Научная статья на тему 'Изучение и совершенствование модельных представлений формы вершин режущих зерен шлифовального инструмента'

Изучение и совершенствование модельных представлений формы вершин режущих зерен шлифовального инструмента Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
108
23
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ШЛИФОВАНИЕ / GRINDING / ВЕРШИНА АБРАЗИВНОГО ЗЕРНА / PEAK OF THE ABRASIVE GRAIN / ПРОФИЛОГРАФИРОВАНИЕ / КОМПЬЮТЕРНАЯ МОДЕЛЬ / COMPUTER MODEL / СЕЧЕНИЕ СТРУЖКИ / THE CROSS SECTION OF THE CHIP / PROFILER

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Переладов Александр Борисович, Камкин Иван Павлович

В статье описаны результаты изучения формы вершин режущих зерен приработанного шлифовального круга, направленные на совершенствование модельных представлений об инструменте и уточнение параметров микрорезания активными зернами материала заготовки при шлифовании. Проведено изучение рельефа приработанной рабочей поверхности инструмента с использованием оптического профилометра Vеесо NT1100 и контактного профилографа-профилометра MarSurf PS1.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Переладов Александр Борисович, Камкин Иван Павлович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

STUDY AND DEVELOPMENT OF MODEL CONCEPTS OF THE PEAKS SHAPE OF GRINDING TOOL CUTTING GRAINS

The paper describes the results of examining the peaks shape of the cutting grains of a worn grinding wheel aimed at improving model representations about the tool and refinement of parameters of the workpiece material microcutting by active grains while grinding. The study of the relief of the worn working surface of the tool with the use of an optical profiling system Vеесо NT1100 and contact profiler MarSurf PS1 is carried out.

Текст научной работы на тему «Изучение и совершенствование модельных представлений формы вершин режущих зерен шлифовального инструмента»

Список литературы

1 Попов И. П. Свободные механические гармонические колебания,

обусловленные преобразованием кинетической энергии в кинетическую //Вестник Курганского государственного университета. Естественные науки. 2013. Вып. 6. № 3(30). С. 76-77.

2 Попов И. П. Свободные механические гармонические колебания в

системах с кривошипно-кулисными механизмами //Вестник Курганского государственного университета. Технические науки. 2012. Вып. 7. №2(24). С. 14-16.

3 Попов И. П., Попов Д. П., Кубарева С. Ю. Самонейтрализация

реакции системы из трех массивных частей на внешние периодические воздействия // Высокие технологии в машиностроении : материалы международной научно-технической конференции. Курган : Изд-во КГУ, 2012. С. 209-211.

4 Попов И. П., Попов Д. П., Кубарева С. Ю. Об одном способе

нейтрализации реакции массивных деталей и узлов на внешние периодические воздействия //Вестник Курганской ГСХА. 2012. № 2 (2). С. 60-62.

5 Попов И. П., Чумаков В. Г., Чикун А. В., Попов Д. П., Баитов С. Г.

Одно из направлений модернизации решетных станов зерноочистительных машин// Зауральский научный вестник. 2014. № 2(6). С. 30-32.

6 Попов И. П., Попов Д. П., Кубарева C. Ю., Блынских Е. Ю.

Нейтрализация механического инертного реактанса основной гармоники в двигателях внутреннего сгорания //Проблемы и перспективы развития автомобильного транспорта : материалы международной научно-практической конференции. Курган : Изд-во КГУ, 2013. С. 82-87.

7 Попов И. П., Чумаков В. Г., Чикун А. В. Самонейтрализация

механических инертных реактансов основной гармоники в решетных станах// Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2014. № 4(28). С. 170-174.

8 Попов И. П., Шамарин Е.О. Свободные механические гармонические

колебания со смещенными фазами //Вестник Тихоокеанского государственного университета. 2013. № 2(29). С. 39-48.

