Наукові основи шліфування інструментальних матеріалів із спрямованою зміною характеристик контактних поверхонь - Автореферат

Шліфування таких матеріалів, характерізується швидкою втратою кругом ріжучої здатності, підвищенням, як наслідок, силових та температурних факторів процесу шліфування, що призводить до зниження механічних характеристик їх поверхневого шару, виникнення тріщин та виколок. Реальним засобом інтенсифікації процесу обробки вказаних матеріалів є зниження контактних навантажень у зоні шліфування шляхом зміни характеристик контактних поверхонь за рахунок введення у зону обробки додаткової енергії (процеси електрошліфування), що дозволить керувати характером контактних процесів у зоні обробки, використовуючи: зміну стану та складу плівок на контактних поверхнях, формозміну ріжучої поверхні кругів, ефекти зміни концентрації рухомої фази інструментальних композитів. В цілому, розробка наукових засад підвищення ефективності процесів шліфування вказаних вище матеріалів за рахунок цілеспрямованої зміни характеристик контактних поверхонь кругу та обробного виробу дозволить керувати процесами механічної та фізико-хімічної взаємодії при шліфуванні та створювати енергоекономні технології і нові інструменти, що є важливою науково-технічною проблемою, яка має велике народно-господарське значення. Мета і задачі дослідження полягають у розробці наукових основ підвищення ефективності процесів шліфування важкооброблюваних інструментальних матеріалів, які мають у структурі карбіди металів IVB - Vb підгруп, кругами з НТМ за критеріями продуктивності та якості обробки за рахунок спрямованої зміни характеристик контактних поверхонь кругу та обробного виробу на базі експериментально-аналітичного дослідження фізичних та хімічних процесів у зоні обробки. Досягнення цієї мети визначало вирішення наступних задач: - провести аналіз особливостей високопродуктивної обробки інструментальних матеріалів, що вміщують карбіди металів IVB - Vb підгруп, із введенням додаткової електричної енергії в зону обробки і визначити умови керування процесами зміни характеристик контактних поверхонь з метою підвищення продуктивності обробки, зменшення зносу кругів та енергоємності процесів шліфування;Виконаний аналіз літературних даних з фізико-механічних властивостей інструментальних матеріалів, які містять у структурі карбіди металів IVB - Vb підгруп, та показані причини їх незадовільної шліфуємості. Аналіз сучасних уявлень про механізм високопродуктивного зєму матеріалу свідчить, що основним засобом при цьому є застосування додаткового впливу: механічного, електрохімічного, електроерозійного та ін. Цей підхід є позитивним, дозволяє вирішити багато проблем обробки, але безпосередньо використовувати відомі рішення для вказанної вище групи матеріалів ми не можемо внаслідок проблем, що виникають додатково. Так, при електрохімічному шліфуванні, це буде показано далі, ще більше послабляється їх поверхня за рахунок інтенсивних анодних процесів, а при електроерозійному шліфуванні попадання електророзрядів, при прямому пробої міжелектродного проміжку, на обробну поверхню (наприклад, БВТС або керамік) призводить до її розтріскування та виколок, що автоматично виключає можливість підвищення продуктивності обробки для таких матеріалів вказаними методами. Як свідчать літературні дані, ресурсу механічного різання зернами НТМ цілком достатньо для досягнення високої продуктивності шліфування, але необхідно забезпечити умови використання цього ресурсу та значно знизити негативні прояви контактних процесів у зоні обробки, які призводять до погіршення якості обробної поверхні.Для вирішення завдань, які поставлені у роботі, використовувалися відомі та спеціально розроблені методики досліджень, наприклад, по встановленню нетрадиційних показників інформаційної структури шліфувальних кругів, коефіцієнту тертя стосовно умов шліфування, впливу технологічних рідин на інтенсивність зношування інструментальних композитів. Дослідження провадилися на обладнанні, яке широко використовується в інструментальній промисловості, з додатковою його модернізацією для вивчення дії електрохімічного та електроерозійного впливу на процес обробки за умов плоского торцьового багатопрохідного та пружнього шліфування, що є найбільш характерним для шліфування ріжучого інструменту.Традиційно дослідники прагнуть до забезпечення максимального значения анодного виходу за струмом, але, нашими дослідженнями виявлено, що навіть за найсприятливих умов ЕХШ кругами з НТМ він складає не більше 10 %. А якщо врахувати те, що підвищення температури електроліту у процесі обробки лише на 20О зменшує вихід у 1,6 рази, а використання некорозійноактивних електролітів знижує вихід ще у 1,3...2,7 рази, то слід визнати, що за цих умов анодна поляризація не може привести до відчутних результатів у електрохімічному розчиненні. Величина МЕП визначалася нами з урахуванням коефіцієнту критичного утримання зерна у звязці кругу (e), середньоймовірної товщини зрізаємого кругом шару () та глибини електрохімічного розчинення (D) матеріалу. У формулу (1) входять: продуктивність шліфування (Q), швидкість обертання кругу (VK), відносна кон