Научные основы проектирования, изготовления и эксплуатации абразивного инструмента тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.03.01, доктор технических наук Курдюков, Владимир Ильич

• Курдюков, Владимир Ильич
• доктор технических наук
• 2000

Оглавление диссертации доктор технических наук Курдюков, Владимир Ильич

Введение.

Состояние вопроса, проблема, цель и задачи исследования.

Часть I. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

АБРАЗИВНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ.

1. Математическое описание взаимосвязей: характеристики поверхностного слоя (ПС) - структурные параметры матрицы АИ.

1.1. Структура матрицы круга, ее основные элементы и параметры

1.2. Определение перечня характеристик ПС.

1.3. Размеры абразивных зерен и геометрические параметры их вершин.

1.4. Прочность абразивных зерен.

1.5. Разработка математической модели для расчета прочности удержания зерна на рабочей поверхности абразивного круга.

1.6. Экспериментальное определение плотности распределения абразивных зерен на глубине рабочего слоя шлифовального круга

1.7. Расчет объема среднестатистической поверхностной поры.

2. Математические модели связей: показатели процесса шлифования - характеристики ПС - параметры структуры матрицы.

2.1. Определение числа режущих зерен на рабочей поверхности АИ, обеспечивающего заданный уровень производительности шлифования.

2.2. Расчет минимально необходимого объема поверхностной поры, размера матричных пор и их объемной доли в круге.

2.3. Расчетная модель объемного содержания связки в матрице.

2.4. Вывод зависимости для ориентировочного расчета зернистости шлифовального инструмента.

2.5. Разработка математической модели силы резания на зерне шлифовального круга.

3. Экспериментальное определение параметров кинематического взаимодействия ПС АИ с обрабатываемой поверхностью заготовки.

3.1. Методика компьютерного моделирования рельефа рабочей поверхности АИ и кинематики его взаимодействия с обрабатываемой поверхностью.

3.2. Результаты эксперимента.

3.3. Разработка математической модели для расчета уровня шероховатости обработанной поверхности.

4. Методика оптимального проектирования АИ по заданным условиям реализации операции шлифования.

4.1. Постановка задачи оптимизации и выбор целевой функции.

4.2. Формирование комплекса ограничений целевой функции.

4.3. Моделирование технологических ограничений целевой функции

4.3.1. Ограничения, накладываемые техническими требованиями к детали.

4.3.2. Математическое моделирование ограничений по техническим характеристикам станка.

4.3.3. Ограничения на параметры режима шлифования.

4.4. Алгоритм проектирования оптимальной системы: вид операции шлифования - характеристики АИ - интенсивность съема припуска - параметры режима шлифования".

Часть II. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА.

1. Исследование поведения порошковой системы "абразивные зерна - связка - наполнитель" на различных стадиях получения АИ и выбор материала наполнителя.

1.1. Исследование дисперсной системы абразивные зерна - ПСЧ при формовании.

1.2. Выбор материала ПСЧ, как наполнителя.

2. Разработка химического и шихтового состава керамических связок для изготовления АИ с использованием плавящихся ПСЧ.

2.1. Общие положения.

2.2. Исследование влияния шихтового состава системы "керамическая связка - наполнитель" на ее огнеупорность и растекаемость.

2.3. Исследование влияния химического состава керамических связок на огнеупорность и растекаемость.

3. Исследование физико-механических характеристик абразивных композиций системы "абразивное зерно -наполнители - керамическая связка".

3.1. Анализ характеристик прочности абразивных композиций.

3.2. Выбор модели разрушения композиции и планирование экспериментальных исследований.

3.3. Расчет удельной энергии на образование новой поверхности композиции.

3.4. Определение модуля упругости и предела прочности композиции на изгиб.

3.5. Расчет размера эквивалентного дефекта и разработка методики выбора оптимальной связки.27о

4. Методика расчета рецептур и контроля прочностных характеристик АИ.

4.1. Расчет рецептур электрокорундовых АИ на керамической связке

4.2. Методика контроля прочностных характеристик готового АИ

4.3. Особенности расчета рецептуры и контроля прочностных свойств

АИ из карбидно-кремниевых шлифовальных материалов.

5. Технологические особенности изготовления алмазных шлифованных инструментов на органической связке с использованием ПСЧ.ЗОЯ

5.1. Анализ влияния зерен алмазов и ПСЧ на прочность алмазного слоя.

5.2. Оптимизация параметров структуры рабочего слоя алмазных кругов.

5.3.Исследование работоспособности опытных кругов.

Практическое использование результатов исследования и их внедрение в промышленность.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Научные основы проектирования, изготовления и эксплуатации абразивного инструмента»

Повышение эффективности металлообрабатывающих производств, а именно производительности и качества обработки, при наименьших затратах была и остается первостепенной проблемой на всех этапах развития научно-технического прогресса.

Качество детали, определяющее ее эксплуатационные показатели, в основном, формируется на конечной операции. Такой операцией, в большинстве случаев, является шлифование, как один из самых высокопроизводительных методов механического удаления припуска, обеспечивающий высокий уровень точности и качества обработанной поверхности. Степень же реализации потенциальных возможностей этого метода зависит от того, насколько удачно сочетаются характеристики шлифовального инструмента с условиями обработки.

Однако, успешно решить данную задачу на практике в настоящее время не удается по двум основным причинам.

Во-первых потому, что до сих пор отсутствуют научно-обоснованные методики расчета и проектирования абразивного инструмента (АИ) оптимальных характеристик под условия реализации конкретной операции шлифования, и потребитель инструмента пользуется только рекомендациями, основанными на практическом опыте или экспериментальных данных. В условиях же современной тендеьции машиностроения ко все более быстрому обновлению конструкционных материалов и более широкому применению в качестве таковых высоколегированных сталей, жаропрочных и титановых сплавов, обработка которых резанием затруднена, таких рекомендаций явно недостаточно для оптимального режимно-инструментального оснащения шлифовальных операций.

Во-вторых, не смотря на то, что промышленность нашей страны выпускает десятки тысяч типоразмеров АИ и инструментов из сверхтвердых материалов, отличающихся как по конструкции, так и по структурным характеристикам, но все же не всего необходимого для практики шлифования диапазона. Особенно это касается изготовления инструментов высоких номеров структуры, повышенной пористости, низкой и высокой степеней твердости. Объясняется это отсутствием экологически чистое технологии, позволяющей с высокой степенью надежности получать инструмент с такими характеристиками.

Следовательно, создание научных основ проектирования, изготовления и эксплуатации АИ является жизненно назревшей проблемой машиностроения, решению которой и посвящена настоящая работа.

На первом этапе, на основании анализа операции шлифования как большой технической системы, установлены внутренние и внешние логико-функциональные связи подсистемы АИ и дано их математическое описание. Адекватность полученных матмоделей подтверждена экспериментами реализованными на основе оригинальных методик с использованием современного оборудования и возможностей компьютерной техники. Это позволило разработать алгоритм расчета оптимальных структурных характеристик АИ под конкретную операцию шлифования с учетом условий ее реализации и технико-технологических требований к детали.

Предложен ряд новых способов получения АИ с широким спектром структурных характеристик, и на их основе разработаны оригинальные экологически чистые технологии, позволяющие изготавливать инструмент расчетных характеристик с высокой степенью надежности.

Изложены итоги лабораторной и производственной апробации основных научных и практических результатов работы. Приведены наиболее значимые примеры промышленного их внедрения - от технологий изготовления АИ на абразивных заводах до шлифовальных инструментов, изготовляемых по новым технологиям и их режимного сопровождения на машиностроительных предприятиях. Экономическая целесообразность практического использования результатов подтверждена соответствующими 8 документами (акты внедрения и производственных испытаний, научно-технические отчеты и др.).

Работа выполнялась в рамках госбюджетных и хоздоговорных научно-исследовательских работ Курганского машиностроительного института (1985 - 1995 г.г.), Курганского государственного университета (1995 - 1999 г.г.), инновационной программы «Урал-ВУЗ-Конверсия», выполнявшейся в период с 1993 - 1995 г.г. по заказу Комитета по высшей школе Министерства науки, высшей школы и технической политики Российской Федерации.

Состояние вопроса, проблема, цель и задачи исследования

Обычно выбор характеристик и разработку конструкций абразивного инструмента для конкретной операции ведут по следующей схеме /138/ (рисунок 1).

При этом разработка конструкции или выбор наиболее подходящей из стандартных - задача наиболее простая, и, как правило, не многовариантная, так как размер и форма детали практически всегда однозначно определяют вид операции, а значит, и модель станка и его типоразмер. Выбор станка задает форму и размеры абразивного инструмента (АИ).

Совершенно по-иному обстоят дела, когда доходит очередь до определения необходимых структурных характеристик АИ, не говоря уже об их оптимальных значениях. Во-первых - этих характеристик достаточно много. Во-вторых, часть из них взаимозависимы, что не позволяет выбрать их однозначно. В-третьих, выбор каждой из этих характеристик обусловлен большим количеством факторов, характеризующих условия обработки, и значительным числом требований, часто противоречивых, предъявляемых к каждой из них.

В общем случае, к характеристикам абразивных инструментов, кроме формы и размеров, относят /119, 138, 196, 215/: вид, марку и зернистость абразивного материала; вид и марку связующего; номер структуры, характеризующий объемное содержание абразивных зерен в инструменте; степень твердости инструмента, как характеристику объемного содержания связки и ее прочностных свойств, задающий, в свою очередь, прочность инструмента и прочность удержания абразивных зерен на рабочей поверхности; класс точности и неуравновешенности. Кроме того, в отдельных случаях, например, высокопористый абразивный инструмент характеризуют основным размером пор и их долей в его объеме. При выборе же наиболее рационального сочетания характеристик инструмента для конкретной операции шлифования необходимо учитывать /119, 138, 196, 215/: вид операции; тип станка и X я я оЗ ч: х к ч: о X о я со К к < эК

К я"

Он н о к о и й

X к в н к 1)

2 и н о сх н о Я и К и о со к

§ ж 1

5 н о* и

Н ^ «

Рч Р* еГ ^ к> о Я

Он к о ю ■ к л н СО О аЗ

1 Н н Я о <и к £ о « Л ей н

И о н я о к ю сЗ к к

Я" и

Рч сх,

Форма, размер и материал детали

Годовая программа

Требования к качеству

Снимаемый припуск

Станок

Режим и условия обработки

Форма

Размеры

Материал зерна

Зернистость

Связка

Конструкция

Толщина абразивного слоя

Диаметр посадочного отверстия

Материал корпуса

Метод соединения абразивного слоя с корпусом

Оформление рабочих чертежей

Рисунок 1

- Схема выбора характеристик и разработки конструкции абразивного инструмента и инструмента из сверхтвердых материалов /138/. степень его автоматизации; размер заготовки, форму и вид шлифуемой поверхности; характеристику материала заготовки (химический состав, твердость, обрабатываемость и др.); припуск на шлифование; требуемое качество обработки детали (шероховатость, структура поверхностного слоя, точность обработанных поверхностей); режим шлифования (скорость круга и изделия, величина и тип подачи); условия обработки (охлаждение, окружающая среда).

К настоящему времени предприятия отечественной абразивной промышленности и производства инструмента из сверхтвердых материалов могут изготовить инструмент по форме и типоразмерам всего необходимого для практики диапазона, на достаточно широкой гамме связок, практически любой зернистости, твердости, всех необходимых номеров структур. Хотя г не всегда с одинаковыми технологическими трудностями и себестоимостью. Особенно это характерно при получении инструментов высоких номеров структур, низких и высоких степеней твердости, технологии получения которых далеки от совершенства.

Однако использовать этот высокий потенциал на металлообрабатывающих предприятиях, в подавляющем большинстве случаев, не удается. Объясняется это тем, что из всего разнообразия шлифинструмента потребитель выбирает инструмент для конкретных операций по рекомендациям, основанным на экспериментальных данных и практическом опыте, которые предваряются следующей оговоркой, полностью отражающей реальное состояние вопроса: "многообразие сочетаний физико-механических свойств и структур обрабатываемых материалов, а также условий шлифования не позволяет однозначно устанавливать оптимальную характеристику шлифовального круга и его абразивного материала. Ниже приводятся лишь общие рекомендации, основанные на практике". Суть этих рекомендаций сводится к следующему.

Вид абразивного материала. Так, согласно /228/, инструмент из нормального электрокорунда применяют для обработки сравнительно мягких сталей (<51 НКСЭ); из электрокорунда белого - для обработки сталей средней твердости (52-^60 НКСЭ); из монокорунда - для обработки легированных труднообрабатываемых сталей твердостью более 61 БЕС; из эльбора - для чистовых операций обработки заготовок из труднообрабатываемых сталей; из легированных электрокорундов - для обработки закаленных твердых сталей; из карбида кремния - для обработки чугуна, твердых сплавов, неметаллов.

Зернистость. Крупнозернистый инструмент (зернистость номер 50 и выше) из нормального электрокорунда и черного карбида кремния рекомендуется для обдирочных работ, инструмент средней зернистости (№ 40 н- 16) из белого и легированного корунда - для продукционного (получистового и чистового) шлифования, мелкозернистый - для тонкого шлифования, полирования, доводки и суперфиниширования.

Связка. Соответственно выбирают АИ и по типу связки: для обдирочных работ - инструмент на бакелитовой связке; для точного шлифования - на керамической; для тонкого шлифования и полирования - на вулканитовой, инструмент на гибкой основе и пасты.

В качестве примеров приводятся обобщенные рекомендации по применению абразивного инструмента для операций абразивной обработки. Ниже дан фрагмент таких рекомендаций (таблица 1).

Авторы работы /196/ в разделе выбор характеристик абразивного инструмента приводят следующие рекомендации. Вид абразивного материала выбирают прежде всего в зависимости от свойств обрабатываемого материала по такому правилу: шлифование пластичных материалов с высоким сопротивлением разрыву, т.е. всех марок сталей производят инструментом из электрокорундовых материалов; твердые хрупкие материалы с низким сопротивлением разрыву (чугуны, твердые сплавы, керамика, стекла, алюми

Таблица 1 - Рекомендации по выбору абразивного инструмента для различных операций абразивной обработки

Изделие Обрабатываемый материал Операция Характеристика абразивных инструментов

Материал абразива Зернистость Степень твердости, концентрация абразивного материала Вид связки*

Шпиндели станков Сталь конструкционная легированная закаленная Круглое наружное шлифование: предварительное 24А, 92А 25ч-16 С1-С2 К

Окончательное 24А, 25А, 92А 16-Ы2 СМ1-СМ2

Штампы Сталь инструментальная Плоское шлифование: периферией круга 24А, 25 А, 92А 504-40 СМ1-СМ2 торцем круга 14 А, 15А 80ч-50 С1-С2 Б

Твердые сплавы Плоское шлифование 63С 404-25 МЗ-СМ1 К

Доводка АС2-АС4 160/125 125/100 100% :л - К - керамическая, Б - бакелитовая, М - металлическая. ниевые и медные сплавы) шлифуют инструментом из карбида кремния; алмазный инструмент применяют, в основном, для обработки твердых сплавов, керамики, полупроводниковых материалов, технических камней, стекла, а также для чистовой обработки цветных сталей и сплавов; инструмент из кубического нитрида бора (эльбора, кубонита) используют для шлифования летированных высокотвердых (>50-65 НЯСЭ) сталей, в особенности, инструментальных, быстрорежущих, жаропрочных.

Марка абразивного материала определяет более точно его применение на различных операциях. Так, например, циркониевый электрокорунд марки 38А, как наиболее прочный, назначают при обдирочном шлифовании. Электрокорунд 14А, 15А и 16А - для шлифования нетермообработанных сталей, алюминиевых сплавов, бронзы. Монокорунд 44А применяют для профильного шлифования деталей из закаленных легированных сталей. В ряде случаев для чистового шлифования и суперфиниширования стальных деталей используют карбид кремния марок 63С и 64С.

Зернистость абразивного материала выбирают в зависимости от размера снимаемого припуска и требуемой шероховатости обработанной поверхности (таблица 2).

Таблица 2 - Достижимый уровень шероховатости обработанной поверхности в зависимости от марки абразивного материала и зернистости . шлифовального инструмента /196/

Абразивный материал Зернистость Параметр шероховатости Яа, мкм

Электрокорунд 25-40 0,50-1,25

Карбид кремния 1.0-И 6 0,2-0,5

М40-6 0,08-0,16

Алмаз 125/100-200/160 0,63-1,25

Кубический нитрид бора 50/40-И 00/80 0,16-0,32

40/28-50/40 0,08-0,16

Твердость шлифовальных кругов назначают, исходя из правил: 1) чем выше твердость обрабатываемого материала, тем более мягким должен быть инструмент (исключение составляет шлифование цветных сплавов, сплавов на никелевой основе, коррозионно-стойких сталей, где используют инструмент высоких степеней твердости); 2) чем выше скорость шлифования, тем ниже твердость круга; 3) чем ниже зернистость, тем ниже твердость; 4) для более грубых работ необходимо использовать более мягкие круги; 5) чем больше зона контакта круга и детали, тем меньше должна быть твердость круга.

