевелевой Г.И., Войске Т., Кетра В., Merbecks Т. и др.

Современные зубошлифовальные станки реализуют все известные схемы обработки профиля зубьев, выбор которых зависит от типа и размера обрабатываемой детали, типа производства, требуемого качества и производительности обработки. Среди зарубежных производителей станков для зубошлифования известны фирмы Gleason, Gleason- Pfauter, Kapp-Niles, Liebherr, Reishauer и др.

В последнее время широкое распространение в технологии обработки зубчатых колес получил метод копирования, позволяющий использовать схемы профильного шлифования для формообразования зубьев по целому, исключая лезвийную обработку. Для этой цели необходимо применение шлифовальных кругов повышенной прочности и износостойкости с различными характеристиками по зернистости и твердости.

Высокопористые круги позволяют обеспечить бездефектное высокопроизводительное чистовое шлифование зубчатых колес после различных видов упрочняющей обработки поверхности зубьев, что является неоспоримым их преимуществом перед шлифовальными кругами с нормальной структурой.

Среди мировых лидеров по производству высокопористых кругов для зубошлифования известны фирмы Rappold Winterthur и Norton. В зависимости от типа станка и реализуемого на нем метода зубошлифования высокопористые круги изготавливаются прямого или конического профиля, а также специального червячного профиля или в виде колец и чашек со структурами 12... 16 и выше. В России высокопористые шлифовальные круги подобного класса не производятся.

Вторая глава посвящена разработке технологических принципов формирования объемно-структурного строения абразивно-керамических композиций шлифовальных кругов с повышенной структурностью и управляемой пористостью и моделированию их рецептурных составов. Приведена методика комплексной оценки технологичности изготовления и эксплуатационных свойств абразивного инструмента.

Процесс шлифования основан на удалении с поверхности заготовки микростружек с помощью абразивных зерен. Эффективность процесса микрорезания зависит от правильного выбора характеристики шлифовального круга, в том числе по структурности и пористости для данных условий шлифования. Многообразие условий шлифования по термодинамической напряженности процесса, его производительности, точности и качеству предполагает соответствующее многообразие возможных вариантов объемно-структурного строения шлифовального круга при одинаковых других параметрах характеристики, например, зернистости и твердости.

Как было отмечено выше, номер структуры абразивного инструмента определяется объемным содержанием в нем основного компонента - абразивного зерна. При этом не обязательным условием является то, что при высоком номере структуры без каких-либо дополнительных изменений в составе будет обеспечена высокая пористость шлифовального круга и заданная твердость.

Новые технологические принципы изготовления высокоструктурных шлифовальных кругов с повышенной пористостью основаны на оригинальных рецептурных составах, в которых в качестве компенсатора недостающих абразивных зерен используются невыгорающие алюмосиликатные микросферы, а для образования открытой пористости (при необходимости, определяемой условиями эксплуатации) -выгорающие молотые фруктовые косточки. Использование различных сочетаний

размеров и количества этих наполнителей позволяет управлять такими важными свойствами абразивного инструмента как деформация, степень выгорания компонентов при обжиге, твердость, прочность и т.д., что в итоге прямо или косвенно оказывает влияние на формирование характеристик по его пористости.

При разработке новых составов абразивно-керамических композиций был применен расчетно-аналитический способ, основанный на идеализированных представлениях их структурного строения и имеющемся практическом опыте изготовления высокопористого абразивного инструмента.

В состав разрабатываемых абразивно-керамических композиций с повышенной структурностью помимо основных компонентов - абразивного зерна в количестве К определяемым номером структуры N и связки, объемное содержание кото-рои (Усе) зависит от требуемой твердости Те при заданном номере структуры входят еще и порообразующие наполнители: молотая фруктовая косточка Укф и микросферы Ужф. Общее содержание вводимых в состав инструмента компонентов, включая клеящие добавки Укд и воду, не должно превышать определенного объема. Практика изготовления абразивного инструмента методом полусухого прессования показывает,™ эта величина зависит от размера абразивных зерен и находится в пределах 0,66...0,74.

В общем виде структурную формулу объемного содержания компонент высокоструктурного абразивного инструмента с повышенной пористостью можно представить так:

УМ+Усв (М, Гв)+Ужф{У3)+Укф (К, П) + Ук6 (У3, (0,66+0,74)Г* (1)

Объемное содержание абразивного зерна в инструменте предопределено его номером структуры и связано с ним известной формулой

_62-2ЛГ

3 (2)

Выбор количества керамической связки диктуется необходимостью получить заданную твердость абразивного инструмента. Статистическим обобщением получена модель объемного содержания связки У„ в зависимости от количества абразивных зерен У3 и твердости абразивного инструмента, идентифицированного через глубину лунки /?:,

Расчетная модель в виде

^ =0,155 (3)

разработана для абразивного зерна из электрокорунда с зернистостью от Р100 до Р46 (Аз 0,12...0,4 мм), его относительному объемному содержанию от 0 44 до 0 30

" 9"; I6)' степени твердости от Р(ВМ1) до ЦСМ2) и глубине лунки И, при давлении 0,05 МРа.

Поры в шлифовальном круге образуются как естественным образом, так и с помощью специальных прообразующих наполнителей. Естественные поры КГ" в объеме абразивного инструмента формируются между твердыми частицами и ограничены их поверхностью. Объем естественных пор можно определить, зная объемное содержание компонентов абразивной массы

уг=1-2Х

(4)

где К/ - объемное содержание каждого / — го компонента абразивной массы.

Искусственные поры V™' образуются в процессе изготовления за счет порооб-разователей, вводимых в состав абразивной массы. Условно объем искусственных пор принимаем равным объемному содержанию порообразователя

(5)

н

где V] - объемное содержание у - го порообразователя.

Различные соотношения размеров и количества абразивного зерна, связки и по-рообразующего наполнителя определяют также различные варианты внутреннего строения абразивно-керамических композиций.

Зная содержание входящих в него компонентов можно установить возможный объем порового пространства. Однако фактический объем пор зачастую отличается от ожидаемого значения. Этот факт является следствием деформации абразивно-керамической композиции при высокотемпературном обжиге. В этой связи действительный объем порового пространства, приведенный к объему абразивного инструмента с учетом его деформации £„, будет определяться из соотношения:

уест у иск

V. =-

717" > (б)

где знак «+» используется при уменьшении объема, а знак «-»- при его увеличении.

При изготовлении абразивного инструмента на керамической связке деформация проявляется в виде усадки, которая возникает вследствие действия капиллярных сил от расплавленной связки в зоне контакта абразивных зерен. Величина усадки зависит от плотности исходной упаковки абразивных зерен в инструменте, определяемой номером структуры. С увеличением номера структуры абразивного инструмента уменьшается количество зерна, число контактов зерен между собой и плотность упаковки, а соответственно величина усадки увеличивается.

Вопрос минимизации усадки в некоторой степени решается введением в высокоструктурную абразивную массу порообразователя различных размеров, свойств и в определенных количествах, которые рассчитываются исходя из желаемой плотности упаковки твердых частиц. Возможность использования при изготовлении шлифовальных кругов на керамической связке микросфер различного состава и свойств самостоятельно или в комбинации с другими наполнителями создает предпосылки к управлению усадкой и структурной пористостью.

В зависимости от соотношения размеров зерна и микросфер возможны различные варианты их взаимного размещения в объеме абразивного инструмента (Рис. 1).

В первом случае, когда размер микросфер во много раз превышает размер абразивных зерен (рис. 1а), микросферы будут являться центрами, вокруг которых образуются конгломераты из абразивных зерен.

Оптимальным является такое количество порообразователя, при котором абразивные зерна при формовании сырца образуют максимально плотную упаковку, которая сохранится и после обжига инструмента. Однако такая конструкция инструмента не очень благоприятна с точки зрения процесса шлифования, размещения стружки и смазочно-охлаждающей жидкости.

Рис. 1 Модели структурного строения абразивного инструмента с норообразователем.

При использовании микросфер более мелкой фракции по отношению к размеру зерна возможен такой случай, при котором они заполнят собой межзерновое пространство (рис. 16) и будут препятствовать сближению абразивных зерен. Высокоструктурный абразивный инструмент с таким распределением зерен и порообразо-вателя способен был бы продемонстрировать наилучшие режущие свойства.

Однако добиться равномерного распределения порообразователя в межзерновом пространстве по всему объему инструмента практически не возможно.

В третьем случае абразивное зерно и порообразователь имеют одинаковые или близкие размеры (рис. 1в) а их распределение в объеме инструмента носит равновероятностный характер.

Количество вводимых в абразивную массу порообразователей определяется зернистостью и номером структуры инструмента. Для обеспечения наибольшей технологичности изготовления абразивного инструмента с повышенной структурностью необходимо стремиться к такой упаковке зерен, при которой ее характеристики соответствовали бы нормальной структуре.

При структурной разработке рецептурного состава абразивно-керамических композиций с повышенной структурностью по аналогии с работами П.Е. Дьяченко, E.H. Маслова, В.К. Старкова и др. модель абразивного зерна представляется в виде шара.

В расчетах принято условие, что абразивно-керамическая композиция с нормальной структурой N = 6 {уз = 0,5) имеет форму упаковки абразивных зерен, близкую к максимально плотной упаковке шаров в объеме, то есть к объемно-центрированной кубической форме упаковки (рис. 2).

Определить рациональное объемное содержание микросфер можно, воспользовавшись формулами расчета количества в 1 мм3 Zv и среднего расстояния между их центрами lv, полученными для абразивных зерен в виде шара с усредненным размером А,, соответствующем его зернистости

Рис. 2 Схема объемно-центрированной кубической упаковки абразивных зерен.

: 0,667 •

=1,145

Если принять еще одно условие, что средний диаметр алюмосиликатных микросфер остается постоянным и равен, например, 0,1мм, то его суммарное количество с абразивными зернами, в единице объема инструмента будет равно

: 0,667 ■

V.

У + 667 • Ужф _

(7)

Формула (7) определяет количество микросфер и абразивных зерен для произвольной зернистости Аз и структуры Уз.

В новой композиции среднее расстояние между компонентами состава будет равно:

V3

(8)

1

0,667 • ~ + 667 • К,

А,

мсф

С учетом того, что при Уз = 0,5 и зернистости Р80 (А3 = 0,16 мм) величина /у равна 0,23мм, необходимое относительное количество алюмосиликатных микросфер определяется по зависимости

Уч

¥жф =0,123-10'3— (9)

лз

Графическая интерпретация модели (9) показана на рис 3.

При дополнительном введении в рецептурный состав абразивного инструмента выгорающих порообразователей, например, молотых фруктовых косточек разра-

8 10 12 14 16 18 20 22 24 N

Рис. 3 Зависимость количества алюмосиликатных микросфер от номера структуры для различных зерниетостей абразива при Амсф = 0,1мм.

ботана другая модель для расчета Ужф. Она учитывает необходимость введения двух компонентов: алюмосиликатных микросфер и молотых фруктовых косточек

К.

мсф

10

_5 62-2N

(Ю)

В этом случае расчетное количество молотых фруктовых косточек будет соответствовать недостающему объему инструмента, заполненному зернами и микросферами до относительного объема, равного 0,5

-1-3

V.

кф

■ 0,5 ■

62-2ЛГ 10" --(1+100

-)

(П)

Если рассмотреть вариант, при котором средний размер микросфер равен размеру абразивного зерна (вариант «в» на рис. 1), то в зависимости от зернистости абразива и его объемного содержания количество микросфер можно определить по следующим зависимостям (табл.1).

А, Р120 Б80 Б60 Р46

V ' по 0,546-Г, 0,505 - У3 0,501 - У3 0,493 - Г3

По выражениям из табл. 1 для каждой зернистости был построен график зависимости содержания пороборазующего наполнителя от номера структуры (рис. 4).

^мсф

Рис. 4 Зависимость количества алюмосиликатных микросфер от номера структуры для различных зернистостей абразива при Ажф - <4,.

Формируемая объемная структура «зерно-связка-порообразователи» репрезентативно отражает ее применение в конкретных условиях шлифования, учитываемых площадью контакта круга с обрабатываемой поверхностью детали, предельно допустимой нагрузкой на режущее зерно, требованиями по производительности процесса, качеству обработки и др.

В ходе выполнения работы автором были опробованы и подробно исследованы новые принципы формирования объемно-структурного строения абразивного инструмента с применением различных порообразователей при создании высокопористых шлифовальных кругов из различных абразивных материалов, например, электрокорунда белого, микрокристаллического корунда, карбида кремния, а также из кубического нитрида бора (эльбора).

Для комплексной оценки технологичности и эксплуатационных свойств создаваемого абразивного инструмента разработана методика, которая включает исследование на специальных образцах плотности до и после обжига, прочности сырца, деформации после обжига по диаметру, высоте и объему, степени выгорания, твердости и разрывной прочности.

В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований технологических и эксплуатационных свойств абразивно-керамических композиций с повышенной структурностью на основе электрокорунда белого, их статистический анализ и разработанные математические модели связи исследованных параметров с составом абразивной массы.

Для исследований с учетом установленных теоретических положений формирования объемно-структурного строения абразивно-керамических композиций были разработаны рецептуры абразивных масс с повышенной структурностью из электрокорунда белого марки 25А зернистостью F1201 (10), F80(16), F60(25) и F46(40) и объемным содержанием зерна 0,34, 0,38, 0,42, 0,46, что соответствовало номерам структуры 8, 10, 12 и 14. В качестве порообразующих наполнителей использовали алюмосиликатные микросферы и молотые фруктовые косточки, смешиваемые в определенных пропорциях.

Из масс каждого рецептурного состава заформованы образцы в виде круглых плашек, брусков и «восьмерок», на которых исследовали плотность до и после об-жига^, и Y [г/см3], прочность сырца <т„ [МПа], деформацию после обжига по диаметру sD, высоте еНп объему sV [%], а также твердость по глубине лунки (по ГОСТ Р 52587-2006) и разрывную прочность <*р [МПа]. Была также изучена степень выгорания абразивных масс ДМ, которая может рассматриваться как показатель экологичности производства высокопористого инструмента.

Исследованный диапазон свойств абразивных композиций приведен в табл. 2. Полученные экспериментальные данные обрабатывались с целью изучения характера изменения исследуемой величины, ее среднеквадратичного отклонения и коэффициента вариации, а также выявления зависимостей.

Статистической анализ экспериментальных данных позволил установить взаимосвязь технологических и эксплуатационных свойств абразивно-керамических

1 Обозначение зернистости по ГОСТ Р 523S1. В скобках приведено устаревшее обозначение.

19

Диапазон исследованных свойств абразивных масс Таблица 2

Наименование 25А П20(10) 25 А Р80(16) 25А Р60(25) 25А Р46(40)

н. объемн. содержание разивного зерна Уз рамической связки Уев 0,34...0,5 0,05...0,17 0,34...0,5 0,05...0,17 0,34...0,5 0,05...0,17 0,38...0,5 0,05...0,17

очность, МПа

фца (Ги >0,1...0,035 >1,0...0,28 >0,1-.0,031 0,65...0,25

а разрыв (Тр 3,5...14,4 3,50...14,42 3,1...12,5 3,11...12,57

ельный вес, г/см3 фца и осле обжига у 1,82...2,54 1,68...2,46 1,82...2,54 1,66...2,4 1,94...2,54 1,84...2,43 1,94...2,54 1,81...2,42

адка, % о диаметру £■£> о высоте еН о объему £V отеря массы АЛ/ 0,12...4,95 0...5,68 0...12,66 3,9...13,8 0...3,8 0...5,б8 0...12,66 3,9...13,8 0...2,8 0...4,98 0... 10,23 4,42...9,66 0...2,8 0...4,98 0...10,23 3,98...19,5

ердость Р2(ВМ1)...ЩТ1) 1(М2)...ЩТ1) 1(М2)...К(Т1) Р(ВМ2)...Т1

композиций с их составом. Разработанные математические модели связей представляют собой уравнения многофакторной регрессии в виде логарифмического полинома второго порядка.

В табл. 3 в качестве примера приведены математические модели связей технологических и эксплуатационных свойств абразивно-керамических композиций средней зернистости Р80(16) с составом абразивной массы и показатели их адекватности. Графическая интерпретация полученных зависимостей показана на рис. 7 -11. Для наглядного сопоставления рядом с расчетными кривыми показаны кривые, построенные по экспериментальным данным.

Прочность сырца является одним из важных показателей технологичности абразивной массы, определяющим трудовые и материальные затраты на этапах формования заготовок шлифовальных кругов, укладки их на плиты и транспортировки к месту обжига. Она тесно связана с номером структуры абразивного инструмента. С увеличением номера структуры прочность сырца уменьшается. Существенное снижение прочности наблюдается при повышении номера структуры с 6 до 10 включительно у мелко- и среднезернистых абразивных масс.

У составов из зерна Р60 и Р46 прочность снижается при структуре выше N = 8. Эта закономерность сохраняется независимо от содержания связки в абразивной массе, которая не оказывает существенного влияния на прочность сырца.

Экспериментально установлено, что при повышении номера структуры с 6 до 8 объемная усадка увеличивается незначительно (в среднем на 1... 1,5%), причем это справедливо для любой зернистости.

2 Обозначение твердости по ГОСТ Р 52587. В скобках приведено устаревшее обозначение.