9 Попов И. П. Механические колебательные системы, состоящие

только из однородных элементов, и возникновение в них свободных гармонических колебаний // Омский научный вестник. Приборы, машины и технологии. 2012. № 3(113). С. 177-179.

10 Попов И. П. Колебательные системы с однородными элементами //

Инженерная физика. 2013. № 3. С. 52-56.

11 Попов И. П. Колебательные системы, состоящие только из

инертных или только упругих элементов, и возникновение в них свободных гармонических колебаний // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2013. № 1(21). С. 95-103.

12 Popov I. P. Free harmonie oscillations in systems with homogeneous

elements // Journal of Applied Mathematics and Mechanics. 2012. Vol. 76. Iss. 4. P. 393-395.

УДК 621.92

А.Б. Переладов, И.П. Камкин

Курганский государственный университет

ИЗУЧЕНИЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МОДЕЛЬНЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ФОРМЫ ВЕРШИН РЕЖУЩИХ ЗЕРЕН ШЛИФОВАЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА

Аннотация. В статье описаны результаты изучения формы вершин режущих зерен приработанного шлифовального круга, направленные на совершенствование модельных представлений об инструменте и уточнение параметров микрорезания активными зернами материала заготовки при шлифовании. Проведено изучение рельефа приработанной рабочей поверхности инструмента с использованием оптического профилометра Vеесо NT1100 и контактного профилографа-профилометра MarSurf PS1.

Ключевые слова: шлифование, вершина абразивного зерна, профилографирование, компьютерная модель, сечение стружки.

A.B. Pereladov, I.P. Kamkin Kurgan State University

STUDY AND DEVELOPMENT OF MODEL CONCEPTS OF THE PEAKS SHAPE OF GRINDING TOOL CUTTING GRAINS

Abstract. The paper describes the results of examining the peaks shape of the cutting grains of a worn grinding wheel aimed at improving model representations about the tool and refinement of parameters of the workpiece material microcutting by active grains while grinding. The study of the relief of the worn working surface of the tool with the use of an optical profiling system Vеесо NT1100 and contact profiler MarSurf PS1 is carried out.

Keywords: grinding, peak of the abrasive grain, profiler, computer model, the cross section of the chip.

Трудности изучения процесса шлифования общеизвестны. К ним можно отнести скоротечность процесса, его стохастическую природу, невозможность прямых измерений в зоне резания и ряд других. Одним из направлений, позволяющим получить качественный научный результат, является совершенствование модельных представлений о рабочем слое инструмента путем использования современных приборов, методик исследований и средств компьютерного моделирования. Создание и исследование подобных моделей позволяет более достоверно прогнозировать показатели процесса шлифования, определять условия работы единичных режущих зерен, анализ которых позволит получить сведения о реальной картине микро- и макровзаимодействия шлифовального круга с заготовкой.

По классификации Ю.К. Новоселова процесс резания при шлифовании относится к группе методов абразивной обработки, при применении которых материал удаляется с поверхности в виде большого числа микрообъемов, как правило, без строгого позиционирования каждого импульса среза во времени и в пространстве [1]. Данная группа несколько отличается от других методов механической обработки (токарной, фрезерования и т.д.) по параметрам энергии, подводимой в зону резания, способу преобразования энергии и кинематике процесса.

К важным факторам процесса шлифования относятся параметры зоны контакта инструмента с заготовкой, которая характеризуется совокупностью сложных механических, физических и химических процессов и явлений, накладывающих свои особенности. При движении инструмента режущие кромки вершин абразивных зерен очерчивают траектории в пространстве заготовки. Универсум траекторий режущих кромок образует последовательность, которая является случайным многомерным процессом. Элементы траекторий наиболее выступающих вершин зерен являются, в свою очередь, образующими шлифованной поверхности. Совокупность элементов рабочих участков траекторий, непосредственно контактировавших с соответствующими участками полученной в результате обработки новой поверхности заготовки, может рассматриваться как кинематическая образующая поверхность. Однако нужно учитывать и другие факторы, оказывающие влияние на параметры шлифованной поверхности.

