Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
В першому розділі виконано аналіз особливостей шліфування сучасних інструментальних матеріалів, шляхів підвищення ефективності їх обробки з урахуванням конструкцій ріжучого шару кругів з НТМ, визначені напрямки досліджень спрямовані на підвищення ефективності роботи кругів. Показано, що у пошуку шляхів досягнення задовільної шліфуємості інструментальних матерiалiв багато уваги присвячено дослідженню процесів алмазно-абразивної обробки, у т.ч. з введенням додаткової енергії та використанням спецкругів, а саме в роботах Беззубенка М.К., Внукова Ю.М., Грабченка А.I., Доброскока В.Л., Залоги В.О., Захаренка І.П., Лавріненка В.І., Матюхи П.Г., Мішнаєвського Л.Л., Новiкова Ф.В., Савченка Ю.Я., Узуняна М.Д., Шепелєва А.О., Федоровича В.О., Якiмова О.В. та iн. Встановлено, що у багатьох випадках високопродуктивного знімання матерiалу при підвищенні продуктивності обробки спостерігається збільшення як інтенсивності зносу кругів, так і шорсткості обробленої поверхні. Аналіз основних тенденцій по визначенню шляхів підвищення ефективності процесів обробки матеріалів з врахуванням такого явища, дозволив визначити два пріоритетні напрями досліджень, спрямовані на формування для певних, визначених умов обробки, відповідної характеристики робочого шару кругів з НТМ. Перший –пов’язаний з підбором характеристик (міцності, зернистості, концентрації) зерен НТМ та фізико-механічних властивостей зв’язуючого алмазно-абразивного композиту, а також відповідного впливу ТР на цей композит у процесі обробки з метою підвищення експлуатаційних властивостей кругів. Другий –передбачає розробку нових конструкцій шліфувальних кругів із різними комбінаціями чергування робочих шарів, що, у поєднанні з першим напрямом, забезпечило би покращення їх експлуатаційних показників у процесі шліфування.
З літератури відомі деякі приклади шаруватих кругів, але створення їх із спрямованою зміною шарів у коловому напрямку, коли безпосередньо у процесі обробки відбувається спрямоване поновлення ріжучої здатності круга, не проводилося. Пов’язано це з тим, що при розробках конструкцій таких кругів необхідно враховувати характеристику секторного робочого шару, геометричні співвідношення довжин секторів, особливості використання ТР для таких кругів. Деякі дослiдження по розробцi секторних кругів є відомими, але вiдсутня база для створення наукового пiдходу у цьому напрямку.
У другому розділі наведена низка досліджуваних матеріалів та методів обробки експериментів, наведено методики вимірювання параметрів процесу шліфування та виготовлення шаруватих кругів, апаратура та технічні засоби.
Для вирішення завдань роботи використовувалися відомі та спеціально розроблені методики досліджень. Дослідження провадилися на універсальному обладнанні з додатковою модернізацією для вивчення впливу електричного струму на процес обробки за умов торцевого шліфування, найбільш характерного для обробки поверхонь інструменту. Дослідження проводили на швидкоріжучих сталях (Р6М5, Р6М5Ф3 та ін.), безвольфрамових (ТН20) та вольфрамових (ВК8, ВК10ХОМ, ТТ20К9 та ін.) твердих сплавах, інструменттальних кераміках (ВО13, ВОК71 та ін.). У якості кругів з НТМ застосовували стандартні та розроблені спеціальні круги форм 6А2, 12А2-45О, 12А2-20О.
При дослідженні експлуатаційних показників кругів враховували: відносні витрати НТМ qp, мг/г; ріжучу здатність кругу Q, мм3/хв.; ефективну потужність шліфування Nеф, кВт; коефіцієнт абразивного різання f. Шорсткість поверхонь вимірювалась на профілометрі-профілографі моделі 252 тип А1. Для вирішення задач з напружено-деформованого стану в системі “зерно-зв’язка” використовувалася стандартна процедура методу кінцевих елементів, у якій вирішувалася система рівнянь рівноваги, співвідношення Коші та закону Гука із використанням програмного комплексу “Термопружність”. Структуру абразивних інструментальних композитів досліджували за допомогою електронних мікроскопів-мікроаналізаторів «CamScan-4DV» та BS-340.