Структуру шлифовального круга определяют по следующим рекомендациям: круги с большим объемным содержанием зерен (структуры №4-^6) -для чернового шлифования; для получистового и чистового - круги структур №6-^8; для профильного - мелкозернистые круги структур № 10-И2.

Рекомендации аналогичного вида приведены и в работах /22, 119, 137, 138, 187/.

Отсюда становится понятно, что реальной возможности использовать на конкретной операции шлифования оптимальный по характеристикам инструмент, а значит, и достичь максимальной эффективности обработки не существует. Рассмотрим причину такого положения вещей.

Известно, что реальные абразивные инструменты представляют собой геометрические объемы различной формы, заполненные абразивными зернами с определенной объемной долей, сцементированными между собой связкой и распределенные в этом объеме, чаще всего случайным образом. Кроме того, сами абразивные частицы не имеют постоянного размера, формы и геометрии. Третьим компонентом обычно являются поры, так же распределенные в объеме инструмента с той или иной степенью равномерности и имеющие самые различные размеры и форму.

Рабочая поверхность инструмента представляет собой неравномерно и разновысотно выступающие абразивные зерна. Причем характер расположения вершин зерен на рабочей поверхности сложен и зависит как от зернистости инструмента, так и от концентрации зерен в его объеме, а также от условий формирования этой поверхности - условий правки (режим, вид правящего инструмента, степень закрепления зерен связкой и др.) и эксплуатации (режим резания, свойства обрабатываемого материала, СОТС и пр.). Все это не позволяет теоретически описать ни строение реального круга, ни рельеф его рабочей поверхности.

В связи с этим, используют различные модели абразивных инструментов, которые бы позволили это сделать.

Наиболее полно методика создания таковых предложена в /26/, суть которой сводится к следующему.

Абразивный инструмент, например, круг, представляется как ограниченная его размерами часть абразивного пространства, состоящего из абразивных частиц, распределенных в нем по такому же закону, как и в самом круге. Для сохранения подобия модели с объектом необходимо, чтобы частицы пространства по форме и размерам соответствовали таковым в инструменте, их масса и число были одинаковыми, сами они по отношению друг к другу зафиксированы неподвижно с помощью промежуточной среды (связки). В результате получают статистическую модель круга, абразивные частицы которого будут распределены по разным законам во внутренних слоях и наружном, окаймляющем инструмент, слое. Таким образом, АИ представляется состоящим как бы из двух частей (рисунок 2):

1) матрицы - статически неподвижной системы жестко связанных между собой частиц, "наследницы" метода ее изготовления, представляющей арсенал (запас) абразивного вещества;

2) поверхностного слоя (ПС) - динамически подвижного и непрерывно изменяющегося под воздействием обрабатываемого материала или правящего инструмента, местоположение которого непрерывно (равномерно или скачками) смещается внутрь матрицы.

Далее, на основе математического описания свойств абразивного пространства, определяются эти законы распределения абразивных частиц.

Так как именно абразивные зерна, расположенные на рабочей поверхности инструмента (в поверхностном слое), осуществляют снятие припуска с обрабатываемой заготовки, то очевидно, что именно его (ПС) характеристики и должны интересовать исследователей. Из обзора работ /22, 24, 26, 41, 76, 88, 89, 113, 114, 140, 163, 172, 174, 205, 221, 226 и др./ установлено, что

Поверхностный слой

Рисунок 2 - Фрагмент абразивного круга: 1- зерно; 2- связка; 3- пора основными параметрами, которыми необходимо характеризовать ПС, является геометрическая форма зерен; их число и закон их распределения по глубине рабочего слоя; расстояние между зернами в направлении вращения шлифовального круга и перпендикулярном к нему; степень перекрытия зерен друг другом; число зерен, участвующих в удалении припуска - рабочих зерен.

Очевидно, что все перечисленные характеристики поверхностгогс слоя определяются свойствами матрицы: объемной долей абразивных зерен в ней (концентрацией); характером их распределения, размерами и геометрической формой, степенью сцепления друг с другом.

С другой стороны, естественно предположить, что условия работы поверхностного слоя, параметры зоны его контакта с заготовкой, физико-механические и химические свойства обрабатываемого материала, требуемая производительность съема, качество обработки определяют необходимые характеристики рабочего слоя. Поэтому на следующем этапе выясняются кинематические параметры процесса взаимодействия вращающегося круга с вращающейся (или подающейся на круг) заготовкой: глубины резания, дуги и площади контакта, формы и размеры среза одним рабочим зерном. После чего определяются динамические параметры взаимодействия рабочего слоя инструмента с деталью (определение сил, напряжений, работ резания, теп-лофизических характеристик процесса) и их влияние на износ и работоспособность инструмента, свойства формируемой поверхности детали.

По полученным (установленным) на моделях закономерностям осуществляют анализ и описание процесса шлифования, намечают пути совершенствования как самого АИ, так и всей технологии обработки заготовок. Однако, по мнению автора /9/, и с ним следует согласиться, хотя данная методика и применялась ранее, но ни в одним известном ему случае не была доведена до конца или проведена в строгой последовательности от начала до конца.

Такая ситуация сохраняется по настоящее время, несмотря на то, что попытки найти сколь-нибудь приемлемое решение если не всей проблемы, то хотя бы части ее не прекращаются.

Объясняется это тем, что реализация практически каждого этапа данной методики связана со значительными трудностями, продиктованными необходимостью выявления и учета огромного количества взаимозависимых факторов, определяющих как структурные характеристики АИ, так и ход процесса шлифования, его выходные показатели. Дело усложняется еще и тем, что шлифование - быстропротекающий стохастический процесс и для его изучения, в подавляющем большинстве случаев, необходимо создавать оригинальные методики, приборы и установки. Это приводит к тому, что разные исследователи получают неоднозначные, а часто и противоречивые результаты и выводы. Подтверждением тому является факт, что даже по ключевым вопросам названной проблемы не существует единого мнения.

Так, например, очевидно, что от того, насколько полно и правильно предложенная модель матрицы отражает реальное ее строение, будут зависеть характеристики ПС, а значит, и адекватность математических моделей описывающих процесс кинематического и динамического взаимодействия АИ с заготовкой.

Однако, как показывает анализ работ, где приводятся модели структуры абразивного круга, одни исследователи /14, 54, 55, 75, 83, 128, 141, 142, 162, 179, 230/ считают, что зерна соединены между собой мостиками связки длина которых определяется объемной долей зерен в матрице круга. Отправной точкой такого мнения является то, что в соответствии с технологией изготовления абразивных кругов, при тщательном перемешивании всех компонентов (зерно, связка, наполнитель, увлажнитель) абразивной массы, центры зерен должны равномерно распределяться в объеме круга и находиться на равных расстояниях друг от друга.

В то же время, авторы /53, 96, 109, 120, 121, 161/ полагают, что абразивные зерна в кругах на керамических связках всегда находятся в контакте, так как температура его обжига превышает температуру плавления связки н? 200ч-300° С /109/ и, следовательно, жидкая текучая связка не может образовывать длинных мостиков из-за действия капиллярных сил.

Кроме того, разные исследователи предполагают различные схемы укладки зерен в теле абразивного круга. Так, автор /75/ считает, что наиболее вероятным (как наиболее равномерное и компактное) является размещение в узлах пространственной решетки, образованной на базе комбинации правильных четырехгранников (тетраэдров) и восьмигранников (октаэдров) зерен эллипсоидной формы. Аналогичную упаковку, но зерен в форме шаров, предложил Н.Н.Васильев /41/ и П.Е.Дьяченко /54/. В работах /128, 179/ гри-нято, что структура матрицы круга состоит из элементов, образованных восемью попарно соприкасающимися гранулами и характеризующихся углом текстуры (р (параллелепипед с острым углом ср). Существуют и другие точки зрения.

Отсутствие же единственной и непротиворечивой модели структуры не позволяет сформулировать требования к ее элементам и однозначно определить их параметры в зависимости от объемного содержания компонентов матрицы, а также установить адекватные реальным характеристики ПС круга. Последнее является первостепенной задачей, ибо от состояния ПС зависят рабочие свойства АИ: режущая способность, обеспечение требуемого качества шлифуемой поверхности. Считается, что наиболее точные характеристики рабочей поверхности можно получить при изучении ее топографии. С этой целью используют различные методы. В /163/ они делятся на 2 класса. Методы первого класса оценивают рельеф режущей поверхности инструмента с помощью геометрических, а второго - с помощью интегральных характеристик, которые по косвенным параметрам дают определенное представление о его состоянии (см. /163/ рисунок 1 стр. 16). Полученные тем или иным способом профили рельефа режущей поверхности идентифицируются определенным комплексом характеристик (например, комплексом, аналогичным набору параметров шероховатости поверхности), т.к. одним каким-либо параметром невозможно достаточно объективно характеризовать рельеф режущей поверхности.

В зависимости от методов исследования и записи рельефа, разные исследователи получают различные комплексы его характеристик. Так, по /163/, основываясь на том, что рабочая поверхность инструмента является изотропной поверхностью, для которой любой профиль достаточной длины содержит в себе информацию, которую можно распространять на всю поверхность, предлагается следующий набор характеристик этого профиля, а значит, и рабочей поверхности инструмента:

1. Коэффициент пористости рельефа абразивной поверхности на фиксированном уровне р и его изменение по высоте профиля (см. рисунок

3);

2. Относительная опорная длина профиля на уровне р и его изменение по высоте профиля о. гЩ1 ; (1)

3. Шаг между соседними профилями зерен на уровне р и его изменение по высоте профиля 5,р= , где - число пар пересечений профильр) ной линиеи уровня р\

4. Среднее число зерен Щру р)

5. Средний размер зерна Ь(р) на уровне р\

Ь(Р) =

N.

2) р(или 5С) р - уровень сечения профиля; / - базовая длина измерения профиля; ^шах - наибольшая высота профиля; кт - наибольшая максимальная высота неровностей; с - высота фиксированного уровня; Ь[ - протяженность неровности; /п; - протяженность поверхностной поры; /п0 -расстояние до первой неровности.

Рисунок 3 - /163/ Профиль режущей поверхности

По мнению автора, за основные из них следует принять относительную опорную длину профиля характеризующую контактную площадь рельефа на уровне р и шаг 5(Р) между соседними профилями зерен. Остальные можно определить через основные: п(р) = 1 - чР)

Ь{Р) = Чр) '

При этом отмечается, что величина Ц как функция высоты профиля характеризует режущую способность шлифовального круга и коррелируется с выходными показателями процесса шлифования.

Автор же, например, работы /204/ считает, что для полной оценки рельефа рабочей поверхности круга необходимо знать:

1) количество режущих кромок на единице поверхности круга и закон их распределения по высоте профиля (характеристику разновысотности);

2) геометрию режущих кромок (углы заострения, радиус закругления вершин и т.д.).

В ряде работ /50, 77, 89, 96 и др./ к важнейшим характеристикам состояния рабочей поверхности АИ относят еще и прочность удержания зерен связкой.

И все же подавляющее большинство исследователей за наиболее значимые характеристики ПС принимают число режущих зерен и характер их распределения на его поверхности и по глубине, а также геометрические параметры вершин этих зерен, изучению которых уделяют особое внимание.

Однако анализ работ /26, 76, 155, 163, 177, 209 и др./, посвященных теоретико-экспериментальному исследованию названных характеристик, показал, что несмотря на многочисленное исследования, выполненные в этом направлении во всем мире до сих пор не существует простого аналитического или экспериментального метода определения ни числа активных зерен на рабочей поверхности инструмента, ни закона их распределения в ПС, дающего однозначные и достоверные результаты даже в статическом его состоянии, не говоря уже о расчетах или экспериментальном установлении таковых в условиях прогрессирующего износа АИ.

Так, Резников А.Н. /177, 178/ при исследовании вопросов теплофизики шлифования, исходя из законов случайного распределения зерен эллипсовидной формы в поверхностном слое инструмента и, допустив три равновероятных положения таких зерен в матрице круга: параллельно рабочей поверхности круга и параллельно, и перпендикулярно вектору скорости, а также положение, перпендикулярное рабочей поверхности круга большой оси зерна (см. рисунок 4), т.е. параллельно оси X, параллельно оси Y, параллельно оси Z, получил выражение для расчета номинального количества зерен, располагающихся в среднем на 1 мм рабочей поверхности круга: и - (2-ог0+1Ж щ----(3)

200-7Г-аш -(х, +3сг ) где Jti - центр группирования зерен различных размеров в порошке определ-ной зернистости, который связан с номинальным (паспортным) размером зерна хн соотношением хн: х\ = сх • хн ; о= С2 • хн - среднеквадратичное отклонение размеров зерен.

После подстановки значения х\ и а в формулу (3), она приняла вид:

Щ---j-j-J- > (4)

200-тг-аш-х„ -(с, + Зс2") где К - концентрация алмазов в круге, %. Если объем зерен составляет 1/4 объема круга, то К= 100%; а0 - соотношение между площадью сечения зерна и площадью круга, проведенного через наибольший размер этого сечения как диаметр (по автору, «0^0,5-7-0,6). Малая же ось эллипса, к которому приведены контуры сечения зерна, будет равна а=а0 ■ х. ат - отношение фактического объема зерна W3 с наибольшей диагональю Хн к объему шара, описанного вокруг зерна, т.е.: а, ш з •

71 ■ X,.

5)

Для алмазных зерен ориентировочно принято С1=0,77; с2~0,105; 0,6; аш=0,36 и о =

65 ■ х,

2 '

6)

Рисунок 4 - Схема расположения зерен в круге

В связи с неизбежной потерей зерен в процессе шлифования и правки, фактическое количество зерен пв на поверхности круга будет меньше номинального щ на величину щ£к, т.е. пв= щ-По - £к= По - {1 ~£к), (7) с где £к = —^ - относительное критическое значение глубины заделки зерен в

Хп связке, при которой прочность их закрепления будет недостаточной, чтобы противостоять вырыванию зерен из связки. По данным автора, £к = 0,2ч-0,7. Меньшие значения принимаются для малых зернистостей и металлических связок, большие - для крупнозернистых кругов на бакелитовой связке.

Практически значение £к определяют, сравнивая значение п0, рассчитанное по формулам (4) или (6) со средним количеством зерен, видимых на 1 мм2 поверхности круга, при рассмотрении ее под микроскопом. Число же зерен, участвующих в резании, будет еще меньше, чем щ , т.к. вершины зерен расположены на различном уровне над связкой и только часть их попадет в слой, ограниченный глубиной резания.

Предположив, что распределение вершин зерен по глубине поверхностного слоя Дтах (расстояние от вершины наиболее выступающего зерна до уровня связки) можно описать, с достаточной степенью надежности, кривой нормального распределения со среднеквадратичным отклонением оь® и а центром группирования А = 0,5Атах, автор получил теоретически формулу для расчета числа режущих зерен на заданной глубине резания V.

Пр-щ -(1-е)-т, (8) где /77=0.5'

1-Ф

4.24 t ^ — -0.35

V^max J

Значения пр можно определить и экспериментально. Так, например, по данным С. Г. Редько /17/, количество рабочих зерен составляет

Ир =(0,1-0,12) По. (9)

С.Г.Редько и А.В.Королев /174/ изучали распределение абразивных зерен по глубине рабочего слоя на рабочей поверхности шлифовального круга путем измерения расстояния между вершинами зерен (в радиальном направлении круга) с помощью микроскопа. В результате анализа полученных экспериментальных данных, авторы отмечают, что наиболее точно распределение зерен можно охарактеризовать глубиной залегания #0 половины всех измеренных зерен и характером их распределения на этой глубине, который можно описать следующей показательной функцией

ZZ=a-#0k. (Ю)

Именно эти зерна участвуют, по мнению авторов, в резании и формируют обработанную поверхность. Глубина залегания Н0 и показатель степени к зависят от режима и метода правки круга.