Процесс резания в зоне контакта сопровождается пластическими, упругими и температурными деформациями, химическим взаимодействием обрабатываемого материала, инструмента, компонентов СОТС. Форма вершин режущих зерен оказывает значимое влияние на параметры резания материала заготовки и микрогеомет-

рию шлифованной поверхности. Поэтому данный фактор требует корректного модельного представления при изучении процесса шлифования. В исследованиях необходимо учитывать, что одновременно с копированием формы кромок возникают и поддерживаются другие процессы: пластическая деформация, скалывание, срезание, выдавливание и вырывание поверхностных слоев материала заготовки, налипание (приваривание) частичек металла на режущих кромках инструмента и в порах круга, изнашивание, скалывание и разрушение вершин активных зерен, адгезионные и диффузионные явления, тепловыделение, вибрации, химические реакции [1-5]. В результате изменяются параметры формирующихся вершинами активных зерен микронеровностей заготовки: появляются царапины, наплывы, углубления, кратеры, выступы по форме и размерам, относящиеся к разным типам образований. Вышеуказанные процессы и явления могут приводить как к снижению, так и к повышению шероховатости шлифованной поверхности, оказывать значительное влияние на другие показатели процесса и результаты обработки. Как показал обзор опубликованных научных данных [1,3,4,6 и другие], совокупное влияние на шероховатость изменяющихся условий шлифования может достигать 100% и более при доминирующем влиянии геометрии вершин абразивных зерен.

Таким образом, можно сделать вывод, что результаты копирования профилей вершин режущих зерен при образовании новой поверхности являются значимым фактором. Износ и разрушение кромок обуславливают изменение их формы, числа, распределение в объеме рабочего слоя, что, в свою очередь, влияет на параметры кинематической образующей поверхности. Процесс формообразования в общем случае является совокупностью механических, физических и химических процессов. При анализе необходимо выделять из сложного процесса элементарные, исследовать детально каждый из них, изучать их совместное влияние на обрабатываемую поверхность. В подобных случаях реальные многофакторные модели процессов обычно описываются несколькими наиболее значимыми функционалами в сочетании с комплексом поправочных коэффициентов для неучтенных факторов.

Итак, можно сделать предварительные выводы, что при обработке заготовок абразивными инструментами удаление материала осуществляется большим числом зерен, которые не имеют регулярной геометрии и случайно расположены на рабочей поверхности. Форма вершин зерен (инденторов) претерпевает значительные изменения в процессе работы, статистические показатели которых стабилизируются или приобретают некие критические значения. С учетом значимости данного фактора при моделировании процесса шлифования необходимо использовать наиболее адекватные формы инденторов.

В различных исследованиях рассматривают модели вершин зерен: шар, гиперболоид и параболоид вращения, неусеченная и усеченная пирамиды, эллипс, конус, проекции профилей целых зерен, радиус-вектор точек контура абразивного зерна Rg(ф>) со случайной функцией угла а [7]. Например, В.К. Старков предложил описывать площадь сечения режущего элемента абразивных зёрен радиусом их вершин, углом при вершине и глубиной внедрения зерна в материал заготовки [5]. Эти и другие модели в большинстве своем являются достаточно упрощенными и часто не учитывают, например, влияние износа на форму инденторов, что также приводит к искажению используемых модельных представлений и получению некорректных данных.

Описание участка модели рабочей поверхности абразивного инструмента предусматривает также обязательное определение геометрических размеров, числа, вида распределения вершин зерен, что также является необходимым условием, обеспечивающим адекватное модельное представление рабочей поверхности абразивного инструмента и сохраняющим стохастическую природу процесса шлифования. В конечном счете это определяет вероятность и интенсивность резания тем или иным зерном припуска заготовки.

