Анализ разрушения алмазных шлифовальных кругов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Библиографический список

1. Бобков М.Н. Технология обработки круг°вых зубьев роторов шестеренных насосов: дис. ... канд. техн. наук : 05.02.08 : защищена 26.12.88 : утв. 14.06.89 / Бобков Михаил Николаевич. - Тула, 1988. -269 с. - Библиогр. : с.238-253.

2. ГОСТ 16532-70. Передачи зубчатые цилиндрические эвольвент-ные внешнего зацепления. Расчёт геометрии // ГОСТ 16530-83 и др. Передачи зубчатые. - Введ. 01.01.72. - М. : Изд-во стандартов, 1983. - С. 77 -118.

3. Шейнин Г.М. Расчёт торцовых зазоров в полуобкатных цилиндрических передачах с круговыми зубьями / Г.М.Шейнин, В.Н.Ананьев, ТулПИ. - Тула, 1989. - 54 с. - Библиогр. : с.54. - Деп. во ВНИИТЭМР 14.12.88, .№ 445 - мш 88.

4. Лопато Г.А. Конические и гипоидные передачи с круговыми зубьями : справ. пособие / Г.А.Лопато, Н.Ф.Кабатов, М.Г.Сегаль - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Машиностроение, 1977. - 423 с.

Получено 24.10.08

УДК 621.396.2

А.В. Попов (Тульска область, Венев, ОАО «Веа», Чешская республика, Турнов, «VID Bohemia»)

АНАЛИЗ РАЗРУШЕНИЯ АЛМАЗНЫХ ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ

Проведен анализ разрушения алмазных кругов на основе предложенной классификация возможных моделей разрушений в виде локальных разрушений, сдвигов и поворотов алмазных зерен. Предложен метод оценки эффктивности структуры алмазных кругов - количество алмазных зерен, участвующих в резании и расположенных на единице площади рабочей поверхности круга.

Алманые шлифоваьные круги нашли широкое применение в ра-личных областях промышленности. Для создания новых алманых шлифо-ваьных кругов с повышенным сроком службы необходимо понимать, каким обраом происходит процесс разрушения структуры круга и как можно ею замедлить. В настоящее время отсутствуют опубликованные данные о соотношених раличных моделей разрушений.

На основе визульного осмотра большого количества рабочих поверхностей кругов предложена классификация возможных моделей рлру-шения алмазных шлифовальных кругов в виде локальных разрушений, сдвигов и поворотов аманых зерен.

Перва модель рарушения характеризуется образованием на рабочей поверхности круга лунки с остатками разрушившегося аманого зер-

на внутри лунки. Предполагается, что в этом случае происходит разрушение алмазного зерна из-за превышения предельной нагрузки на зерно.

Втора модель характеризуется образованием на рабочей поверхности круга лунки удлиненной формы без остатков разрушившегося зерна внутри лунки. Предполагается, что в этом случае происходит разрушение связки за алмазным зерном из-за превышения предельной нагрузки на связку за зерном. Алмазное зерно при этом не разрушается и под действием подачи сдвигается вдоль связки, образуя лунку удлиненной формы. После этого зерно удаляется с рабочей поверхности круга под воздействием центробежных сил.

Третья модель рарушения характеризуется обраованием на рабочей поверхности круга лунки, совпадающей по форме с алманым зерном, без остатков рарушившегося аманого зерна внутри лунки. Предполагается, что рарушение в этом случае происходит по границе аманого зерна со связкой в результате его локального поворота из-за рарушения его соединения со связкой. При этом лунка на рабочей поверхности круга совпадает с формой зерна [1]. После локаьного поворота и рарушения связи между зерном и связкой зерно удаляется из лужи под воздействием центробежных сил.

Вероятно, что эти процессы могут протекать независимо, последовательно или паралельно друг другу.

Исследоваи работоспособность алмазных кругов на органических и металлической связках. Твердый сплав ВК8 (SII3r=1850 Н/мм , HRA=89) шлифовали кругами формы 1А1 100хбхЭ мм на органической связке с зернистостью аманого порошка 106/90 мкм и концентрацией К=100 % при скорости резани V=25 м/с, подаче S=2500 мм/мин и глубине t=0,04 мм с использованием охлаждения на водной основе. Стекло шлифоваи кругами формы 1А1 100x6x3 мм на металлической связке с зернистостью алмазного порошка 106/90 мкм и концентрацией К=100 % при скорости резания V=25 м/с, подаче S=1500 мм/мин и глубине t=1 мм с использованием охлаждения на водной основе.

С помощью микроскопа определяли количество режущих алмазных зерен на рабочей поверхности круга и количество зерен, не участвующих в резани. Зерна, не участвующие в резании, классифицировали по внешнему виду, характерному для каждой модели разрушения. Количество зерен считали в поле зрения окуляра микроскопа, площадь которого составляла

0,4 мм . Для каждого значения прочности аманого порошка классифици-роваи 250 - 300 зерен не участвующих в резании.

Прочность аманых порошков определяли в соответствии с ГОСТ 9206—80 на приборе ДА-2М, раработанном в ИСМ АН Украины. Алма-ное зерно помещаи между двумя паралельными корундовыми пластинами и подвергали одноосному сжатию при плавно возрастающей сие. Фиксироваи силу, при которой происходило рарушение. Для определения среднего значения разрушению подвергали 100 зерен.