А.В. Королев и Ю.К. Новоселов /89/ предприняли попытку рассмотреть расположение режущих граней зерен по нормали к рабочей поверхности инструмента с учетом распределения их размеров, величины выступания их над связкой и неровностей самой связки. В результате авторы получают выражение функции распределения вершин зерен по глубине рабочего слоя инструмента F(x), достаточно сложное для ее вычисления. В связи с чем, для практических расчетов, они предложили аппроксимировать ее степенной зависимостью:

F(x) = 0.24• (1.7-—)2'75 при 0< —<1.75 (11) d0 или функцией распределения

-1,65-(0.2+—)2 х

F(x) = e d° при—>-0.2. (12) d0

Тогда, если на единице рабочей поверхности абразивного инструмента находится общее число Z0 выступающих над связкой зерен, то число зерен Zx от числа Zq на участке (х,+оо) расстояния от среднего уровня связки соответствует вероятности F(x), т.е.:

ZX=Z0 F(x). (13)

При этом за начало координат приняты наиболее выступающие вершины зерен, расположенные на расстоянии 1,75 d0 от средней линии профиля связки.

А.К.Байкалов /26/, обобщая результаты ранее проведенных работ /88, 113, 160, 164, 174, 178, 205, 220, 221, 226 и др./, отмечает, что сложность явлений при шлифовании порождает многообразие точек зрения на строение рабочего слоя и математических интерпретаций полученных экспериментальных данных. Были использованы вероятностные законы описания распределения абразивных зерен в объеме рабочего слоя: равномерный, параболический, нормальный (см. таблицу 3, а также работы /88, 178/); степенная функция /174/; бета-распределение /205/; логарифмически нормальное распределение и Г- распределение /221/. Не умоляя значимости перечисленных работ и оригинальных методик исследований, автор /26/ отмечает один общий недостаток, присущий большинству рассмотренных исследований, и с ним можно согласиться. Наружный абразивный слой анализируется как отдельная самостоятельная часть инструмента, без учета ее связи с абразивной матрицей, из которой она непрерывно образуется. Учтя этот недостаток, автор показывает, что пуассоновское абразивное пространство (матрица) со статически равномерным распределением зерен сохраняет свое влияние, поскольку зерна неподвижно зафиксированы связкой по отношению друг к другу, до последнего самого выступающего зерна. Использовав прием искусственного разделения абразивного пространства на две части, он теоретически установил параболический закон распределения зерен в наружном абразивном слое, возникающий в силу статической асимметрии расположения частиц по толщине (глубине) этого слоя, соизмеримой с размерами самих частиц. Так как закономерность распределения частиц в рабочем слое выведена не из вероятного случайного распределения частиц в самом слое, а из закона распределения зерен в матрице инструмента, то можно, по мнению автора, считать установленным, что распределение группировки центров зерен, находящихся в каждом слое поверхности инструмента, тяготеет к параболической кривой, представляющей геометрическое место средних значений (математических ожиданий), плотностей зерен по дифференциально нарастающей глубине слоя.

Разноречивые же результаты разных исследователей, убедительно подтверждаемые экспериментами, являются лишь аппроксимацией распределения вершин зерен (режущих кромок) в данном шлифовальном круге для данных условий эксперимента, отражающие особенности методики его определения.

Так как число зерен в слое и формы вершин зерен задаются случайно при правке и эксплуатации, а методика и способ их определения также вно

Таблица 3 -Распределение режущих кромок в рабочем слое шлифовальных кругов по данным зарубежных исследователей /113/

Исследователь Закон распределения Режущих кромок к, мкм Круг

Сасаки и Окамура Нормальный 12 ДУАбООЫнбОУ

Ориока Параболический 10 ОСбОК

Пекленик Равномерный 3-24 ЕК36.Г(Н,6)8

Брюкнер Равномерный 20 ЕК36.Г5, ЕК6016, ЕК80Л

Мацуи и Седзи Равномерный 2 \УА80НтУ

Ида и др. Параболический (0-7мкм) 10 Б32050М

Накаяма Равномерный 40

Сато, Мацуи и Хориути Равномерный 5 \¥А60КтУ

Хонда, Симуда и Хакадзава 2 76 Пропорционально Ь ' 7 А601

Ито и ОТО Нормальный 12 \VA60K9V

Примечание: к - приблизительная глубина абразивного слоя, на которой определяется закон распределения режущих кромок. сят искажения, то исследователи не получают однозначно совпадающих зависимостей.

Несмотря на верное замечание, сделанное в адрес предшественников, выразившееся в том, что они не связывают характеристики ПС со структурными параметрами матрицы, сам автор /26/ также ограничился только доказательством того, что распределение зерен по высоте рабочего слоя можно аппроксимировать либо параболой, либо уравнением вида Хх = а- к*. С практической же точки зрения, важно иметь выражение, связывающее число р з. режущих зерен АИ с параметрами структуры его матрицы, в частности, размерами зерен абразива и их концентрацией. В настоящее же время, в большинстве случаев, этот расчет производится по выражению: гсР.з=Ы2/3-я, (14) где - число зерен в единице объема матрицы; а - эмпирический коэффициент, характеризующий отношение числа контактирующих зерен к общему их числу на рабочей поверхности АИ (см. формулы 8, 9).

При этом за «точность» такого расчета говорит тот факт, что по разным рекомендациям, значение коэффициента а принимается от 0,05 до 0,8.

Аналогичным образом обстоят дела и при решении задачи моделирования связей между характеристиками АИ и выходными показателями процесса шлифования. Обычно такие исследования имеют целью оптимизацию операции шлифования в целом (по какому-либо критерию: минимальной себестоимости или максимальной ее производительности - минимум штучного времени) при ограничениях, накладываемых условиями реализации операции или технико-технологическими требованиями к детали, путем подбора или расчета наиболее благоприятного сочетания характеристик АИ (из номенклатуры выпускаемых) и параметров режима шлифования.

Данная задача в той или иной степени решается практически в каждой работе, посвященной вопросам оптимального режимно-инсТрументального оснащения операции абразивной обработки. Но наиболее существенные и обобщенные результаты достигнуты в тех из них, где используется принцип системного подхода, когда шлифовальная операция представляется как большая техническая система, состоящая из подсистем станка, приспособления, инструмента, заготовки, зоны контакта, СОТС (см. например, работы /73, 89, 125, 128, 136, 140, 141, 157, и др./). И тем не менее ни одна из них не может претендовать на существенную полноту установления и адекватность математического описания взаимосвязей между подсистемами, а значит, и на объективность результатов решения названной проблемы. Анализ, с этих позиций, результатов даже тех работ последнего времени, непосредственной целью которых является оптимизация либо процесса шлифования /75, 96, 179/, либо конкретной операции абразивной обработки /125, 157/ с учетом характеристик исследуемого АИ, либо посвященных именно разработке принципов построения системы проектирования АИ, как, например, работа /128/, показал, что и здесь присутствуют существенные объективные и субъективные недостатки, ограничивающие их научно-практическую ценность.

Так, представленные в /128/ математические модели систем ограничений целевых функций включают параметры, определение которых само по себе является до сих пор нерешенной задачей, например, число режущих зерен на рабочей поверхности, либо базируется на экспериментальных зависимостях, характерных только для условий конкретного лабораторного опыта. Последнее касается в наибольшей степени систем неравенств, описывающих модель процесса шлифования, основу которых составляют степенные зависимости выходных показателей (77) процесса (шероховатости, мощности шпинделя, стойкости инструмента, температуры и т.п.) от параметров режима (у, 0 вида:

П=Сп -Vх" -/2п.

Кроме того, в работе не учтены и известные взаимозависимости некоторых входных и выходных параметров. В частности, число режущих зерен определяется не только структурными параметрами АИ, как в модели автора, но и является функцией интенсивности съема обрабатываемого материала, задаваемой параметрами режима шлифования. Вызывает сомнение и достаточность некоторых условий, предложенных здесь в качестве базовых ограничений. Так, условие обрабатываемости материала имеет вид: НЦ8>2НУМ т.е. микротвердость абразива должна превосходить как минимум в 2 раза микротвердость материала заготовки. Объемное же содержание пор в АИ ограничено 48%, когда практикой показана высокая эффективность высокопористых кругов (пористостью до 60% и более) /161, 166, 168, 169, 170, 190 и др./. Следует отметить также, что в комплекс ограничений, например, на производительность обработки, не включены такие характеристики, как прочность удержания зерен на рабочей поверхности и их собственная прочность. В то же время очевидно, что именно этими характеристиками определяется потенциально возможный объем единичного среза, а значит, и интенсивность съема припуска, т.е. производительность.

Этого же недостает и комплексу математических зависимостей, описывающих процесс бесприжогового шлифования, разработанный Катениным Е.П. /75/. Кроме того, здесь отсутствует ограничение производительности шлифования по допустимой степени заполнения пор на рабочей поверхности АИ, тогда как основной причиной прижогов является засаливание последней из-за нехватки объема поверхностных пор для размещения отходов шлифования.

В работе /96/ напротив, в качестве основы ограничений на производительность приняты условия достижения нагрузки на зерно, равной прочности его удержания или его собственной прочности и предельной степени заполнения пор отходами шлифования. Ограничения же, вытекающие из требований к точности обработки, а также технических характеристик шлифовального станка вообще не принимаются во внимание.

Технико-технологические ограничения на производительность операции шлифования наиболее полно учтены в работах /125 и 157/. Однако структурные характеристики круга, напрямую вошедшие в математические модели ограничений целевой функции по осыпаемости шлифовального круга, представлены только как факторы, влияющие на прочность удержания зерен. При этом за основу расчета параметров мостиков связки, скрепляющей зерна, взята модель абразивного круга, предложеннная Фадюшилым О.С. /201/, которая предполагает, что, начиная с номера структуры 4 и выше, число контактов каждого зерна сферической формы диаметром ¿4 с соседними в матрице круга неизменно и равно шести, а расстояние г между зернами в этих случаях может быть подсчитано по выражению: г=а3-{ з/—^—1), (15)

6-Ж3 где Ж3- объемная доля зерен в матрице.

Однако данную формулу нельзя считать корректной, так как для всего реального диапазона значений ]¥3 она дает отрицательные значения г. Кроме того, и среднее число зерен п3,п. на рабочей поверхности круга принято равным: т2/3

Щ.Т1. d

6-W3

16;

71 исходя из слишком грубого (что показано выше) допущения: и3.п =[ «з.]2/3, (17) где п3 = d 3

12 / 3

6-W

7r-d3\

- количество зерен в единице объема матрицы шлифовального круга, т.е. плотность распределения зерен и в матрице, и в ПС одинакова.

Это дает основание заключить, что и функциональные зависимости критической силы самозатачивания на зерне в зависимости от характеристики круга, выведенные автором /157/ на базе этих формул, также некорректны. Такое же допущение сделал Николаенко A.A. /125/ при выводе формулы для расчета количества зерен К0 на единице площади рабочей поверхности круга:

W -К. W к0=-^^-г—>- (18)

W3 + Wc+WH)-d02 wn где К\ - поправочный коэффициент на измененное условие шлифования, определяемый экспериментально.

При этом в качестве исходной принята модель Умино К. /200/, представляющая круг как систему абразивных зерен кубической формы со стороной d3, распределенных в кубическом порядке и соединенных между собой по каждой из шести граней одинаковыми мостиками связки прямоугольного сечения. Это само по себе является, в свете современного представления о строении АИ, слишком грубым допущением. Кроме того, утверждение о том, что фактическое число зерен на рабочей поверхности круга зависит от отношения объемного содержания связки Жс к объемному содержанию пор 1¥пор неверно, т.к. оно может изменяться для одной и той же объемной доли зерна, например, для 1¥3 =0,52 (пятая структура), от 0,032 для кругов твердостью ВМ2 до 1,0 для кругов твердостью ЧТ1 (см., например, таблицу 17 стр. 81 в /72/). Это означает, что при одном и том же количестве абразивных зерен в единице объема круга их концентрация К0 на рабочей поверхности может отличаться в 30 раз, что мало похоже на действительность.

Кроме того, ни в одной из рассматриваемых работ не учитывается тот факт, что в процессе работы круга зерна изнашиваются и в результате изменяются не только геометрические параметры их вершин, но и нарастает их число. Существует также и ряд других нерешенных вопросов названной проблемы, которые будут проанализированы по ходу изложения результатов данной работы.

Однако, приведенного здесь анализа научно-технической информации достаточно, чтобы сделать следующие вполне объективные выводы.

1. Несмотря на то, что исследованию процесса абразивной обработки посвящено огромное число работ как у нас в стране, так и за рубежом чрезмерная его сложность не позволила до сих пор сформировать единый взгляд ни на природу и ход физических явлений при шлифовании, ни на кинематику и динамику процесса взаимодействия АИ с заготовкой.

2. Выполненные работы слишком разнородны с методической точки зрения, а во многих из них исследуются лишь узкие вопросы, часто в отрыве от общего комплекса физических явлений, протекающих при шлифовании.

3. Решение задач оптимизации не только самого процесса, но и характеристик АИ базируется на математических моделях, в состав которых входят либо отдельные данные, либо целиком зависимости, полученные экспериментальным путем. Это ограничивает использование моделей рамками опыта.

4. Попытки комплексного аналитического решения задачи наиболее целесообразного инструментально-режимного оснащения операции шлифования также не увенчались сколь-нибудь значительными успехами, хотя именно этот путь следует считать наиболее перспективным.

5. Вопросы проектирования как АИ, так и операции абразивной обработки в целом, носят рекомендательный характер, базируясь, в основном, лишь на частных экспериментальных зависимостях, и не увязываются с технологией его изготовления, а также с технико-технологическими требованиями, предъявляемыми к детали.

6. Слабо проработаны вопросы описания функциональных связей структурных параметров АИ с характеристиками его ПС, выходными показателям процесса шлифования и технологическим обеспечением качества прошлифованных поверхностей.

7. Отсутствуют четкие критерии оптимизации, определяющие целесообразность применения АИ тех или иных характеристик на данной операции.

8. Не решена и задача рационального использования АИ заданных характеристик в условиях конкретной операции.

Учитывая эти выводы, следует заключить, что решить проблему оптимального инструментально-режимного оснащения операций шлифования можно только, имея научно-обоснованный и надежный алгоритм расчета и проектирования АИ с оптимальными для каждой конкретной операции характеристиками с учетом условий ее осуществления, разработанный на базе аналитических моделей строения структуры АИ и его взаимодействия с обрабатываемым материалом. Это позволило бы спроектировать инструмент не только нужной геометрической формы и конструкции, что возможно и сейчас, но и с требуемыми характеристиками зерна и связки, параметрами структуры.

Второй проблемой, стоящей на пути использования потребителями абразивного инструмента оптимальных характеристик, особенно высокоструктурных, является обеспечение возможностей его промышленного изготовления, т.е. создание надежной и экологически чистой технологии получения такого инструмента. Изложим более подробно существо данной проблемы.

Разнообразие условий обработки шлифованием (уровень производительности, обрабатываемый материал, технические требования по точности и качеству обработки, способ шлифования, тип абразивного инструмента и т.п.) предполагает изменение структурных характеристик АИ (объемных долей: зерна - К3; связки - Ксв; пор - Кп) в довольно широких пределах. Так, К3 для алмазных кругов меняется от 12,5 до 50%, а абразивных - от 38 до 52%; i<"CB - от 0,5 до 38% в абразивных кругах и от 10 до 50% в алмазных. Изменение Кп в в абразивном инструменте возможно от 24 до 49,5%. Алмазные инструменты практически не имеют пор. По принятой в отечественной абразивной промышленности системе пористость шлифовальных кругов одной и той же твердости (Ксв = const) не зависит от номера их структуры, т.е. от К3 и является постоянной. Изменение же Кп обеспечивается только за счет снижения или повышения твердости круга, т.е. Ксв /109/. Считается, что с повышением номера структуры (снижением К3) размеры каждой отдельной поры увеличиваются, что при неизменном общем их объеме приводит к уменьшению их числа. Распределение же пор по объему круга является произвольным.