Решение вышеуказанных задач моделирования будет способствовать более полной реализации потенциальных возможностей метода шлифования, правильного назначения статических характеристик инструмента и режима обработки. Сегодня известные рекомендации и справочные таблицы, разработанные на основе опытных данных, не позволяют достоверно определять оптимальные характеристики абразивного инструмента и режим его работы, обеспечивающие требуемые показатели процесса и результаты обработки, а расчетные методы в реальных условиях практически не используются именно по причине отсутствия универсальных адекватных многофакторных математических моделей процесса, для получения которых и нужны сведения о параметрах взаимодействия вершин режущих зерен с материалом заготовки в процессе обработки. До сих пор отсутствует единое мнение о размерах сечений срезаемых зернами стружек, статистике распределения этого показателя, его зависимости от статических характеристик инструмента и режимов шлифования, хотя он является одним из основных факторов, влияющих на показатели и результаты обработки. Поэтому дальнейшие исследования процесса шлифования на основе более совершенных модельных представлений, закономерностей изменения его показателей с использованием современных средств и методик исследований сегодня являются актуальной задачей.

С целью уточнения параметров рабочего слоя шлифовального круга и его микровзаимодействия с обрабатываемой поверхностью на кафедре автоматизации производственных процессов и производств Курганского государственного университета были проведены исследования с использованием ранее разработанных методик моделирования рабочего слоя инструмента и процесса шлифования [8].

Проведенное на кафедре предварительное изучение топологии рабочего слоя приработанного шлифовального круга с использованием оптического профило-метра Veeco N^100 (предоставлен для исследований

000 «Предприятие «СЕНСОР» (г. Курган)) позволило получить наглядное представление о микрогеометрии его рабочей поверхности и некоторых параметрах ее строения (рисунки 1, 2).

Основные характеристики измерений Veeco N^100:

- вертикальная сканирующая интерферометрия Z-диапазон: 3 нм - 1 мм;

- фазовая интерферометрия Z-диапазон: 1-160 нм;

- увеличение: 1.25х — 100х;

- разрешение матрицы: 80 нм - 8 мкм;

- поле зрения: 50 мкм - 5 мм;

- максимальные размеры образцов: 40x50 мм.

В качестве объекта исследования была выбрана приработанная рабочая поверхность шлифовального круга

1 250х20х76 95А F60 К 9 V. В ходе подготовки к проведению исследований из ШК был вырезан образец - участок цилиндрической рабочей поверхности. Образец помещался на предметном столе профилометра (рисунок 1) и подвергался сканированию с установленными параметрами.

Возможности профилометра и его программного обеспечения позволяли получать трехмерное цветное (шкала координата - цвет) изображение рельефа сканируемой поверхности, строить гистограммы и графики, определять значения геометрических и статистических параметров. На рисунках 2, 3 представлено изображение сканированного рабочего слоя инструмента и некоторые его определенные параметры.

Рисунок 1 - Общий вид профилометра Veeco N^100 с установленным образцом

Рисунок 2 - Пример 3D-изображения рельефа рабочего слоя приработанного шлифовального круга (круг 95А F60 К 9 V)

Анализ 3D-изображений сканированной поверхности рабочего слоя шлифовального круга показал присутствие значительных площадок износа, что свидетельствует об интенсивном их взаимодействии с поверхностью заготовки в процессе резания. Форма и размеры инден-торов осуществляющих резание значительно отличаются от многих известных представлений о строении рабочего слоя абразивного инструмента. Возможности программного обеспечения профилометра позволяют строить, например, профилограммы (рисунок 3) и гистограммы распределений определяемых параметров (рисунок 4) для различных сечений сканированных поверхностей.

Полученные в ходе проведенных предварительных исследований результаты позволили получить наглядные и некоторые количественные представления о реальном строении рабочего слоя шлифовального инструмента. Сопоставление участков секущих линий, проходящих по площадкам износа, с соответствующими участками про-филограмм наглядно показывает наличие достаточно развитой внутренней микрогеометрии, что позволяет называть их площадками лишь условно.

