Введение к работе
Актуальность работы. Создание и аирокое применение алмазных кругов діл .i^i^o?x-zir гатериалоЕ с повышенными ft-ізя ко-механическими свойствами / твердне сплавы, высокопрочные стали, покрытия, наплавки, керамики, ферриты и т.д./ стало гаянки фактором ускорения научно-технического прогресса в машиностроении, повышения производительности и качества обработки. В особой мере это относится к алмазным кругам на металлических связках, характеризующимся высоко?: износостойкостью и производительностью обработки, обеспечивающим эффективное использование наиболее прочных синтетических алмазов. Их птаменение позеолило на вяде операций шгифо-Еания исключить из технологического шкла предварительную малоэффективную обработку кругами из обычных абразиЕОЕ, поееситъ производительность и улучлить качество обработанных поверхностей. Вместе с тем,как показывает практика шлифования, такие круги не склонны к самозатачиванию, работают нестабильно, быстро засаливаются, теряют режущую способность и требуют частых правок. Известные механической правки алмазных кругов на шталля-ческих связках., как правило, малоэффективны, б особенности правки кругов на Енсокопрочннх металлических СЕ^зках типа №-01. Гораздо большими технологическим! возможностей располагают методы элект-роэрозионной и электрохимическое правки. Рве денне в зону резания или автономно дополнительно!"- энергии е виде электрических разря-дое или электрохимии позволяет исключить засачиЕание круга, обеспечивает поддержание его высоко? режуще? способности независимо от прочности метадяическо* связки. На рабочей поверхности круга формируется развитый ревущий рельеф, характеризующийся значительным Еыступанием алмазних зерен над уровнем связки и большим объемом межзеренного пространства, достаточным для свободного размещения образующихся стружек и других продуктов обработки. По сути, е процессе правки формируется принципиально ноеы? алмазный инструмент с хорошо развитым /регулируем'?.'!/ режущим рельефом, что создает объективные предпось'лки шлифования с повкаенныш параметрами срезов /увеличение толщины, длины среза и, соответственно, производительности обработки/. Однако на практике потенциальные возможности инструмента используются та полностью-, обработка производится с применением режимов резани.", кинематических схем и спосо-
4 і
бов шлифования, а также ллифоЕальнь'х станков, традиционных для обычного абразиЕНого и алмазного шлифования. Это приводят к поваленному расходу алмаза я увеличения себестоимости обработки и не позволяет добиться существенного увеличения производительности обработки, необходимого для элективного применения алмазных кругов на операциях предварительного шлифования при съеме больших припусков, т.е. алмазные круги используется в основном при чистовом шлифовании и доводке. Предварительное іалшїование, по-прежнему, производится кругами из сбнчнкх абразивоЕ с относительно низким качеством обработки. Такое ограничение применения алмазних кругов СЕязано прежде всего с отсутствием теоретических основ алмазного шлифования и значимых теоретических решение, определяющих условия существенного поЕшения производительности обработки с учетом обеспечения экономически обоснованного расхода алмаза и высокого качества обработки. Е связи с этим представляется вакнкм и актуальным решение крупно? научной проблемі7 создания теоретических -осное ллифоЕания ашлазнплп кругами с хорошо развитым ре:кущим рельефом /сформированием за счет введение в зону резания или автоном-но дополнительной электрической энергии/ на базе разработки глубоких, математических моцелеї" кинематики процесса шлифования на уровне макросрезов и физики резания с учетом износа зерен, их силовой кагруженности и прочностнюс сеоГстр круга и обрабатываемого материала для виявлення, обоснования и реализации физических и кинематических условие существенного повкдения производительности обработки при съеме больатх припусков.
-
Разработанные теоретические основу алифоЕания алмазнім кругами на металлических, связках с использованием электрофизякохишче-ских методов правки, включающие установленное аналитические зависимости осноеных физических и технологических параметров шлифования; новые подход к расчету оптимальнкс механических и электрических параметров режима шлифования; результаті' исследование, раскрывающие Физическую сущность алмазного шлифования с поэишг перемен-ности величині' линейного износа зерна до момента его объемного разрушения и Еыпадания из связки круга и постоянства величины нагрузки, действующе* на отдельное зерно круга.