При изготовлении абразивных инструментов, кроме получения требуемого соотношения между параметрами структуры, необходимо обеспечить максимально равномерное распределение по его объему и самих компонентов (зерна, связки и пор). Действительно, шлифование представляет собой процесс массового микрорезания обрабатываемого материала отдельными абразивными зернами, и потому логично предположить, что наиболее благоприятные условия работы режущих зерен будут в случае, когда постед ние расположены равномерно по его рабочей поверхности. В этом случае равномерно между ними распределяется и нагрузка шлифования, а значит, наиболее полно будет реализована потенциальная режущая способность и зерен, и круга в целом. Такое возможно, если абразивные зерна равномерно расположены и в объеме инструмента. Адекватное зернам распределение пор и связки в круге также положительно скажется не только на физико-механических, но и на его эксплуатационных характеристиках. Однако равномерное распределение зерен, связки и пор в инструменте хотя и необходимое, но не достаточное условие для благоприятной работы режущего абразивного зерна. Необходимо, чтобы перед каждым таким зерном на рабочей поверхности круга имелось свободное пространство для размещения срезаемой зерном стружки, частиц шлама (продуктов износа предшествующего зерна), смазочно-охлаждающих средств и др. Другими словами, сформирована поверхностная пора. При этом объем этой поры (пространства) должен быть возможно большим, а ее форма близка к сферической для того, чтобы отходы микрорезания размещались в ней максимально свободно при прохождении зерном зоны контакта с деталью и наиболее легко удалялись во время его свободного пробега. Увеличить объем поверхностной поры можно только увеличивая размер пор в теле круга, т.е. повышая его объемную пористость. При этом следует иметь в виду, что число объемных пор должно быть равно числу зерен в объеме круга. Последнее означает, что увеличить объем единичной поры можно, снизив число зерен, т.е. объемную долю зерен в круге. Это справедливо, если объемная доля связки в круге остается постоянной. При фиксированной объемной доле зерен в круге увеличить объемную долю пор можно только за счет уменьшения Ксв. При этом для сохранения прочности закрепления зерна на рабочей поверхности круга и прочности круга в целом, необходимо иметь более прочную связку, если ее уменьшенного количества будет недостаточно для обеспечения необходимых прочностных свойств. Тот факт, что круги повышенной пористости работают более эффективно, при всех прочих равных условиях, известен давно. Так, например, еще в 1951 году Рахмаровой Н.С. /170/ показано, что при работе высокопористыми шлифкругами толщина дефектного поверхностного слоя уменьшается в 3-5 раз, температура в зоне шлифования снижается, прижоги ликвидируются. Окамура и Сасаки /132/ пришли к выводу, что съем металла при шлифовании не зависит от процентного содержания абразивных зерен (структуры) в круге, но с повышением его пористости возрастает. Чтобы предотвратить "засаливание", нужно, по мнению Я.^УЪеШе /229/, выбирать шлифкруги с большей пористостью.

Таким образом, для того, чтобы повысить пористость шлифкруга, необходимо либо снизить объемную долю зерна, либо связки, либо того и другого вместе. С другой стороны, первое уменьшает количество зерен на рабочей поверхности инструмента и приводит к увеличению нагрузки на зерно; второе снижает прочность закрепления зерна и объемную прочность шлиф-круга. При одновременном снижении объемной доли зерен и связки оба процесса идут параллельно, но с разным эффектом. Так, снижение К3 приводит к увеличению размеров мостиков связки, скрепляющих зерна, из-за уменьшения их числа, вызванному снижением числа контактов между зернами - координационного числа. Уменьшение же объемной доли связки однозначно ведет к снижению прочности удержания зерен на рабочей поверхности инструмента и его объемной прочности.

Сказанное наиболее характерно для инструмента с высокой концентрацией зерен. В таких инструментах их каркас сформирован абразивными зернами, а связка их только "цементирует" (инструмент на керамических связках). Для такого инструмента достичь существенного увеличения пористости можно только за счет снижения концентрации абразивных зерен (К3). Тем более, что и значение К3 в таких инструментах в большинстве случаев находится в пределах 50%, т.е. значительно превосходит среднее значение Я"св=10-15%.

На этот вариант работает и то, что в шлифовальных инструментах (за исключением инструментов на гибкой или эластичной основе) количество активных (участвующих в резании) зерен (Со) не превышает 10 - 15 %. Остальные - удаляются во время правок или в процессе самозатачивания неиспользованными. Поэтому можно также предположить, что уменьшение К3 до какого-то предела вообще не вызовет каких-либо неблагоприятных последствий, с точки зрения кинематики процесса шлифования. В частности, не будет наблюдаться, как принято считать, увеличения нагрузки на отдельное активное зерно. Просто с уменьшением К3 возрастет процент активных зерен АС:

АС=^, (19) С где Са - число активных зерен на рабочей поверхности,

С - общее число зерен. Ибо понятно, что уровень 10 - 15% не может оставаться для любого К3. При увеличении К3 до 100% он уменьшается, асимптотически приближаясь к нулю, а с уменьшением К3 до 0 доля активных зерен повышается и может достигнуть 100% при каком-то К3 = Ккр. Таким образом, однозначно говорить об увеличении нагрузки на зерно из-за уменьшения К3 можно, только если 0 < К3 < Кр (см. рисунок 5).

Рисунок 5 - Зависимость доли активных зерен АС от их концентрации К3

В инструменте же из сверхтвердых материалов (СТМ) основным резервом повышения пористости следует считать уменьшение объемного содержания связки (связующее + наполнитель) - Ксв. Ибо эти инструменты характеризуются относительно малой объемной долей абразивных зерен (12,7 -37,5%). Остальной объем заполняется обычно связкой, хотя такого ее количества для обеспечения требуемой прочности закрепления зерен на рабочей поверхности не требуется.

Изложенное позволяет заключить, что принципиально возможно варьировать объемными долями зерна, связки и пор в довольно широких пределах, а значит, возможно получить инструмент с оптимальным их значением для каждой конкретной операции шлифования. При этом оптимальной следует считать структуру, в которой обеспечено требуемое соотношение не только К3, Ксв и Кп, но и размеров зерна (¿4) и пор (¿/п), а также выполнены условия: число пор равно числу зерен; распределение компонентов по объему круга максимально равномернобГ^^

Обеспечить такую структуру по существующей классической технологии, когда абразивный инструмент получают из абразивной массы, состоящей из смеси абразивных зерен, компонентов связки и клеящего вещества (временного связующего), а инструменты различной твердости и структуры изготавливают с использованием связки постоянного шихтового состава, изменяя только соотношение объемов зерна, связки и пор, не представляется возможным. Шихтовой состав связки если и меняют (существует значительное количество связок разнообразного шихтового состава), то только с целью получения после обжига керамического материала связки с различными физико-механическими свойствами (прочность, адгезионная активность к зерну, теплопроводность и т.д.). ГОСТом предусматривается изготовление инструментов 12 номеров структуры и 18 степеней твердостей, получаемых за счет изменения объемной доли зерен в диапазоне 62-38%, связки - 0,538%. При этом их объемная пористость получается в пределах 24-49,5%. Традиционная же технология позволяет более или менее надежно получать инструмент с объемным содержанием: зерна 46-52%, т.е. средних номеров структур; связки от 4,5 до 30% и пористостью 24-43,5%.

Попытки получать инструмент с более низким содержанием зерна, не изменяя Ксв, и за счет этого увеличивать его объемную пористость наталкиваются на следующую трудность.

В прессовке круга из такой абразивной массы зерна, при равномерном их распределении, будут контактировать друг с другом через прослойки связки. Во время обжига связка расплавится и зерна под действием собственного веса и сил поверхностного натяжения связки в местах их контактов начнут смещаться навстречу друг другу и сформируют жесткий каркас, но меньшего объема. Произойдет так называемая усадка круга. В результате получится круг с большим и более высокой степени твердости (большим Ксв), а значит, еще меньшей пористости, чем у круга с большим К3, но изготовленного без усадки.

Кроме того, и прессовки из такой массы получаются рыхлыми и непрочными из-за ненадлежащего заполнения прессформы абразивной массой. Во избежание этого недостающий объем зерен дополняют равным ему объемом связки, хотя для выполнения своей основной функции - обеспечения требуемой прочности удержания зерна на рабочей поверхности круга, такого количества связки не требуется.

Итак, показано, что обеспечение устойчивого каркаса зерен и прочности сырца при изготовлении кругов с К3 < 50% за счет введения в абразивную массу дополнительного (к необходимому) количества связки неэффективно. В этом случае, если связка плавящаяся, круг дает усадку, а если спекающаяся - не обеспечивается необходимая прочность удержания зерна на рабочей поверхности круга и прочность круга в целом.

Причем, со снижением объемной доли зерен в абразивной массе уже на стадии формования увеличивается неравномерность их расположения по объему круга, так как зерна не контактируют друг с другом и поэтому жесткого каркаса из зерен не получается. Повышенное содержание связки снижает потенциально возможную пористость круга, а значит, и поверхностную пористость, в результате чего теплонапряженность процесса шлифования повышается.

Кроме того, при такой технологии, процесс образования пор в объеме круга идет произвольно (неуправляемо). В результате получаются поры нерегулярные как по форме, так и по объему и расположению.

Очевидно, во избежание этого необходимо, чтобы недостающий обьем прессовки дополнялся введением в абразивную массу какого-либо наполнителя определенного гранулометрического состава. При этом на стадии формования он выполнял бы роль опоры для зерен, равномерно их распределяя по объему и создавая жесткий каркас, а во время термообработки круга или непосредственно во время его эксплуатации удалялся, формируя пору.

К настоящему времени с использованием такого подхода предложено большое количество способов изготовления АИ с повышенным содержанием пор. Анализ этих технических решений позволил свести все их многообразие к следующим группам (рисунок 6).

Наиболее обширную группу представляют способы, использующие в качестве наполнителя выгорающие при обжиге или термообработке инструмента вещества. Такие наполнители на стадии прессования обеспечивают равномерное расположение зерен, выполняя функцию дистанционного элемента, а во время темообработки выгорают, оставляя после себя поры. Так, по а.с. ЧССР /18/, в состав абразивной массы вводится от 1 до 10 частей гранулированного карбомида [Со(№)2)2]; по заявке /62/ (Япония) -пробковые частицы диаметром 0,5-1мм; по а.с. (СССР) /5/ предлагается вводить сетку из выгорающего материала; по пат. США /151/ - частицы парадихлорбензо-ла, по пат. ФРГ /150/ - нафталин, опилки, пробку, синтетические материалы; по заявке /61/ (Швеция) - пентаэритритол, дипентаэритритол и их смеси; по а.с. НРБ /15, 17/ и пат. ПНР /148/ в качестве наполнителя используются вещества на основе стирола и т.д.

Вторая группа представляет собой способы, в которых повышение пористости абразивного инструмента достигается за счет введения полых сферических частиц, невыгорающих при обжиге. Так, по пат. Австрии /146/, ин

Уменьшение объемной доли связки

Вспенивание абразивной массы

Наполнители с высокой собственной пористостью

Изменение технологических параметров

Испаряющиеся наполнители при термообработке и в к о ч т> св о СП о. и о го с II а. и х > X

ЧО 5 О 2 о О

Си О

ЧО 1-1 ^

00 О

Г- о

•I- го О (М 11 II р. я га = х > Ж м О

СП <

00 о

ЧО оо о к о о ' .1 о го сч о Он с« г

Наполнители, выгорающие при термообработке

Наполнители, плавящиеся при термообработке о ^

V© 1П 1Г> N с-Г и и Й с л о « к <и н о

ЕГ Л Ч и § со к

Наполнители с низкой механической прочностью

Наполнители, выгорающие при температуре шлифования

Наполнители, вымываемые СОЖ и

X т

Я"

О. со ьГ о

2 и о о. о 4 О

8 св И

О О, С С к" ^ ы ч к с р а л И о о Й И оч о ю ей о И о ч в

-1

II -еей О. и и

Наполнители, выплавляющиеся при температуре шлифования и а о а о в >в в я и й £ св « О Ч

О « о а о Л о С

СП н сч оо ЧО гч о В о и

Рисунок 6 - Классификация методов формирования пористых структур абразивного инструмента струмент содержит большое число полых гранул диаметром 500±5 мкм, заполненных смазывающим веществом; по патенту Австрии /153/ инструмент изготавливают из полых абразивных зерен, заполненных частично или полностью одним или несколькими активными наполнителями.

Основное назначение этих решений - повысить эффективность процесса шлифования за счет введения в зону резания смазывающих и активных веществ, а не изменить структуру.

По пат. Англии /144/ используется наполнитель в форме полых сфер из алюмосиликата; по заявке Японии /64/ - неорганический наполнитель в виде полых элементов, по пат. Англии /149/ - частицы сферической формы (из смолы, керамики, стекла), по а.с. СССР /1/ - полые тонкостенные электрокорундовые частицы размером 0.45-0.65 размера зерна.

Созданию и исследованию работоспособности высокопористых шлиф-кругов посвящено большое количество работ, выполненных в разное время /110, 131, 133, 161, 188, 189, 190, 191, и др./. В этих работах испытывались круги, изготовленные различными способами как первой группы, например, в работе /161/, где в качестве порообразователя использовался бисер сополимера марки МСН зернистостью 40, 80 и 125, так и круги, полученные с применением невыгорающих полых микросфер, например, в работах /131, 161, 188, 189, 190/. Производственные испытания работоспособности кругов показали, что эффективность процесса шлифования повышается. Однако анализ использования различных видов наполнителей, наряду с их возможностями по формированию необходимой структуры круга, выявил и их принципиальные недостатки.

Так, общей отрицательной чертой выгорающих наполнителей является выделение вредных веществ в атмосферу при обжиге, а также склонность к трещинообразованию вследствие того, что при сгорании наполнителя выделяется большой объем газов, которые, выходя на поверхность круга, образуют сеть крупных пор, сообщающихся друг с другом каналами, ослабляя тем самым мостики связки, и значит, снижая прочность круга в целом и его работоспособность. Кроме того, выделяющиеся газы, как правило, токсичны, загрязняют окружающую среду и нарушают состав атмосферы газовой печи. Золистые вещества, оставшиеся в круге после сгорания наполнителя при расплавлении связки, попадают в нее в виде включений, становясь концентраторами напряжений, снижают дополнительно ее прочность. Плавящиеся наполнители растворяются в связке и изменяют ее состав, это отрицательно сказывается на ее физико-механических свойствах. Кроме того, такие наполнители не позволяют значительно увеличить пористость, т.к. их объем при расплавлении практически не меняется. Скорее всего, эффект достигается только регулярностью структуры (более равномерным распределением зерен и пор по объему круга), а также за счет упорядочивания формы пор.

Формирование пористой структуры абразивных инструментов возможно путем вспенивания абразивной массы во время спекания или обжига за счет изменения технологических параметров термообработки и введение наполнителей, испаряющихся или вспучивающихся (увеличивающихся в объеме) /3, 19, 21, 63/. Так, в способе изготовления абразивного инструмента /21/ термообработку кругов из абразивной массы, включающей абразивные зерна, фенолформальдегидную смолу, наполнители, предложено проводить в закрытой прессформе с повышенной скоростью нагрева (30-90 град./мин) до температуры 270-400°С. При этом объем абразивной массы берут в пределах 20-^-60% объема плотного круга. В этих условиях абразивная масса вспенивается с образованием пор, заполняя весь объем прессформы.

В инструменте, полученном по /3/, абразивную массу, свободно уложенную в прессформу, спекают, нагревая от комнатной температуры до 180-200°С со скоростью не более 5град./мин. Здесь поры образуются за счет газов, возникающих в процессе полимеризации. В техническом решении /63/, для образования пор используют наполнитель в виде неорганической осадочной породы, вспенивающего агента и окиси алюминия. По /19/, в качестве порообразователя используют насыщенный водой кокс.

К недостатком этих способов следует отнести крайне неоднородное распределение пор, их объемов и форм, в том числе и в мостиках связки. Кроме того, часть газов выделяется в атмосферу, образуя множество нитевидных каналов, ослабляющих структуру круга и прочность закрепления зерен связкой.

К особому (поверхностному) типу порообразователей относятся вещества, разлагающиеся не в процессе изготовления, а в ходе эксплуатации инструмента. К ним относятся материалы, которые размягчаются при нагревании с образованием продукта, растворимого СОЖ, и вымываемые ею при шлифовании. Так, согласно /20/, в качестве такого наполнителя использованы соли щелочных металлов и угольной кислоты (гидрокарбонаты, нейтральные карбонаты и т.п.), а в /2/ - кристаллы или гранулы размером 0,01^-5 мм фосфата аммония.

Основной положительный эффект достигается за счет того, что при нагревании выше 60°С гидрокарбонаты, например, натрия, переходят в нейтральную соль (2ЫаНС0з=Ка2С0з+С02+Н20). При этом значительная часть углекислого газа и паров воды задерживается в твердеющем абразивном ^руге, формируя его пористую структуру уже на стадии изготовления. Во время шлифования за счет вымывания карбоната создается дополнительная пористость. Таким способом можно получать только поры незначительных размеров. При формировании же крупных пор и вымывании соответствующего количества вещества, происходит разупрочнение связки и снижение прочности удержания зерен абразива на рабочей поверхности круга. Кроме того, эти вещества при измельчении и смешивании комкуются, затрудняя получение однородной массы /3/, а некоторые из них разлагаются с выделением вредных паров и газов, например, фосфат аммония (ГПЛ=192°С) с выделением азотистоводородной кислоты МН3. Введение в абразивную массу, например, для изготовления алмазного инструмента, в качестве наполнителей металлов с низкой температурой плавления (олова, висмута, свинца) (см. например, /16/ - а.с. СССР 220089, 268231) можно отнести также к способам повышения поверхностной пористости, т.к. их частицы, выплавляясь, при температуре шлифования, освобождают место для отходов микрорезания. Хотя причина их введения - в создании эффекта поверхностной активации обрабатываемого материала. Оба эти эффекта усилены техническим решением автора /10, 103/ за счет введения в состав массы, содержащей легкоплавкий металлический наполнитель, порошка металла с низкой температурой вспышки (магния). Частицы этого наполнителя под действием температуры шлифования, развиваемой на абразивных зернах, воспламеняются, выделяя дополнительное количество тепла, для более надежного расплавления частиц легкоплавкого материала, а на месте первых образуются поры. Т.к. в состар массы такого наполнителя вводится до 40% по объему, то прирост поверхностной пористости очень значителен, а условия работы режущих зерен облегчаются настолько, что их расход снижается до двух раз при одновременном увеличении производительности шлифования до 1,5 раз.