Для набора статистической информации при определении геометрии профилей площадок износа использовался контактный профилограф-профилометр Ма^и^

PS1. Процесс замеров профилей осуществлялся с использованием специально созданной установки (рисунок 5).

X Profile

2К То ш

Рисунок 3 - Примеры профилограмм профилей сечений рабочего слоя шлифовального круга

-Я.20 -0.15 -0.10 -0.05 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20

Height

Rz: 352.35 мкм, Ra: 53.35 мкм, Rq: 63.92 мкм, Rt: 377.85 мкм

Рисунок 4 - Гистограмма распределения высот элементов рабочего слоя шлифовального круга для сечения 2, проходящего параллельно абсциссе (рисунок 3)

Рисунок 5 - Измерительная установка, оснащенная профилограф-профилометром Ма^и^" PS1

Шлифовальный круг устанавливался и закреплялся на оснащенном электроприводом шпинделе, осуществляющем периодические повороты круга на заданный угол между измерениями. Траектории движения измерительного щупа прибора по рабочей поверхности инструмента были перпендикулярны вектору скорости резания. Пример полученной профилограммы вершин зерен изображен на рисунке 6.

100.0 Ihkm]

0,0

-100.0

-л А АЛ Л л\ /К л /К

J 17 V V—-'

[0.8 мм/дел.]

4,0»

Рисунок 6 - Пример протокола замера профиля на профилографе-профилометре MarSurf PS1

Полученные профилограммы анализировались на предмет наличия на траектории измерения площадок износа. Профили площадок износа выделялись и записывались в отдельные файлы.

Полученные измерениями площадки износа использовались далее при создании компьютерной модели рабочей поверхности инструмента. Предварительно профилограммы профилей подвергались процедуре аппроксимации (рисунок 7) и затем размещались в библиотеке файлов.

Рисунок 7 - Примеры изображений аппроксимированных профилограмм профилей вершин режущих зерен

Результаты измерений площадок износа использовались в дальнейшем при моделировании рабочего слоя инструмента. Технология и процедура моделирования описана в ранее опубликованной статье [9]. Моделирование осуществлялось в программной среде конструкторской САПР T-Flex CAD 12 (№ ключа 1A4FA6A7). Моделирующая программа (макрос) написана на языке С# («си шарп»), с использованием встроенного в T-Flex компилятора. Модели вершин зерен вставлялись как отдельные фрагменты, а сама модель рабочего слоя являлась файлом 3D-сборки. Вершины зерен в объеме модели располагались в соответствии с координатами, полученными с помощью генератора псевдослучайных чисел из библиотеки Net Framework 3.5. По осям х и у координаты вершин зерен имели равномерное распределение, а по координате h в направлении от периферии к оси вращения инструмента плотность вершин зерен увеличивалась в соответствии с законом их распределения по высоте пропорционально h2,15 [9]. Изменяемые параметры модели рабочего слоя: общее количество вершин зерен, их зернистость, доля объемного содержания материала зерен в единичном объеме круга, степень твердости круга, размеры моделируемого рабочего слоя (длина, ширина, высота), форма профилей вершин зерен.

Для определения размеров сечений срезаемых вер-

шинами зерен стружек с учетом степени их перекрытия в процессе работы также использовались разработанная ранее схема и методика компьютерного моделирования кинематического взаимодействия рабочего слоя инструмента с заготовкой для схемы плоского шлифования периферией круга прямого профиля [9]. Моделирование осуществлялось с использованием полученных профилог-рафированием профилей вершин зерен. Параметры модели инструмента: диаметр - 250 мм, высота - 5 мм, марка материала абразивных зерен - 25А, зернистость - F60, номер структуры - 8, вид связки - керамическая. Режим шлифования: скорость резания - 37 м/с, глубина - 0,006 мм, скорость продольной (тангенциальной) подачи - 7,8 м/мин. Для каждого вида профиля вершин зерен программой создавался массив изображений максимальных размеров поперечных сечений срезаемых стружек (при выходе или входе в заготовку, в зависимости от направления вращения инструмента) в виде условно бесконечной ленты. Размещение вершин зерен в модели осуществлялось последовательно, начиная с передних, которые формировали начальный микропрофиль заготовки, срезаемый затем сзади стоящими зернами. Таким образом, сечение каждого среза моделировалось с учетом влияния кромок вершин всех зерен, принявших участие в формировании его контура. Изображения срезов стружек, полученных в результате моделирования, приведены на рисунке 8.