Таблица 3

Математические модели связей технологических и эксплуатационных свойств абразивно-керамических композиций зернистостью Р80 (16) с составом абразивной массы, и показатели их адекватности

Математическая модель Коэффициенты корреляции Параметры оценки качества модели

Уз | Уев Я | ОД | Б-отн.

Прочность заформованного сырца

1псги= 3,930 + 8,0681пУз + 0,0651пУсв + 3,51 Пп Уз 0,870 0,097 0,986 0,215 29,832

Объемная деформация при обжиге

1пЕУ = 0,7651пУсв - 43,7851пУз -19,8881п2Уз - 20,161 -0,898 0,256 0,964 0,077 96,634

Плотность после обжига

1пу ~ 1,882 + 1,4331пУз + 0,13б1пГсв + 0,51п2¥з 0,773 0,611 0,988 0,025 309,687

Потеря массы при обжиге

1пЛМ = - 0,023 - 3,2411пУз - 0,0151п¥св - 0,2391п2Уз -0,950 -0,016 0,977 0,106 67,960

Твердость

1пк, = - 3,532 - 6,3881пУз - 0,8291пГсв - 3,1141п2Уз -0,329 -0,940 0,994 0,012 749,245

Разрывная прочность

1п<гр = 11,574 + 13,7541пУз + 0,1901пУсв + 6,5651п2 Уз 0,801 0,228 0,879 0,246 25,092

012 0 11

1Ш 0.06 0 05 0 04 003

17% V

ИГо \

11% ч

5% \

V, -

N

ч

009 0,08 0,07 006 0 05 0.04 0.03

1Т, Ш

19.

1

Рис.7 Прочность сырца абразивной массы из электрокорунда белого зернистостью Р80 в зависимости от номера структуры и содержания керамической связки:

а) экспериментальная, 6) расчетная.

17%

. 11%

5%

ю

Рис.8 Объемная усадка после обжига образцов из электрокоруида белого зернистостью Е80 в зависимости от номера структуры и содержания керамической связки:

а) экспериментальная, 6) расчетная.

-

/А ИГ ПУ ПУ

4 г

■ф

10 6)

Рис. 9 Потеря массы при обжиге образцов из электрокорунда белого зернистостью К80 в зависимости от номера структуры и содержания керамической связки:

а) экспериментальная, б) расчетная.

мм

Рис. 10 Зависимость твердости шлифовальных кругов из электрокоруида белого зернистостью Р 80 от номера структуры и объемного содержания керамической связки

а) кп при давлении 0,5 кгс/см2, б) при давлении 1,5 кгс/см2).

Стр. Ш'1

Ор.МРа

17% 14% 8% 5%

У

^=5

£535 = ам

Рис. 11 Зависимость предела прочности на разрыв образцов шлифовальных кругов из электрокоруида белого от номера структуры и объемного содержания керамической связки:

а) экспериментальная, б) расчетная.

Начиная с 8 структуры, в зависимости от состава абразивной массы усадка увеличивается на 2...5% при повышении структуры на каждые 2 номера. На втором месте по степени влияния на усадку находится содержание керамической связки. Зернистость абразивной массы не оказывает столь значимого влияния на усадку, в то же время исследования позволили установить закономерность: чем крупнее зерно, тем усадка меньше.

Плотность абразивного инструмента может быть использована в качестве критерия соответствия номера структуры инструмента, полученной при изготовлении, номеру структуры, которой был задан изначально. Установлено, что между плотностью, содержанием зерна и связки существует линейная зависимость. При этом зер-

но и связка влияют на плотность практически в равной степени. Однако с увеличением номера структуры влияние содержания абразивного зерна на плотность уменьшается, а влияние керамической связки увеличивается. Фактическая плотность абразивного инструмента может существенно отличаться от расчетной из-за повышенной усадки. Между величиной усадки и расхождением по плотности абразивного инструмента существует прямая зависимость.

Особенностью изготовления инструмента с повышенной структурностью является значительная потеря массы при обжиге за счет выгорания наполнителя, что отражается на экологической обстановке окружающей среды. За счет использования молотой фруктовой косточки взамен, например, нафталина, можно уменьшить токсичность летучих продуктов горения. Технология изготовления абразивного инструмента повышенной структурности с использованием невыгорающего порообразо-вателя в отношении экологичности производства не существенно отличается от традиционной, так как при обжиге они имеют близкие значения потери массы.

Выполненные исследования позволили установить зависимости твердости от содержания абразивного зерна и связки для высокоструктурых и высокопористых абразивно-керамических композиций. В большей степени твердость определяется количеством связки. Установлено, что для составов с повышенной структурностью, как и для составов с нормальной структурой, изменение количества связки на 1,5% приводит к изменению твердости на одну степень.

Содержание абразивного зерна на твердость оказывает заметно меньшее влияние, чем связка. С увеличением номера структуры с 6 до 8 при сохранении количества связки твердость уменьшается в среднем на одну степень. Чем больше связки используется, тем меньше влияние на твердость оказывает содержание зерна. Начиная с 10 структуры, влияние содержания зерна на твердость становится еще менее значимым. При одинаковом количестве связки абразивный инструмент со структурами 10... 14 имеет практически одинаковую степень твердости.

С увеличением номера структуры и зернистости снижается такой важный показатель качества абразивного инструмента как стабильность твердости. Причем размер абразивного зерна оказывает более значимое влияние на стабильность твердости, чем его объемное содержание. Содержание связки слабо влияет на стабильность твердости.

Установлено, что разрывная прочность шлифовального круга зависит от сочетания номера структуры и твердости. При этом объемное содержание зерна является наиболее значимым фактором, влияющим на предел прочности абразивно-керамической композиции (коэффициенты корреляции 0,651...0,801). Количество связки также влияет на прочность, но степень ее влияния немного меньше (коэффициенты корреляции 0,228...0,563).

Аналогичные зависимости были получены для электрокорунда зернистостью Р120 (10), Б60(25) и Б46(40).

При разработке и изготовлении шлифовальных кругов, особенно для высокопроизводительных операций шлифования, необходимо учитывать то, что на его разрывную скорость Ур может оказать существенное влияние величина дисбаланса ти. Расчетная формула совместного влияния разрывной прочности, плотности и дисбаланса на разрывную скорость шлифовального круга имеет следующий вид:

В результате статистической обработки экспериментальных данных были получены математические модели связи разрывной скорости с плотностью и величиной дисбаланса шлифовальных кругов типоразмера 1 350x32x76 из электрокорунда белого на керамической связке различной структурности и пористости:

- для высокопористых шлифовальных кругов с открытой пористостью

Четвертая глава посвящена разработке абразивного инструмента с повышенной структурностью и пористостью и анализу эффективности его использования при профильном глубинном шлифовании фасонных поверхностей деталей из жаропрочных никелевых сплавов на примере обработки хвостовиков турбинных лопаток новым инструментом.

Профильным глубинным шлифованием обрабатываются поверхности елочного профиля замка, торцы, основание хвостовика, бандажных полок турбинных лопаток (Рис. 12). Процесс характеризуется большой площадью контакта круга с заготовкой, наличием вертикальных участков и зон с затрудненным подводом охлаждающей жидкости. Он протекает с повышенной мощностью, затрачиваемой на шлифование при большом числе одновременно работающих абразивных зерен и большим тепловыделением в зоне резания.

В этой связи к характеристикам и свойствам абразивного инструмента предъявляются более жесткие требования, в частности по твердости и дисбалансу. При этом, чем ниже номер структуры шлифовального круга, тем жестче становятся эти требования. Например, для высокопористых шлифовальных кругов с номерами структуры 10... 12, которые используются на операциях профильного глубинного шлифования турбинных лопаток авиационных двигателей, установлены ограничения не только по степени твердости G (ВМ2), но и по звуковому индексу ЗИ не более 31...32. Дисбаланс шлифовальных кругов должен соответствовать 1 кл. неуравновешенности масс. Указанные ограничения существенно уменьшают процент годного инструмента и повышают себестоимость его изготовления.

In Vp = 3,847 +1,082 In у- 0,02 In mD, - для высокопористых шлифовальных кругов с закрытой пористостью In Vp = 4,583 + 0,357 In у - 0,042 In mD.

(13)

(14)

Рис. 12 Примеры схем профильного глубинного шлифования фасонных поверхностей турбинных лопаток.

На основе анализа специфики условий профильного глубинного шлифования аропрочных никелевых сплавов были сформулированы требования к абразивному нструменту по зернистости, твердости, номеру структуры и пористости, изготав-иваемому по новым технологическим принципам формирования объемно-руктурного строения абразивно-керамических композиций. С учетом этого разра-отаны рецептурные составы абразивных масс, из которых изготовлены опытные ысокопористые шлифовальные круги из электрокорунда белого с номерами струк-ры 12...16 и твердостью в диапазоне F (ВМ1)...Н(М1).

Исследования нескольких партий высокопористых шлифовальных кругов по-азали, что характер распределения твердости по звуковому индексу в пределах одой степени и дисбаланса подчиняется нормальному закону {рис. 13, 14).

Рис. 13 Распределение звукового индекса в Рис 14 Распределение дисбаланса в партии

партии высоки пористых кругов высоко пористы! кругов

В результате выполненных экспериментальных исследований при профильном лубинном шлифовании фасонных поверхностей турбинных лопаток из жаропроч-ых никелевых сплавов марок ЖС6У-ВИ, ЖС26-ВИ, ЖС32-ВИ и др. раскрыто влияние твердости по звуковому индексу и дисбаланса высокопористых шлифовальных кругов со структурой N = 12 на токовую нагрузку на приводе главного движения, которая является универсальным параметром, отражающим динамическую напряженность процесса и определяющим производительность и качество обработки глубинным шлифованием. Установлено, что в большей степени на токовую нагрузку оказывает влияние твердость круга по величине, причем у высокопористых кругов, изготовленных с использованием новых технологических принципов это влияние менее значимо, чем у кругов, изготавливаемых по традиционной технологии.

Математические модели связи токовой нагрузки, твердости (ЗИ) и дисбаланса при глубинном шлифовании сплава марки ЖС6У-ВИ:

- для кругов со структурой 12 и с наполнителем КФ:

М = 2,925ЫЗИ + 0,2641пто - 7,854 (15)

- для кругов со структурой 12 и с наполнителем МСФ+КФ:

1п1 = 2,8031пЗИ+0,1891пто-7,614 (16)

Повышение номера структуры высокопористых кругов позволит еще больше повысить эффективность процесса профильного глубинного шлифования. Именно с повышенной структурностью можно связать традиционно высокую эффективность, например, инструмента фирмы ТугоШ в сравнении с кругами отечественных абразивных заводов, в которых структура не превышает 10... 12.

Об этом свидетельствуют результаты проведенных экспериментальных исследований при двухстороннем профильном глубинном шлифовании елочного профиля хвостовика турбинных лопаток из жаропрочного сплава марки ЖС6У-ВИ высокопористыми кругами с номером структуры 16. Круги типоразмера 1 500x32x203 с характеристикой 25А F80 G 16 V по новой технологии были изготовлены на ОАО «Волжский абразивный завод» (ОАО «ВАЗ»).

Исследования выполнялись на профилешлифовальном станке мод. MicroCut 4320-1/2 фирмы Elb Schliff. Обработка осуществлялась в автоматическом режиме за три прохода удаления припуска, равного по глубине 3,4 мм с максимальной глубиной резания на первом проходе 2,85 мм, на втором - 0,5 мм и на третьем - 0,05 мм со скоростью круга 28...30 м/с. Скорость продольного перемещения стола в испытаниях варьировалась в диапазоне от 150 до 700 мм/мин.

В процессе исследований были опробованы различные варианты сочетаний режимов шлифования и правки круга. Анализировались потребляемая мощность и стабильность процесса, характер работы шлифовальных кругов и качество обработки, включая шероховатость обрабатываемой поверхности и наличие на ней дефектов в виде сколов, прижогов и микротрещин, микроструктуру, наклеп и остаточные напряжения в поверхностном слое.

Корреляционным анализом экспериментальных данных установлено, что на эффективную мощность N, процесса наибольшее влияние среди исследованных параметров оказывает глубина резания t (коэффициент парной корреляции 0,523) и скорость стола Уст (-0,195), в несколько меньшей степени скорость подачи правящего ролика SP. Степень влияния технологических параметров режима шлифования отражена в показателях степени членов разработанной регрессионной модели

N3 = 1,2425 9810,379 S ^°'204 (17)

Разработанная модель потребляемой мощности шлифования адекватно отражает характер и степень влияния технологических параметров режима обработки: с увеличениям VCT и t мощность возрастает, а с повышением подачи правки Sp она, напротив, уменьшается (рис. J5).

а) б)

Рис. 15 Влияние скорости стола на мощность шлифования при различных значениях радиальной подачи правки с глубиной резания 2,85мм (а) и 0,5мм (б) кругом 25А К80 О 16 V.

На рис. 16 показаны фотографии микрошлифов, отражающих структуру поверхностного слоя жаропрочного сплава ЖС6У-ВИ после глубинного шлифования

Рис. 16 Микроструктура поверхностного слоя жаропрочного сплава ЖС6У-ВИ после глубинного шлифования кругом с характеристикой 25А F80 G 16 V'.

I

tpyroM с характеристикой 25А F80 G 16 V при скорости продольной подачи по проходам 400, 500 и 600 мм/мин (рис. 16а) и 300, 350 и 500 (рис. 166). Визуально каких-шбо структурных изменений в поверхностном слое не выявлено.

Отсутствие структурных изменений также подтверждают исследования величины микротвердости и степени наклепа, которые соответствуют требованиям РТМ ОДАМ. На рис. 17 показаны эпюры распределения остаточных напряжений в поверхностном слое замка турбинной лопатки из жаропрочного сплава марки ЖС6У-ЗИ после глубинного шлифования кругом с характеристикой 25А F80 G 16 V.

% шагг&гйэ _________.j

\ fi з >г5 [>''' " 8 1 8 D lie

л|\ J\4 J

№ d I

¡¡J i

\Л/;

f I

i

Рис. 17 Эпюры распределения остаточных напряжений в поверхностном слое замка турбинной лопатки из жаропрочного сплава ЖС6У-ВИ после глубинного шлифования кругом с характеристикой 25 А К80С 16 V.

Было установлено, что высокопористые круги, изготовленные по новой технологии на ОАО "ВАЗ" обеспечивают при профильном глубинном шлифовании лучшие технико-экономические показатели, чем отечественный аналог с номером ртруктуры 12 и зарубежные аналоги фирм ТутоШ и СО^ с N = 16.

Новый инструмент обеспечил эффективную и надежную работу на форсированном режиме глубинного шлифования, который в 2,3 раза превосходит по производительности процесса оптимальный режим обработки отечественным высокопо-рйстым кругом, изготовленным по традиционной технологии и почти на 40% производительность шлифования зарубежными аналогами.

[ I

На режимах профильного глубинного шлифования хвостовика лопатки, который рекомендован и используется для шлифовальных кругов фирмы ТугоШ, новым отечественным инструментом, изготовленным на ОАО «ВАЗ», обеспечивается мощность процесса на 10...30% меньше, чем австрийским кругом и до 30...40%

Рис. 18 Диаграмма распределения потребляемой мощности (кВт) при шлифовании высокопористыми кругами различных производителей.

Выявлено также, что достоинством нового инструмента является возможность 1 использования эффективных по производительности режимов шлифования с экономичными по расходу абразива условиями правки алмазным роликом. Затраты на абразив снижаются до 2,5 раз по сравнению с обработкой отечественными кругами и более чем в 5 раз относительно шлифования кругами фирм Туго1к и Св\У. 1

Ресурс эксплуатации нового инструмента до его полного износа при оптимальных условиях по количеству обработанных деталей возрастает в 3 раза.

Качество обработки елочного профиля хвостовиков лопаток на режимах глубинного шлифования новыми высокопористыми кругами с повышенной производительностью полностью соответствовало техническим требованиям по шероховатости обработанной поверхности, отсутствию дефектов, микроструктурному состоянию и наклепу поверхностного слоя, а также по величине и характеру распределения сжимающих остаточных напряжений.

В пятой главе приведены результаты экспериментальных исследований высокопористых кругов, изготовленных с использованием новых принципов формирования объемно-структурного строения абразивно-керамических композиций, при шлифовании фасонных поверхностей деталей из закаленных легированных сталей на примере обработки зубчатых колес.

Шлифование зубчатых колес относится к числу, так называемым, проблемным технологическим процессам формообразования. Проблемность этой операции заключается в том, что при стремлении обеспечить повышенную точность изготовления зубчатых колес с минимальной трудоемкостью возрастает риск получить на обработанных поверхностях дефекты шлифовочного характера.

В зависимости от применяемого метода зубошлифования способом копирования или обката с периодическим или непрерывным делением характер взаимодейст-

мя шлифовального круга с боковой поверхностью зуба может быть в виде точечного, линейного контактов или их комбинации.

При выполнении работы был проведен комплекс исследований по освоению гювого высокопроизводительного процесса профильного глубинного шлифования рубчатых колес правящимися высокопористыми кругами взамен зубофрезерования.