Третій розділ містить результати досліджень по обгрунтуванню умов забезпечення підвищеної ефективності обробки, спрямованих на формування відповідної характеристики робочого шару кругів, його фізико-механічних властивостей із врахуванням формозмін при обробці та досягнення спрямованої зміни характеристик робочого шару безпосередньо у зоні різання.
d0. 1. e2 f3
Відомо, наприклад з робіт д.т.н. Матюхи П.Г., що ріжуча здатність кругів з НТМ при високопродуктивній обробці з часом знижується і круг вимагає відновлення цієї здатності для забезпечення продуктивної і якісної обробки. У значній мірі це пов’язане із формозмінами ріжучої поверхні круга, коли її реальна площа, що є відповідальною за знімання матеріалу, знижується. Переважно дослідники нехтують формозмінами ріжучої поверхні круга у коловому напрямку, а між тим, така формозміна існує і є істотною, бо реальна площа ріжучої поверхні, відповідальна за знімання матеріалу, складає за оцінками різних дослідників лише від 40 до 55%. З досліджень д.т.н. Лавріненка В.І. відомо, що в коловому напрямку в процесі обробки ріжуча поверхня набуває хвилеподібної формозміни, яка в розгортці має вигляд двох ріжучих нахилів –головного (ГРН) та допоміжного (ДРН) (рис. 1). Ним показано, що наведене є природнім процесом розташовування ріжучих зерен на поверхні кругу для зняття матеріалу і поступового зміщення у процесі обробки вершини хвилеподібної формозміни від т.М0 до т.М2. Після досягнення максимального положення –т.М2 навантаження на зерна досягають критичного значення і відбувається спонтанний процес вскриття ріжучої поверхні круга, що приводить до підвищення зносу і повернення форми ріжучої поверхні у положення KM0К. Надалі відбувається знову поступове припрацювання ГРН від положення КМ0 до КМ2 і циклічне повторення процесу відновлення ріжучої здатності.
З наведеного вище, в дисертаційній роботі зроблено два висновки : по-перше, для забезпечення участі у процесі обробки найбільшої ріжучої площі, а відтак підвищення зносостійкости круга, необхідно прагнути до утримання форми ріжучої поверхні у положенні, близькому до KM2К, а по-друге, хоча зворотнє зміщення вершини форми з т. М2 до т. М0, яке означає відновлення ріжу
c2
d0. 2. .
чої здатності є позитивним, але на реальному крузі воно займає до 40% поверхні, тому значна втрата зносостійкості круга відбувається саме в цей період. Таке зміщення треба залишити, але керовано зменшити величину цього зміщення, що істотно збільшить зносостійкість кругу. Для виконання цих вимог в роботі запропоновано робочий шар круга в коловому напрямку розбити на сектори
ce
(рис. 2). При цьому, визначено, що розмір секторів основного робочого шару не повинен перевищувати мінімальну величину ДРН, що відповідає положенню KM2К, для забезпечення більшої площі ГРН, а вставні сектори повинні виконувати роль забезпечення керованого відновлення ріжучої здатності кругу, але при цьому кутова різниця між точками повернення від М2 до М0 складе вже не традиційні 140–150 градусів, а лише максимум 30, що повинно значно збільшити зносостійкість кругу при збереженні процесу відновлення ріжучої здатності. Забезпечити таке відновлення вставними секторами можливо відповідною зміною характеристик ріжучого шару. Така зміна може бути у двох основних напрямках: по-перше, безпосередньою зміною характеристики ріжучого шару – зв’язкою, зернистістю та концентрацією НТМ у робочому шарі, покриттям зерен; по-друге, зміною властивостей ріжучого шару - твердістю, електропровідністю, тощо.