Анализ полученных результатов, их сравнение с данными, имеющимися для других форм вершин зерен [9], позволил сделать вывод, что данный фактор оказывает существенное влияние на показатели процесса микрорезания - параметры срезов активными зернами материала заготовки. Так, отношение средних площадей срезов активными зернами для форм вершин в виде конусов и профилограмм Sсрк/Sсрп равнялось 0,8. Различие результатов объясняется влиянием единственного изменяемого фактора при моделировании — формы вершин зерен. Учет влияния других значимых факторов на условия работы режущих зерен и процесс шлифования в целом будет осуществляться с учетом результатов дальнейших исследований разработанной модели.

Выводы. На основе выполненного анализа можно сделать заключение о необходимости учета и корректного представления вышеописанного фактора. Это позволит повысить адекватность существующих модельных представлений о параметрах строения рабочей поверхности инструмента, процесса шлифования и, как следствие, достоверность полученных результатов исследо-

Рисунок 8 - Изображения срезов стружек профилями вершин зерен, полученных профилографированием (впереди стоящие зерна зачернены для устранения краевого на границе рисунка эффекта при обработке данных)

ваний параметров кинематического микровзаимодействия шлифовального круга с заготовкой.

Полученные результаты используются в создаваемой системе автоматизированного проектирования ре-жимно-инструментального оснащения операций шлифования «Шлифдизайн» [10].

Исследования выполнены по контракту с федеральным государственным бюджетным учреждением «Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере» (Фонд содействия инновациям).

Список литературы

1 Новоселов Ю. К. Динамика формообразования поверхностей при

абразивной обработке. Севастополь : Изд-во СевНТУ, 2012. 304 с.

2 Peklenik J. Ground surfaces of abrasive products. International Grinding

Conference August 27-29, 1984. The Abbey on Lake Geneva Fontana Wisconsin, USA.

3 Маслов Е. Н. Теория шлифования материалов. М.: Машиностроение,

1974, 320 с.

4 Malkin S., Guo Ch. Grinding Technology: Theory and Applications of

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Machining with Abrasives. New York: Industrial Press Inc., 2008. 372 p.

5 Старков В. К. Шлифование высокопористыми кругами. М.:

Машиностроение, 2007. 688 с.

6 Корчак С. И. Производительность процесса шлифования стальных

деталей. М. : Машиностроение, 1974. 280 с.

7 Королев А. В., Новоселов Ю. К. Теоретико-вероятностные основы

абразивной обработки : в 2 ч. Ч. 1. Состояние рабочей поверхности инструмента. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1989. 160 с.

8 Переладов А. Б., Камкин И. П. Вероятностная компьютерная модель

рабочего слоя шлифовального круга //Известия Волгоградского государственного технического университета. Серия «Прогрессивные технологии в машиностроении». 2013. Вып. 10, №20 (123). С. 49-52.

9 Переладов А. Б. Повышение эффективности операций шлифования

путем направленного регулирования параметров рабочего слоя абразивного инструмента : дис. ... канд. техн. наук. Курган, 1998. 150 с.

10 URL: http://shlif.jaguarsoft.ru/

УДК 621. 922 В.К. Коротовских

Курганский государственный университет

СТРУКТУРА АЛМАЗНЫХ КРУГОВ НА ОРГАНИЧЕСКИХ СВЯЗКАХ

Аннотация. В структуре шлифовальных кругов заложены большие возможности в повышении их производительности и качества. В статье приведены беспористые структуры алмазных серийных кругов на органических связках. Показаны структуры эффективных опытных кругов с использованием в качестве пор полых сферических частиц.