При профильном шлифовании зубчатого колес по аналогии с профильным илифованием турбинных лопаток образуется большая площадь контакта круга с обрабатываемой поверхностью заготовки (рис. 19), что предопределяет большие контактные нагрузки, локализованные в зоне резания, и соответственно - высокие температуры с последующим развитием прижогов и трещин. Кроме того специальные легирующие элементы, входящие в состав стали, ухудшают ее шлифуемость, повышают склонность к образованию прижогов. Ситуация еще больше усугубляется при ллифовании закаленных зубчатых колес с высокой твердостью поверхности.

Дня профильного глубинного зубошлифования был разработан специальный абразивный инструмент с повышенной структурностью, принципиально отличающийся от высокопористых кругов для глубинного шлифования турбинных лопаток тем, что при высоких номерах структуры N = 12... 16 и выше он должен обладать повышенной прочностью, износостойкостью и режущей способностью в условиях профильного шлифования с циклической правкой закаленных зубчатых колес.

Высокопористые круги для исследований при зубошлифовании изготавливались из электрокорунда белого марки 25А и хромтитанистого марки 92А зернисто-ртью F100...F80 с различными характеристиками по твердости F(BM1)...J(M3).

С целью определения оптимального сочетания твердости и номера структуры высокопористого шлифовального круга, а также установления рациональных условий формообразования зубчатого профиля на предварительном этапе проведены исследования по шлифованию впадин трапецеидальной формы с углом при вершине (30° на плоских образцах из стали марки 16ХЗНВФМБ-Ш, термообработанной до твердости 39...40 HRC. Обработка выполнялась на станке с ЧПУ модели PROFIMAT 412 фирмы BLOHM кругами типоразмера 1 200x20x76.

При обработке зубчатой рейки на различных схемах шлифования полная высота впадин составляла от 2 до 9 мм, что соответствует модулям зубчатых колес до 4 мм. Формирование профилей на длине 25 мм проходило за 1 - 5 проходов с глубиной шлифования 0,5...4 мм за проход и скоростью продольного перемещения стола Snp от 20 до 150 мм/мин. Обработка проводились на скоростях шлифования 20, 25,

Рис. 19 Схема профильного шлифования зубчатого колеса.

30, 35 и 37 м/с.

В исследованиях проверялись различные схемы шлифования: вертикальная, горизонтальная, встречная, попутная и схема «на глубинное врезание». Однозначный вывод о целесообразности применения той или иной схемы глубинного шлифования в конкретных условиях, как показали исследования, можно будет сделать только в зависимости от конструктивных особенностей станка, условий подвода охлаждения, модуля, числа зубьев обрабатываемых зубчатых колес и интенсивности режимов шлифования.

В качестве интегрального параметра, отражающего динамическую напряженность процесса шлифования, была выбрана токовая нагрузка на приводе главного движения I [А]. Исследованиями были определены допустимые значения токовой нагрузки при различных условиях глубинного шлифования, которые обеспечивают максимальную производительность процесса, повышенную точность профиля и отсутствие прижогов для исследованных условий обработки. По результатам исследований разработаны математические модели, отражающие влияние характеристики шлифовального круга и условий глубинного шлифования на динамику процесса

М= 8,175 + 1, 6011пАз - 1,0941пИл + 4,7031пУз + ],98ПпАз*1пУз (18) Ы = 1,219Ы + 0,597Ы8пр - 0,0641пЫп8пр - 1,677 (19)

На рис. 20 приведено графическое отображение полученных зависимостей. Установлено, что при обработке на одинаковых режимах с увеличением номера структуры круга токовая нагрузка уменьшается, а с увеличением его твердости, наоборот возрастает. Различное сочетание структуры и твердости круга дает возможность шлифования в одинаковых условиях с различными результатами по размерной стойкости инструмента.

Твердить

1 -структура 12, 2-структура 14, 3 - структура 16 Скорость шлифования — 20 м/с, Глубина шлифования - 2 мм, Скорость подачи - 40 мм/мин.

Характеристика круга - 25А ¥80(16) I (М2) 12 К Скорость шлифования - 20 м/с.

Рис. 20 Зависимости токовой нагрузки от характеристики шлифовального круга и параметров режима глубинного шлифования зубчатой рейки.

Так, применение более мягких кругов при невысокой структуре, позволяет избежать появления различных шлифовочных дефектов на обрабатываемой поверхности, однако, как показали исследования, при обработке такими кругами необходимо осуществлять их постоянное профилирование и правку для обеспечения требуемой геометрии профиля. Увеличение номера структуры позволяет повысить твердость круга, а, следовательно, и его стойкость, что дает возможность использования циклической правки.

При анализе качества обработки особое внимание обращалось на выявление и странение прижогов, наличие которых снижает эксплуатационные свойства зубча-ix колес. Исследовалось также влияние схем и режимов обработки и характери-ик шлифовальных кругов на структурное и физико - механическое состояние по-ерхностного слоя обработанных зубьев по структурно - фазовым превращениям, аличию микротрещин, глубине и степени наклепа, величине, знаку и характеру аспределения остаточных напряжений. Во всех случаях оценивалась шерохова-сть обработанной поверхности.

На следующем этапе была проверена эффективность применения новых высо-опористых шлифовальных кругов при профильном шлифовании зубьев на режимах истового шлифования с глубиной врезания 0,01...0,025 мм за проход и скоростью родольного перемещения 3...12 м/мин. Обрабатывались образцы из стали марки 6ХЗНВФМБ-Ш после объемной закалки на твердость 39...40 НЛС и после ионной итроцементации и закалки на твердость 62...63 НЯС, что соответствовало требова-иям, предъявляемым к высоконагруженным зубчатым колесам.

Статистическим моделированием экспериментальных данных на основе кор-еляционного и регрессионного анализов установлено, что для условий чистового гафования характер взаимного влияния параметров режима обработки и характе-истики высокопористого круга зависит от твердости обрабатываемого материала.

По результатам исследований динамической напряженности процесса и каче-тва обработанной поверхности разработаны математические модели, отражающие лияние характеристики шлифовального круга и условий чистового профильного шфования зубчатого профиля на токовую нагрузку и шероховатость по величине а:

- для стали 16ХЗНВФМБ-Ш (39.. .40 НЯС)

1п1 = 4,507 + 0.57Ы + 0,2461пБпр - 0,631пАз - 1,1381пкл (20)

Ша = 0,34 ПШ + 0, ЮЗМпр + 0,812Шз + 2,2ЫЬ -0,331 (21)

- для стали 16ХЗНВФМБ-Ш (62...63 НИС)

1п1= 4,189 + 0,85Ш + 0,3891п8пр - 0,5741пАз - 0,438Ш (22)

Ша - 0.526Ш + 0,0931п8пр + 0,948Шз + 2,541 Ми - 0,844 (23)

При твердости обрабатываемой поверхности до 39...40 НЯС на динамику роцесса и шероховатость обработанной поверхности наиболее сильно в сравнении другими управляемыми параметрами процесса влияет твердость инструмента, вы-аженная глубиной лунки Ил. При шлифовании поверхности с твердостью 62...63 1С на нагрузку более существенно влияет глубина резания и в меньшей степени вердость круга.

Таким образом предложенная структура новой технологии зубошлифования остоит из трех основных операций: формообразование зубчатого венца методом фофильного глубинного шлифования, упрочнение химико-термической обработкой абочих поверхностей детали и финишная обработка. Предварительным расчетом становлено, что время производственного цикла по новой технологии сокращается о 3 - х раз (в том числе, за счет межоперационного пролеживания детали), а затра-ы на изготовление уменьшаются в 10 раз.

С целью повышения производительности и качества чистового шлифования акаленных зубчатых колес были разработаны и изготовлены высокопористые шли-

фовальные круги из кубического нитрида бора. Для получения высокопористой структуры круга была использована композиция из различных по своим свойствам и размерам порообразователей и наполнителей, которые обеспечили оптимальное для условии зубошлифования сочетание открытой и закрытой пористости, необходимую прочность рабочего слоя и возможность его эффективной правки алмазным инструментом.

Совместно с институтом Fertigunstechnik Werkzeugmaschinen Ганноверского университета были проведены исследования при профильном шлифовании косозу-бых цилиндрических зубчатых колес с модулем 2 мм, числом зубьев 37 шириной зубчатого венца 15 мм, углом профиля зуба и наклона зубьев 20° из стали 16МпСг6 после цементации и закалки на твердость 60 HRC. Зубчатые колеса обрабатывали 7nnx?nm 1эльборовыми кругами специальной конструкции с размерами 200x10/20x127x20 с характеристикой ЛКВ30 125/100 СМ2 12 К. Целью исследовании было выявление технологических особенностей процесса и эксплуатационных свойств эльборового круга в условиях чистового профильного шлифования зубчатых колее.

Шлифование выполнялось с охлаждением с постоянной скоростью круга 35 м/с при скорости продольного перемещения круга относительно заготовки которая изменялась от 200 до 4000 мм/мин, с удалением припуска на обработку 0 1 мм (радиальная подача на врезание 0,29 мм) за один двойной ход. Таким образом при постоянных условиях шлифования и правки изменялся только один параметр режима-скорость продольного перемещения круга относительно заготовки. За счет этого было обеспечено изменение удельной производительности шлифования gw- скорости съема металла, отнесенной к 1 мм ширины круга, в очень широком диапазоне превышающем известные результаты применительно к шлифованию зубчатых колес: от 1 до 20 мм /мм-с.

На графике (рис. 21) приведены результаты измерения составляющих силы резания: Рх - осевая и Ру- нормальная и эффективная мощность N3 на приводе главного движения станка.

р. н 100 -

р. Г /

N \

у / \

Р 4 А »—■ /

/

2,5

N, кВт 2 1,8 1.6 1,4 1,2 1

0,8 0,6 0,4 0,2 0

Рис. 21 Изменение динамических характеристик процесса профильного шлифования зубчатого колеса высокопористым эльборовым кругом от удельной производительности.

5 7,5 10 12,5 15 17,5 20 0„мм3/ммс

При контроле точности зубчатого колеса измерялись боковые стороны у 3-х зубьев, при этом область основания зуба (ножки) не охватывалась. Изучались отклонения угла профиля (Ъа), и формы профиля №а), шероховатость обработанной поверхности и величина остаточных напряжений в поверхностном слое зубчатого профиля. Результаты контроля погрешностей угла и формы зубчатого профиля в за-

ясимости от удельной производительности процесса шлифования показаны на рис. 2, а шероховатости поверхности и величины остаточных напряжений на рис. 23 и г соответственно.

1 йа (пр)

' Яа (л)

С^'. мм3/(мм*с) б)

ис. 22 Зависимость погрешностей угла (а) и формы (б) зубчатого профиля от удельной производительности процесса шлифования высокопористым эльборовым кругом.

Иа / Яг. мкм

, МПа

5 10 15

(Уш, мм3/(мм*с)

10 15

ОЧУ, ММ3/(ММ*С)

[ис. 23 Зависимость параметров шероховато- Рис. 24 Зависимость величины остаточных на-

ти поверхности зубчатого профиля от удель- пряжений в поверхностном слое зубчатого ко-

!ой производительности шлифования высоко- леса от удельной производительности шлифо-

¡орнстым эльборовм кругом. вапня высокопористым эльборовым кругом.

В результате исследований установлено, что для данной схемы профильного 'убошлифования высокопористый круг из кубического нитрида бора с характери-!тикой ЛКВ 125/100 СМ2 12 К27 обеспечивает повышенную точность чистовой обработки зубчатого колеса за один проход с удельной производительностью С)'м = 15 (гм3/мм-с на режиме: Укр = 35 м/с, 8пр = 3000 мм/мин. Шлифование зубчатых колес с юльшей величиной удельной производительности возможно при предъявлении ме-гее жестких требований по точности или для предварительной обработки.

Шестая глава посвящена результатам промышленного освоения новой технологии изготовления абразивного инструмента с повышенной структурностью и Ьго внедрения в высокотехнологичных процессах шлифования фасонных поверхно-тей деталей из труднообрабатываемых материалов.

Новая экономичная и экологически безопасная технология изготовления высокоэффективного абразивного инструмента с повышенной структурностью и I управляемой пористостью внедрена на ОАО «Волжский абразивный завод».

Для этого на основе выполненных исследований были разработаны технологические рекомендации по приготовлению высокопористых абразивных масс с повышенной структурностью и различной зернистости с использованием невыгораю- 1 щих алюмосиликатных микросфер как отдельно, так и в комбинации с выгорающим I наполнителем. ]

С учетом заводской специфики производства шлифовальных кругов разработаны технологические рекомендации по высокотемпературному обжигу высокопористых шлифовальных кругов, изготавливаемых по новым технологическим принципам.

В период освоения производства по новой технологии было изготовлено более 10 тыс. единиц абразивного инструмента с повышенной структурностью различных типоразмеров и с широким диапазоном эксплуатационных возможностей.

Для высокопроизводительной и бездефектной обработки создана большая 1 гамма абразивно-керамических композиций оптимально соответствующих различным технологическим схемам шлифования. Изготавливаемый инструмент различного технологического назначения (рис. 25) поставляется на ряд машиностроительных предприятий оборонного и гражданского назначения в России и в настоящее время экспортируется в страны СНГ (Беларусь, Украина) и дальнего зарубежья (Болгария, Китай, США, Чехия).

На отечественных предприятиях разработанные высокопористые абразивные круги эффективно применяются при профильном глубинном шлифовании турбинных лопаток, профильном и обкатном шлифовании цилиндрических и конических высокоточных зубчатых колес, заменив абразивный инструмент ведущих зарубеж ных фирм: Burka-Cosmos (Германия), Carborundum EJectrite (Чехия), Rappold Winter-tliur, Tyrolit (Австрия) и др.

Рис. 25 Высокопористые шлифовальные круги различного технологического назначения.

Рис. 27 Профиль шлифовального круга, используемого для глубинного шлпфования гурбииных лопаток на заводе «Турбодеталь».

Рис. 28 Высокопористый шлифовальный круг 1 500x130x203,2 и обработанная лопатка газоперекачивающей установки.

Уникальность данной операции и типа применяемых шлифовальных кругов со-Ьтоит в большой протяженности обрабатываемой глубинным шлифованием поверхности и высоте круга при его высоком номере структуры. В России до настоящего

I Результаты производственных испытаний, проведенные на ФГУГТ «ММПТТ |Салют», включая результаты ранее выполненных экспериментальных исследова-1ий нового инструмента при глубинном шлифовании елочного профиля лопаток с [еталлографическими исследованиями качества их обработки, стали основанием дя проведения мероприятий по включению характеристик нового инструмента 'роизводства в директивную технологию изготовления турбинных лопаток взамен нелогичного инструмента завода "Ильич" и фирмы Туго1к. На сегодняшний день на !>ГУП «ММПП «Салют» новые высокопористые шлифовальные круги используют-'я на 12 операциях шлифования турбинных лопаток (рис. 26).

Рис. 26 Обрабатываемая глубинным шлифованием лопатка турбины двигателя и высокопористый шлифовальный круг.

1 На заводе «Турбодеталь» филиал ОАО «Газэнергосервис» (Московская обл.) 5ыли испытаны и внедрены на операциях профильного глубинного шлифования свостовиков крупногабаритных лопаток газоперекачивающих установок высокопо-'истые шлифовальные круги с характеристикой 25A F60 F...G 14 V с размерами -00x130x203,2 мм (рис. 27, 28).

йияайжйа

времени такой инструмент не выпускался. Впервые разработанный и изготовленный по новой технологии отечественный абразивный инструмент позволил заменить на заводе импортные шлифовальные круги Bay State фирмы Saint-Gobain Abrasives с характеристикой 5 А 60 G 12 VG2.

Освоена технология изготовления широкой гаммы высокопористых шлифовальных кругов для обработки зубчатых колес. Новый абразивный инструмент прошел успешные производственные испытания и внедрен на операциях шлифования зубчатых колес на ряде машиностроительных предприятий России и Республики Беларусь: ФГУП «ММПП «Салют», ООО «Самоточка» (Москва), ОАО «Анжеро-маш» (Кемеровская обл.), ОАО «Азотреммаш» (Тольятти), РУП «Минский автомобильный завод» и др. На этих предприятиях новые высокопроизводительные шлифовальные круги успешно заменили собой ранее применявшиеся импортные круги фирм: Winterthur (Австрия), Burka Kosmos (Германия), Carborundum Electrite - Tyro-lit (Чехия-Австрия), Norton (США-Франция) и др.

Профильное шлифование цилиндрических зубчатых колес по схеме копирования (рис. 29) выполняется на специальных профилешлифовальных станках, например фирм: Gleason - Pfauter (США-Германия), Hofler (Германия), Niles (Германия), Oerlikon (Швейцария), Liebherr (Швейцария-Германия) и др. высокопористыми шлифовальными кругами прямого и конического профиля из электрокорунда белого зернистостью F60...F120 и кубического нитрида бора ЛКВ 125/100...160/125, твердостью F...L, со структурой 12... 14.

Рис. 29 Профильное шлифование зубчатого колеса высокопористым кругом.

Шлифование конических зубчатых колес с круговым зубом по схеме периодического обката (рис. 30) осуществляется на зубошлифовальных станках фирм КПп-gelnberg-Oerlikon (США-Швейцария), 01еа50п (США) высокопористыми шлифовальными кругами кольцевого или чашечного профиля из электрокорунда белого зернистостью Р80...Р120 и кубического нитрида бора ЛКВ 100/80, твердостью Р...К, со структурой 12 ... 14.