На рис. 1 представлена общая зависимость соотношения основных видов разрушения алмазного круга на органической связке В1-01, работающего в режиме восстановления режущей способности в процессе резания, от прочности алмазных зерен. Оптимальное соотношение, при котором достигается минимальный удельный расход алмазов, характеризуется максимальным количеством режущих алмазных зерен, расположенных на единице площади рабочей поверхности круга (рис. 1).

і

о

о.

$

ш

о

с

0

5

I

0

1

Р,Н

Рис. 1. Соотношения основных видов разрушения алмазного круга, работающего в режиме восстановления режущей способности в процессе резания и удельный расход аямаов q для различной прочности алмазных зерен Р после обраотки 30 о ттрдого сплава ВК8, 1А1100x6x3 мм, В1-01, ____106/90, К=100 % при У=25 м/с, 8=2500 мм/мин, 1=0,04мм, с СОЖ:

— сдвинутые алмазные зерна; ИИ — разрушенные алмазные зерна;

— локально повернутые алмазные зерна;\—I — режущие аманые зерна; —зона эффективного нагружения; Ф — расход алмаов

Использование для алмазных кругов порошков синтетических алмазов большей или меньшей прочности относительно оптимальной прочности приводит к уменьшению количества режущих алмазных зерен на единице площади и к увеличению удельного расхода алмазов.

Разрушение кругов на органической связке, работающих в режиме восстановления режущей способности в процессе резани, происходит в основном в реззльтате локальных поворотов зерен в связке, количество которых составляет до 50 % от общего количества зерен, не участвующих в процессе резания.

Таким образом, для предотвращения разрушения кругов на органически связках, работающих в режиме восстановления режущей способно-

сти в процессе резания, наиболее эффективно уменьшать количество локально повернутых алмазных зерен.

На рис. 2 представлена зависимость соотношения основных видов разрушения алмазного круга на металлической связке М2-01, работающего в режиме потери режущей способности в процессе резания при обработке стекла. Установлено, что использование для аманых кругов порошков синтетических алмазов большей прочности приводит к увеличению количества режущих алмазных зерен, расположенных на единице площади рабочей поверхности круга, и к уменьшению удельного расхода алмазов.

Рис. 2. Соотношения основных видов разрушения алмазного круга, работающего в режиме затупления и удельный расход алмазов ц для различной прочности зерен алмазных порошков Р после обработки 200 г стекла РЬ=24 %, 1А1100x6x3 мм, М2-01,106/90, К=100 % при ¥=25 м/с,

8=1500 мм/мин, 1=1 мм, с СОЖ: И — сдвинутые алмазные зерна;

I—I — разрушенные алмазные зерна; И — локально повернутые алмазные зерна; □ —режущие алмазные зерна; Ф — расод алмазов

На рис.3 представлена общая зависимость соотношения основных видов разрушения алмазного круга в зависимости от содержания меди в связке на органической основе при использовании алмазного порошка с постоянной прочностью марки АС8С. При этих условия алмазный круг работает в переходных условия от режима восстановления режущей способности до режима потери режущей способности в процессе резания. Оптимальное соотношение, при котором достигается минимальный удельный расход алмазов, характеризуется максимальным количеством режущих алмазных зерен, расположенных на единице пощади рабочей поверхности круга. Использование для алмазных кругов связки с большим или меньшим содержанием меди приводит к уменьшению количества режущих алмазных зерен на единице площади и к увеличению удельного расхода алмазов.

Рис. 3. Соотношения основных видов разрушения алмазного круга в % и удельный расход алмазов q в зависимости от содержания меди в связке при обработке твердого сплава ВК8,12А2-450125x5x5 мм, АС8С90/7, К=100 % при V=26 м/с, S=1000 мм/мин, t=0,04 мм/дв. ход, В=7мм, бе СОЖ:\ — сдвинутые алмазные зерна; Lj — разрушенные алмазные

зерна; НИ — локально повернутые алмазные зерна; П — режущие алмазные зерна; Ф — расход алмазов

Выводы

1. Проведена классификация возможных моделей разрушения алмазных шлифовальных кругов в виде локальных разрушений, сдвигов и поворотов алмазных зерен, происходящих независимо друг от друга, последовательно и параллельно друг другу.

2. Предложен метод оценки эффективности структуры алмазных кругов - количество алмазных зерен, участвующих в резании и расположенных на единице площади рабочей поверхности круга. При оптимальной структуре кругов ее разрушение и износ происходят так, что обеспечивается участие в резании максимально возможного количества алмазных зерен на единице площади рабочей поверхности круга.

3. Разрушение кругов на органической связке, работающих в режиме восстановления режущей способности в процессе резания, происходит в основном в результате локальных поворотов зерен в связке, количество которых составляет свыше 50 % от общего количества зерен, не участвующих в процессе резания.

Библиографический список

1. Warnecke G. Stock removal and wear in deep grinding highperformance ceramics / G. Warnecke, J. Wimmer//Industrial diamond review. -1995.-№ 3.-Р. 126-132.

Получено 24.10.08.