Разработка и исследование технологических процессов изготовления абразивных инструментов путем механического внедрения сориентированных абразивных зерен в основу инструмента тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.03.01, кандидат технических наук Филатов, Станислав Владимирович

• Филатов, Станислав Владимирович
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Филатов, Станислав Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

1. Анализ состояния вопроса, цель и задачи исследования

1.1 Виды и область применения однослойных абразивных инструментов

1.2 Способы изготовления однослойных абразивных инструментов;

1.3 Способы повышения эксплуатационных характеристик однослойных абразивных инструментов.

1.4 Выводы и постановка задачи исследования

2. Теоретические исследования разработанного процесса изготовления однослойных абразивных инструментов

2.1 Определение основных характеристик режущего рельефа однослойных абразивных инструментрв

2.2 Схема и физические основы метода нанесения равновысотного режущего рельефа на корпуса однослойных шлифовальных инструментов

2.3 Определение напряжения, необходимого для ориентации абразивных зерен на основе инструмента в рабочей зоне установки

2.4 Определение усилия внедрения зерна абразива в основу инструмента на заданную глубину

2.5 Исследование возможности удержания зерен абразива в основе инструмента до процедур окончательного закрепления слоем связующего

Выводы

3. Экспериментальное исследование разработанного процесса изготовления абразивных инструментов

3.1 Определение усилия, возникающего при внедрении зерна абразива в основу инструмента

3.2 Исследование деформаций, возникающих в основе инструмента при механическом внедрении зерна абразива

3.3 Экспериментальные исследования по нанесению абразивного покрытия на корпуса однослойных абразивных инструментов

3.4 Исследование процесса селекции зерен абразива

Выводы

4. Разработка мероприятий по улучшению характеристик разрезных витых магнитопроводов на основе применения для обработки торцев двусторонней тонкой абразивной ленты с ориентированными зернами абразива

4.1 Виды и способы изготовления витых магнитопроводов

4.2 Способы разрезки витых ленточных магнитопроводов

4.3 Магнитные характеристики электротехнической стали и их изменение в процессе разрезки

4.4 Пути повышения характеристик разрезных магнитопроводов;

Заключение диссертации по теме «Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки», Филатов, Станислав Владимирович

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработан способ нанесения абразивных зерен на корпуса однослойных шлифовальных кругов, одно и двусторонних лент позволяющий ориентировать зерна абразива, производить размерную селекцию и управлять их концентрацией на поверхности. В основу способа положено механическое внедрение зерен абразива, ориентированных воздействием внешнего электростатического поля перпендикулярно к основе инструмента в последнюю.

2. С использованием основных положений электростатики и физики диэлектриков получен математический аппарат, позволяющий определить необходимое для ориентации зерен абразива определенного размера напряжение, подаваемое от высоковольтного источника питания к роликам. — .

3. С использованием основных положений механики твердых тел, теоретической механики и методов компьютерного моделирования разработан математический аппарат, позволяющий оценить усилие возникающее в процессе внедрения единичного зерна абразива в основу инструмента, а также определить характер и величину деформаций возникающих в основе инструмента после внедрения зерна абразива.

4. С использованием полученных математических зависимостей и данных экспериментальных исследований выявлено условие удержания зерна абразива.в основе инструмента после внедрения до проведения процедур закрепления слоем связующего.

5. В результате проведенных экспериментальных исследований процесса внедрения единичного зерна абразива в основу инструмента получены данные об усилии внедрения зерна абразива в основу инструмента, а также характере и величине деформаций в основе инструмента хорошо согласующиеся с теоретическими зависимостями, что свидетельствует о достоверности разработанного математического аппарата.

6. В результате проведенных экспериментальных исследований процесса нанесения абразива при использовании планирования эксперимента получена модель, отражающая влияния основных технологических факторов на концентрацию зерен в режущем слое инструмента. К ним относятся: напряжение между электродами, скорость вращения верхнего ролика установки, количество абразива подаваемого в рабочую зону установки за единицу времени.

7. Измерение размеров зерен абразива закрепившихся на основе инструмента после внедрения и размеров зерен до нанесения подтвердили наличие процесса размерной селекции абразива на этапе внедрения в основу инструмента.

8. На основе анализа проблем качества существующих в области производства витых разрезных денточных магнитопроводов разработана высокоэффективная операция притирки торцев двух С-образных половинок магнитопровода друг к другу, позволяющая исправить дефекты, вызванные абразивной разрезкой. Она основана на применение в качестве инструмента разработанной в данной работе тонкой двусторонней абразивной ленты р ориентированными зернами абразива.