) Шлифование методом непрерывного обката цилиндрических зубчатых колес тс. 31) производится на специальных зубошлифовальных станках, например, фирм «¡зЬаиег (Швейцария), ХлеЬЬегг (Швейцария-Германия), Иеавоп-НигЙ! (США-ермания), Окагтю1о (Япония) и др. Для этого используются высокопористые шлифовальные круги со специальным червячным профилем из электрокорунда белого ррнистостьюБ80...Р120, твердостью Р.. Л, со структурой 10...14.

Рис. 30 Шлифование зубчатых колес по схеме периодического обката.

Рис. 31 Шлифование зубчатых колес червячными

кругами по схеме непрерывного обката.

Шлифовальный круг Z

Зубчатое колесо

Эффективность абразивного инструмента с повышенной структурностью, из-отовленного по новым технологическим принципам из электрокорунда, включая fro микрокристаллическую модификацию SG, и эльбора была также проверена при формообразовании и чистовом шлифовании фасонных поверхностей режущего инструмента из закаленных быстрорежущих сталей.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

В результате выполненного комплекса теоретических и экспериментальных •^следований научно обоснованы новые технологические решения по изготовлению збразивного инструмента с повышенной структурностью и управляемой пористостью, внедрение которых имеет важное хозяйственное значение и вносит значительный вклад в развитие страны. Применение нового высокотехнологичного абра-5ивного инструмента отечественного производства взамен импортных шлифоваль-

ных кругов позволило повысить эффективность операций шлифования фасонных поверхностей деталей из труднообрабатываемых материалов и тем самым обеспечить технологическую безопасность российских машиностроительных предприятий оборонно-промышленного комплекса.

1. Разработанные технологические принципы формирования объемно-структурного строения абразивно-керамических композиций высокопористых шлифовальных кругов из электрокорунда, включая его микрокристаллическую модификацию Бв, карбида кремния и кубического нитрида бора обеспечивают повышенные технологические и эксплуатационные свойства инструмента и его эффективную работу при шлифовании фасонных поверхностей деталей из труднообрабатываемых материалов. Новые принципы основаны на использовании в составе высокопористой абразивной массы невыгорающих полых сферических частиц - алюмосиликат-ных микросфер как по отдельности, так и в комбинации с выгорающим порообразо-вателем в определенных соотношениях с другими компонентами абразивной массы.

2. Разработанные структурные модели рецептурных составов абразивно-керамических композиций позволяют определить рациональное количество вводимого в абразивную массу порообразователя в зависимости от заданного номера структуры, зернистости и твердости абразивно-керамической композиции, а также размеров и свойств самого порообразователя с учетом требований по количеству и характеристике пор в абразивном инструменте. При введении в абразивную массу микросфер их количество рассчитывается в комбинации с абразивным зерном для обеспечения максимально плотной упаковки и минимального расстояния между их центрами. Для инструмента с повышенной пористостью количество микросфер назначается таким образом, чтобы их суммарное объемное содержание с абразивным зерном соответствовало нормальной структуре.

3. Предложенная методика комплексной оценки технологических и эксплуатационных свойств позволяет на этапе создания нового инструмента контролировать их основные параметры: прочность, плотность, пористость, твердость, степень деформации, и т.д., что существенно снижает затраты, особенно на отработку оптимального рецептурного состава крупногабаритного инструмента повышенной производительности.

4. Экспериментальными исследованиями большого количества составов абразивно-керамических композиций из электрокорунда белого марки 25А зернистостью Б120, Б80, Б60 и Р46 при его относительном объемном содержании от 0,46 до 0,34 (номер структуры 8... 16) установлены взаимосвязи плотности и прочности сырца, деформации и степени выгорания при обжиге, плотности, твердости и разрывной прочности после обжига с объемным содержанием абразивного зерна и связки. Полученные математические модели позволяют на этапе проектирования сделать прогноз о формировании требуемых технологических и эксплуатационных свойств нового инструмента.

5. Новые принципы апробированы при разработке и изготовлении для условий профильного глубинного шлифования фасонных поверхностей деталей из жаропрочных никелевых сплавов весьма мягких высокопористых кругов с номерами структуры до N = 16. В результате проведенных исследований при профильном глубинном шлифовании хвостовиков турбинных лопаток из сплавов марок ЖС6У-ВИ,

С26-ВИ, ЖС32-ВИ установлено, что новый инструмент по своей работоспособно-и существенно превосходит отечественный аналог со структурой 12, изготавли-емый по традиционной технологии: производительность по скорости съема мате-апа до 2,7 выше; по машинному времени обеспечено снижение в 1,6 раза.

6. В сравнении с лучшими зарубежными аналогами на одинаковых режимах бинного шлифования хвостовиков турбинных лопаток высокопористые круги,

готовленные по разработанной технологии, обеспечили до 150% меньшую дина-ческую напряженность процесса. Это позволило повысить производительность оцесса без ущерба для точности и качества обработки новым абразивным инстру-нтом до 40%. При этом затраты на абразив снижаются до 2,5 раз по сравнению с вестными отечественными аналогами и более чем в 5 раз относительно шлифова-я кругами зарубежных фирм.

7. С применением нового инструмента освоена технология формообразования бчатых колес из закаленных легированных сталей профильным глубинным шли-ованием, которая исключает необходимость лезвийной обработки и объединяет в

ном технологическом процессе предварительное профилирование зубьев и их стовое шлифование с обеспечением высокой точности и качества обработки. До-ана возможность предварительного формирования зубчатого профиля на глубину 9 мм за 1...5 проходов высокопористым кругом на керамической связке с более 1Сокой производительностью по съему материала до 2.. .4 раз.

8. Для повышения производительности профильного шлифования зубчатых лес разработан, изготовлен и исследован высокопористый инструмент на основе бического нитрида бора. По сравнению с корундовым инструментом новые эль-ровые шлифовальные круги обладают более высокой производительностью - до х и более раз выше при меньшей потребляемой мощности процесса.

9. Разработанные шлифовальные круги прошли успешные производственные пытания и внедрены на операциях профильного и обкатного шлифования зубча-IX колес на ряде машиностроительных предприятий: ФГУП «ММПП «Салют» 00 «Самоточка», ОАО «Анжеромаш», ОАО «Азотреммаш», РУП «Минский ав-мобильный завод» и др. На этих предприятиях высокопроизводительные шлифо-

;ьные круги заменили собой ранее применявший на этих операциях инструмент дущих зарубежных фирм: Burka-Cosmos, Carborundum Electrite, Norton, Rappold interthur и др.

10. Внедрение высокопористого инструмента с повышенной структурностью а ФГУП «ММПП «Салют» и заводе «Турбодеталь» при профильном глубинном

ифовании хвостовиков турбинных лопаток газотурбинных двигателей и газопе-екачивающих установок показало, что новый инструмент превосходит по своим хнико-экономическим показателям лучшие зарубежные аналоги, в частности ирм Tyrolit и CGW.

11. Новая экономичная и экологически безопасная технология изготовления ысокоэффективного абразивного инструмента с повышенной структурностью и правляемой пористостью внедрена на ОАО «Волжский абразивный завод». В пе-иод 2005 н- 2011 г.г. по новой технологии было изготовлено более 10 тыс. единиц бразивного инструмента различных типоразмеров и с широким диапазоном экс-луатационных возможностей. Высокопористые шлифовальные круги изготавлива-

ются по заявкам машиностроительных предприятий России, а также поставляются в страны СНГ (Беларусь и Украину), экспортируется за рубеж в Болгарию, Индию, КНР, США и Чехию.

Основные положения и результаты диссертации изложены в публикациях:

В изданиях, входящих в перечень ВАК РФ:

1. Выбор оптимальных условий чистового шлифования зубчатых колес высокопористыми кругами // В.А. Поклад, H.H. Солодухин, В.К. Старков, С.А. Рябцев // Вестник машиностроения. 2002. № 7. С. 42 - 47.

2. Высокопроизводительный инструмент для шлифования зубчатых колес // C.B. Костров, А.Н. Довгаль, Т.П. Бондарчук, В.К. Старков, С.А. Рябцев // Справочник. Инженерный журнал. 2009. № 8. С.36-43.

3. Елисеев Ю.С., Старков В.К., Рябцев С.А. Новый инструмент для глубинного шлифования замков турбинных лопаток // Авиационная промышленность. 2000. №4. С. 36 - 44.

4. Костров C.B., Рябцев С.А. Технологичность изготовления шлифовальных кругов повышенной структурности // Вестник МГТУ «Станкин». Научн. рецензир. журнал. М.: МГТУ «Станкин». 2009. №4. С. 24-34.

5. Костров C.B., Рябцев С.А. Анализ эксплуатационных свойств шлифовальных кругов повышенной структурности // Вестник МГТУ «Станкин». Научн. рецензир. журнал. М.: МГТУ «Станкин». 2009. №4. С. 61-68.

6. Костров С. В., Рябцев С. А., Жуков Ю. И. Отечественный высокопористый абразивный инструмент для профильного шлифования зубчатых колес // Технология машиностроения. 2007. №1. С.32 - 34.

7. Новая репрезентативная технология изготовления зубчатых колес и соединений. Авт.: В.А. Поклад, B.C. Новиков, В.К. Старков, С.А. Рябцев // Технология машиностроения. 2004. №4. С. 14 - 20.

8. Опыт применения в Китае шлифовальных кругов с повышенной структурностью, изготовленных на Волжском абразивном заводе» Авт.: В.К. Старков, С.А. Рябцев, C.B. Костров, А.Н. Довгаль, Т.П. Бондарчук, Ц. Лю, X. Лян // Справочник. Инженерный журнал. 2009. № 9. С.27-30.

9. Производственные испытания высокопористого эльборового круга при профильном шлифовании зубчатых колес // В.А. Поклад, B.C. Новиков, Ю.И. Жуков, В.К. Старков, С.А. Рябцев. // Технология машиностроения. 2006. №5. С. 27 - 31.

10.Профильное глубинное шлифование деталей из титановых сплавов. Авт.: В.А. Поклад, А.Н. Шутов, В.К. Старков, С.А. Рябцев // Технология машиностроения. 2002. №3. С. 14-22.

11.Профильное глубинное шлифование зубчатых колес. Авт.: Ю.С. Елисеев, B.C. Новиков, В.К. Старков, С.А. Рябцев//Вестник машиностроения. 2001.№1.С.41-44.

12.Профильное шлифование высокопористым эльборовым кругом зубчатых колес // М. Кайзер, Д. Хессель, В.К. Старков, С.А. Рябцев, Ю.И. Жуков // Вестник машиностроения. 2006. №3. С. 45 - 51.

13.Профильное глубинное шлифование хвостовиков турбинных лопаток инструментом отечественных и зарубежных производителей. Авт. В.К. Старков, С.А. Ряб-

цев, H.A. Горин, C.B. Костров, Т.П. Бондарчук, И.А. Абысов // Справочник. Инженерный журнал. 2010. №10. С.28-32.

.Применение высокопористых кругов из синтеркорунда для профильного шлифования фасонного режущего инструмента. Авт.: Е.Г. Полканов, О.С. Кискнн, С. Големи, С.А. Рябцев // Справочник. Инженерный журнал. 2008. №11. С. 30 - 32. .Рябцев С.А. Влияние неуравновешенности массы шлифовальных кругов на их разрывную скорость // Вестник машиностроения. 2004. №1. С. 47 - 49. .Рябцев С.А. Изготовление высокоструктурного абразивного инструмента // Вестник МГТУ «Станкин». Научн. рецензир. журнал. М.: МГТУ «Станкин». 2008, №2. С. 24-31.

.Рябцев С.А. Бесприжоговое высокопроизводительное шлифование прокатных валков абразивным инструментом с повышенной структурностью // Справочник. Инженерный журнал. 2009. №6. С.29-30.

.Рябцев С.А., Бондарчук Т.П. Разработка весьма мягких высокопористых кругов с повышенной структурностью // Вестник МГТУ «Станкин». Научн. рецензир. журнал. М.: МГТУ «Станкин». 2011, №2. С.

.Рябцев С.А., Бондарчук Т.П., Горин H.A. Профильное глубинное шлифование хвостовиков лопаток газоперекачивающих установок новым высокопористым инструментом // Вестник МГТУ «Станкин». Научн. рецензир. журнал. М.: МГТУ «Станкин». 2010, №2. С. 28-31.

.Сравнительный анализ работоспособности высокопористых эльборовых и корундовых кругов при профильном зубошлифовании. Авт.: Старков В.К., Рябцев С.А., Поклад В.А., Новиков B.C., Кайзер М., Костров C.B. //Технология машиностроения. 2007. №2. С.17-22.

.Сравнительные испытания высокопористых шлифовальных кругов различных производителей при профильном глубинном шлифовании турбинных лопаток. Авт.: Старков В.К., Рябцев С.А., Горин H.A., Костров C.B., Бондарчук Т.П., Абысов И.А. // Вестник МГТУ «Станкин». Научн. рецензир. журнал. М.: МГТУ «Станкин». 2010, №3. С.18-22.

.Старков В.К., Рябцев С.А., Жуков Ю.И. Сравнительный анализ шлифовальных кругов из кубического нитрида бора с нормальной и высокопористой структурами // Технология машиностроения. 2005. №9. С. 10-14.

.Старков В.К., Рябцев С.А. Костров C.B. Опыт шлифования зубчатых колес высокопористыми абразивными кругами // Технология машиностроения. 2007, №3. С. 28-33.

.Старков В.К., Рябцев С.А., Петросян JI.C. Высокоэффективные технологии шлифования фасонных поверхностей // Вестник МГТУ «Станкин». Научн. рецензир. журнал. М.: МГТУ «Станкин». 2008. №2. С. 19-23.

.Старков В.К., Рябцев С.А., Петросян Л.С. Структурное моделирование рецептурных составов шлифовальных кругов из кубического нитрида бора // Вестник МГТУ «Станкин». Научн. рецензир. журнал. М.: МГТУ «Станкин». 2009. №1. С.87-97.

.Старков В.К., Рябцев С.А., Петросян Л.С. Шлифование эльборовыми кругами без охлаждения // Справочник. Инженерный журнал. 2010. № 1. С.

27.Старков В.К., Рябцев СЛ., Полканов Е.Г. Разработка и применение высокопористых шлифовальных кругов из кубического нитрида бора // Технология машиностроения. 2004. №4. С.26 - 32.

28.Формирование свойств поверхностного слоя хвостовиков турбинных лопаток при глубинном шлифовании высокопористыми кругами различных производителей // В.А. Поклад, И.А. Абысов, В.К. Старков, С.А. Рябцев // Вестник машиностроения. 2010. №11. С.

29.Шлифование зубчатых колес и соединений высокопористыми кругами // Ю.С. Елисеев, H.H. Солодухин, B.C. Новиков, В.К.Старков, С.А. Рябцев, М.В. Тороп-цев // Технология машиностроения. 2001. №6. С. 15 -18.

30.Старков В.К., Рябцев С.А., Горин H.A. Технико-экономическое обоснование выбора количества проходов при глубинном шлифовании // Вестник МГТУ «Стан-кин». Научн. рецензир. журнал. М.: МГТУ «Станкин». 2011. №1. С. 38-42.

В других изданиях:

31.Высокопористый абразивный инструмент для профильного шлифования зубчатых колес // В.К. Старков, С.А. Рябцев, J. Frumar, P. Fryc // Research and Development in Mechanical Industry // Сб. трудов 2-й международной конференции RaDMI 2002. Vrnjacka Banja, Югославия. 2002. Том 1. С. 21-26.

32.Высокопроизводительная гибкая технология формообразования зубчатых колес и соединений // В.К. Старков, С.А. Рябцев, B.C. Новиков, Ю.И. Жуков // Труды V межд. конгресса «Конструкторско-технологическая информатика - 2005». М.: ИЦ ГОУ МГТУ «Станкин», «Янус-К» 2005. С. 73-75.

33.Жуков Ю.И., Рябцев С.А. Профильное шлифование зубчатых колес высокопористыми кругами из микрокристаллического корунда // Сб. статей межд. научно-технической конференции «Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы». Волжский: ВИСИТ (филиал) ВолгГАСУ. 2005.С.123-125.

34.Жуков Ю.И., Рябцев С.А. Повышение производительности профильного шлифования закаленных зубчатых колес за счет применения высокопористых эльборо-вых кругов // Сб. статей межд. научно-технической конференции МК-06ММФ «Прогрессивные технологии и оборудование в машиностроении и металлургии». Липецк: ЛГТУ. 2006г. С. 95 - 98.

35.Поклад В.А., Старков В.К., Рябцев С.А. Новая технология профилирования зубчатых колес высокопористыми шлифовальными кругами. // Сб. статей межд. научно-технической конференции «Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы». Волжский: ВИСИТ (филиал) ВолгГАСУ. 2004. С. 155-158.

36.Рябцев С.А., Нецик P.A. Глубинное шлифование сложнофасонных поверхностей деталей с большими площадями обработки // Сб. трудов всероссийской научно-технической конференции «Аэрокосмические технологии и образование на рубеже веков». Рыбинск: РГАТА. 2002. С. 31.

37.Рябцев С.А. Теоретические принципы изготовления абразивного инструмента с повышенной регулируемой пористостью II Междунар. науч.-техн. сб. «Резание и инструмент». -Харьков: НТУ «ХПИ», 2009. Вып. 76. С.161-168.