-
.Выявленные и обоснованные кинематические и гГмзические условия
существенного повшіекиг производительности обработки за счет применения новых соотношение между глубиной шлифование t и максимальной /вероятностной/ толщиной срезаНтлх /i<Hmax,t ^"Нжа* / и оптимальных значенні"' величины линейного износа зерна до момента его объемного разруления и Еыпацения из связки круга, обусловленных прочностными свойствами круга и технологическими ограниче-нигмя- обработки.
-
Разработанные высокопроизводительные способу алмазного шлифования на осноеє применения кинематических схем глубинного, многопроходного и сверхскоростного шлифования, реализующие новые области эффективного сочетания параметров режимов злифования и дополнительные высокочастотные колебательные движения круга или заготовка с больаой амплитудой.
-
Математическую модель высокопроизводительного глубинного алмазного ишифования с относительно небольшой скоростью заготовки и продольной подачей, близко? к высоте круга; установленную максн-' мально возможную производительность обработки, обусловленную прочностными свойствами рабочей поверхности круга и технологическими ограничениями обработки, и реализующие ее оптимальные режимы резания.
-
Внедренные е производство пронесен плифования трудно обрабатываемых материалов алмазными кругами на металлических связках с использованием электрофизикохимических методов правки, позеолие-лш в 2 5 раз увеличить прел згопительность обработки при экономически обоснованном расходе алмаза и efcokom качестве обработки.
Цель работы. Разработка теоретических основ процесса шлифования, алмазными кругами на металлических связках с хорош развитым режущим рельефом круга /сформированным за счет ееєдєния е зону резания или автономно дополнительной электрической энергии/ .для реления крупной научной и народнохозяйственной проблемы существе иного повышение производительности шлифования труднообрабатываемых, материалов при съеме больших припусков.
Общая методика исследований . Методически работа выполнялась в три этапа. На первом этапе разработана упрощенна- кинематическая модель ашифованир идеальным нэизнаищраекым кругом с учетом веро.яг-ностного участия зерен в резании, что позволило определить общие закономерности съема материала и Формообразования поверхностей в пределах дуги контакта круга с заготовкой и установить загиси-
кости осноеньос физических и технологических параметров обработки. На втором этапе разработана уточненная сТ.изическа^ модель алмазного ашТоЕаниг с учетом износа зерен и прочностннх сеот"сте рабочег поверхности круга и обрабатываемого материала, что позволило приблизить расчетнгю схему щлжГоЕани" к реальном и уточнить решения, полученнге v. рамках разработанное кинематическое модели. На третьем этапе определена максимально возможна" производительность обработки, обусловленная прочностными свойствами рабочей поверхности круга и технологическими ограничеігаямп обработки, и на ее
ОСНОЕЄ ЕК.гЕЛеНЬ' И ОбОСКОЕОНН Г;ИЗИЧЄСКИЄ II КИНеМаТИЧеСКИе УСЛОВИЕ
существенного поеь'лєки'- производительности и реачизуїощие ее ноные способі;, схемр и условия аифоЕакия, что позволило разработать и Енецрить высокопроизводительные процессы алмазного ШІИССОЕаНИЯ. Теоретические исследования проводились на базе основ технологии мадиностроенип- и теории резани= материалов с привлечением разделов математического анализа, теория рероятносте» и сопротивление материалов. Экспериментальная проверка теоретических результатов проводилась по основным параметрам ллисоваки^: производительности и шероховатости обработки, износу алмазного круга, силам и энергоемкости іллисоваїшя, остаточным напряхени"м обработанной поверхности при глубинном и многопроходном круглом наружном и плоском шлисїовачии алмазными кругами на металлических сеязкэх в режиме их электродщзикохямическок праЕки ряда материалов: твердых спла-еое и сталей г диапазонах perHWOEeuynatfoEaHiip-, установленных ка основе теоретических исследоЕанн"-. Изберительнаг аппаратура к средства контроле применялись стандартные. В работе предложены коеь'є методики исследопаян"', состоящие е расчетно-экспершлэнталь-ном определении ряда бизических параметров, которые описань! в основном содержании работы.