9. Намечены области рационального применения инструментов, изготовленных по предлагаемой технологии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разработанный и исследованный в работе способ изготовления однослойных абразивных кругов, одно и двусторонних лент методом механического внедрения сориентированных абразивных зерен в основу инструмента поЗ^ уготавливать инструменты с заданным рельефом рабочей поверхности и характеризуется высокой эффективностью, о чем свидетельствуют данные лабораторных экспериментальных.

Шлифовальные инструменты с заданным рельефом рабочей поверхности могут использоваться для обработки различных материалов в различных отраслях машиностроения и приборостроения. При этом наибольший эффект может быть достигнут при обработке деталей и материалов, плохо поддающихся шлифованию обычными абразивными инструментами. В частности использование двусторонней абразивной ленты на операции притирки торцев С - образных половинок витых разрезных магнитопроводов.

Простота технологического процесса изготовления, возможность производства трех типов абразивных инструментов на однотипном оборудовании, возможность полной автоматизации делает возможной организацию высокоэффективного производства однослойных шлифовальных инструментов при любом уровне серийности.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Филатов, Станислав Владимирович, 1998 год

1. Абразивная и алмазная обработка материалов: Справочник/ Под ред. Резникова А.Н. М.: Машиностроение, 1977. - 391 с.

2. Агаларов Д.Г., Нуриев Б.Р., Рахматулин Х.А. Удар конусом по деформируемой нити// Прикл. Математика и механика. 1981. - 45, №2. - с.389-394.

3. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий.- М.: Наука., 1976.- 280 с.

4. Акаро И.Л. Аппроксимация зависимости временного сопротивления и напряжения текучести сталей от температуры, деформации и скорости деформации// Кузнечно-штамповое производство. №6. - 1995. С. 4-5.

5. Алексантгао^ Потапов В.Д. Основы теории упругости и пластичности: Уч. д/строит. спец. вузов.-М.: Высшая школа, 1990.- 400с.

6. Аркулис Г. Э., Дорогобид В.Д. Теория пластичности: Уч. пособие д/вузов. М.: Металлургия, 1987. - 352с.

7. A.c. 724329 СССР, МКИ В24 D 11//00. Способ изготовления абразивного инструмента/ Щеголев В.А., Вартанов В.О. 2 с.

8. Аэров М.Э., Тодес О.М. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем. Л.: Химия, 1968. - 512 с.

9. Байкалов А.К., Сукенник И.Л. Алмазный правящий инструмент на гальванической связке. Киев: Наукова думка, 1976. - 203 с.

10. Бордашев К.А., Разработка и исследование технологического процесса изготовления шлифовальных головок с заданным режущим рельефом: Дисс. канд. техн. наук.- Новгород 1997. 220с.

11. Бордашев К.А., Борисов A.B., Филатов C.B., Щеголев В. А. Методика расчета числа зерен в абразиво содержащих покрытияхшлифовальных головок. Новгород. 1995. - 5с. - Деп. в ВИНИТИ 26.04.95., №1186- В95.

12. Борисенко А.И., Гусева И.В. Получение композиционных покрытий методом химического осаждения. Л.: Наука, 1979. - 54 с.

13. Ваксер Д.Б. Исследования геометрии и размеров абразивного зерна// Абразивы. 1956. - N16 - с.18-21.

14. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1964. - 576 с.

15. Виксман Е.С. Алмазные инструменты с упорядоченным расположением зерен// Синтетические алмазы-1972. N 1. - стр. 13-15.

16. Виксман Е.С. Инструменты с программируемым расположением зерен материала. // Машиностроитель. 1982. - N 9. - с. 22-24.

17. Виксман Е.С., Гринев В.Ф., Шахбазов A.A. Алмазные инструменты на стальных связках. Машиностроение. - 1984. - N 3. - с. 23.

18. ВиксманСпивак Б.Е. Алмазные инструменты с ориентированными и расставленными зернами// Станки и режущие инструменты. 1969. - N 10. - стр. 70-86.

19. Виксман Е.С., Спивак Б.Е. Управление рельефом рабочих поверхностей алмазных инструментов// Синтетические алмазы. 1971. -N1.-с. 77-82.

20. Виксман Е.С., Спивак Б.Е., Жук Н.М. Алмазные инструменты с упорядоченным расположением зерен// Синтетические алмазы в промышленности. К.: Наукова Думка, 1974. с. 18-22.