38.Старков В.К. Рябцев С.А. Глубинное шлифование замков лопаток ГТД высокопористыми кругами закрытой структуры // Сб. трудов межд. научно-технической

конференции «Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы». Волжский: ВИСИ ВолгГАСА. 1998. С. 164- 167.

9.Старков В.К., Рябцев С.А. Влияние условий глубинного шлифования замков лопаток ГТД из жаропрочных сплавов на токовую нагрузку // Сб. трудов всероссийской научно-технической конференции «Повышение эффективности механообработки на основе аналитического и экспериментального моделирования процессов». Рыбинск: РГАТА. 1999. С. 66 - 67.

0.Старков В.К., Рябцев С.А. Влияние технологических свойств высокопористых кругов на процесс глубинного шлифования жаропрочных сплавов // Сб. трудов межд. научно-технической конференции «Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы». Волжский: ВИСИ ВолгГАСА. 1999. С. 119121.

1.Старков В.К., Рябцев С.А., Сорокина Е.В. Технологические свойства высокопористых шлифовальных кругов из карбида кремния // Сб. трудов межд. научно-технической конференции «Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы». Волжский: ВИСИ ВолгГАСА. 2001. С. 21- 23.

2.Старков В.К., Рябцев С.А., Шутов А.Н. Глубинное шлифование титановых сплавов // Сб. трудов межд. научно-технической конференции «Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы». Волжский ВИСИ ВолгГАСА.

2001. С. 137-141.

3.Старков В.К., Рябцев С.А. Формообразование деталей из титановых сплавов методом глубинного шлифования // Исследования, станки и инструмент для обработки сложных и точных поверхностей. Межвуз. Научн. Сб. - Саратов: СГТУ

2002. С. 137-143.

4.Старков В.К., Рябцев С.А., Големи С. О роли дисбаланса в формировании прочностных характеристик шлифовальных кругов // Труды V межд. конгресса «Кон-структорско-технологическая информатика - 2005». М.: ИЦ ГОУ МГТУ «Стан-кин», «Янус-К» 2005. С. 213 - 214.

5.Старков В.К., Рябцев С.А., Петросян JI.C. Шлифование конических зубчатых колес с круговой линией зуба высокопористыми эльборовыми кругами // Сб. трудов 4-й Межрегиональной научно-технической конференции «Взаимодействие вузов и промышленных предприятий для эффективного развития инновационной деятельности». Волжский: ВПИ (филиал) ВолГТУ. 2008. С. 73 - 75.

6.Старков В.К., Рябцев С.А., Петросян JI.C. Профилирование протяжек высокопористыми кругами на основе микрокристаллического корунда // Сб. трудов 4-й Межрегиональной научно-технической конференции «Взаимодействие вузов и промышленных предприятий для эффективного развития инновационной деятельности». Волжский: ВПИ (филиал) ВолГТУ. 2008. С. 71 - 72.

7.Старков В.К., Рябцев С.А., Горин H.A. Качество обработки хвостовиков турбинных лопаток при глубинном шлифовании высокоструктурными кругами // Сб. научн. трудов всеросс. межвуз. науч.-техн. конф. «Методы повышения технологических возможностей металлообрабатывающего оборудования с ЧПУ». Уфа: ГОУ ВПО УГАТУ. 2010. С. 51-55.

8.Старков В.К., Рябцев С.А., Горин H.A. Создание и применение абразивного инструмента нового поколения с повышенной структурностью и управляемой по-

ристостью // Сб. трудов III научно-образовательной конференции «Машиностроение - традиции и инновации» (МТИ - 2010). -М.: МГТУ «Станкин», 2010. С. 196-202.

49.Ryabtsev S.A. Defect-free high-speed grinding by highly-porous abrasive wheels on the base ceramic binders // 3" International Conference Research and Development in Mechanical Industry. RaDMI 2003. Herceg Novi (Montenegro Adriatic). 2003. C. 506 -507.

50.Starkov V.K, Ryabtsev S.A., Soloduhin N.N. The representative technology of gearwheels manufacturing by the profile feed work method // 3nd International Conference Research and Development in Mechanical Industry. RaDMI 2003. Herceg Novi (Montenegro Adriatic). 2003. C. 534 - 537.

51. Visokoporozni abrazivni alat za profilno bruseje zupcanika // V.K. Starkov, S.A. Rjab-cev, J. Frumar, P. Fryc // 2nd International Conference Research and Development in Mechanical Industiy. RaDMI 2002. Vrnjacka Banja, Yugoslavia. 2002. V3. P. 1156 -1160.

52.Vysokoporovite brusne kotouce pro rychlostnibrouseni // V.K. Starkov, S.A. Ryabtsev, J. Frumar, P. Fryc // 2nd Mezinarodni kongres «Presne obrabeni». Praga. 2003. C. 60 -63.

53.Vysokorychlostni brouseni vysokoporovitymi brusnymi kotouci // V.K. Starkov, S.A. Ryabtsev, J. Frumar, P. Fryc // 2nd Mezinarodni kongres «Presne obrabeni». Praga. 2003. C. 257-262.

Патенты РФ:

1. Рябцев С.А. Боровский В.Г. «Состав абразивной массы» (заявка № 2010147064 от 19.11.2010 г.).

2. Рябцев С. А. Боровский В.Г. «Способ изготовления абразивного инструмента» (заявка №2011134913 от 22.08.2011 г.).

3. Рябцев С.А. Боровский В.Г. «Способ изготовления высокопористого абразивного инструмента» (заявка № 2011134915 от 22.08.2011 г.).

4. Старков В.К., Рябцев С.А. Боровский В.Г. «Способ приготовления абразивной

массы для высокопористого инструмента» (заявка № 2011134918 от 22.08.2011 г.).

**#

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Рябцев Сергей Александрович

Разработка абразивного инструмента с повышенной структурностью и управляемой пористостью для высокопроизводительного шлифования фасонных поверхностей деталей из труднообрабатываемых материалов

Подписано в печать 24.10.20Ur. Формат 60x90 1/16 Бумага 80 г/м2

Усл. п.л. - 2,75 Тираж 100 экз. Заказ № 171

Отпечатано в Издательском центре МГТУ «Станкин». Лицензия ЛР №01741 от 11.05.2000 127994, Москва, ГСП-4, Вадковский пер., д.1

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Абразивный инструмент на керамической связке с повышенной структурностью. Особенности объемного строения и опыт практического использования.

1.2. Способы изготовления высокопористого абразивного инструмента на керамической связке.

1.3 Опыт применения невыгорающих наполнителей при изготовлении абразивного инструмента с повышенной структурностью.

1.4 Сравнительный анализ эффективности применения шлифовальных кругов повышенной структурности, изготовленных по различным технологиям.

1.5 Особенности шлифования фасонных поверхностей деталей из труднообрабатываемых материалов.

1.6. Выводы.

1.7. Цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2. ФОРМИРОВАНИЕ ОБЪЕМНО-СТРУКТУРНОГО СТРОЕНИЯ АБРАЗИВНО-КЕРАМИЧЕСКИХ КОМПОЗИЦИЙ С ПОВЫШЕННОЙ СТРУКТУРНОСТЬЮ И УПРАВЛЯЕМОЙ ПОРИСТОСТЬЮ. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА.

2.1 Выбор объемно-структурной характеристики абразивного инструмента в зависимости от условий его эксплуатации.

2.2 Формирование порового пространства в абразивно-керамических композициях шлифовальных кругов.

2.3 Разработка структурных моделей абразивно-керамических композиций с невыгорающим порообразователем.

2.4 Моделирование рецептурных составов абразивно-керамических композиций с повышенной структурностью и управляемой пористостью.

2.5 Методика экспериментальной оценки технологических и эксплуатационных свойств абразивно-керамических композиций шлифовальных кругов.

2.6 Выводы.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ АБРАЗИВНО-КЕРАМИЧЕСКИХ КОМПОЗИЦИЙ С ПОВЫШЕННОЙ СТРУКТУРНОСТЬЮ и УСТАНОВЛЕНИЕ ИХ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ С РЕЦЕПТУРНЫМ СОСТАВОМ АБРАЗИВНЫХ МАСС.

3.1 Исследование прочности сырца абразивной массы и установление взаимосвязи с рецептурным составом.

3.2 Влияние состава^ абразивной массы на деформацию абразивно-керамической композиции при обжиге.

3.3. Исследование взаимозависимости плотности абразивно-керамических композиций с составом абразивной массы.

3.4. Исследование влияния состава абразивной массы на степень выгорания при обжиге.

3.5 Исследование твердости абразивно-керамических композиций и стабильности в объеме во взаимосвязи с составом абразивной массы.

3.6. Исследование влияния состава абразивной массы на разрывную прочность шлифовального круга.

3.7. Изучение дополнительного влияния неуравновешенности массы шлифовального круга на его разрывную прочность.

3.8 Выводы.

ГЛАВА 4. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ НОВОГО ИНСТРУМЕНТА ПРИ ПРОФИЛЬНОМ ГЛУБИННОМ ШЛИФОВАНИИ ФАСОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ.

4.1 Особенности изготовления весьмамягких высокопористых кругов для профильного глубинного шлифования деталей из жаропрочных никелевых сплавов.

4.2 Исследования при профильном глубинном шлифовании фасонных поверхностей деталей из жаропрочных никелевых сплавов.

4.3 Исследование свойств поверхностного слоя деталей из жаропрочных никелевых сплавов после глубинного шлифования.

4.4 Технико-экономические показатели глубинного шлифования высокопористыми кругами различных производителей.

4.5 Выводы.

ГЛАВА 5. ПРИМЕНЕНИЕ ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ С ПОВЫШЕННОЙ СТРУКТУРНОСТЬЮ И УПРАВЛЯЕМОЙ ПОРИСТОСТЬЮ ПРИ ОБРАБОТКЕ ФАСОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЗАКАЛЕННЫХ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

5.1 Экспериментальные исследования при формообразовании зубчатых колес профильным глубинным шлифованием.

5.2 Чистовое профильное шлифование закаленных зубчатых колес высокопористыми кругами.

5.3 Повышение производительности и качества чистового профильного шлифования зубчатых колес за счет применения высокопористых эльборовых кругов.

5.4. Выводы.

ГЛАВА 6. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОСТРУКТУРНЫХ ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ с УПРАВЛЯЕМОЙ ПОРИСТОСТЬЮ И ЕГО ВНЕДРЕНИЯ В

ПРОМЫШЛЕННОСТЬ.

6.1 Внедрение новой технологии изготовления нового абразивного инструмента на керамических связках с повышенной структурностью с управляемой пористостью.

6.2 Производственные испытания и разработка рекомендаций по применению новых высокопористых шлифовальных кругов при профильном глубинном шлифовании хвостовиков турбинных лопаток.

6.3 Производственные испытания и разработка рекомендаций по глубиннму шлифованию крупногабаритных лопаток газотурбинных установок новым абразивным инструментом.

6.4 Производственные испытания и разработка рекомендаций по применению новых высокопористых шлифовальных кругов при шлифовании зубчатых колес по различным технологическим схемам.

6.5 Выводы.

В конструкциях современных машин и механизмов все больше находят применение новые материалы со сложным химическим составом, которые способны в процессе работы выдерживать значительные, в том числе переменные нагрузки в условиях действия высоких температур и агрессивных сред. Механическая обработка резанием и, прежде всего шлифованием, деталей из таких материалов вызывает определенные трудности, связанные с низкой производительностью и нестабильным качеством обработанной поверхности.

Трудоемкость процессов шлифования в машино- и приборостроении занимает большой удельный вес (в среднем около 30.40 %, а в отдельных отраслях достигает 70 % и более) от общего числа трудоемкости механической обработки деталей. В ряде случаев шлифование является одним из наиболее эффективных методов механической обработки деталей из труднообрабатываемых материалов, успешно заменяя собой процессы резания лезвийным инструментом:

Эффективность шлифования в значительной степени определяется не только возможностями станка, но и применяемого инструмента (шлифовального круга), который играет определяющую роль в формировании качества обрабатываемых поверхностей деталей и производительности шлифования. Уровень оснащенности промышленности высокопроизводительным абразивным инструментом оказывает значительное влияние на ее развитие и темпы внедрения новой техники в целом.

Традиционно на большинстве операций шлифования деталей из конструкционных материалов используются круги из электрокорунда различных модификаций на керамической связке. Они легко подвергаются профилированию и правке, обладают высокой огнеупорностью и химической стойкостью к воде и веществам, входящим в состав смазочно-охлаждающих жидкостей.

Однако в процессе работы керамические круги, особенно твердые и мелкозернистые, из-за быстрого износа вершин абразивных зерен и «засаливания» рабочей поверхности теряют свою режущую способность. Это обстоятельство приводит к увеличению термодинамической нагрузки в зоне шлифования и, как следствие, к появлению прижо-гов и трещин на обрабатываемой поверхности.

В настоящее время на смену традиционным шлифовальным кругам приходят новые инструменты, изготовленные на основе современных абразивных материалов: микрокристаллический корунд (зольгель или SG), кубический нитрид бора (эльбор) и синтетический алмаз, которые по режущей способности в несколько раз превосходят электрокорунд и карбид кремния. Однако по причине высокой стоимости и хрупкости указанных абразивных материалов используются преимущественно для чистовой и финишной обработки с малыми глубинами резания.

Для обработки фасонных поверхностей деталей из труднообрабатываемых материалов все большее применение находят высокопористые абразивные круги на керамической связке с повышенными номерами структуры и пористостью. Рациональными областями применения высокопористых кругов являются прогрессивные технологии профильного глубинного шлифования замков турбинных лопаток из никелевых и титановых сплавов, профилирование зубчатых колес, фасонного режущего инструмента, различных деталей из твердых сплавов, керамических и магнитных материалов и др.

Повышение номера структуры, которое сопровождается уменьшением объемного содержания абразивного зерна в шлифовальном круге, оказывает благоприятное влияние на термодинамическую напряженность процесса шлифования, позволяет повысить производительность и качество обработки деталей. Высокая пористость способствует лучшему подводу охлаждающей жидкости в зону шлифования и отводу отработанного шлама.

Существующие технологии изготовления высокопористых шлифовальных кругов с повышенной структурностью основаны на добавлении в абразивную массу специального порообразующего наполнителя, который, как правило, ухудшает экологию их производства.

Известные на мировом рынке абразивного инструмента зарубежные фирмы такие, как, например, Rappold Winterthur (Австрия-Швейцария), Tyrolit (Австрия), Norton (США-Франция), Carborundum (Германия) и др. предлагают высокопористые шлифовальные круги более высокого качества с номерами структуры до 22 и выше в более широком диапазоне по твердости и с рабочей скоростью до 75 м/с. Инструментом этого класса, например, оснащаются все профилешлифовальные и зубошлифовальные станки известных станкостроительных фирм.

Многие востребованные в машиностроении позиции высокопористого инструмента, например, круги прямого или фасонного профиля диаметром 500 мм и высотой более 150мм, специального червячного, кольцевого или чашечного типа профиля и др. со структурами 12.16 и выше у нас в стране до недавнего времени не производились из-за отсутствия технологии их изготовления.

По этой причине российские предприятия, в том числе оборонно-промышленного комплекса и энергомашиностроения, на которых используются современные высокопроизводительные шлифовальные станки, вынуждены приобретать для их оснащения высокотехнологичный абразивный инструмент за рубежом. По оценкам экспертов доля использования импортных высокопористых шлифовальных кругов на этих предприятиях на сегодняшний день составляет около 30.40% от объема потребления ими абразивного инструмента на керамической связке.

В этой связи проблема создания и применения нового отечественного абразивного инструмента, который бы по эффективности не уступал, а по возможности превосходил бы зарубежные аналоги, является актуальной как с экономической точки зрения, так и с точки зрения обеспечения технологической безопасности российских машиностроительных предприятий.

В НИЦ «Новые технологии и инструменты» МГТУ "Станкин" под руководством проф. докт. техн. наук В.К. Старкова ведутся работы по созданию и промышленному освоению нового класса высокоструктурного и высокопористого абразивного инструмента на керамических связках на основе традиционных и современных абразивных материалов. Оригинальная технология изготовления таких шлифовальных кругов основана на применении в качестве порообразователей, невыгорающих при обжиге, полых микросфер, что позволяет изготавливать круги в широком диапазоне характеристик.

Работа автора в этом направлении ведется с 1994г. В диссертации представлен материал по развитию указанной технологии в направлении создания инструмента на керамических связках с повышенной структурностью и пористостью, ориентированный на наиболее проблемные операции шлифования фасонных поверхностей хвостовиков турбинных лопаток и зубчатых колес.

Экспериментальные исследования по тематике диссертации проводились в сотрудничестве с научно-исследовательскими институтами Германии - IWU-Fraunhofer (г.

Хемниц) и Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen Ганноверского университета, производственными фирмами Best-Business и Carborundum Electrite (Чешская Республика).

Работы по тематике диссертации выполнялись, в том числе при государственной финансовой поддержке в рамках гранта Президента Российской Федерации для молодых российских ученых (шифр МК-3961.2004.8), ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 г.г. (Гос. контракт № П2482), ФЦП «Национальная технологическая база на 2007-2011 г.г.» (проект «Абразив»). Большой объем исследований был выполнен по проектам международной программы научно-технического сотрудничества EUREKA со странами Европейского Союза: Е!1690 - ABRASIVE 2000 (1998-2001 г.г.); Е12339 - GRINDING (2001-2003 г.г.); Е12581 - KORUND (2002-2004 г.г.); Е13274 - ELBOR (2004-2008 г.г.); Е!3825 - SINTERKORUND (2008 - 2010 г.г.).