Введение в состав абразивных масс наполнителей с низкой механической прочностью, таких, например, как графит, дисульфид молибдена, сера и т.п., также приводит к повышению поверхностной пористости рабочего слоя абразивного инструмента. Эффект здесь достигается в результате того, что, имея низкую механическую прочность и, как правило, адгезию к основе связки и абразивным зернам, эти частицы, выходя на поверхность, легко разрушаются стружкой и микронеровностями поверхности резания. В результате освобождается занимаемый ими объем для размещения отходов шлифования и СОЖ. Хотя основная роль, которую играют этого типа наполнители, - твердая смазка. Общим недостатком, сдерживающим распространение последнего способа, является то, что обладая низкой механической прочностью, такой наполнитель при смешивании абразивной массы пылит, загрязняя поверхность абразивных зерен. Это резко снижает адгезию последних со связующим и, как следствие, прочность удержания зерен на рабочей поверхности и собственную прочность круга. Стараясь уменьшить этот недостаток, в состав массы вводят дополнительно наполнители, упрочняющие связку, например, порошки металлов меди, алюминия, железа, вольфрама и др. /152/, что снижает первоначальный эффект - повышение поверхностной пористости.

Анализ изложенного позволяет заключить, что наиболее эффективным порообразователем являются частицы, способные выполнять при необходимости роль и опоры для абразивных зерен и пор. Причем пор, закрытых во избежание заполнения их связкой на стадии перемешивания компонентов абразивной массы и легко вскрывающихся при выходе на рабочую поверхность в процессе шлифования, либо расплавляющихся в процессе термообработки, не ухудшая физико-механических свойств контактных связей между зернами (мостиков связки). Этого легко можно достичь, если уже на стадии приготовления абразивной массы в ее состав ввести поры в их физическом эквиваленте, т.е. в виде максимально полых сферических частиц необходимого размера из материала с надлежащими (подходящими для условий технологического процесса изготовления конкретного абразивного инструмента) физико-механическими свойствами (прочность, температура плавления или термостойкость, химический состав, экологическая чистота и т.п.).

Кроме того, эти частицы должны соответствовать и ряду других требований:

- размеры и физико-механические их свойства должны обеспечивать формирование оптимального каркаса из абразивных зерен (их укладку) на стадии прессования и максимально сохранять его в процессе термообработки. При этом собственная пористость наполнителя должна быть максимальной, чтобы не снижать расчетную (рецептурную) пористость готового инструмента;

- иметь высокую адгезию к материалу связки или позволять нанести адгезионно-активные по отношению к связке покрытия, в случае, если условия изготовления инструмента не приводят к изменению их исходного состояния. Например, температура термообработки не превышает температуру плавления материала наполнителя. В противном случае, иметь химсостав, близкий к химсоставу связки или ее компонентов для сохранения расчетных физико-механических свойств последней;

- использование частиц не должно усложнять технологический процесс изготовления АИ и снижать его экологическую чистоту;

- иметь сферическую форму или близкую к ней. Пора такой формы снижает концентрацию напряжений, служит тормозом (ловушкой) на пути распространения трещин. При максимальном объеме имеет минимальную поверхность, что требует минимального количества связующего, создает оптимальные условия для размещения и удаления отходов шлифования из зоны резания.

Указанным требованиям в наибольшей степени удовлетворяют полые сферические частицы (ПСЧ) из стекла, керамики и т.п. /25, 122/.

Выпускаемые промышленностью ПСЧ имеют правильную сферическую форму и строго контролируемые размеры. Диаметр сфер мсжет варьироваться от 0,020 до 50,0 мм, а толщина стенок от 1 мкм. Наибольшим объемом выпускаются микросферы с диаметром 20-180 мкм и толщиной стенок от 1 до 5 мкм.

Полые сферы (микросферы) в качестве наполнителей достаточно широко используются при производстве пластмасс. Известен, например, целый класс композитных материалов, называемых синтактными пенопластами (сферопластами), состоящими из полимерной матрицы и распределенных в ней ПСЧ /28/.

Применить ПСЧ в качестве порообразователя при изготовлении абразивных инструментов впервые у нас в стране предложено П.П.Третьяковым, В.Н.Тимофеевым. Б.П.Кудряшовым. В.Т.Ивашинниковым /1/. Здесь шлифовальный круг состоит из абразивных зерен объемной долей 30-37%, полых сферических частиц, составляющих 0,5-0,54 объемной доли абразивных зерен, при соотношении их размеров <Зпсч/с13=0,45. При этом пористость ПСЧ составляет примерно 85%.

В работе /96/, посвященной исследованию физико-механических характеристик и работоспособности шлифкругов, изготовленных по данной рецептуре, отмечается, что при шлифовании ими быстрорежущей стали Р6М5 наблюдается снижение: сил до 1,8 раза; средней контактной температуры на 30-45%; количества остаточного аустенита в поверхностном слое в 1,3-1,6 раза; высоты микронеровности в 2-3 раза по сравнению с обработкой серийными кругами. Опытные круги имели более высокую размерную и прижоговую стойкость. Все это позволило увеличить производительность обработки быстрорежущей стали Р6М5 до 4 раз.

Здесь же отмечается возможность и необходимость, при стремлении добиться повышенной пористости шлифовального круга, оптимизировать не только объемное соотношение абразивных зерен и ПСЧ, но и размеры частиц с тем, чтобы был получен оптимальный вариант строения каркаса зерен (структуры круга). Так, если взять вариант (рисунок 7 а), когда размеры зерен и ПСЧ равны, и одинаковы их объемные доли, то получится структура, в которой абразивные зерна контактируют через микросферу. Ввиду того, что прочность ПСЧ не высока (0,07-0,08Н при сжатии между двумя плоскими пластинками), необходимая средняя прочность закрепления зерен, да и прочность круга в целом, может быть достигнута лишь при значительных количествах связки. Это приведет к соответствующему снижению естественной пористости. Хотя при таком варианте каждому зерну соответствовала бы одна пора , причем большого объема.

Второй вариант структуры (рисунок 7 б) представляет больший интерес, так как в этом случае зерна будут контактировать друг с другом. Наличие перемычек из связки между зернами обеспечит достаточную прочность «каркаса» из зерен, а ПСЧ будут служить как бы дистанционными элементами, помогающими зернам сохранить крупноячеистую структуру. Кроме того, в зависимости от степени различия в размерах между зернами и ПСЧ и их объемных долей, последние будут обеспечивать некоторое дополнительное количество перемычек, удерживающих зерна на рабочей поверхности круга. Это, можно ожидать, повысит однородность их закрепления.

Вариант (в) структуры (рисунок 7) возможен при превышении размерами зерен величины 5с1пт /95/. В этом случае зерна будут разделены прослойками из ПСЧ, и можно ожидать высокую однородность их закрепления, но поверхностная пора будет как бы разделена на множество мелких ячеек. Это значительно затруднит свободное размещение стружки и отходов шлифования в зоне резания и очистку межзернового пространства от них во время свободного пробега режущих зерен. Эти соображения и результаты проверки работоспособности кругов и привели автора к заключению, что оптимальная структурное строение круга будет обеспечено, если взять отношение размеров ПСЧ и зерен «0,5, а соотношение их объемных долей 1:2 при суммарном их содержании в круге 46%. При этом суммарная объемная пористость, например, для круга твердостью М2 будет равна «60%, что на 15% выше, чем получают в кругах по стандартным рецептам.

В итоге в работе подтвержден вывод о том, что полые микросферы эффективны в качестве структурной составляющей и позволяют получать различные укладки зерен и пористость круга. Отмечается также, что при перемешивании абразивной шихты, содержащей такой наполнитель, создаются дополнительные поверхности скольжения, увеличивается подвижность массы, что облегчает процесс смешивания (получение однородной смеси).

Очевидно, все эти свойства ПСЧ проявятся и при изготовлении абразивных масс с любым связующим, в том числе и органическим, например, на основе фенолформальдегидной смолы (пульвербакелита). На основе этой идеи нами было предложено техническое решение, защищенное а.с. СССР № 1355470 /4/. Сущность решения сводится к тому, что в массу, содержащую алмазные частицы, органическую связку с абразивным наполнителем, в качестве последнего введены ПСЧ пористостью 90-95% из электрокорунда. Размер ПСЧ принимался равным 0,66-1,0 размера алмазных зерен, а органическую связку брали в объеме, от 2 до 6 раз превышающем объем вводимых ПСЧ. Испытания кругов, изготовленных из таких масс показали следующее.

Рисунок 7 - Возможные варианты структуры абразивного круга с наполнителем из полых сферических частиц (ПСЧ) /96/

Во время работы инструмента частицы наполнителя, выходящие на рабочую поверхность, вскрываются даже при незначительных нагрузках (7-8 г) и не образуют дополнительных площадок трения, как это происходило бы при использовании в качестве наполнителя плотных абразивных частиц произвольной формы (карбида бора, электрокорунда, карбида кремния и т.п. - см., например, патенты США №№ 2333429, 3087803, ФРГ № 1571211, а.с. СССР №№ 220089, 268231). Поэтому теплонапряженность процесса шлифования снижается, а внедрение режущих зерен в обрабатываемый материал облегчается. Кроме того, вышедшая на поверхность и вскрывшаяся частица образует поверхностную пору, создающую более благоприятные условия для размещения стружки, срезаемой зерном и продуктов износа предыдущего зерна в зоне резания и их удаления с рабочей поверхности круга во время свободного пробега. Это снижает риск «засаливания» круга. Результаты сравнительного испытания опытных кругов, представленные на рисунке 8 в виде зависимости удельного расхода алмазов при плоском шлифовании твердого сплава ВК8 кругами, изготовленными из предлагаемой массы с различным соотношением объемных долей связки VCB и ПСЧ из электрокорунда К, при соотношениях размеров ПСЧ -dH и адмазных зерен d3, равных 0,88; 1,1; 0,55 (на рисунке 8 позиции 1, 2, 3 соответственно) с кругами на связке В1-02 (прототип) - поз.4, показали следующее.

Наибольший эффект наблюдается при работе кругами с соотноше- -ниями объемов связки и ПСЧ в пределах 3-4, а размеров ПСЧ и режущих зерен 0,8-0,9. По сравнению с кругом, изготовленным из известной массы, у такого круга удельный расход алмазов ниже в 2,5 раза (0,75 против 1,73 мГ/Г - штрихпунктирная линия на рисунке), а параметр Ra шероховатости обработанной поверхности при этом снижается с 0,50 до 0,12 мкм при обработке твердого сплава ВК8 с глубиной шлифования 0,025 мм; поперечной подачей 1,0 мм/ход; продольной подачей 12м/мин и скоростью резания 30 м/сек.

Такой эффект очевидно объясняется тем, что структура круга максимально соответствовала структуре, показанной на рисунке 9. Здесь на каждое зерно приходится своя пора размером, равным размеру зерна, а благодаря более значительному объему органической связки в алмазных кругах, чем в абразивных на керамической, прочность закрепления зерен оказалась достаточной для удержания их на рабочей поверхности круга.

Однако, при необходимости использования в круге мелкодисперсных алмазных частиц, (шлифпорошков), данная структура неэффективна из-за слишком мелких пор. Такой круг при работе быстро засаливается и его работоспособность снижается. В этом случае предпочтительно обеспечить каркас рабочего слоя из крупных ПСЧ, которые бы разделили мелкие абразивные зерна, образуя из них агрегаты, которые будут эффективно срезать обрабатываемый материал, а вскрытые при выходе на рабочую поверхность ПСЧ позволят свободно разместиться в них отходам шлифования.

В результате производительность обработки может быть значительно увеличена, даже мелкозернистым кругом. Эта идея была нами реализована в техническом решении, защищенном а. с. СССР № 1425067 /6/. Здесь размер ПСЧ в 5-10 раз превосходит размеры алмазных зерен, обеспечивая структуру рабочего слоя, фрагмент которой представлен на рисунке 10 (а). Недостатком этого решения является то, что зерна, скрепленные в агрегаты, не полностью реализуют свою режущую способность. Причина в том, что в агрегатах межзерновое пространство заполнено связкой, и стружка, срезаемая отдельными зернами агрегата, не может свободно размещаться в промежутках между ними. Это приводит к засаливанию поверхности агрегата отходами шлифования, увеличению трения, повышению температуры и, как следствие, к увеличению расхода круга. Этого недостатка, практически, не имеет круг, изготовленный из массы по а.с. № 1583274 III. В состав массы входят абразивные зерна, органическая связка и ПСЧ из абразивного материшга (электрокорунда, стекла и т.п.). Размеры частиц находятся в двух интервалах, один из которых составляет 8,5-12, второй - 5,7-7,1 размера алмазных зерзн, до, мГ/Г 2,5

2,0

1,5

1,0 0,5

0 1 2 3 4 5 6 7 Усв/Уч

Рисунок 8- Зависимость удельного весового расхода алмазов, до от соотношения объемной доли связки и ПСЧ (Усв/Уч) при разных соотношениях размеров ПСЧ и алмазных зерен: 1 - ¿/ч/б/3=0,88; 2 - 1,1; 3 - ^/¿/3=0,55 зерно

Рисунок 9 - Фрагмент структуры алмазного круга с ПСЧ а их объем составляет соответственно 1,6-3,0 и 1,1-1,5 объема алмазных зерен. При этом объемная доля связки берется в пределах 1,1-2,0 объемной доли зерен. Выполнение указанных условий позволяет получить такую структуру рабочего слоя инструмента, при которой более крупные ПСЧ, окруженные алмазными зернами, образуют каркас, в пустоты которого помещены ПСЧ меньшего размера (рисунок 10 б). При этом алмазные зерна располагаются в один слой, формируя сотовое строение рабочего слоя инструмента. Такое строение позволяет каждому зерну, вышедшему на поверхность инструмента, участвовать в работе и, тем самым, полностью реализовывать свою потенциальную режущую способность. В этих условиях нагрузка, приходящаяся на каждое зерно, уменьшается, что позволяет либо повысить стойкость инструмента, либо увеличить интенсивность съема обрабатываемого материала. Опасность «засаливания» такого инструмента практически отсутствует из-за его высокой поверхностной пористости. Возможность же использования мелкого зерна сохраняется, что позволяет легко получать низкую шероховатость обработанной поверхности. Кроме того, за счет участия каждого зерна в работе можно уменьшить объемное содержание абразивных зерен в инструменте, что снизит расход алмазов на съем единицы обрабатываемого материала.

Испытания работоспособности опытных кругов 1А1 200x3x10x75 АС2 28/20 при плоском шлифовании сплава ЭИ437Б с глубиной 0,02 мм, поперечной подачей 1,0 мм ход, продольной подачей 0,17 м/сек, скоростью круга 30 м/с показали, что наибольший эффект достигается: если отношение размеров ПСЧ крупной фракции к размеру зерна составляет «10,6, а мелкой -6.6; соотношение их объемных долей и объемной доли зерна - 2,35 и 1,3 соответственно; объемная же доля связки будет в 1,4 раза меньше объемной доли зерен. По сравнению с кругами, изготовленными из массы прототипа (по а.с. № 1425067 - предыдущее техническое решение), удельный весовой расход алмазов (до) снизился в 1,5 раза, а шероховатость обработанной, поверхности с Яа= 0,6 мкм до Яа=0,28-0,32 мкм. Замечено также, что круг с

Абразивное зерно а) крупной фракции

Абразивное / ПСЧ зерно мелкой фрации б)

Рисунок 10 - Схемы структуры рабочего слоя мелкозернистого абразивного круга

ПСЧ из злектрокорунда дает меньшую шероховатость обработанной поверхности, но больший расход алмазов - чем при работе кругами с ПСЧ из боро-силикатного стекла (Яа = 0,28 против 0,32 мкм и до = 5,6 мг/г против 5,1). Объясняется это тем, что электрокорундовые ПСЧ хуже сцепляются с органическим связующим, чем стеклянные, но зато, как более твердые, при выходе на поверхность и вскрытии образуют дополнительные протяженные режущие кромки, способные, в какой-то степени, зачищать микронеровности, оставляемые режущими зернами.

