Формирование поверхностного слоя режущего инструмента при алмазной обработке кругами на металлической связке Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Предлагаемая методика позволяет значительно сократить время подготовки производства при проектировании технологических процессов получения деталей и узлов аэрокосмического производства.

Библиографическая ссылка

1. Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2013621572 Российская Федерация. Атрибутивная база данных для создания технологических процессов получения деталей аэрокосмического производства диффузионной сваркой / Пономарёв С. И., Ере-ско С. П., Ереско Т. Т.; заявитель и правообладатель: ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М Ф. Решетнева». Заявка № 2013621404; заявлено 31.10.2013; дата гос. регистрации в Реестре баз данных 19.12.2013.

Reference

1. Certificate of state registration database number 2013621572 Russian Federation, attributive database to create the technological processes of production of aerospace components by diffusion welding / Ponoma-rev S. I., Eresko S. P., Eresko T. T.; applicant and copyright: Federal State Educational Institution of Higher Professional Education "Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev". Application number 2013621404; stated 31.10.2013; date of state registration in the Registry database 19.12.2013.

© Пономарёв С. И., Ереско С. П., Ереско Т. Т., 2014

УДК 621.623.025

ФОРМИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ПРИ АЛМАЗНОЙ ОБРАБОТКЕ КРУГАМИ НА МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ СВЯЗКЕ1

В. Ю. Попов1, А. С. Янюшкин2

Братский государственный университет Российская Федерация, 665709, г. Братск, ул. Макаренко, 40 E-mail: [email protected] [email protected]

Показано, что затачивание металлорежущего инструмента происходит при непосредственном контакте поверхностного слоя круга с обрабатываемым материалом и взаимодействии с естественной внешней средой. Исследована граница контакта, где создаются специфические условия для протекания сложнейших механических, физических, химических процессов и реакций. Доказано, что именно эти процессы и реакции ответственны за формирование рабочего слоя затачиваемого инструмента, т.е. за его качественные характеристики, а также за потерю работоспособности поверхности шлифовального круга.

Ключевые слова: комбинированная электроалмазная обработка, металлическая связка, быстрорежущая сталь, засаленный слой.

DEVELOPING A SURFACE LAYER OF CUTTING TOOLS IN DIAMOND GRINDING

WHEELS ON A METAL BOND

V. Y. Popov1, A. S. Yanyushkin2

Bratsk State University 40, Makarenko str., Bratsk, 665709, Russian Federation E-mail: [email protected] [email protected];

It is shown that the sharpening of cutting tools takes place by direct contact of the surface layer of a circle with the cutting material and the interaction with the natural environment. The boundaries of the contact are explored, where there are the specific conditions for the occurrence of complex mechanical, physical, chemical processes and reactions. We prove that these processes and reactions are responsible for the formation of the working layer of a sharpened instrument that is for its qualitative characteristics, as well as for the loss of efficiency of the grinding wheel surface.

Keywords: combined electro-diamond grinding, metal bonds, high-speed steel, loading layer.

1 Работа выполнена в рамках государственного задания. Регистрационный номер НИР: 7.2117.2011.

Механика специальных систем

Процесс засаливания режущей поверхности алмазных шлифовальных кругов на металлической связке с атомно-молекулярных позиций исследовался недостаточно, и потому его физико-химический аспект до сих пор остается неизвестным и спорным. В то же время вскрытие засаленной поверхности показывает [1; 2], что алмазные зерна находятся в удовлетворительном состоянии. Следовательно, сам круг теряет работоспособность не из-за естественного абразивного изнашивания зерен, а в связи с тем, что над ними образовался новый слой, препятствующий контакту режущих зерен с обрабатываемой поверхностью (рис. 1).

Операция затачивания быстрорежущего инструмента является, пожалуй, еще более ответственной, чем для инструмента твердосплавного. Наиболее высокое качество достигается при затачивании эльборо-выми кругами на керамических и органических связках, но при этом велик расход круга и низка производительность.

Микрорентгеноспектральные исследования образцов, вырезанных из алмазных кругов, показывают, что засаленный слой после обработки твердого сплава состоит из компонентов обрабатываемого материала и связки круга. Исследования рентгеност-руктурным анализом твердого сплава ВК8, заточенного кругом АСВ МО 13, установили присутствие в этом слое фазы карбида WC, а также выявили, что часть дифракционных линий рентгенограмм относится к совершенно новым соединениям, таким как WOз, WO2 и W2C.

Эти акты взаимодействия не ограничиваются только кругом и, естественно, отражаются на состоянии качества режущего инструмента, а именно - заточенной поверхности и остроты режущей кромки инструмента.

При изучении микроструктуры заточенных инструментов на основании статистических данных установлен рост зерен на глубине 40.. .60 мкм от режущей кромки (рис. 2).