Целью работы является повышение эффективности обработки шлифованием фасонных поверхностей деталей машин на основе применения шлифовальных кругов с высокой структурностью, изготавливаемых с использованием новых экономичных и экологически безопасных принципов формирования и управления объемно-структурным строением пористых абразивно-керамических композиций.

Научная новизна работы заключается в: •разработанных технологических принципах формирования объемно-структурного строения абразивно-керамических композиций, при которых обеспечиваются повышенные технологические и эксплуатационные свойства абразивного инструмента с высокой структурностью и управляемой пористостью для его эффективной работы при шлифовании фасонных поверхностей деталей из труднообрабатываемых материалов;

• разработанных структурных моделях рецептурных составов абразивно-керамических композиций для определения рационального количества порообразовате-ля в зависимости от заданного номера структуры, зернистости и твердости, а также размеров и свойств порообразователя с учетом требований к пористости абразивного инструмента;

•предложенной методике комплексной оценки технологических и эксплуатационных свойств абразивно-керамических композиций создаваемого абразивного инструмента (плотности и прочности сырца, деформации и степени выгорания при обжиге, плотности, твердости и разрывной прочности после обжига);

•выявленных закономерностях и разработанных математических моделях связи плотности и прочности сырца, деформации и степени выгорания при обжиге, плотности, твердости и разрывной прочности после обжига абразивно-керамических композиций с объемным содержанием абразивного зерна и связки;

•раскрытом влиянии и разработанных математических моделях связи динамической напряженности процессов профильного глубинного шлифования фасонных поверхностей деталей из жаропрочных никелевых сплавов и закаленных сталей с характеристикой высокопористых шлифовальных кругов и параметрами режима шлифования.

Практическая значимость работы состоит в:

• промышленном внедрении экономичной и экологически безопасной технологии изготовления шлифовальных кругов с повышенной структурностью и управляемой пористостью, соответствующих по эксплуатационным свойствам лучшим мировым аналогам;

•разработке и освоении в производстве большой номенклатуры по типоразмерам и характеристикам нового высокопроизводительного абразивного инструмента различного технологического назначения для нужд отечественных машиностроительных предприятий, в том числе оборонно-промышленного комплекса; I

•разработанных рекомендациях по профильному глубинному шлифованию новым инструментом хвостовиков турбинных лопаток с производительностью до 40% превышающей результаты обработки зарубежными аналогами и в 2,3 раза выше, чем применяемым отечественным инструментом;

•внедрении нового высокопроизводительного процесса профильного глубинного шлифования зубчатых колес правящимися высокопористыми кругами взамен зубофре-зерования.

•разработанных рекомендациях по эффективной обработке новым инструментом зубчатых колес и соединений профильным шлифованием, обкатом с единичным и непрерывным делением.

Реализация работы. Разработанные технологии изготовления высокопористого абразивного инструмента из электрокорунда и карбида кремния различных модификаций внедрены в производство шлифовальных кругов с повышенной структурностью и управляемой пористостью на ОАО «Волжский абразивный завод».

Новый абразивный инструмент, а также технологии с его применением прошли производственные испытания и внедрены на машиностроительных предприятиях в России: ФГУП «ММ1Ш «Салют» (ныне НПЦ «Газотурбостроения «Салют», г. Москва), ОАО «Анжеромаш» (Кемеровская обл.), ОАО «Азотреммаш» (г. Тольятти), заводе «Турбодеталь» ф-л ОАО «Газэнергосервис» (г. Наро-Фоминск, Московская обл.), ООО «Самоточка» (г. Москва) а также поставляется в страны СНГ (Беларусь и Украину), экспортируется за рубеле в Болгарию, Индию, КНР, США и Чехию.

Апробация работы. Основные положения работы были представлены на восьми международных научно-технических конференциях «Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы» (г. Волжский, 1998 - 2005г.г.), двух международных конференциях «Научные исследования и разработки в машиностроении» RaDMI 2002 (Vrnjacka Banja, Югославия) и RaDMI 2003 (Herceg Novi, Montenegro Adriatic), двух международных конгрессах «Прецизионная обработка» в г. Усти на Лабе (Чешская Республика) в 2001г. и в г. Прага в 2003г., международной конференции «Техника приводов 2003» (г. Варна, Болгария), международной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии и оборудование в машиностроении и металлургии» (г. Липецк, 2006г.), всероссийской научно-технической конференции «Повышение эффективности механообработки на основе аналитического и экспериментального моделирования процессов» (г. Рыбинск, 1999г.), всероссийской научно-технической конференции «Аэрокосмические технологии и образование на рубеже веков» (г. Рыбинск, 2002г.), межрегиональной научно-технической конференции «Взаимодействие вузов и промышленных предприятий для эффективного развития инновационной деятельности» (г. Волжский, 2008), двух научно-образовательных конференциях «Машиностроение -традиции и инновации (МТИ)» (г.Москва, МГТУ «Станкин», 2009 и 2010г.г.), всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Методы повышения технологических возможностей металлообрабатывающего оборудования с ЧПУ» (г. Уфа, 2010г.).

Публикации. По теме диссертации опубликована 61 печатная работа, в том числе 30 статей в рецензируемых российских изданиях, включенных в обязательный перечень

ВАК РФ, и 7 статей в зарубежных сборниках научных трудов на русском, английском и чешском языках, оформлено 4 заявки на патенты РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы и приложения, содержащего акты производственных испытаний и внедрения. Общий объем диссертации 387 страниц, содержит 102 рисунка и 42 таблицы.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

В результате выполненного комплекса теоретических и экспериментальных исследований научно обоснованы новые технологические решения по изготовлению абразивного инструмента с повышенной структурностью и управляемой пористостью, внедрение которых имеет важное хозяйственное значение и вносит значительный вклад в развитие страны. Применение нового высокотехнологичного абразивного инструмента отечественного производства взамен импортных шлифовальных кругов позволило повысить эффективность операций шлифования фасонных поверхностей деталей из труднообрабатываемых материалов и тем самым обеспечить технологическую безопасность российских машиностроительных предприятий оборонно-промышленного комплекса.

1. Разработанные технологические принципы формирования объемно-структурного строения абразивно-керамических композиций высокопористых шлифовальных кругов из электрокорунда, включая его микрокристаллическую модификацию ЭО, карбида кремния и кубического нитрида бора обеспечивают повышенные технологические и эксплуатационные свойства инструмента и его эффективную работу при шлифовании фасонных поверхностей деталей из труднообрабатываемых материалов. Новые принципы основаны на использовании в составе высокопористой абразивной массы невыгорающих полых сферических частиц - алюмосиликатных микросфер как по отдельности, так и в комбинации с выгорающим порообразователем в определенных соотношениях с другими компонентами абразивной массы.

2. Разработанные структурные модели рецептурных составов абразивно-керамических композиций позволяют определить рациональное количество вводимого в абразивную массу порообразователя в зависимости от заданного номера структуры, зернистости и твердости абразивно-керамической композиции, а также размеров и свойств самого порообразователя с учетом требований по количеству и характеристике пор в абразивном инструменте. При введении в абразивную массу микросфер их количество рассчитывается в комбинации с абразивным зерном для обеспечения максимально плотной упаковки и минимального расстояния между их центрами. Для инструмента с повышенной пористостью количество микросфер назначается таким образом, чтобы их суммарное объемное содержание с абразивным зерном соответствовало нормальной структуре.

3. Предложенная методика комплексной оценки технологических и эксплуатационных свойств позволяет на этапе создания нового инструмента контролировать их основные параметры: прочность, плотность, пористость, твердость, степень деформации, и т.д., что существенно снижает затраты, особенно на отработку оптимального рецептурного состава крупногабаритного инструмента повышенной производительности.

4. Экспериментальными исследованиями большого количества составов абразивно-керамических композиций из электрокорунда белого марки- 25А зернистостью Б120, Р80, Б60 и Б46 при его относительном объемном содержании от 0,46 до 0,34 (номер структуры 8. 16) установлены взаимосвязи плотности и прочности сырца, деформации и степени выгорания при обжиге, плотности, твердости и разрывной прочности после обжига с объемным содержанием абразивного зерна и связки. Полученные математические модели позволяют на этапе проектирования сделать прогноз о формировании требуемых технологических и эксплуатационных свойств нового инструмента.

5. Новые принципы апробированы при разработке и изготовлении для условий профильного глубинного шлифования фасонных поверхностей деталей из жаропрочных никелевых сплавов весьма мягких высокопористых кругов с номерами структуры до N = 16. В результате проведенных исследований при профильном глубинном шлифовании хвостовиков турбинных лопаток из сплавов марок ЖС6У-ВИ, ЖС26-ВИ, ЖС32-ВИ установлено, что новый инструмент по своей работоспособности существенно превосходит отечественный аналог со структурой 12, изготавливаемый по традиционной технологии: производительность по скорости съема материала до 2,7 выше; по машинному времени обеспечено снижение в 1,6 раза.

6. В сравнении с лучшими зарубежными аналогами на одинаковых режимах глубинного шлифования хвостовиков турбинных лопаток высокопористые круги, изготовленные по разработанной технологии, обеспечили до 150% меньшую динамическую напряженность процесса. Это позволило повысить производительность процесса без ущерба для точности и качества обработки новым абразивным инструментом до 40%. При этом затраты на абразив снижаются до 2,5 раз по сравнению с известными отечественными аналогами и более чем в 5 раз относительно шлифования кругами зарубежных фирм.

7. С применением нового инструмента освоена технология формообразования зубчатых колес из закаленных легированных сталей профильным глубинным шлифованием, которая исключает необходимость лезвийной обработки и объединяет в одном технологическом процессе предварительное профилирование зубьев и их чистовое шлифование с обеспечением высокой точности и качества обработки. Доказана возможность предварительного формирования зубчатого профиля на глубину до 9 мм за 1.5 проходов высокопористым кругом на керамической связке с более высокой производительностью по съему материала до 2.4 раз.

8. Для повышения производительности профильного шлифования зубчатых колес разработан, изготовлен и исследован высокопористый инструмент на основе кубического нитрида бора. По сравнению с корундовым инструментом новые эльборовые шлифовальные круги обладают более высокой производительностью — до 2-х и более раз выше при меньшей потребляемой мощности процесса.

9. Разработанные шлифовальные круги прошли успешные производственные испытания и внедрены на операциях профильного и обкатного шлифования зубчатых колес на ряде машиностроительных предприятий: ФГУП <<ММПП «Салют» ООО «Самоточка», ОАО «Анжеромаш», ОАО «Азотреммаш», РУП «Минский автомобильный завод» и др. На этих предприятиях высокопроизводительные шлифовальные круги заменили собой ранее применявший на этих операциях инструмент ведущих зарубежных фирм: Burka-Cosmos, Carborundum Electrite, Norton, Rappold Winterthur и др.

10. Внедрение высокопористого инструмента с повышенной структурностью на ФГУП «ММ1111 «Салют» и заводе «Турбодеталь» при профильном глубинном шлифовании хвостовиков турбинных лопаток газотурбинных двигателей и газоперекачивающих установок показало, что новый инструмент превосходит по своим технико-экономическим показателям лучшие зарубежные аналоги, в частности фирм ТугоШ и CGW.

11. Новая экономичная и экологически безопасная технология изготовления высокоэффективного абразивного инструмента с повышенной структурностью и управляемой пористостью внедрена на ОАО «Волжский абразивный завод». В период 2005 ^ 2011 г.г. по новой технологии было изготовлено более 10 тыс. единиц абразивного инструмента различных типоразмеров и с широким диапазоном эксплуатационных возможностей. Высокопористые шлифовальные круги изготавливаются по заявкам машиностроительных предприятий России, а также поставляются в страны СНГ (Беларусь и Украину), экспортируется за рубеж в Болгарию, Индию, КНР, США и Чехию.

1. Абразивная и алмазная обработка материалов. Справочник. Под ред. А.И. Резникова.- М.: Машиностроение, 1977. 391с.

2. Абразивные инструменты для скоростного шлифования и области их применения. Методические рекомендации, исп. Юликова Ю.Ф. и др. -М.: НИИмаш, 1982.-32с.

3. Авилов A.B. Повышение эффективности плоского глубинного шлифования с непрерывной правкой круга путем стабилизации рельефа рабочей поверхности инструмента. Дисс. канд. техн. наук. Волгоград, 2005. -177с.

4. Айвазян С.А. Применение методов корреляционного и регрессионного анализов к обработке результатов эксперимента. -М.: Заводская лаборатория № 7,8, 1964. С. 973-995 и 832-851.

5. Ананьян В.А. Особенности эксплуатации абразивного, алмазного и эльборо-вого инструмента. М. : Машиностроение, 1976. - 32с. .

6. Асланова М.С., Стеценко В.Я., Шустров А.Ф. Полые неорганические микросферы. Химическое производство за рубежом, 1981. №9 С. 33-51.

7. Багайсков Ю.С. Обеспечение максимальной плотности упаковки абразивных зерен в инструменте // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Шлифабразив 2002. Сб. статей межд. конференции. Волжский. 2002. С. 81 - 83.

8. Багайсков Ю.С. Формирование равномерной структуры материала абразивного инструмента // Процессы абразивной обработки, абразивные инструментыи материалы. Шлифабразив — 2003. Сб. статей межд. конференции. Волжский. 2003. С. 51-52.

9. П.Байкалов А.К. Введение в теорию шлифования материалов. -Киев: Наукова думка, 1978. -207с.

10. Бакуль В.Н. Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента. М.: Машиностроение, 1975. -296с.

11. Балкаров Т.С. Повышение эффективности шлифования магнито-твердых материалов за счет применения глубинной схемы обработки и высокопроизводительных абразивных кругов. Дисс. канд. техн. наук. — М.: Мосстанкин. 1992.- 138с.

12. М.Баранец Н.Ф. Шлифовальный круг и его выбор. М.: Машгиз, 1943.

13. Бишутин С.Г. Прогнозирование и обеспечение параметров шероховатости шлифованной поверхности. Дисс. канд.техн.наук., Брянск, 1998. 172с.

14. Блурцян Д.Р. Пути повышения производительности круглого внутреннего шлифования // СТИН. 2006. №11. С. 21-23.

15. Блурцян Д.Р. Высокопроизводительный сборный абразивный инструмент для соосного внутреннего шлифования. Дисс. докт.техн.наук. -М. 2007. -330с.

16. Блурцян Д.Р., Гусев Д.Р., Трифонова Ю.В. Взаимодействие режущей поверхности абразивных сегментов с заготовкой при внутреннем шлифовании // Известия ТулГУ. Технологическая системотехника. —Тула, 2004. — Вып.2. С. 133-141.

17. Бокучава Г.В. Шлифование металлов с подачей охлаждающей жидкости сквозь шлифовальный круг. М.: Машгиз, 1959.- 108с.

18. Ваксер Д.Б. Пути повышения производительности абразивного инструмента при шлифовании.- М.-Л.: Машиностроение, 1964.- 123с.

19. Варнавский В.В. Улучшение технологических свойств высокопористой абразивной массы для изготовления крупногабаритных шлифовальных кругов.: Дисс. канд. техн. наук, М., 1997. - 136 с.

20. Васильев Н.Н. Определение качества шлифовальных кругов. В кн.: Высокопроизводительное шлифование. — М.: Изд. АН СССР, 1964. -186с.

21. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969.- 576с.

22. Волков Д.И. Повышение производительности и качества деталей ГТД при обработке методом ГШ // Дисс. канд. техн. наук. Андропов, 1987. - 221с.

23. Волский Г.Н. Обрабатываемость металлов шлифованием. М.: Машгиз. 1989. - 62 с.

24. Выбор оптимальных условий чистового шлифования зубчатых колес высокопористыми кругами // В.А. Поклад, Н.Н. Солодухин, В.К. Старков, С.А. Ряб-цев // Вестник машиностроения, 2002. № 7. С. 42 — 47.

25. Высокопроизводительное шлифование // Сборник. Отв. редактор Е.Н. Мас-лов. М.: Изд-во АН СССР, 1962. 248с.

26. Глаговский Б.А. Новые методы контроля твердости абразивных инструментов.- В кн.: Новые абразивные инструменты и технологические процессы, применяемые в машиностроении. М.: НИИмаш, 1966. С. 18-27.

27. Глейзер JI.A. О сущности процесса круглого шлифования // Вопросы точности в технологии машиностроения. -М: Машгиз, 1959. С 5-24.

28. Глаговский Б.А., Линдунен Л.И., Носов П.С., Ройтштейн Г.Ш. Определение и контроль динамических характеристик шлифовальных кругов. Обзор. М.: НИИмаш, 1980.- 72с.

29. Глубинное шлифование деталей из труднообрабатываемых материалов. С.С. Силин, В.А. Хрульков, A.B. Лобанов, Н.С. Рыкунов М.: Машиностроение, 1984.-64с.

30. Глубинное шлифование елочного профиля хвостовиков турбинных лопаток на специализированном оборудовании // Руководящие технические материалы 1.4.8500. Ломакина И.В. -М.: п/я Ж-1287; п/я В 2504. 1987.