Научная новизна. Автором лично разработана теоретические ос
новы шлифования алмазными кругами на металлических связках: с хоро
шо развитии рехущим рельефом к на их базе выявлены, обоснованы и
реализованы кинематические и (>"изические условие существенного по
вышение пр.оизЕодительности обработки,состоящие е применении НОВЫХ
соотнолени? глубикн ллисрорани^ t и максимальной /веротностной/
толщины среза млі / и ^травлении рєличи-
но:": линеГного износа зерна до момента его объемного разрушения и нападения из связки с учетом прочностных сео^стр рабочем поверх-
ностп круга к основних технологических ограничена"- обработка, что позволило разработать высокопроизводительные способы алмазного ГЛУбИННОГО.МНОГОПрОХОЦПОГО П СРерХСКОрОСТНОГО ШІИфОЕЗНЯЯ
/ реализующие ноЕые области эсТгектиЕНого сочетания параметров режимов шлифования и дополнительные рысокочастотные колебательное движения круга или загогоЕки с использованием мєтодое элек-тро'їизякохшлической правки круга/ и решить важную научную и народнохозяйственную проблему рационального применение алмазных кругов на металлических связках Езакек кругов из обычных абра-зиеое на операциях шлип'ОЕаниг труднообрабатываемых материалов при съеме больших припускоЕ.
Достоверность полученных результатов. Достоверность результатов и екеоцое, представленных в работе, следует из сравнения теоретических результатор с собственными и полученными другими авторами экспериментальными данными; сопоставление решении с известным! е литературе и полненными другими методами.
Практическая ценность и реализаылg работы. Практическая ценность научных результатов состоит в том, что они определяют ноЕые области эффективного сочетания режимов шлифования алмазными крутами на металлических связках, позволяющие повысить производительность обработки при существующем оборудовании и алмазных кругах е 2...5 раз и показывающие пути создания новых шлигїоЕальнРХ станков и алмазных кругов для повышения произ-Еодительности обработки до Ю раз и более. Разработанные высокопроизводительные процессы, алмазного шлифования внедрены ка предприятиях тякелого малиностроения, автотракторсельхозмала, станкоинструтленталь-но?:, электротехнической промышленности Укра-инк и стран СНГ .для обработки ТЕердосплавных и быстрорежущих инструментов и щт,амио-Е, детале^ из высокопрочных графитов п ферритоЕ, деталей двигателей из труднообрабатыраемых сплаЕОЕ. Разработанные мето.дики расчета оптимальных ре:кимоЕ ііїлифоЕания использованы татае при проектировании станков дл<т сверхскоростного шлиеоЕания со скоростью круга до ВДО м/с, .для автоматизированной подготовки управл^одих программ длр станков с ЧП7 и т.д.
0бщя# экономически? эс(Тект от рнедренш" результатов работы, по.цтнерщенньФ нормативными документами, состарил свыше^1,0 млн.руб. в год /гены 1391 года/.
Аггробаш'- габотк. Рсковнке полакеїт^ и результати, представленные в диссертации, докладывались на трех "ехдународннх кокае-рекш^с /г.Києе, 1331; йілкольи, Ренгриг, 1232 и 1Э9$/, пяти Всесоюзных конференциях /Харьков, liSl и ГЇ34; Подольск, 1532; Пермь, 1г83; Крагагорск, 1S82/ и Еосешадпати Всесоюзних и Республиканских семинарах. /Москва, 1983; Одесса, Г-В7, 1Э89, 1933; Киев, 1Э31, 1332, 136Э; Харьков, 1S32, 1936, 1333; БарнаулДЭЗЭ; Пенза, 1982; Краснодар 1383; Днепропетровск, 1933; РолкскиРД J81; Хмельницкий, 1ШЗ; Севастополь, 1937; Курск,1934/. Диссертация полностыз докладмалась на заседаниях кафедр "Технология машиностроения" Одесского политехнического института, Тульского политехнического института, Ульяновского политехнического института, Челябинского политехнического института, на заседании кайедры резания материалов Харьковского политехнического института, на заседании секции специализированного совета Института сверхтЕер-дкх материало им.В.Н.Бакуля.г.Киев.
Публикации. По теме диссерташи опубликоЕано SO печатних работ, получено 7 авторских свидетельств.
Структура и объем работу. Диссертация состоит из введения, девяти глаи, общих еыеоцое, списка литературу и приложения. Работа изложена на 313 страницах машинописного текста, содержит 105 рисунков, 50 таблиц, список литературы из 195 наименования.