21. Галицкий В.Н., Курищук A.B., Муровский В.А. Алмазно-абразивный инструмент на металлических связках для обработки твердого сплава и стали. Киев: Наук, думка, 1986. - 144 с.

22. Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Уч. пособие для вузов. М.: Химия, 1981. - 384 с.

23. Говорков В.А. Электрические и магнитные поля. М.: Энергия, 1968.- 324 с.

24. ГОСТ 28818-90. Материалы шлифовальные из электрокорунда. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1991. - 7 с.

25. Григорян Д.М. Об ударе конусом по тонкой упругой мембране// Прикл. Математика и механика. 1966 - 30, вып.6. - с.1035-1041.

26. Гринев В.Ф. Алмазные правящие ролики на металлических напыленных связках// Алмазы и сверхтвердые материалы. 1977. - N 10. с. 25-29.

27. Губкин А.Н. Физика диэлектриков: Учеб. пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1971. - 272с.

28. Гун Г.Я. Теоретические основы обработки металлов давлением: Учеб. для вузов. М.: Металлургия, 1980. - 456с.

29. Дель Г. Д., Новиков H.A. Метод делительных сеток. М.: Машиностроение, 1979, - 144с.

30. Доводка ^р^.-тЗВг^-гых деталей машин / Орлов П.Н., Савелова A.A., Полухин В.А., Нестеров Ю.И.; Под общ. ред. Ипполитова Г.М. М.: Машиностроение, 1978. - 256 с.

31. Дубровский Ю.В., Глушенков А.П. Прогнозирование работоспособности шлифовальных кругов // Чистовая обработка деталей машин: Межвуз. научн. сб. Саратов, 1980. - с. 36-44.

32. Зайцев А.Г. Влияние ориентированного расположения алмазных зерен на процесс шлифования// 6 международная конференция INTERGRIND-79: сб. мат. Будапешт, 1979. - стр. 737-742.

33. Зайцев А.Г. Влияние расположения алмазных зерен на процесс шлифования твердого сплава// Вестник машиностроения. 1977. -N8.-стр. 71-72.

34. Зайцев А.Г. Исследование линейно-геометрических размеров микропорошков//Известия вузов. Машиностроение.-1976.-N10,- с.140-142.

35. Зайцев А.Г. Объемные измерения зерен алмазных и кубонитовых шлифовальных порошков//Сверхтвердые материалы. 1982. - N1. - с. 33

36. Зайцев А.Г. Разработка теории ориентации алмазных зерен в электромагнитном поле//Сверхтвердые материалы.-1983.- N 3. с.31-38.

37. Зайцев А.Г. Теория ориентации удлиненных абразивных зерен в шлифовальных кругах// 7 международная конференция ШТЕКС1ШГО-88: сб. мат. 1988, стр. 356-365, 353, 354, 355.

38. Зайцев А.Г., Дуда Т.М., Прудников Е.Л. Влияние металлизации на работоспособность кругов с ориентированными зернами// Сверхтвердые материалы. 1983. - N 2. - стр. 17-22.

39. Зайцева М.А. Влияние плотности насыпки абразивных зерен на производительность шлифовальной шкурки// Абразивы и алмазы. 1966.-Nl.-c.27-3!.

40. Зайцева М.А. Влияние формы зерен на режущие свойства шлифовальнойпткутжи при обработке древесины// Абразивы и алмазы.1965. N6. - с.45-48.

41. Захаров Б.В., Киреев B.C., Юдин Д.Л. Толковый словарь по машиностроению. Основные термины / Под ред. A.M. Дальского. М.: Рус. яз., 1987. - 304 с.

42. Захарченко И.П. Влияние концентрации алмазов на работу шлифовальных кругов// Синтетические алмазы. 1969. - N 5. - стр. 41-42.

43. Казинец Е.М. Имитационное моделирование процесса шлифования кругами из эльбора на гальванической связке: Дисс. канд. техн. наук.-Санкт-Петербург. 1993г. - 163с.

44. Кизиков Э.Д. Изготовление алмазного инструмента с помощью вакуумного спекания// Сверхтвердые материалы. 1985. - N 3. - с.8-10.

45. Кондратов A.C., Старков В.К. Закономерности расположения зерен на рабочей поверхности алмазного круга// Внедрение алмазов в промышленность М.: НИИМАШ, 1967 .

46. Кордонский Х.Б., Герцбах И.Б. Модели отказов. М.: Сов. радио,1966.-166 с.

47. Корицкий Ю.В. Основы физики диэлектриков: Уч. пособ. для вузов.-М.: Энергия, 1979. 248 с.