31. Горелов В.А., Панкрашин Ю.А. Прогрессивный абразивный инструмент. М.: Машиностроение, 1986.- 72с.

32. Горленко O.A., Бишутин С.Г. Определение числа активных зерен при шлифовании. СТИН. 1998. №11. С. 18-19.

33. Горленко O.A., Бишутин С.Г. Модель рабочей поверхности абразивного инструмента. СТИН. 1999. №2. С. 25-29.

34. Дворин Ю.М., Рябцев С.А. Шлифование режущего инструмента высокопористыми абразивными кругами // Сб. трудов всероссийской научно-технической конференции «Аэрокосмические технологии и образование на рубеже веков». Рыбинск: РГАТА. 2002. С. 32 33.

35. Длина среза при глубинном шлифовании // Авт.: В.А. Носенко, В.А. Меркулов, A.B. Авилов, В.К. Жуков // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Сб. статей межд. конференции «Шлифабразив -2004». Волжский. 2004. С.201 -203.

36. Дунин-Барковский И.В. О статистических аспектах шлифования. Вероятно-статистические основы процесса шлифования и доводки. Л.: СЗПИ, 1974, -125 с.

37. Дрейпер Н, Смит Г. Прикладной регрессионный анализ, книга I / пер. с англ. Ю.П. Адлера и В.Г. Горского М.: Финансы и статистика, 1986.

38. Дьяченко П.Е. Шлифовальный круг и его режущая способность. М.;Л.: Оборонно, 1939. 104с.

39. Дьяченко П.Е. Исследование процесса шлифования. -М.: Машгиз, 1945.

40. Евсеев Д.Г. Формирование свойств поверхностных слоев при абразивной обработке. Саратов: Изд-во Саратовского университета, 1975. 127 с.

41. Евсеев Д.Г., Сальников А.Н. Физические основы процессов шлифования. Саратов, изд-во СГТУ, 1978. -129с.

42. Елисеев Ю.С., Старков В.К., Рябцев С.А. Новый инструмент для глубинного шлифования хвостовиков турбинных лопаток // Авиационная промышленность. 2000. №4. С. 36 44.

43. Зубарев Ю.М. Теоретические и технологические основы высокопроизводительного плоского шлифования // Автореф. дисс. докт.техн.наук. СПб., 2001. -49 с.

44. Зубков А.Б. Повышение эффективности глубинного шлифования жаропрочных сплавов с использованием высокопористого абразивного инструмента специальной структуры // Дисс. канд. техн. наук, М.: «Станкин», 1992. -125с.

45. Иноземцев Г.Г. Проектирование металлорежущих инструментов. -М.: Машиностроение, 1984. -272с.

46. Ипполитов Г.М. Абразивные инструменты и их эксплуатация. М.: Машгиз -1959. -253с.

47. Кавин Д.Б. Повышение стабильности эксплуатационных свойств высокопористого абразивного инструмента закрытой структуры путем управления его составом // Дисс. канд. техн. наук, М.: «Станкин», 1992. - 125 с.

48. Капинин Е.П., Шашков М.А. Анализ схемы расположения абразивных зерен в объеме шлифовального круга. Изв. вузов. N6, 1986. С. 136 — 140.

49. Карлин В.В., Хижняк Н.П. Электрокорундовые сферы перспективный абразивный и огнеупорный материал.- Труды ВИИАШ, 1983. С. 8-11.

50. Ковальчук Ю.М. Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента. М.: Машиностроение, 1984, 288с.

51. Козлов A.M. Разработка инструмента с некруговой рабочей поверхностью для повышения эксплуатационных характеристик прокатных валков при их шлифовании // Дисс. докт.техн.наук., М.: МГТУ «Станкин», 2005.

52. Коротков А.Н. Эксплуатационные свойства абразивных материалов. Из - во Красноярского ун-та, 1992. - 122с.

53. Коротков А.Н. Повышение работоспособности шлифовальных инструментов на основе эффективного использования свойств зерен // Автореф. дисс. докт. техн. наук, М., 1993. 38с.

54. Костров С. В., Рябцев С. А., Жуков Ю. И. Отечественный высокопористый абразивный инструмент для профильного шлифования зубчатых колес // Технология машиностроения. 2007. №1. С.32 34.

55. Костров C.B., Рябцев С.А. Технологичность изготовления шлифовальных кругов повышенной структурности // Вестник МГТУ «Станкин». Научн. ре-цензир. журнал. М.: МГТУ «Станкин». 2009. №4. С. 24-34.

56. Костров C.B., Рябцев С.А. Анализ эксплуатационных свойств шлифовальных кругов повышенной структурности // Вестник МГТУ «Станкин». Научн. ре-цензир. журнал. М.: МГТУ «Станкин». 2009. №4. С. 61-68.

57. Кочепанова Н.К., Макаров В.Ф., Кирчанов В.П. Глубинное шлифование канавок на станках ЛШ220 Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Сб. статей межд. конференции «Шлифабразив 2005». Волжский. 2005. С. 109-111.

58. Красулин Ю.Л. Пористая конструкционная керамика. -М.: Металлургия, 1980.-100 с.

59. Кремень З.И., Зайцева М.А., Федотова С.М. Специализированные абразивные инструменты,- М.: Машиностроение, 1986.- 40с.

60. Кремень З.И., Дугин В.И., Карпова Е.И. Высокоскоростные круги для желобов колец подшипников. Абразив. 1974, вып. 5. С.1 6.

61. Кремнев Г.П. Прогрессивные конструкции абразивного инструмента для автоматизированного производства.- Киев: Знание, 1981. 20с.

62. Крюков С.А. Зависимость прочности абразивных инструментов от их структурных характеристик // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Сб. статей межд. конференции «Шлифабразив 2005». Волжский. 2005. С. 216-217.

63. Крюков С.А., Гусельников Д.А. Управление структурно-механическими свойствами абразивных инструментов // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Сб. статей межд. конференции «Шлифабразив 2004». Волжский. 2004. С. 71-72.

64. Кудасов Г.Ф. Абразивные материалы и инструменты. Л.: Машиностроение, 1967.- 160с.

65. Кудасов Г.Ф. Плоское шлифование.- Л.: Машиностроение, 1967. -107с.

66. Кудряшов Б.П. Разработка абразивных кругов со специальной структурой для шлифования быстрорежущих сталей // Дисс. канд. техн. наук., 1983.- 181с.

67. Кузнецов И.П. Основы скоростного шлифования и пути его внедрения в производство. -М.: Машгиз, 1953.

68. Курдюков В.И., Кудряшов Б.П., Влияние параметров структуры абразивного круга на производительность шлифования. // Семинар: Алмазно-абразивная обработка при изготовлении деталей машино- и приборостроения.- М.: НТЦ Информтехника, 1993. С. 23-27.

69. Курдюков В.И-, Переладов А.Б., Кожевников И.В. Моделирование рабочего слоя шлифовального круга // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Сб. статей межд. конференции «Шлифабразив -2004». Волжский. 2004. С.111-113.

70. Курдюков В.И. Научные основы проектирования абразивных инструментов. -Курган: РИЦ КГУ, 2005. 159с.

71. Лукьянов С.И., Панова А.Н. Обработка экспериментальных данных.- Магнитогорск: МГМИ, 1992. 75с.

72. Лурье Г.Б. Абразивные инструменты и их эксплуатация. М.: Машиностроение, 1971.-63с.

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

74. Лурье Г.Б. Прогрессивные технологии шлифования. М.: Машиностроение, 1972.- 158 с.

75. Любомудров В.Е., Васильев H.H. Абразивные инструменты и их изготовление .-М-Л: Машгиз. 1953. -352с.

76. Макаров В.Ф., Кирчанов В.П. Попов А.Н., Семиколенных В.В. Исследование эффективности работы высокопористых кругов различных фирм // Механика и технология материалов и конструкций. Сб. науч. Трудов №1 — Пермь: ОЦ-НИТПГТУ, 1998. С. 111-116.

77. Макаров О.В. Обеспечение повышенного качества высокопористых абразивных кругов при их изготовлении // Дис. канд. техн. наук. Москва - 1998. -151с.

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

79. Маслов E.H. Основы теории шлифования металлов. М.: Машгиз, 1951 (Берлин, 1952, Будапешт, 1953, Бухарест, 1953). — 190 с.

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

81. Маслов E.H. Теория шлифования материалов.- М.: Машиностроешие, 1974,-320 с.

82. Москалев П.В., Шитов В.В. Математическое моделирование пористых структур. М.: Физматлит, 2007. -120с.

83. Микроскопические методы анализа фазового состава и микроструктуры электрокорундового абразивного инструмента на керамической связке. Методические рекомендации.- М.: НИИмаш. 1981. -24с.

84. Мурдасов A.B. и др. Оценка прочности керамической связки. — В кн.: Абразивы и алмазы. М.: НИИМАШ, 1976, № 4. С 8-10.

85. Муцянко В.И., Островский В.И. О планировании эксперимента при исследовании процессов шлифования. В кн.: Абразивы и алмазы. М.: НИИМАШ, 1966, №3 (52). С. 27-33.

86. Нетребко В.П., Короткое А.Н. Прочность шлифовальных кругов. — М. из -во«Николь». 1992. 104с.

87. Новая репрезентативная технология изготовления зубчатых колес и соединений. В.А. Поклад, B.C. Новиков, В.К. Старков, С.А. Рябцев // Технология машиностроения. 2004. №4. С. 14 20.

88. Носенко В.А. Шлифование адгезионно-активных металлов. — М.: Машиностроение, 2000. 262 с.

89. Носенко В.А., Авилов A.B. Кинематика глубинного шлифования // Инновации в машиностроении: Сб. статей IV Всероссийской научно-практической конференции. Пенза, 2004. С. 212-215.

90. Носенко В.А., Авилов A.B., Жуков В.К. Толщина среза при глубинном шлифовании // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Сб. статей межд. конференции «Шлифабразив 2004». Волжский. 2004. С.204 - 207.

91. Носенко В.А., Авилов A.B., Жуков В.К. Дуга контакта при глубинном шлифовании // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Сб. статей межд. конференции «Шлифабразив 2004». Волжский. 2004. С. 196- 199.

92. Носенко В.А., Федотов Е.В., Савин А.И. Модель формирования рабочей поверхности абразивного инструмента при шлифовании. Международный конгресс «Машиностроительные технологии», Варна, 2006. т.З. С. 3-6.

93. Носов Н.В. Повышение эффективности и качества абразивных инструментов путем направленного регулирования их функциональных показателей // Автореферат дисс. докт.техн.наук. — Самара, 1997.

94. Оптимизация технологии глубинного шлифования. Силин С.С., Леонов Б.Н., Хрульков В.А. и др. -М.: Машиностроение, 1989. 120 с.

95. Островский В.И. О некоторых путях повышения режущих свойств абразивного инструмента. В кн.: Абразивы и алмазы. М.: НИИМАШ, 1967. №6. С. 49 - 54.

96. Островский В.И. Оптимизация условий эксплуатации абразивного инструмента. Обзор. М.: НИИМАШ, 1984. -56 с.

97. Островский В.И., Савицкая В.Г. Влияние кинематики и физики процесса шлифования на качество обрабатываемой поверхности // Технологические методы повышения качества поверхности деталей машин. -Л. 1978 с. 18-31.

98. Папуловский В.Ф. Планирование эксперимента в промышленности : Учеб. пособие,- М., 1992.- 68 с.

99. Пекленик Ж. Применение корреляционной теории к процессу шлифования // Сб. американского общества инженеров-механиков. Конструирование и технология машиностроения. 1964. Вып.2. С. 3-13.

100. Полетаев В.А. Технологические условия повышения размерной стойкости абразивного инструмента при глубинном шлифовании деталей газотурбинных двигателей // Дис. канд. техн. наук. Андропов, 1987. - 187с.

101. Попов С.А., Соколова JI.C. О связи между остаточными напряжениями в поверхностном слое металла и рельефом режущей поверхности шлифовального круга // Абразивы. 1974. №10 - с.14 - 20.

102. Попов С.А., Ананьян Р.В. Шлифование высокопористыми кругами. М.: Машиностроение, 1980. - 79 с.

103. Попов С.А., Ананьян Р.В. Эксплуатационные свойства высокопористых абразивных кругов. Станки и инструмент 1977. №3. С. 22-23.

104. Производственные испытания высокопористого эльборового круга при профильном шлифовании зубчатых колес // В.А. Поклад, B.C. Новиков, Ю.И. Жуков, В.К. Старков, С.А. Рябцев. // Технология машиностроения. 2006. №5. С. 27-31.

105. Производство зубчатых колес газотурбинных двигателей. Производственно-практическое издание / Ю.С. Елисеев, В.В. Крымов, И.П. Нежурин, B.C. Новиков, Н.М. Рыжов. М.: Высшая школа. 2001. 493с.

106. Профильное глубинное шлифование деталей из титановых сплавов // В.А. Поклад, А.Н. Шутов, В.К. Старков, С.А. Рябцев // Технология машиностроения. 2002. №3. С. 14-22.

107. Профильное глубинное шлифование зубчатых колес. Авт.: Ю.С. Елисеев,

108. B.C. Новиков, В.К. Старков, С.А. Рябцев // Вестник машиностроения. 2001. №1. С. 41 -44.

109. Профильное шлифование высокопористым эльборовым кругом зубчатых колес // М. Кайзер, Д. Хессель, В.К. Старков, С.А. Рябцев, Ю.И. Жуков // Вестник машиностроения. 2006. №3. С. 45 — 51.

110. Профильное глубинное шлифование хвостовиков турбинных лопаток инструментом отечественных и зарубежных производителей. Авт. В.К. Старков,

111. C.А. Рябцев, H.A. Горин, C.B. Костров, Т.П. Бондарчук, И.А. Абысов // Справочник. Инженерный журнал. 2010. №10. С.28-32.

112. Пилинский В.И., Донец И.П. Производительность, качество и эффективность скоростного шлифования. М.: Машиностроение, 1986. —77с.

113. Пицына Л.Г. Мурдасов A.B. Изучение поверхности разрыва абразивного черепка на керамической связке.- М, НИИМАШ, науч.-техн.реф. сб. Абразивы, 1973. №8. С.8-11.

114. Профильное глубинное шлифование зубчатых колес // Ю.С. Елисеев, B.C. Новиков, В.К. Старков, С.А. Рябцев // Вестник машиностроения. 2001. №1. С. 41-44.

115. Профильное глубинное шлифование деталей из титановых сплавов// В.А. Поклад, А.Н. Шутов, В.К. Старков, С.А. Рябцев // Технология машиностроения. 2002. №3. С. 14-22.

116. Применение высокопористых кругов из синтеркорунда для профильного шлифования фасонного режущего инструмента. Авт.: Е.Г. Полканов, О.С. Кискин, С. Големи, С.А. Рябцев // Справочник. Инженерный журнал. 2008. №11. С. 30-32.

117. Рахмарова М.С. Исследование эффективности круглого наружного шлифования высокопористыми кругами и кругами из монокорунда // Дисс. каннд.техн.наук. М. 1951.

118. Редько С.Г. Расположение режущих зерен в рабочей поверхности шлифовального круга. Станки и инструмент, 1976. № 5. С. 40-44.

119. Редько С.Г. Процессы теплообразования при шлифовании металлов. Саратов. СГУ. 1962.

120. Резание конструкционных материалов, режущие инструменты и станки. Кривоухов В.А., Петруха П.Г. и др. М: Машиностроение, 1967. 654с.

121. Резников А.Н. Абразивная и алмазная обработка материалов // Справочник. М.: Машиностроение, 1977. 391 с.

122. Репко A.B., Кирьянов А.Г., Старшев Д.В. Динамика процесса прерывистого шлифования Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Сб. статей межд. конференции «Шлифабразив 2004». Волжский. 2004. С. 229-232.

123. Рожнятовский A.B. Разработка и исследование процесса шлифования высокопористым инструментом // Автореферат дис. канд.техн.наук., Самара, 1998.

124. Романенко A.M. Повышение производительности обработки подшипниковых сталей высокопористыми кругами закрытой структуры // Дисс. канд. техн. наук.- М., 1992. 136с.

125. Рыкунов Н.С. Теория и практика применения процессов глубинного шлифования для повышения производительности и качества обработки деталей из жаропрочных сплавов // Дис. докт.техн.наук. -Андропов., 1989. 394 с.

126. Рыкунов Н.С., Волков Д.И., Полетаев В.А. Особенности стружкообразова-ния при ГШ // Оптимизация операций механической обработки. -Ярославль. 1986.-с.125- 130.

127. Рыкунов Н.С., Сухов Е.И., Волков Д.И. Теоретическое исследование геометрии зоны контакта при глубинном шлифовании // Производственная обработка и надежность машин. — Ярославль. 1981. С. 84 94.

128. Рябцев С.А. Профильное глубинное шлифование хвостовиков турбинных лопаток высокопористыми кругами на основе невыгорающих порообразова-телей // Дисс. канд.техн.наук. М.: МГТУ «Станкин», 2001. - 112 с.

129. Рябцев С.А. Влияние неуравновешенности массы шлифовальных кругов на их разрывную скорость // Вестник машиностроения. 2004. №1. С. 47 49.

130. Рябцев С.А. Изготовление высокоструктурного абразивного инструмента // Вестник МГТУ «Станкин». Научн. рецензир. журнал. М.: МГТУ «Станкин». 2008, №2. С. 24-31.