Таким образом, приведенные примеры подтверждают эффективность использования ПСЧ в качестве структурного элемента, позволяющего получать различные типы упаковок режущих зерен в теле инструмента, меняя соотношение размеров ПСЧ и абразивных зерен, объемных долей между ними, выдерживая необходимое количество связки.

Анализируя изложенное по данной проблеме, можно отметить следующее.

1. Традиционные технологии изготовления АИ не позволяют получать инструмент всего необходимого для практики шлифования диапазона структурных характеристик, что является одной из главных причин, ограничивающих потенциальные возможности абразивной обработки.

2. К настоящему времени предложено много способов, на базе которых можно разработать технологические процессы изготовления АИ, расширяющие возможные пределы характеристик последнего. Однако реально внедрены в промышленность только технологии, использующие выгорающие наполнители, да и то недостаточно широко из-за того, что позволяют получать только крупнопористые круги, не вполне отвечающие идеальному строению их структуры, и характеризуются низкой экологической чистотой.

3. Наиболее обнадеживающие результаты следует ожидать от способов, использующих полые сферические частицы (ПСЧ) в качестве структурного элемента матрицы круга, хотя промышленные технологии получения на их базе еще необходимо разработать.

Цель и задачи исследования.

В целом из приведенного анализа ясно, что крупная научно-техническая проблема оптимального инструментально - режимного оснащения операций шлифования, имеющая важное народно-хозяйственное значение, до сих пор не нашла приемлемого решения. Причина этого кроется в отсутствии: во-первых, научно обоснованных рекомендаций по проектированию и/или выбору АИ необходимых характеристик; во-вторых - экологически чистой и надежной промышленной технологии получения такого АИ. Исключить первую причину возможно, если создать строгий алгоритм расчета характеристик АИ на основе математических моделей строения, структуры инструмента и его взаимодействия с обрабатываемым материалом, учитывающих требования по производительности и качеству обработки, условия осуществления операции. Это позволило бы спроектировать или выбрать инструмент не только наиболее подходящей формы и конструкции, что возможно и сейчас, но и оптимизировать характеристики зерна и связки, параметры структуры. Устранение второй причины, на сегодня, также возможно благодаря тому, что в результате выполненных нами в этом направлении предварительных исследований, удалось разработать ряд оригинальных способов получения абразивных инструментов /11, 12, 13, 145/ и составов абразивных масс для его изготовления /4, 6, 7, 10, 14/, позволяющих на их основе создать экологически чистую промышленную технологию изготовления абразивного и алмазного инструментов всего необходимого для практики шлифования диапазона структурных характеристик.

Решение проблемы было бы неполным без создания методики оптимального режимного сопровождения вновь разработанного для конкретной операции шлифовального инструмента.

В связи с этим, целью настоящей работы является создание научных принципов проектирования, изготовления и эксплуатации абразивного инструмента путем разработки научно-обоснованного алгоритма расчета характеристик АИ под конкретную операцию шлифования, максимально полно учитывающего не только условия реализации операции, но и требования технико-технологического и экономического характера, предъявляемые к процессу обработки и его результату, создания экологически чистых способов и технологий надежного получения инструмента необходимых характеристик с тем, чтобы иметь возможность осуществить оптимальное инструментально-режимное оснащение шлифовальной операции.

Достижение поставленной цели диктует необходимость решения следующих задач.

1. Обосновать метод решения проблемы.

2. Определить логико-функциональные связи системы: технико-экономические требования к процессу обработки и технические требования к обработанной поверхности; условия реализации операции шлифования -характеристики абразивного инструмента - процесс шлифования (выходные показатели) и дать их математическое описание.

3. Разработать методику проектирования оптимальной системы: операция шлифования - характеристики АИ - интенсивность съема припуска - параметры режима шлифования.

4. Предложить способы, обеспечивающие получение АИ всех необходимых в практике шлифования структурных характеристик и на их основе разработать экологически чистую технологию его изготовления.

5. Исследовать эксплуатационные показатели инструментов, изготовленных по новой технологии.

6. Внедрить результаты теоретико-экспериментальных исследований в промышленность.

Часть I НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АБРАЗИВНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ

Заключение диссертации по теме «Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки», Курдюков, Владимир Ильич

8. Результаты работы в виде технологий и технических условий изготовления АИ, методик его проектирования, готового инструмента и методик оптимального режимного его сопровождения под конкретные

380 операции шлифования внедрены на четырех предприятиях, выпускающих АИ (концерн «Запорожабразив», ЧАПО, КАЗ, ВНПФ «ЭКСИ») и на целом ряде машиностроительных производственных объединений («Уралтрансмаш», г. Екатеринбург; УМПО, г. Уфа; «Ижмаш», г. Ижевск; «Точмаш», г. Новосибирск; «Весна», г. Запорожье; «Курганприборч> к «Курганмашзавод», г. Курган и др.). Экономическая целесообразность внедренных разработок подтверждается соответствующими актами внедрения и производственных испытаний, техническими отчетами.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Курдюков, Владимир Ильич, 2000 год

1. A.c. 1073082 СССР. Шлифовальный круг / Н.П.Третьяков и др. (СССР). Опубл. 1984г.

2. A.c. 1189669 СССР, МКИ В24Д 3/34. Масса для изготовления абразивного инструмента / Л.И.Мастюгин и др. (СССР). №3640872/25-08; Заявка 12.09.83; Опубл. 07.11.83 г.Бюл. №41 -2с.

3. A.c. 1349107 СССР МКИ В24Д18 / 0. Способ изготовления алмазного инструмента / В.А. Засосов и др. Опубл. 30.05.88. Бюл.№20. -5с.

4. A.c. 1355470 СССР, МКИ В24ДЗ/06. Масса для изготовления алмазного инструмента / В.И. Курдюков, Б.П. Кудряшов, В.К.Старков (СССР). -№3983880 / 08; заявлено 03.12.85; Опубл. 30.11.87. Бюл. №44. -4с.: ил.

5. A.c. 1399106 (СССР). Способ изготовления пористого абразивного инструмента/ Авт.изобр. опубл.: Б.И., 1988.

6. A.c. 1425067, МКИ В24ДЗ/01. Абразивная масса / В.И. Курдюков Б.П.Кудряшов (СССР). №4212890 /31-08; заявлено 19.03.1987. Публ.

7. A.c. 1583274, МКИ В24ДЗ/ 06. Масса для изготовления алмазного инструмента / Курдюков В.И., Кудряшов Б.П. (СССР) -№4375783 / 31-08; заявлено 8.02.1988. Опубл. Б.И. 1990.

8. A.c. 1607227 СССР, МКИ В24 D 3/00. Масса для изготовления абразивного инструмента. / Курдюков В.И. и др. (СССР).- №4679345; заявл. 19.04.89; зарегистр. 15.07.1990г.

9. A.c. 1645121 СССР, МКИ B24D 3/00 //B24D 18/00. Способ определения эксплуатационных свойств абразивного инструмента /Курдюков В.И., Мосталыгин Г.П., Кудряшов Б.П., Куль A.A. (СССР). №4624331/08; заявл. 21.12.88; 0публ.30.04.91. Бюл.№16-4с.: ил.

10. A.c. 1658529 СССР, МКИ В24ДЗ/00. Масса для изготовления абразивного инструмента / В.И. Курдюков и др. (СССР), №4057157 /08; Заявка 21.01.86; Зарегистрировано 22.02.1991. 2с.

11. A.c. 1707872 СССР, МКИ В24 В 3/14. Способ изготовления абразивного инструмента. / Курдюков В.И. и др. (СССР). №4412015; заявл. 19.04.88; зарегистр. 22.09.1991г.

12. A.c. 1815196 СССР, МКИ В24ДЗ / 14. Способ изготовления абразивного инструмента / В.И.Курдюков, В.К.Коротовских, А.И.Попов (СССР). -№4900590 / 08; заявлено 09.01.91; опубл. 15.05.93. Бюл. №18. -4с.'

13. A.c. 1817419 СССР, МКИ В24ДЗ / 00 //В24 ВЗ/14. Способ изготовления абразивного инструмента. / Курдюков В.И. и др. (СССР). -№4388279; заявл. 04.03.88; зарегистр. 11.10.1992г.

14. A.c. 1823348 СССР, МКИ В24ДЗ/06. Масса для изготовления алмазного инструмента. / В.И. Курдюков, Б.П.Кудряшов, В.К.Коротовских (СССР). №4457909 / 08; заявлено 11.07.88 -2с.

15. A.c. 18456 (НРБ). Способ изготовления высокоструктурных абразивных инструментов / Авт.изобр. опубл.: Изобретения в СССР и за рубежом, 1967.

16. A.c. 268231 СССР, К808, 11/10. Масса для изготовления абразивных изделий / Н.В. Перцев, Е.Д.Щукин и Ф.Б.Данилова (СССР) №1290021 / 29 -33: заявка 16.12.88: Опубл. 10.7.70.

17. A.c. 62830 (НРБ). Способ производства абразивного инструмента / Авт.изобр. опубл.: Изобретения в СССР и за рубежом, 1967.

18. A.c. 786882 (ЧССР). Способ изготовления шлифованного инструмента / Авт. Изобр. опублик.: "Изобретено в СССР и за рубежом", 1981.

19. A.c. 933428 СССР, Абразивная масса для изготовления пористого инструмента / Довгаль и др. Опубл. Б.И. 1982.

20. А.с.946900 СССР, МКИ В24ДЗ/34, 3/32. Масса для изготовления абразивного инструмента / Г.Д.Злочевский и др. -№3212104 / 25-08: Опубл. 30.07.82. Бюл.№28. -5с.

21. A.c. 948646 СССР. МКИ 024ДЗ/26. Способ изготовления абразивного инструмента / В.Г. Сафронов и др. Заявка 26.12.80, Опубл.07.08.82 Бюл. 29.-2с.

22. Абразивная и алмазная обработка материалов. Справочник. Под ред. д-ра техн. наук проф. А.Н. Резникова. М.: Машиностроение, 1977. -392 е.: ил.

23. Адлер Ю.П. и др. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий.- М.: Наука, 1976.-279 с.

24. Анализ изменения величины выступания алмазных зерен на работающем шлифовальном круге. Ю.П.Линенко-Мельников, Л.Л. Мишнаевский МЛ., г.Киев /Сверхтвердые материалы. - 1989. -№2.- С.8-12.

25. Асланов М.С, Стеценко В.Я., Шустров А.Ф. Полые неорганические микросферы // Химическое производство за рубежом. 1981. - № 9. С 33 - 51

26. Байкалов А.К. Введение в теорию шлифования материалов. Киев: Наукова думка, 1978. - 207 с. : ил.

27. Белякова М.И. Совместимость стеклопокрытий на зернах СТМ с фенольным связующем // Сверхтвердые материалы. 1984. - №1. -с.27-29.

28. Берлин A.A. Шутов Ф.А. Упрочненные газонаполненные пластмассы. М.: Химия, 1980. - 224с.

29. Берлин A.A., Басин В.Е. Основы адгезии полимеров. -М.: Химия-1974.-392 с.

30. Богомолов Н.И. Испытание прочности абразивных зерен в процессе микрорезания. Заводская лаборатория, 1986 № 3 с.6-7

31. Богомолов Н.И. Основные процессы при взаимодействии абразива и металла.: Дис. докт. техн. наук. Киев, 1967.

32. Богомолов Н.И. Роль прочности абразива и механизм саморегулирования в процессах абразивной обработки. В кн.: Физико-химические явления при шлифовании. Киев: ИПМ АН СССР, 1976, с.32-40.

33. Бокучава Г.В. Трибология процесса шлифования. -Тбилиси: изд-во САБИОТА САКАРТЕВЕЛО, 1984, -297с.

34. Бокучава Г.В. Об основных критериях оценки качества материала абразивных зерен. М, НИИМАШ, н.-техн. реф. сборник Абразивы, №5,1963, с.11-20.

35. Болыиев Л.Н., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики -М: Наука, 1983.-416 с.

36. Браутман П., Крок Р. Разрушение и усталость (композиционные материалы).: Т.5. М.: Мир, 1970. - 484 с.

37. Брекер. Прочность абразивных зерен. Труды американского общества инженеров механиков. Конструирование и технология машиностроения. - М.,№ 4, 1974, с.160-163.

38. Ваксер Д.Б. Пути повышения производительности абразивного инструмента при шлифовании. М.-Л.: Машиностроение, 1964.- С. 123

39. Васильев В.И. Организация, управление и экономика гибкого интегрированного производства в машиностроении. М.: Машиностроение,1964.-203 с.

40. Васильев H.H. К вопросу о структуре абразивного инструмента // Абразивы, 1956, - №17. - с. 17-19.

41. Васильев H.H. Определение качества шлифовальных кругов // Высокопроизводительное шлифование. М., 1962. - 186 с.

42. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. М.: Наука, 1988. - 480 с.

43. Вилла А.И. др. Связь рельефа поверхности детали с условиями обработки (Politécnico di Torino), 1983, 105с.

44. Витязь П.А. и др. Формирование структуры и свойств порошковых материалов. М.: Металлургия, 1993. - 240с.

45. Власов В.И., Горшков Ю.Б. Прочность прокатанных электрокорундов при изгибе. М., НИИМАШ, н.-техн. реф. сборник Абразивы, №4, 1977, с.9-11.

46. Галков A.B. Расчет количества зерен на поверхности алмазного круга /Синтез и применение сверхтвердых материалов. Киев: АН УССР. -1981,-112-115 е.: ил.

47. Гегузин Я.Е. Физика спекания. М., Наука, 1967, 360 с.

48. Глаговский Б.А., Московенко Н.Б. Низкочастотные акустические методы контроля в машиностроении. JL: Машиностроение, 1977. - 204 с.

49. Глейзер JI.A. О сущности процесса круглого шлифования, Кн.: Вопросы точности в технологии машиностроения. -М.: Машизд, 1959. 92 с.

50. Горячкин Ю. Б. Исследование взаимодействия зерна и связки шлифовальных инструментов при статических нагрузках. /Дисс. . канд.техн. наук,-М., 1972.

51. Грабченко А.И. Расширение технологических возможностей алмазного шлифования. —Харьков: Вища школа, изд-во Харьковского университета. 1985. -184с.

52. Гуль В.Е. Структура и прочность полимеров. -М.: Химия. 19^8.328с.

53. Дульнев Т.М., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. -JI., Энергия, 1974.- 264 с.

54. Дьяченко П.Е. Шлифовальный круг и его регулирующая способность. М: Оборонизд, 1939.

55. Есикава X. Исследование влияния прочности связки в шлифовальных кругах, твердости на их износостойкость и работоспособность. «Китай по КЭИКЮ», т. 15. №10. 1969.

56. Ефимов В.В. Модель процесса шлифования с применением СОЖ. -Саратов: изд-во Сарат. Ун-та, 1992. 132с.

57. Журавлев В.В., Чувилина И.А. Физико-механические свойства алмазоносного слоя порошковых инструментов // Алмазы и сверхтвердые материалы. 1977. - №5. -с.8-10.

58. Зайцев А.К. Определение прочности абразивных зерен. М., НИИМАШ, сб. Абразивы, вып. 16, 1956, с. 16-21.

59. Захаренко И.П. Основы алмазной обработки твердосплавного инструмента. -Киев.: Наукова Думка, 1981, -300с.

60. Захаренко И.П., Шепелев A.A. Алмазная заточка твердосплавного инструмента совместно с державкой. Киев: Наукова думка, 1976. - 220 с.

61. Заявка 43-5373 Швеция. Изготовление пористых керамических шлифованных кругов / Авт.изобр. опубл.: Изобретения в СССР и за рубежом, 1984.

62. Заявка 59-182468 Япония. Абразивный круг // Авт. Изобр. опубл: Изобретения в СССР и за рубежом, - 1984г.

63. Заявка 59-227366 Япония: Способ изготовления сверхтвердого шлифовального инструмента / Изобретения в СССР и за рубежом. 1984.

64. Заявка 61-90063 Япония. Абразивный инструмент // Изобретения в СССР и за рубежом, 1986г.

65. Зедгенидзе И.Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем. -М.: Наука, 1976. 390с.

66. Зорев H.H. Вопросы механики процесса резания металлов. -М.: Машгиз, 1956. -368с.

67. Ивашинников В.Т. Выбор характеристики шлифкругов для различных операций шлифования. Челябинск: Южно-Уральское кн.изд., 1966.- 129 с.