48. Кожуро Л. М., Панов A.A., Пономарева Э.Б., Чистосердов П.С. Отделочно-абразивные методы обработки. Мн.: Выш. шк., 1983. 287с.

49. Кулик А.Я., Борисов Ю.С., Мнухин A.C., Никитин Н.Д. Газотермическое напыление композиционных порошков. Л.: Машиностроение, 1985. -199 с.

50. Лавров И.В. Основные результаты изучения связи остроты абразивного зерна с его крупностью// Абразивы. 1975. -N 11. - с.1-5.

51. Лавров И.В., Ермакова Т.Б. Некоторые результаты исследования абразивных зерен// Абразивы, 1966. N3. - с. 7-15.

52. Ли-Чан-Цзе. Об определении геометрии абразивных зерен// Абразивы. 1961. - N31. - с.10-18.

53. Лурье iTSf w^^bi технологии абразивно-доводочно-притирочной обработки. Учеб. для вузов. М.:Высшая школа. - 1973 - 315с.

54. Любимов В.Г. Шлифование пластмасс новым абразивным инструментом. Львов: "Вища школа", 1979. - 156 с.

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

56. Мастюгин Л.И., Минец В.В. Влияние концентрации алмазов на работоспособность инструмента при шлифовании стекла// Сверхтвердые материалы. 1990. - N 2. - с.55-57.

57. Мудров А.Е. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль. Томск: МП РАСКО, 1991. - 272 с.

58. Наерман М.С. Справочник молодого шлифовщика. М.: Высш. шк., 1985. -207 с.

59. Никитин H.H. Курс теоретической механики: Учебн. пособие для вузов. М.: Высш. шк., 1990. - 400с.

60. Новые однослойные инструменты из СТМ / Шило А.Е., Химач О.В., Бологое П.И. и др. // Сверхтвердые материалы. 1989. - N 3. - с.30-33.

61. Ноздрев В.Ф., Сенкевич A.A. Курс статистической физики. Учебн. пособие. М.: Высшая школа, 1969. - 288 с.

62. Нуриев Б.Р. Поперечный удар конусом по упруго-пластичной мембране// Докл. АН АзССР. 1981 - № 12. - с.15-19.

63. Нуриев Б.Р. Распределение пластических деформаций при поперечном ударе// Прикл. Механика. 1991. - 27, №12. - с.72-77.

64. Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента: Учебное пособие для техникумов /Ю.М. Ковальчук, В.А. Букин, Б.А. Глаговский и др.; Под общ. ред. Ю.М. Ковальчука М.: Машиностроение, 1984. - 288 с.

65. Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инс^*'v.^saa*. Учебное пособие для техникумов / Бакуль В.Н., Никитин Ю.И., Верник Е.Б., Селех В.Ф.; Под ред. Бакуля В.Н. М.: Машиностроение, 1975. 296 с.

66. Островский В.И. Теоретические основы процесса шлифования. Л.: Изд-во Ленинград, ун-та, 1981. - 144 с.

67. Паламар О.О. Разработка технологии доводки колец подшипников шкуркой с программируемым рельефом: Дисс. канд. техн. наук. Одесса, 1988. - 221с.

68. Пановко Я.Г. Введение в теорию механического удара. М.:Наука. -1977.- 224с.

69. Патент 2000920 РФ, МКИ В24 D3/00. Способ изготовления абразивного инструмента/ Щеголев В.А., Тимофеев В.В. (РФ). 3 с.

70. Патент 2005059 РФ, МКИ В24 D18/00. Способ изготовления абразивного инструмента/ Щеголев В.А., Тимофеев В.В. (РФ). 3 с.

71. Патент 2008186 РФ, МКИ В24 D3/00. Способ изготовления абразивного инструмента/ Щеголев В.А., Тимофеев В.В., Миронова Н.И., Могиленский В.И., Певзнер Б.З. (РФ). 3 с.

72. Патент 2008193 РФ, МКИ В24 D18/00. Способ изготовления абразивного инструмента/ Щеголев В.А., Тимофеев В.В., Бабушкина Т.Д., Чеботарев А.Я., Неклионова О.Д. (РФ). 3 с.

73. Патент 2051021 РФ, МКИ В24 D17/00//B24 D3/00. Способ изготовления абразивного инструмента/ Щеголев В.А., Тимофеев В.В., Певзнер Б.З., Миронова Н.И. (РФ). 3 с.

74. Патент 2066619 РФ, МКИ В24 D3/00. Способ изготовления абразивного инструмента/ Щеголев В.А., Певзнер Б.З., Тимофеев В.В., Миронова Н.И. (РФ). 3 с.