131. Рябцев С.А. Бесприжоговое высокопроизводительное шлифование прокатных валков абразивным инструментом с повышенной структурностью // Справочник. Инженерный журнал. 2009. №6. С.29-30.

132. Рябцев С.А. Теоретические принципы изготовления абразивного инструмента с повышенной регулируемой пористостью // Междунар. науч.-техн. сб. «Резание и инструмент». Харьков: НТУ «ХПИ», 2009. Вып. 76. С.161-168.

133. Рябцев С.А., Бондарчук Т.П. Разработка весьма мягких высокопористых кругов с повышенной структурностью // Вестник МГТУ «Станкин». Научн. рецензир. журнал. М.: МГТУ «Станкин». 2011, №2. С.

134. Рябцев С.А., Бондарчук Т.П., Горин H.A. Профильное глубинное шлифование хвостовиков лопаток газоперекачивающих установок новым высокопористым инструментом // Вестник МГТУ «Станкин». Научн. рецензир. журнал. М.: МГТУ «Станкин». 2010, №2. С. 28-31.

135. Свирщев В.И., Башкатов И.Г. Исследование формирования волнистости на рабочей поверхности шлифовального круга // Сб. статей конференции «Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. «Шли-фабразив 2001». Волжский, 2001. С. 32-35.

136. Семиколенных В.В. Интенсификация процесса глубинного шлифования деталей из жаропрочных сплавов на никелевой основе путем увеличения скорости резания // Дисс. канд.техн.наук. -М.: МГТУ «Станкин», 2003. 190с.

137. Современные виды абразивных инструментов. Сборник научных тру-дов.(ВНИИМаш). М.: ВНИИТЭМР, 1991. - 117 с.

138. Современные технологии в производстве газотурбинных двигателей. Под ред. А.Г. Братухина, Г.К. Язова, Б.Е. Карасева. М.: Машиностроение, 1997. -416с.

139. Солодухин H.H. Разработка и внедрение технологии изготовления зубчатых колес профильным глубинным шлифованием. Дисс. канд. техн. наук. -М.: МГТУ «Станкин». 2004. -127с.

140. Солонин И.С. Математическая статистика в технологии машиностроения. —М: Машиностроение, 1972. -216 с.

141. Силин С.С., Рыкунов Н.С., Лобанов A.B. Расчет температуры и анализ температурного поля при глубинном врезном шлифовании // Производительная обработка и технологическая надежность деталей машин. -Ярославль. 1977.

142. Силин С.С. Теория подобия при резании материалов. М.: Машиностроение, 1978.- 180с.

143. Сиротин В.П. Исследование влияния строения и конструкции шлифовальных кругов на их режущую способность и качество поверхностного слоя шлифуемых деталей. Автореф. Дисс. . канд.техн.наук. Одесса, 1980. -17 с.

144. Справочник по технологии резания материалов. В 2-х кн. Под ред. Г. Шпура, Т. Штеферле; Пер. с нем. под ред. Ю.М. Соломенцева М.: Машиностроение, 1985.-688с.

145. Сравнительный анализ работоспособности высокопористых эльборовых и корундовых кругов при профильном зубошлифовании. Авт.: Старков В.К., Рябцев С.А., Поклад В.А., Новиков B.C., Кайзер М., Костров C.B. //Технология машиностроения. 2007. №2. С. 17 — 22.

146. Старков В.К. Применение нового абразивного инструмента при глубинном шлифовании // Technologta obrabania vautomatizovanej strojarskej vyrobe. Kosice, 1993. P. 118-121.

147. Старков B.K. Теоретические предпосылки профильного глубинного шлифования зубчатых колес // Вестник машиностроения. 2002. №3. С. 49 — 55.

148. Старков В.К. Высокопористый абразивный инструмент нового поколения // Вестник машиностроения. 2002. №4. С. 56 62.

149. Старков В.К. Шлифование высокопористыми кругами. М.: Машиностроение, 2007. - 688с.

150. Старков В.К., Макаров О.В., Рябцев С.А. Технологические основы применения высокопористых кругов закрытой структуры // Технологические проблемы в современном машиностроительном производстве. Сб. научных трудов МГТУ «Станкин», Москва, 1998. С. 152 163.

151. Старков В.К., Рябцев С.А. Формообразование деталей из титановых сплавов методом глубинного шлифования // Исследования, станки и инструмент для обработки сложных и точных поверхностей. Межвуз. Научн. Сб. Саратов: СГТУ 2002. С. 137 - 143.

152. Старков В .К., Рябцев С.А., Азза A.B. Бесприжоговое шлифование высокоточных деталей гидроприводов // Сб. трудов международной конференции «Техника приводов 2003». Варна. Болгария.

153. Старков В.К., Рябцев С.А., Горин H.A. Технико-экономическое обоснование выбора количества проходов при глубинном шлифовании // Вестник МГТУ «Станкин». Научн. рецензир. журнал. М.: МГТУ «Станкин». 2011. №1. С. 38-42.

154. Старков В.К., Рябцев С.А., Жуков Ю.И. Сравнительный анализ шлифовальных кругов из кубического нитрида бора с нормальной и высокопористой структурами // Технология машиностроения. 2005. №9. С. 10 — 14.

155. Старков В .К., Рябцев С.А. Костров C.B. Опыт шлифования зубчатых колес высокопористыми абразивными кругами // Технология машиностроения. 2007, №3. С. 28-33.

156. Старков В.К., Рябцев С.А., Петросян JI.C. Высокоэффективные технологии шлифования фасонных поверхностей // Вестник МГТУ «Станкин». Научн. рецензир. журнал. М.: МГТУ «Станкин». 2008. №2. С. 19-23.

157. Старков В.К., Рябцев С.А., Петросян Л.С. Структурное моделирование рецептурных составов шлифовальных кругов из кубического нитрида бора // Вестник МГТУ «Станкин». Научн. рецензир. журнал. М.: МГТУ «Станкин». 2009. №1. С.87-97.

158. Старков В.К., Рябцев С.А., Петросян Л.С. Шлифование эльборовыми кругами без охлаждения // Справочник. Инженерный-журнал. 2010. № 1.

159. Старков В.К., Рябцев С.А., Полканов Е.Г. Разработка и применение высокопористых шлифовальных кругов из кубического нитрида бора // Технология машиностроения. 2004. №4. С.26 — 32.

160. Старков В.К., Рябцев С.А., Сорокина Е.В. Технологические свойства высокопористых шлифовальных кругов из карбида кремния // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Сб. статей межд. конференции. Волжский. 2001. С. 21 23.

161. Старков В.К., Рябцев С.А., Шутов А.Н. Глубинное шлифование титановых сплавов // Сб. трудов межд. научно-технической конференции «Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы». Волжский ВИСИ ВолгГАСА. 2001. С. 137 141.

162. Степанов Ю.С., Горбунов Б.И. Влияние дисбаланса шлифовального круга на качество поверхностного слоя // Обработка материалов резанием: Науч. тр. М.: ВЗМИ.- Т. 30, 1975.

163. Степанов Ю.С., Товщик Л.П. Влияние технологических факторов и дисбаланса шлифовального круга на напряжения первого рода при плоском шлифовании // Процессы и оборудование абразивно-алмазной обработки: Меж-вуз. сб.- Вып.6.- М.: ВЗМИ, 1982.

164. Степанов Ю.С., Ермаков Ю.М. Современные тенденции развития абразивной обработки (монография) // М: ВНИИТЭМР, 1991.

165. Степанов Ю.С., Ермаков Ю.М. Современные способы эффективной абразивной обработки (монография) // М: ВНИИТЭМР, 1992.

166. Степанов Ю.С., Гусев В.Г., Афанасьев Б.И. Дискретное внутреннее шлифование. М.: Машиностроение-1, 2004. 190с.

167. Степнов М.Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний: Справочник,- М.: -Машиностроение, 1985. -232с.

168. Тихомиров В.А., Рыкунов Н.С., Лобанов A.B. Особенности процесса шлифования профиля замка лопаток из жаропрочных сплавов на станках модели SS 013 // Оптимизация технологических процессов важнейший фактор повышения качества. -Ярославль, 1977. - с.61.

169. Турсунов С.Ж. Повышение эффективности процесса шлифования жаропрочных сплавов применением кругов улучшенной структуры // Дисс. канд. техн. наук., М., 1985. 135 с.

170. Тюрин С.А. Увеличение износостойкости высокопористых абразивных кругов закрытой структуры за счет повышения твердости и их стабильности. Дисс. канд. техн. наук, М., 1996. - 130 с.

171. Федотова С.М., Казанская В.В. Высокопористый абразивный инструмент на керамической связке с применением различных порообразующих наполнителей.- Абразивы, вып. 12, 1980. с.5-8.

172. Формирование свойств поверхностного слоя хвостовиков турбинных лопаток при глубинном шлифовании высокопористыми кругами различных производителей // В.А. Поклад, И.А. Абысов, В.К. Старков, С.А. Рябцев // Вестник машиностроения. 2010. №11.

173. Физико-механические и эксплуатационные свойства высокопористых фасонных шлифовальных кругов для заточки лезвийного инструмента // Авт.: Ю.С. Багайсков., В.А. Носенко, A.B., Лежнева и др. // Труды- конференции INTERGRTND'91, ч. I: Л. 1991. С. 82-87.

174. Филимонов Л.Н. Высокоскоростное шлифование. -Л.: Машиностроение. 1979. 248 с.

175. Филимонов Л.Н. Стойкость шлифовальных кругов. -Л: Машиностроение, 1973.-130с.

176. Филимонов Л.Н. Степаненко В.Г. Статистический анализ распределения режущих кромок по рабочей поверхности шлифовального круга // Абразивы.-1976. №10.-с. 10-13.

177. Хрульков В.А. Шлифование жаропрочных сплавов. М.: Машиностроение, 1964.- 190с.

178. Хрульков В.А. Особенности шлифования жаропрочных и магнитных: сплавов- "Технология машиностроения", ЦИНТИМАШ, 1969, N 9.

179. Хрульков В.А., Лобанов A.B., Полетаев В.А., Волков Д.И. Оптимальные условия подачи СОЖ при шлифовании высокопористыми кругами. /Станки и инструменты. 1985. - N 9,- с. 28-29.

180. Шлифование зубчатых колес и соединений высокопористыми кругами // Ю.С. Елисеев, H.H. Солодухин, B.C. Новиков, В.К.Старков, С.А. Рябцев, М.В. Торопцев // Технология машиностроения. 2001. №6. С. 15-18.

181. Эльянов В.Д. Эксплуатационные возможности шлифовальных кругов: Обзор информ. Сер. С-2 (Инструментальная и абразивно-алмазная промышленность). М.: НИИмаш, 1976. -52 с.

182. Эфрос М.Г., Миронюк B.C. Современные абразивные инструменты, п/ред. Кремня З.И. Л.: Машиностроение , 1987.- 158 с.

183. Эфрос М.Г., Федотова С.М. Основные направления исследований в области изготовления современного абразивного инструмента на керамической связке // Труды конференции INTERGRIND'91, 4.1. Л. 1991. С.11-16.

184. Якимов A.B. Причины возникновения шлифовальных трещин // Вестник машиностроения. -1974. №8 С.46 - 49.

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

186. Якимов A.B. Абразивно-алмазная обработка фасонных поверхностей. М.: Машиностроение, 1984. 311с.

187. Якимов A.B., Григорян Г.Д., Усов A.B. Условия возникновения шлифовальных трещин и пути их устранения // Вестник машиностроения. 1980. -№11 С.43 -46.

188. Ящерицын П.И. Повышение эксплуатационных свойств шлифованных поверхностей. Минск: Наука и техника-, 1966.- 384 с.

189. Ящерицын П.И. и др. Теория резания / Физические и тепловые процессы в технологических системах. Минск: Высшая школа, 1990. 512с.

190. Ящерицын П.И. Скоростное шлифование, М/.МАШГИЗ, 1953. 111 с.

191. Boucke Т. Zahnflankenprofllschleifen mit keramisch-gebundenen CBN-Schleifscheiben.//Aachen: Shaker, 1994, S. 118.

192. Eckstein E., lahnig M. Stark, bearb. Aufl. Berlin: Technik, сор. 1980. -303 S.

193. Frank H. Schleifscheiben für das Hochgeschwindigkeitsschleifen. HdT- Vortragsveroff. (1967). S. 56-74.

194. Guhring K. Hochgeschwindinskeitssclileifen, eine Verfahren der Zukunft. "Fachber. Oberflachentechn". 1969,7 № 5,6.

195. Guhring K. Hochleistungsschleifen Eine Methode zur Leastungssteigerung der SchleifVerfahren durch hohe Sdhnittgeschwindigkeiten. Diss . Т.Н. Aachen. 1967.

196. Hertsch H.W. Einsatz, Aufbau und Prufung von konventionellen Schleifwerkzeugen. 5. Schldftechnische Fachtagung 9. und 10. Marz 1994 in Berlin.

197. Kempa B. Zahnflankenprofllschleifen mit galvanisch-gebundenem CBN// Aachen: Shaker, 2000, 129 S.

198. Lang G., Salje E. Modern schleiftechnologie und Schleifmaschinen -Vmlkan -Veiiag Essen. -1989. 189 S.

199. Malkin S. Grinding Technology// Ellis Horwood Limited, UK, 1989. 269 p.

200. Mockel R. u.a. Qualitatssichening und Gebrauchswertsteigerung bei Schleifkor-pem für die Walzlagerindustrie. Fertigungstechnik und Betrieb 29 (1979) S.398-400.

201. Mocel R., Vogel H., Clausnitzer M. Qualitatssichening in der Schleifkorperpro-duktion. Manuskriptdnick der Referate zur 2. Sdhleiftechnischen Fachtagung 12-14 Mai 1981 in Berlin. S. 77-89.

202. Neue Entwicklungen in der Schleiftechnik. Tagung vom 5. Nov. 1969. Ve-tanstalter. Haus der Technik. e.V., Essen.- 1970.

203. Noechl А. Высокоскоростное глубинное шлифование деталей авиационных двигателей из никелевых сплавов // Werkstatt und Betrieb. 2002. №6. S.98-103.

204. Oppelt P., Fischbacher M., Zeppenfeld C. Process Relations and Machine Requirements on Speed Stroke Grinding of Turbine Materials // 1-st European Conference on Grinding, Aachen, D, 6 7 Nov, 2003, Fortschr.-Ber. VDI, Reihe 2, Nr.643. p. 1-1 - 1-17.

205. Opits H., Ernst W., Gubring K. Untersuchung der Sdrieifvorganges bei hohen Sclinittgeschwindindigkeiten und Zorspanleistungen. Forschungsberichte des Landes Nordrein Westfalen; Westdeutscher Verlag, Köln, 1968, N 1923,72 S.

206. Piegert. Zur Entwieckhmg und Automatisierung der Schleiftechnik. Manuskriptdnick der Referate zur 2. Schleiftechnischcn Fachtagung 12-14 Mai 1981 inBerlin. S. 1-17.

207. Precision grinding and quality control // J. Kopac, P. Krajnik, A. Sluga // 2nd Mezinärodni kongres «Presne obräbeni». Praga. 2003. P. 36-41.

208. Reinhold R., Clausnitzer M. Schleifen: Grundlagen u. Intensivierung. Berlin : Technik, 1988.-280 S.

209. Ryabtsev S.A. Defect-free high-speed grinding by highly-porous abrasive wheels on the base ceramic binders // 3nd International Conference Research and

210. Development in Mechanical Industry. RaDMI 2003. Herceg Novi (Montenegro Adriatic). 2003. C. 506 507.

211. Starkov V.K., Durr H., Herrbach S., Kunz S., Winkler R. Umweltvertragliche Scleifbearbeitung. Dima (die maschine), 7/8, 1996. p. 52-59.

212. Starkov V., Eremin S., Makarov O. Porous abrasive tool for high speed precise machining of metal parts. OTIS NEWS, PERA, 1996.

213. Vysokoporézní brousici nástroj nové generace pro presné obrábéní // J. Kotatko, P. Fryc, V.K. Starkov, S.A. Rjabcev // Sb. prednásek proceedings 1-i MezinárodniVkongres «Presné obrábéní». Usti nad Labem, Ceská republika. 2001. P. 145 149.

214. Vysokopórovité brusné kotouce pro rychlostní brouseni // V.K. Starkov, S.A. Ryabtsev, J. Frumar, P. Fryc // 2nd Mezinárodni kongres «Presné obrábéní». Praga. 2003. С. 60-63.

215. Vysokorychlostní brouseni vysokopórovitymi brusnymi kotouci // V.K. Starkov,

216. A. Ryabtsev, J. Frumar, P. Fryc // 2nd Mezinárodni kongres «Presné obrábéní». Praga. 2003. С. 257 262.

217. Wenzel J. und Bohme W. Einsatz hochporoser SchleifkoqHT. "Kundendienst -Informationen", Heft 12, Februar, 1964. ( Schlcifschcibcnfabrik, Dresden Reick).

218. Weinert К. Сравнительный анализ применения кругов из электрокорунда и КНБ при профильном шлифовании высоколегированных сталей // Maschinenmarkt, 2003, №37. S.24-28.

219. Wheel selection for better grinding operations. Mach. and Tool. Blue Book, №6, 1978. C. 121 124.