Для гарантованого відновлення ріжучої здатності є важливим визначити у якому саме напрямку необхідно змінювати вказані вище характеристики робочого шару на вставних секторах. Оскільки на них значно зростають навантаження в зоні контакту, то насамперед важливо визначити особливості напруженого стану системи “зерно-зв’язка”. Вкажемо, що традиційно дослідниками вважається, що робочий шар кругів з НТМ є рівномірним та ізотропним, і приймається, що еліпсоїдні зерна розташовані в ньому переважно вертикально. Разом з тим, дослідженнями д.т.н. Шепелєва А.О. та д.т.н. Лавріненка В.І. показано, що насправді в робочому шарі за стандартних умов спікання та пресування формується певна структурна орієнтація. Це підтверджують і відомі з літератури дані, наприклад, д.т.н. Лавріненка В.І. з нахилу зерен НТМ, яким показано, що зерна НТМ у робочому шарі за вказаних вище умов розташовуються по відношенню до ріжучої поверхні у напрямку близькому до кутів у 45 та 135О. Наведене підтвердили також і наші дослідження по визначенню кутів нахилу зерен в перерізі робочого шару круга КР 200/160–М2-12Е–100 (рис. 3). Тому, нами додатково була вивчена структурна організація робочого шару за стандартних умов його пресування та спікання.
|
Кут нахилу зерен, град. |
|
|
Рис. 3. Приклад гістограми розподілу кутів нахилу зерен у перерізі робочого шару кругу КР 200/160 М2-12Е 100%, перпендикулярно його ріжучій поверхні. |
Рис. 4. Показники анізотропії та орієнтації робочого шару композиту на металевій зв’язці типу М2-01 у площині його розрізу вздовж вектора дії зусилля пресування (діє з правого боку рисунку) при стандартних умовах формування алмазвмісного шару. |
Вирішення питань формування структурної орієнтації в робочому шарі розглядалося за допомогою растрової електронної мікроскопії із застосуванням системи аналізу зображень (дослідження виконувалися разом з с.н.с. ІНМ НАНУ к.ф.-м.н. Ткачом В.М.) в площині зрізу шару вздовж напрямку дії зусилля пресування, а орієнтація фіксувалася до площини ріжучої поверхні кругу. Встановлено (рис. 4), що при стандартних умовах спікання кругів показник орієнтації є близьким до кутів 45О або 135О. Наведені дані, на наш погляд, свідчать про те, що в процесі утворення алмазно-абразивних композитів, в їх структурі, хоча і рівномірній, але такій, що містить еліпсоїдні зерна НТМ, в процесі пресування та спікання за наявності жорстких бокових обмежень, обумовлених пресформою, і повинна формуватися певна структурна орієнтація в структурі робочого шару, яка і буде визначатися розвертанням зерен вздовж напрямку дії дотичних напружень за вказаних обмежень і логічно припустити, що вона буде близькою до кутів 45О або 135О.
Наведене є достатньо принциповим, оскільки впливає на напрямок досліджень. Зерна НТМ знаходяться зовсім в інших робочих умовах, аніж це традиційно уявляється дослідниками в теоретичних розробках, а це означає, що слід базуватися на зовсім інших пріоритетах як у процесі формування робочого шару кругів, так і у процесах обробки такими кругами. Насамперед це впливає на напружений стан системи «зерно-зв’язка». Для його оцінки нами використаний показник перепаду напружень по довжині зони контакту зерна із зв’язкою - max (рис. 5) і чим меншим буде значення цього перепаду, тим більш сприятливими будуть умови роботи зерен. Але, враховуючи мету нашої роботи, звернемо увагу на те, як змінюється тенденція, із зміною кута нахилу зерен, у зміні одного з найважливіших базових параметрів процесу