68. Ильичев J1.A., Курдюков В.И. Исследование влияния геометрии зерна на силы резания при шлифовании единичным зерном. Резание и инструмент, вып.П. Респ. Межвед.науч.-техн.сборник. Харьков.: «Вища школа», 1977. С. 19-21.

69. Иоголевич В.А. Повышение производительности и точности обработки на круглошлифовальных станках с ЧПУ на основе учета динамических свойств процесса шлифования: Дис. канд. техн. наук. -Челябинск, 1992.-150с.

70. Иосикава, Сато. Изучение износа шлифовальных кругов. Труды американского общества инженеров-механников. Конструирование и технология машиностроения. М.: Мир. 1963, №1, с.46-52.

71. Ипполитов Г.М. Абразивно алмазная обработка. - М. : Машиностроение, 1969. -334 с.

72. Ипполитов Г.М. Абразивные инструменты и их эксплуатация. -М: Машгиз, 1959.

73. Исаков В.М. оптимизация автоматических циклов шлифования,обеспечивающих требуемую шероховатость поверхности.: Дис.канд.техн.наук. -Челябинск, 1991. 155 с.

74. Каганер М.Г. Тепловая изоляция в технике низких температур. -М.: Машиностроение. Челябинск, 1991. 155 с.

75. Калинин Е.П. Научные основы интенсивного бесприжогового шлифования сталей и сплавов с учетом степени затупления инструмента. / Дис. . д-ра техн. наук, С-Петербург,1995. 190 с.

76. Калинин Е.П., Шашков М. А. Анализ схемы расположения абразивных зерен в объеме шлифовального круга // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1986. -№ 6. - с.136-140.

77. Карпов А.Б, Исследование взаимодействия, зерна и связки шлифовальных инструментов при динамических нагрузках. /Дисс. . канд.техн. наук.- М.,1973. 148с.

78. Катковник В.Я. Непараметрическая идентификация и сглаживание данных методом локальной аппроксимации. М.: Главная редакция физико-математической литературы, 1985.

79. Кацев П.Г. Статистические методы исследования режущего инструмента. -М.: Машиностроение, 1974. -231 с.

80. Качество поверхности при алмазно-абразивной обработке /Э.В. Рыжов, А.А.Сагарда, В.Б. Ильицкий, И.Х.Чеповецкий. Киев: Наукова думка, 1979.-224 с.

81. Кащук В.А., Верещагин А.Б. Справочник шлифовщика. М.: Машиностроение, 1988. - 480 с.:ил.

82. Керч Г.М., Бунин ВГ., Ирген Л.А. Влияние дисперсного наполнителя на модуль упругости композиций в стеклообразном состоянии // Механика полимеров. -1974.-№5,- с.816-822.

83. Кингери У.Д. Введение в керамику. М., Стройиздат, 1964.- 534с.

84. Композиционные материалы: Справочник/ Под ред. Карпиноса Д.М. Киев: Наукова думка, 1985. - 592 с.

85. Конструкционные свойства пластмасс / Под ред. P.M. Шнейдеровича и P.M. Крагельского. М.: Машиностроение, 1968. - 282с.

86. Контроль качества абразивного инструмента акустическим методом. // методические рекомендации. М.: НИИмаш, 1979. - 95 с.

87. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1968. - 720 с.

88. Королев A.B. Исследование процессов образования поверхностей инструмента и детали при абразивной обработке. Саратов. Изд-во Сарат. унта, 1975. 189 с.

89. Королев A.B., Новоселов Ю.К. Теоретико-вероятностные основы абразивной обработки. Часть I. Состояние рабочей поверхности инструмента. Изд-во Сарат. Ун-та, 1987. 160 е.: ил.

90. Королев A.B., Новоселов Ю.К. Теоретико-вероятностные основы абразивной обработки. Часть 2. Взаимодействие инструмента и заготовки при абразивной обработке. Изд-во Сарат. ун-та, 1989. 160 с.

91. Коротовских В.К., Курдюков В.И. Попов А.И. Повышение качества шлифовальных кругов за счет оптимизации состава органической связки / Передовой опыт. 1989.-№ 8 - с.30-31.

92. Корчак С.И. Производительность процесса шлифования стальных деталей. М.: Машиностроение, 1974.-280 с.

93. Корчак С.Н. Теоретические основы влияния технологических факторов на повышение производительности шлифования стальных деталей: Дис. докт. техн. наук.-Челябинск, 1971.-372с.

94. Кравченко Ю.Г. Исследование процесса высокопроизводительного шлифования сложнолегированных быстрорежущих сталей кругами на керамической связке. Автореф. дисс. . канд. техн. наук. 1980. - 16 с.

95. Красулин Ю.Л. и др. Пористая конструкционная керамика. М.: Металлургия, 1980.- 100с.

96. Кудряшов Б.П. Разработка абразивных кругов со специальной структурой для шлифования быстрорежущих сталей /Дисс. канд.техн.наук, 1983. 181 с.

97. Кулаков Ю.М. и др. Предотвращение дефектов при шлифовании. -М.: Машиностроение, 1975. 144с.

98. Кулыгин В.П. разработка теории и методики расчета автоматических циклов наибольшей производительности при заданной точности обработки для круглого наружного продольного шлифования: Дис. канд.техн. наку. Челябинск, 1987. - 170с.

99. Куль A.A. Повышение эффективности плоского шлифования стали Р6М5 путем оптимизации по параметрам режима обработки и структуре круга/Дисс. . канд.техн. наук, 1992. 149 с.

100. Курдюков В.И., Агапова Н.В. Расчет геометрических параметров режущих вершин абразивных зерен с учетом их износа и стегень заглубления в обрабатываемый материал // Депонированные рукописи. -М.: ВИНИТИ, №1234-1398, 1998. 15с.

101. Курдюков В.И. и др. Применение высокопористого абразивного инструмента в инструментальном производстве // Наука производству: Тез. докл. Республ. научно-техн. конф. КАМАЗ КамПИ - Набережные Челны, 1990. - с.45-46.

102. Курдюков В.И. Исследование упругих и демпфирующих свойств связок шлифованных инструментов: Дис. канд.техн.наук.: 03.03.03. / Моск. станкостроит. институт. -М., 1976. 140с.

103. Курдюков В.И. Повышение работоспособности алмазных кругов на органических связках. // Алмазы и сверхтвердые материалы. 1980 - №10.- с.10.

104. Курдюков В.И., Кудряшов Б.П., Переладов А.Б. Опыт применения высокопористого абразивного инструмента // Пути повышения эффективности использования оборудования СЧПУ: Тез. докл. научно-практ. конф. Оренбург, 1989. - с.68.

105. Кушнер B.C. Термомеханическая теория процесса непрерывного резания пластичных материалов. Иркутск.: изд-во Ирк.ун-та, 1992. -180с.

106. Ленг Ф.Ф. Разрушение композитов с дисперсными частицами в хрупкой матрице. 7т.: Т.5 / Под ред. Л. Браутмана. М.: Мир, 1978. -c.l 1 - 57.

107. Лопадзе Т.Н., Бокучава Г.В. Износ алмазов и алмазных инструментов. -М.: Машиностроение, 1967. -143с.

108. Лурье Г.Б. Шлифование металлов. М.: Машиностроение, 1969.144 с.

109. Любомудров В.Н. и др. Абразивные инструменты и их изготовление. М. - Л.: Машгиз, 1953. - 376 с.

110. Макаров В.Ф. и др. Выбор оптимальных характеристик высокопористых кругов для глубинного шлифования. // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Шлифабразив- 98. Волжский. 1998. С.164-167.

111. Малкин С., Кун Н. Износ шлифовальных кругов / Труды американского общества инженеров механиков. - Серия В. -М.: Мир, 1971. -№4.

112. Маслов E.H. Теория шлифования материалов. М.: Машиностроение, 1974. - 320 с.

113. Мацу и. Механизм резания абразивными зернами. Пер. с яп. -Какай-мокмкю, 1971, 23, № 12, С. 1611 -1616.

114. Метод определения числа работающих алмазных зерен в кругах для резки природного камня (г.Киев)/ Сверхтвердые материалы. 1989. - № 6. -С.4-8.

115. Методика оптимизации состава связок алмазного инструмента / Коротовских В.К., Кудряшов Б.П., Курдюков В.И., Попов А.И. // Резаное г инструмент. 1992. - Вып. 45. - с.52-57.

116. Механика и научно-технический прогресс. Т.З. Механика деформируемого твердого тела. М.: Наука, 1988 г.

117. Мишнаевский JT.JI. Износ шлифовальных кругов. Киев: Научн. Думка, 1982. - 192с.

118. Мурдасов А.В., Ивашинников В.Т., Пицина Л.Г. Оценка прочности керамической связки. М.,НИИМАШ, научно-техн.ред. сб.Абразивы, 1976, вып.4, с.8-10.

119. Муцянко В.И. Основы выбора шлифовальных кругов и подготовка их к эксплуатации /Под ред. Л.Н.Филимонова. 3-е изд., перераб. и дополн. -Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987. - 134 е., ил.

120. Найдич Ю.В., Лавриненко, И.А., Петрищев В.Я. Порошковая металлургия, 1965, №2. -с.26.

121. Накаяма, Брекер, Шоу. Деформация шлифовального круга. Труды американского общества инженеров-механиков. Конструирование и технология машиностроения. -М.: Мир. -№4, 1974.

122. Наполнители для полимерных композиционных материалов: Справочное пособие. Пер. с англ. / Под ред. П.Г. Бабаевского. - М.: Химия. 1981 - 736с.

123. Неметаллические материалы в машиностроении. Выбор и применение./ Под ред. Попова В.А., и др., 1969. 214 с.

124. Никитин В. А., Сазонов И. А. Прочность структурно неоднородного материала при осевом растяжении. // Проблемы прочности. -1990. -№1. с.63-65.

125. Николаенко A.A. Моделирование и расчет высокопроизводительных автоматических циклов плоского глубинного профильного шлифования для станков с ЧПУ.: Дис. докт. техн. наук. -Челябинск, 1998. -349с.

126. Новоселов Ю.К., Татаркин Е.Ю. Обеспечение стабильности точности деталей при шлифовании. Изд-во Сарат. ун-та, 1988. 128 с.

127. Новый метод изучения свойств шлифовальных кругов/ К. Кумар, М. Козминка, И. Танака, М. Шоу. // Конструирование и технология машиностроения: Труды американского общества инженеров механиков. -М.: Мир, 1980. - т. 102.- №1.- с.184-189.

128. Носов Н.В. Повышение эффективности и качества абразивных инструментов путем направленного регулирования их функциональных показателей: Дис. докт.техн.наук. Самара, 1997.

129. Общемашиностроительные нормативы времени для технического нормирования работ на шлифовальных и доводочных станках. Серийное, мелкосерийное и единичное производство. Изд. 2-е. М.: Машиностроение, 1974,- 112 е.: ил.

130. Общемашиностроительные нормативы режимов резания для нормирования работ, выполняемых на шлифовальных станках с программным управлением. М.: Экономика, 1989.

131. Оганесян P.O. Структура и свойства пористого материала с наполнителем из микробаллонов для абразйвного инструмента / Институт металлургии АН СССР. М., 1988. - Деп. В ВНИИТИ 30.11.91. № 8395-1387.

132. Окамура, Сасаки. Исследование режущей способности мелкозернистых абразивных брусков. Р.Ж. Маш. №12, 1958.

133. Опарин С.М., Трусов В.Н. Изготовление высокопористых шлифовальных кругов // Повышение эффективности испытания режущегоинструмента при обработке авиационных материалов. Куйбышев, 1983. -С. 18-20.

134. Оптимизация режимов обработки на металлорежущих станках / Гильман A.M. и др. М.: Машиностроение, 1972. - 188 с.

135. Оптимизация технологии глубинного шлифования / С.С.Силин, Б.Н.Леонов, В.А.Хрульков и др.; Редкол.: П.Н.Орлов (пред.). М.: Машиностроение, 1989. - 120 е.: ил. - (новости технологии).

136. Оробинский В.М. Оптимизация процессов абразивной обработки в рамках системного анализа. Межвузовский сб. научных трудов. Физические процессы при реализации металлов. Волгоград: Волгоград. Гос. университет, 1996. -236с.

137. Основы проектирования и технологии изготовления абразивного и алмазного инструмента: Учебн. пособие для техникумов / Под ред. В.И. Бакуля. М.: Машиностроение, 1975. - 296 е., ил.

138. Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента: Учебн. пособие для техникумов / Под ред. Ю.М.Ковальчука. М.: Машиностроение, 1984. 288 е., ил.

139. Островский В.И. Теория резания металлов. Расчет оптимальных режимов резания: Учебное пособие. -Л.: СЗПИ, 1986. -68с.

140. Островский В.Н. Теоретические основы процесса шлифования. -Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1981,-144.

141. Островский В.Н., Терехов А.Д. Структурная модель абразивного инструмента и кинематика шлифования. В кн.: Резание и инструмент. Харьков, 1978, вып.21, с.25-30.

142. Палей М.М., Дибнер Л.Г., Флид М.Д.-Технология шлифования и заточки режущего инструмента. М.: Машиностроение, 1988. - 288 с.

143. Партон В.З., Борисовский В.Г. Динамика хрупкого разрушения. -М.: Машиностроение, 1988. 240 с.

144. Пат. 1474569 Англия. Изготовление шлифовального круга / I,

145. Пат. 2025258, МКИ В24 ВЗ/14. Абразивный инструмент и способ его изготовления / Курдюков В.И. и др. (СССР). № 4845200/08; заяв. 17.05.90; Опубл. 30.12.94 Бюл. № 24.

146. Пат. 434846 Австрия. Абразивный инструмент /1 1969147. Пат. 71.34835. Франция. МКИ В24ДЗ/00. Абразивный круг / Jahn

147. Joseph Corcoran (Франция) №2108636; заявлено 28.09.1971. опубликовано: В.О.Р.!. «Listes» п.20 от 19.05.1972.

148. Пат. 78846 ПНР. Способ изготовления крупнопористых шлифовальных кругов /1, 1975.

149. Пат. 8217965 Англия. Абразивный материал и способ его изготовления // Изобретения в СССР и за рубежом. 1983г.

150. Пат. №2656039 ФРГ. Способ изготовления высокопористого абразивного инструмента / Авт. изобр. опубл.: Изобретения в СССР i за рубежом, 1978.

151. Пат. №4086057 США. Способ изготовления абразивных дисков / Авт. изобр. Опубл.: «Изобретения с СССР и за рубежом», 1978.

152. Пат.2034521 (ФРГ) МКИ С04в, 15/00. Связка для шлифования кругов с неметаллическим связующим. / Изобретения в СССР и за рубежом. 1982.

153. Пат.№333142 (Австрия). Абразивный инструмент из пористого абразива/I, 1976.

154. Патуроев В.В. Технология полимербетонов. М.: Стройшцат 1977,- 250 с.

155. Пекленик Ж. Применение корреляционной теории к процессу шлифования // Труды американского общества инженеров механиков. Конструирование и технология машиностроения. - М., 1964. - Вып.2. - с.З-13.

156. Переверзев П.П. Взаимосвязь производительности и точности операций шлифования с интенсивностью затупления кругов из различных абразивных материалов.: Дисс. канд. техн. наук. Челябинск, 1981. -200с.

157. Переверзев П.П. Теория и методика расчета оптимальных циклов обработки деталей на плоскошлифовальных станках с программным управлением. / Дис. . д-ра техн. наук. -Челябинск, 1999. 293 с.

158. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисление. -М.: Наука, 1978.-576 с.

159. Попильский Р.Я. Пивинский Ю.Е. Прессование порошковых керамических масс. М.: Металлургия, 1983. - 272с.: ил.

160. Попов С.А. Геометрия рельефа режущей поверхности абразивных инструментов из синтетических алмазов и кубического нитрида бора / В кн.: Синтетические алмазы в промышленности. Киев, 1974. С.47-54.

161. Попов С. А., Ананьян Р.В. Шлифование высокопористыми кругами. М.: Машиностроение, 1975.

162. Попов С.А., Дибнер Л.Г., Каменкович A.C. Шлифование деталей и заточка режущего инструмента. -М.: Высшая школа, 1975. -311с.

163. Попов С. А., Малевский Н.П., Терещенко Л.М. Алмазно-абразивная обработка металлов и твердых сплавов. М.: Машиностроение, 1977.-246 с. : ил.

164. Попов С.А., Соколова Л.С. Влияние однородности зернового состава абразива и формы зерен на рельеф режущей поверхности шлифовальных кругов. -Абразивы., 1972. -№12. С.2-6.

165. Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов: Справочник/ Под ред. В.И. Баранчикова. М.: Машиностроение, 1990. -400 с.