Ключевые слова: структура, алмазные зерна, связка, поры, полые сферические частицы.

V.K. Korotovskih Kurgan State University

STRUCTURE OF DIAMOND WHEELS ON ORGANIC BINDERS

Abstract. Structure of grinding wheels has great opportunities to improve its productivity and quality. This paper presents nonporous structures of diamond production wheels on organic binders. The structures of effective experimental wheels with hollow spherical particles as pores are shown.

Keywords: structure, diamond grains, binder, pores, hollow spherical particles.

Структура шлифовального инструмента определяется объемным соотношением трех составляющих: абразивных зерен Кз; связки Ксв и пор Кп (при их суммарном постоянстве Кз + Ксв + Кп = 1). Кроме того, на структуру как внутреннее строение круга большое влияние оказывают размеры и форма зерен ds и пор dn. Разнообразие технологических операций вызывает необходимость получения различных структур кругов, т.е. варьирования в широких пределах всеми их составляющими: Кз, Ксв, Кп, da, dn.

Выпускаемые в настоящее время алмазные круги на органических связках имеют несовершенную структуру, так как в их составе отсутствует пористость (Кп = dn = 0). Поэтому получение структуры возможно только за счет изменения объема или концентрации Кз (автоматически и объема связки Ксв) и величины зерен алмазов d3. Формирование структур с различной концентрацией при определенной зернистости не позволяет существенно влиять на выходные показатели процесса шлифования. В связи с этим в производстве применяются в основном круги одной структуры или одной - 100%-й концентрации с объемной долей зерен алмазов Кз = 0,25; остальное -связка Ксв = 0,75 (рисунок 1). Естественно, пористость здесь может быть введена в круги за счет уменьшения объема связки без снижения прочности удержания зерен алмазов.

Подбором только зернистости d., нельзя одновременно обеспечить высокую производительность и высокое качество обработки. Поэтому трудоемкость изготовления такими кругами возрастает из-за необходимости разделения операции на черновую, чистовую, доводку. Увеличивая d^ добиваются повышения производительности шлифования, используя крупнозернистые круги при предварительной черновой обработке. Затем кругами низкой зернистости на чистовых доводочных операциях достигают требуемого качества шлифуемой поверхности. Совместить операции можно с помощью кругов малой зернистости и с развитой режущей поверхностью, обеспечивающей высокую производительность обработки [1]. Отсутствие пористости не позволяет получить такую режущую поверхность.

Для алмазного шлифовального инструмента на органических связках к ГОСТовскому определению структуры (соотношение объемных долей зерен, связки и пор) необходимо добавить и такое, как структура - сформированный каркас. Это объясняется тем, что органические связки при нагреве в процессе шлифования размягчаются и зерна алмазов теряют способность резать. Следовательно, алмазные зерна нуждаются в постоянной опоре, которую можно получить с помощью образования из них каркаса. В инструменте 100%-й концентрации он невозможен, а круги с повышенной 150% (Кз = 0,375; Ксв = 0,625) или 200% концентрацией (Кз = Ксв = 0,5) с каркасом из зерен алмазов (рисунок 2) не применяются из-за их резкого удорожания. Кроме того, в плотных структурах (по количеству зерен алмазов) нет места для пор. Здесь они могут быть получены только за счет режущих зерен, возвращаясь, опять же к 100%-й концентрации, как это делается в кругах из обычных абразивных материалов при формировании средних, открытых, высокопористых структур.

Для образования каркаса в состав некоторых серийных связок (В1-02, В2-01 и др.) в качестве их наполнителя вводятся абразивные зерна карбида бора, кремния, электрокорунда размером d^ на один-два номера ниже зернистости d.j алмазов (Кз = 0,25; Ксв = 0,75, состоящей из

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.