а б

Рис. 1. Засаленная поверхность алмазного круга АСВ125/100 МО13, при разном увеличении:

а - х200; б - х750

а б

Рис. 2. Приповерхностный слой: а - быстрорежущей стали Р6М5. Режимы: V = 35 м/с; Б = 1,5 м/мин; 1 = 0,04 мм/дв. ход; увеличение х800; б - твердого сплава ВК8. Режимы: V = 35 м/с; Б = 1,5 м/мин; 1 = 0,04 мм/ дв. ход; увеличение *1600

Суммируя сказанное, можно отметить, что в процессе формирования засаленного, а также дефектного слоя при резании без СОЖ тепловой фактор играет первостепенную роль: именно теплота в конечном счете является основным инициатором физико-химических явлений и реакций. Имеются, однако, и другие данные, свидетельствующие о том, что температуре не всегда принадлежит главенствующая роль.

Очевидно, когда в зоне контакта находится третья среда, а именно СОЖ и ее активные компоненты, то их действием может быть перекрыт тепловой фактор.

Одновременно был проведен анализ работоспособности шлифовальных кругов с различными составами СОЖ (ОСМ-3, НСК-5, И-12А). Технологические жидкости уменьшают трение и теплонапряженность в зоне контакта, особенно на больших подачах 1 > 0,04 мм/дв. ход, в результате чего температура снижается на 30-50 % и более.

Таким образом, можно сделать один общий вывод: процессы и реакции, совершаемые на атомно-молекулярном уровне, оказывают первостепенное влияние на ход процесса резания, на конечный результат качества заточенного инструмента и работоспособность круга.

В качестве решения обозначенных проблем нами предлагаются комбинированные способы затачивания. Примером могут служить реализованные в практике производства новые варианты электроалмазной обработки [3-5].

Отличие их от известных способов заключается в возможности работы независимых электрических цепей как на промышленной частоте, так и на частотах, отличных от промышленных, с целью решения сложных многофункциональных задач.

Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет значительно расширить технологические возможности заточного оборудования; использовать независимую работу всех трёх цепей; одновременно повысить производительность обработки, качество обрабатываемой поверхности и снизить удельный расход алмазных кругов.

Библиографические ссылки

1. Янюшкин А. С., Шоркин В. С. Контактные процессы при электроалмазном шлифовании. М. : Машиностроение-1, 2004. 230 с.

2. Янюшкин А. С., Шоркин В. С. Роль адгезии и диффузии в процессе засаливания алмазных кругов на

металлической связке : справочник // Инженерный журнал. 2004. № 7. С. 56-62.

3. Янюшкин А. С., Ереско С. П., Сурьев А. А., Ереско В. С., Кузнецов А. М. Способ электроабразивной обработки токопроводящим кругом с его одновременной правкой: пат. 2268118. Рос. Федерация; заявл. 15.06.2004; № заявки 2004118239/02, опубл. 20.01.2006.

4. Янюшкин А. С., Сурьев А. А. Способ автоматического управления режущей способностью абразивного круга на токопроводящей связке: пат. 2268119. Рос. Федерация; заявл. 26.04.2004; № заявки 2004112821/02, опубл. 20.01.2006.

5. Янюшкин А. С., Ереско С. П., Лобанов Д. В., Сурьев А. А., Кузнецов А. М. Устройство для комбинированной электроалмазной обработки с непрерывной правкой круга: пат. 2239525 С1. Рос. Федерация; заявл. 25.02.03; № заявки 2003105413/02, опубл. 10.11.2004.

References

1. Yanyushkin A. S., Shorkin V. S. Contact processes at electro-diamond grinding. Moscow, Machine Building-1, 2004. 230 p.

2. Yanyushkin A. S., Shorkin V. S. The role of adhesion and diffusion during loading of diamond wheels in metal bond: Reference book. Engineering Journal. 2004. № 7. С. 56-62.

3. Yanyushkin A. S., Eresko S. P., Suryv A. A., Eresko V. S., Kuznetsov A. M. A method of processing electroabrazive conductive wheel with its simultaneous editing / Industrial patent 2268118. Rus. Federation; stat. 15.06.2004; № application 2004118239/02, post. 20.01.2006.

4. Yanyushkin A. S., Suryv A. A. A method for the automatic control of the cutting ability of the abrasive wheel on a conductive bonded / Industrial patent 2239525 С1. Rus. Federation; stat. 26.04.2004; № application 2004112821/02, post. 20.01.2006.

5. Yanyushkin A. S., Eresko S. P., Lobanov D. V., Suryv A. A., Kuznetsov A. M. A device for combined electric diamond grinding with continuous wheel dressing / Industrial patent 2239525 С1. Rus. Federation; stat. 25.02.03; № application 2003105413/02, post. 10.11.2004.

© Попов В. Ю., Янюшкин А. С., 2014