166. Разработка высокопористых абразивных инструментов повышенной производительности из карбида кремния зеленого для шлифования труднообрабатываемых материалов: Отчет о НИР / Курганский машиностроительный институт; № ГР 01880003892. Курган, 1989.- 137с.

167. Разработка и внедрение абразивного инструмента для шлифования магнитных головок: Отчет о НИР/ Курганский машиностроительный институт; № ГР 1900019348.- Курган, 1992. 24с.

168. Разработка и внедрение высокопористых кругов на профильном и внутреннем шлифовании деталей инструментально-технологической оснастки: Отчет о НИР/ Курганский машиностроительный институт; № ГР 01900003851,- Курган, 1991,- 59с.

169. Разработка и внедрение высокопористых шлифкругов для обработки деталей инструментальной технологической оснастки Отчет о НИР/ Курганский машиностроительный институт; № ГР 01880003895.-Курган, 1989.- 120с.

170. Рахмарова Н.С. Исследование эффективности круглого наружного шлифования высокопористыми кругами и кругами из монокорунда. Автореф. дисс. канд. тех. наук, Москва, НИИАТ, 1951.

171. Редько С.Г. К вопросу о форме абразивных зерен корунда и карборунда и их режущих гранях // Машиностроение. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1964. - Вып. 22 - с. 16-21.

172. Редько С.Г. Количество абразивных зерен шлифовального круга, участвующих в резании. Станки и инструмент, 1960, №12.

173. Редько С.Г. Процессы теплообразования при шлифовании металлов. Саратов: Изд-во Сарат. Ун-та, 1982. - 229с.

174. Редько С.Г., Королев A.B. Расположение абразивных зерен на рабочей поверхности шлифовального круга. Станки и инструмент, 1970, №5, с.40-41.

175. Режимы резания металлов. Справочник. Изд. -3-е: -М., Машиностроение, 1972.

176. Резание металлов и технологическая точность деталей в машиностроении (часть I) / Под ред. Ю.А. Розенберга и В.П. Пономарева. -Курган, изд-во Курганского машиностр. института, 1968. 225с.

177. Резников А.Н. и др. Определение количества режущих зерен. М.: Машиностроение, 1978. - Вып.II. -с.127-130.

178. Резников А.Н. Теплофизика резания. М.: Машиностроение, 1969,- 288с.: ил.

179. Рожнятковский A.B. Разработка и исследований процесса шлифования высокопористым инструментом. Автореф. дисс. . канд. техн. наук. Самара, 1998. 23 с.

180. Розенберг Ю.А., Тахман С.И. Силы резания и их определение. 4.1. Общие положения: Учебное пособие. -Курган: КМИ, 1995. -128с.

181. Рыбицкий В.А. Алмазное шлифование твердых сплавов Киев: Науч. Думка, 1980. - 224с.

182. Свойства полимерных связующих, применяемых для изготовления алмазного инструмента // Г.Д. Злочевский и др. // Сверхтвердые материагы. -1984. -№4. с.38-44.

183. Седецкий Дж. Механика композиционных материалов (композиционные материалы). Т.2. М.: Мир, 1978. - 563 с.

184. Силин С.С. Метод подобия при резании материалов. М.: Машиностроение, 1979.-152с.

185. Силин С.С., Хрульков В.А., Лобанов Н.В. Глубинное шлифование деталей из труднообрабатываемых материалов. -М.: Машиностроение, 1984. -64с.

186. Синтетические сверхтвердые материалы. Зт.: Т.2 Композиционные инструментальные сверхтвердые материалы / Редкол.: И.В. Новиков (отв.ред.) и др. -Киев: Науковы Думки. 1986. -264с.

187. Справочник по алмазной обработке металлорежущего инструмента/ В. Н. Бакуль и др.; Под общ. ред. В. Н. Бакуля Киев. "Техшка", 1971.-208 е.: ил.

188. Старков В.К., Кавин Д.Б. Оптимизация технологических свойств высокопористого абразивного инструмента. // Алмазно абразивная обработка при изготовлении деталей машино- и приборостроения. НТЦ "Информтехника". - М. 1993, с. 12-15.

189. Старков В.К., Карев И.В. Высокопористые шлифовальные круги специальной структуры // Оптимизация условий эксплуатации и выборахарактеристик абразивного инструмента в машиностроении. Оптимшлифабразив, 88. Л.: ЛДНТП, 1988. - С. 140-142.

190. Старков В.К., Пуцев A.A. Эффективность шлифования высокопористыми кругами специальной структуры. // Оптимизация условий эксплуатации и выбор характеристик абразивного инструмента в машиностроении. Оптимшлифабразив 88. - Л.: ЛДНТП, 1988.

191. Старков В.К., Рябцев С.А. Глубинное шлифование замков лопаток ГТД высокопористыми кругами закрытой структуры. // Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Шлифабразив 98. -Волж. 1998. С.164 - 187.

192. Степнов М.Н. Статистические методы обработки результатов испытаний: Справочник. М.: Машиностроение, 1985. -232 с.

193. Стрелов К.К. Структура и свойства огнеупоров. -М.: Металлургия. 1980. -№4. -С.143-147.

194. Структура и прочность ультралегковесных материалов из неорганических микробаллонов / А.Б.Иванов, Ю.Л.Красулин, А.И. Боровецкая и др. // Физика и химия обработки материалов. -1980. -№4. -с.143-147.

195. Телегин В.А., Филянов Е.М., Петриленкова Е.Б. Исследование прочности сферопластиков // Механика композитных материалов. \9п9. • №1. - с. 73 -78.

196. Технология обработки абразивным и алмазным инструментом / Под ред. З.И. Кремня. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1989. - 207 е.,ил.

197. Тимофеев В.Н., Оганесян P.O. Абразивный инструмент для обработки износостойких покрытий // Восстановление и упрочнение деталей подвижного состава.: Межвуз. сб. научн. трудов. М.: Всесоюзн. Заочн. Институт инженеров транспорта. - 1987. -с.78-91

198. Третьяков И.П., Абидов P.O. О механической прочности алмазных зерен. В кн. : Алмазы, М., НИИМАШ, 1968, вып.2., с.3-5.

199. Третьяков И.П., Коротков А.И., Кудряшов Б.П. Исследование прочности абразивных зерен. В кн.: Обработка металлов резанием. М., МДНТП, 1980, с.43-46.

200. Умино К. Критическое давление при износе шлифовальных кругов. Сообщение 2. Изучение износа и работоспособности шлифовальных кругов. ВЦП. - №4-54285.-М., 1978-21 с.

201. Фадюшин О.С. Разработка расчетной методики назначения характеристики шлифовального круга по тепловому ограничению для автоматизированного проектирования операции шлифования: Дисс. . канд.техн.наук. Челябинск, 1993 г. - 166 е.: ил.

202. Филимонов Л.Н. Высокоскоростное шлифование. Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1979. - 248 с.

203. Филимонов Л.Н. Плоское шлифование / Под ред. В.И.Муцянко. -Л.: Машиностроение, 1985. -209с.

204. Филимонов Л.Н. Стойкость шлифовальных кругов. -Л.: Машиностроение, 1973. 136 е., ил.

205. Филимонов Л.Н., Степаненко В.Г., Приймак Ю.Л. Статистический анализ распределения режущих кромок по рабочей поверхности шлифовального круга. Абразивы, 1976. - №10, с. 10-13.

206. Филоненко Н.Е. Петрография керамических связок. / Дис.доктора техн. наук. Л., 1946.

207. Химическая энциклопедия: 5т. Т.1: А-Дарзана / ред. кол. ¿I.A. Кнунянц (гл.ред.) и др. М.: Сов. энциклопедия, 1988, 626с.

208. Ходаков Г.С., Юдин Ю.П. Седиментационный анализ высокодисперсных систем. М., Химия, 1981. 340 с.

209. Худобин Л.В. Анализ геометрии абразивного зерна // Тип. Ульяновского политехи, ин-та. 1966.-Вып.I С.6-20.

210. Хусу А.П., Витенберг Ю.Р., Пальмов В.А. Шероховатость поверхностей (теоретико-вероятностный подход). М.: Наука. 1975. - 344 с.

211. Шаталова И .Г. и др. Физико-химические основы вибрационного уплотнения порошковых материалов. -М.: Наука. 1965. 163с.

212. Шило А.Е. Стеклопокрытия для порошков сверхтвердых материалов. Киев.: Науковы Думки. 1988. - 208 с.

213. Шмелев JI.A. -Труды / Всесоюзный НИИ керамики. М.: 1934 вып.45. С.69 - 97.

214. Энциклопедия полимеров: Зт.: Т.2 / Редкол. В.А.Кабанов (гл.ред.) и др. -М.: Сов. энцикл., 1984. 1032с.

215. Эфрос М.Г., Миронюк B.C. Современные абразивные инструменты / Под ред. З.И. Кремня. 3-е изд., перераб. и доп. —Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987. - 158 е., ил.

216. Якимов A.B. Оптимизация процесса шлифования. М.: Машиностроение, 1975. - 176с, ил.

217. Ящерицин П.И., Зайцев А.Г. Повышение качества шлифовальных поверхностей и режущих свойств абразивно-алмазного инструмента. -Минск: Наука и техника. 1972. -480с.

218. Ящерицын П.И. Повышение эксплуатационных свойств шлифованных поверхностей. Минск: Наука и техника, 1966.- 384 с.

219. Field J.E., Hauser Н.М., Hutchings J.M., Woodward X.C. Strengthening of diamond. GDR, 1974, July, p.255-259.

220. König W., Lorts W. Properties of cutting edges related to chip formation in grinding.- CIRP, 1975, 24, №1, p.231-235.

221. König W., Lorts W. Three dimensional measurement of the grinding wheel surface evaluation and effect of cutting behaviour.- CIRP Ann., 1976, 25, №1, p. 197-202.

222. Kingery B.D., Sidhwa A.P., Waugh A. " Structure Properties of Vitrified Bonded Abrasives", Ceramic Bulletin, Vol.42, №5, 1963, p.297-303.

223. Okamura Kenjiro, Nakajima Toshikatsu. Elastic Properties of Grinding Wheil. Mem. Fac. Eng. Kyoto Univ. - 1969, 31. № 4, p. 490-517.401

224. Peklenik J. Ground surfaces of abrasive products/ International Grinding Conference August 27-29, 1984. The Abbey on Lake Geneva Fontana Wisconsin, USA.

225. Peklenik J., Lane R., Shaw M.C. Comparison of Static and Dynamic Hardness Grinding Wheels.- Trans ASME, vol. 2. 1962.- p.92-97

226. Seiki Metsui, Katsuo Syoji. Statistical approach to grinding mechanism on a few experiments.- Technol. Repts Tokoku Univ., 1975, 40, №2, p.353-359.

227. Watanabe K. Engineering (Japan). 1957, №№2-6.

228. Weibull W. " A Statistical Distribution Function of Wide Application", Journal of Applied Mechanics.Vol.13. Trans ASME. Vol.73, 1951.-p. 293-297.

229. Weille R. Современное состояние экспериментальных исследований по обработке металлов шлифованием. Пер. с франц. ВИНИТИ №26314, 2: 1962.

230. Younis М.А. Betrachtung zur Stabiiitat des Schleifverfahrens. "Kurzber. HGF Techn. Hochsch. und Univ. BRD", 1971, №2, 2s., ill.1. УТВ2ВКДАЮ1. УТЕЕРВДАЮ1987г.1. ДОГОВОРо творческом содружестве

231. Срок действия договора с I марта 19-7 года по I января 1988г.

232. Проверка хода выполнения договора производится ежеквартально.

233. План-график выполнения договора , см. лист Особые обязательства сторонко УкрБНИИАШ.

234. Публикации материалов и передача разработок производится совместно.1. УкрБНИИАШ

235. Для проведения исследований ЗПО поставляет Юй абразивные материалы и инструменты.

236. Информацию по- исследованиям материалов и инструментов ЗАК КШ представляет толь

237. В)Расчет потребности в инструментах с полыми микросферами и потребности в производстве микросфер.в)Офоршшние совместного отчета о проделанной работ«

238. Присутствовали: от Курганского машиностроительного института:

239. Результаты предварительны:: исследований показали, что разрабатываемые круги обеспечивают повышение производительности в 3-5 раз по сравнению с серийно выпускаемыми абразивными кругами.1. Совещание постановило:

240. Считать целесообразным выполнение комплекса работ по теме:л х

241. Зам.генерального директора по научной работеного института: доцент^к.т.н. т.Курдюков В.И.1. Горшков 10. Б.копия1. УТВЕРЖДАЮ Директор КАЗподпись) Смородинников В ,П.

242. УТВЕРЖДАЮ Директор ВНПФ «ЭКСИ» (подпись) Безносов A.A. «24» 10 1990 г.24» 10 1990 г.

243. ДОГОВОР № 5/92 о совместной научно-производственной деятельности.п. Верхнее Дуброво24» 10 1990 г.

244. Осуществлять маркетинг на предприятиях-потребителях специального абразивного инструмента.

245. Заключать от имени ВНПФ договора с заказчиками на разработку, изготовление и внедрение специального абразивного инструмента.

246. Информировать КАЗ о заключении и ходе выполнения договоров по принятым объемам.

247. Разрабатывать рецептуры специального абразивного инструмента в соответствии с требованиями заказчика.

248. Разрабатывать технологию изготовления специального абразивного инструмента.

249. Осуществлять авторский надзор за соблюдением условий эксплуатации инструмента.1. Предмет договора.2. ВНПФ «ЭКСИ» обязуется:

250. Обеспечивает работы специальными материалами необходимыми для реализации требуемых параметров инструмента.3. К АЗ обязуется:

251. Предоставлять оборудование и материалы для проведения совместных работ по разработке рецептур и технологии изготовления специального абразивного инструмента.

252. Изготавливать опытные и опытно-промышленные партии специального абразивного инструмента по договорам с ВНПФ.

253. Производить выходную аттестацию выпускаемого инструмента.

254. Сохранять коммерческую тайну научных разработок и конфиденциальную информацию касающуюся совместных работ.

255. Не использовать выполняемые разработки в производстве без согласия ВНПФ.4. Особые условия.

256. Основными документами регламентирующими отношения сторон является настоящий договор, а также другие договора, заключенные сторонами в каждом конкретном случае.

257. Научные результаты и право владения разработками принадлежат ВНПФ «ЭКСИ».5. Срок действия договора.

258. Договор вступает в силу с даты его подписания и действует до тех пор, пока одна из сторон не уведомит другую о своем отказе от участия в совместной деятельности за 6 месяцев.6. Адреса сторон.1. КАЗ ВНПФ «ЭКСИ»624053 Свердловская обл. . 640646 г. Курган

259. Белоярский район Бурова-Петрова, 20п. Верхнее Дуброво

260. Представитель КАЗ Представитель ВНПФ «ЭКСИ»

261. Основной целью выполняемой работы является создание кругов с заданными экспшуатавдонными свойствами, путем введения в круги высокопористого наполнителя в виде микробаллонов из бороси-ликатного стекла.

262. Керамическая связка характеризуется следующими весовыми соотношениями (табл.1) .1. Таблща I1. Состав связки

263. Каолин Шпат Фритта Микробаллоны^35 % 25. % 15 % 25 %46,6 %) (33,3 %) ( 20 %)5Е Микробаллоны вводились отдельно при смешивании. В скобках шихтовый состав связки безмжробаллонов.

264. Изготовлялись бруски 200x25x25 и круги Ш 100x40,5x9,5 зернистостью 40, 25, 16, зерно марки 9IAM, твердость М2,

265. СМ1, С1; 8,10, 12 структур. Объем формы бруска 125 см3, объем формы круга 64 см3. Варьирование характеристик кругов и брусков - в табл.2.

266. Наполнитель представляет собой стеклянные микробаллоны 160/125 мкм. ".„"1. Режим смешивания: ,- смешивание зерна с мйкробаллонами 2 мин;- увлажнение водой 2 мш;- увлажнение жидким стеклом ' 2 мин;- смешивание со связкой и дектрином 5 мин.

267. Результаты испытаний опытных образцов приведены в табл.3. У образцов с 1-го по 27-й номер применялась зернистость 25, 40, 16; структура -8, 10, 12; твердость М2, СМ1, С1.

268. Образцы с 28-го по 36-й изменение твердости при постоянной объемной доле связки.

269. Результаты испытаний образцов приведены в табл.3.1. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

270. Попадание.в заданную твердость для рецептов: 2*4; 6*11; 13; 15; 21*23; 27

271. Превышение-заданной твердости: 12, 14, то есть'у рецептов 12 структуры

272. Заниженная твердость у рецептов: I, 5, 16, 17, 19, 20, 25, 26

273. Отклонение от твердости не/превышает одной степени, кроме рецептов 35 и 36, где отклонение во 2 степени