75. Патент 4916869 (США). Bouded abrasive grit structure/ Oliver Lloyd R., L.R. Oliver^ Со^^убл. 17.04.90.

76. Патент 675386 (Швейцария). Schleifwerkzeug/ Beek Alexander. -Опубл. 26.09.90.

77. Патент 391498 (Швейцария). Procede de fabrication d un outil a diamants a rectifer, dresser et conformer/ I. Cantrell. Опубл. 15.09.65.

78. Положительное решение по заявке на изобретение №96109094 от 21.05.98. Способ изготовления Абразивного инструмента/ Филатов С. В., Щеголев В. А., Бордашев К.А., Рудин В.И.

79. Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин A.M. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов: Справочник. М.: Металлургия. 1983. -351с.

80. Попов С.А., Могилевский Н.П. Терещенко М.М. Алмазно-абразивная обработка металлов и твердых сплавов: М.: Машиностроение, 1977. 391с.

81. Прудников ЕЛ. Инструмент с алмазно-гальваническим покрытием. -М.: Машиностроение, 1985. 95 с.

82. Прудников E.JI., Гаманюк М.П., Кабыш П.А. Методика расчета количества зерен в однослойном абразивном гальваническом покрытии //Синтетические алмазы. 1976. - N 4. - стр.27-30.

83. Прудников Е.Л., Дуда Т.М., Зарицкий А.С. Абразивосодержащие электрохимические покрытия. Киев: Наук, думка, 1985. - 216 с.

84. Рыбаков А.Н., Дроздова О.М. Влияние способа измельчения абразивных материалов на форму и физико-механические свойства полученных зерен// Абразивы. 1963. - N4.- с. 18-25.

85. Смирнов-Аляев Г. А. Сопротивление материалов пластическому деформированию. Л. : Машиностроение, 1978. - 368с.

86. Соколов Л.Д. Сопротивление материалов пластической деформации. Металлургиздат. 1963. - 284с.

87. Спивак Б.Е. Возможность увеличения числа активных режущих зерен в однослойьж^лмазных инструментах//Алмазы и сверхтвердые материалы. 1977. - N9. - с.4-5.

88. Спивак Б.Е. Определение некоторых характеристик рельефа однослойных алмазных инструментов// Резание и инструмент. 1972. -N5. - с. 12-15.

89. Сторожев М. В., Попов Е.А., Теория обработки металлов давлением: Учеб. для вузов. -М.: Машиностроение. 1971. 424с.

90. Стефанов К.С. Техника высоких напряжений: М.: Машиностроение, 1967, 490с.

91. Смирнов В.И. Курс высшей математики: М.: Наука. 1965. 480с.

92. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики: Учеб. для втузов.-М.: Высш. шк., 1986. 416 с.

93. Тодес О.М., Цитович О.Б. Аппараты с кипящим зернистым слоем: (гидравлические и тепловые основы работы). Л.: Химия, 1981. - 296 с.

94. Филатов C.B., Щеголев В. А. Способ изготовления тонкой абразивной ленты// Вестник НовГУ. №5. 1997. - с.94-96.

95. Филимонов Л.Н. Стойкость шлифовальных кругов. Л.: Машиностроение, 1973. - 136 с.

96. Хоникомб Р. Пластическая деформация металлов. М.: Мир. 1972. -408с.

97. Шальнов В.А. Шлифование и полирование высокопрочных материалов: М.: Машиностроение, 1972. - 272 с.

98. Щеголев В.А., Уланова М.Е. Эластичные абразивные и алмазные инструменты. -^Л ■ Машиностроение, 1977. 182 с.

99. Щеголев В.А., Тимофеев В.В., Филатов C.B., Бордашев К.А. Новые связки для абразивных инструментов// Проблемы машиностроения и автоматизации. 1995. №5,6. - с.55-57.

100. Ющенко Т.Н., Цисарь И.А., Знаменский Г.Н. Получение абразивных покрытий методом химического осаждения // Сверхтвердые материалы. -1988. N 6. - с. 25-27.

101. Ящерицын П.И., Аканович В.А., Пустовойт Г.В., Забавский М.Г. Исследования путей совершенствования алмазно-абразивного инструмента.// Синтетические алмазы ключ к техническому прогрессу. -К.: Наукова думка, 1977. - ч.1. - с. 78-91.

102. Ящерицын П.И., Зайцев А.Г. Повышение качества шлифованных поверхностей и свойств алмазно-абразивного инструмента. Минск: Наука и техника, 1972. -478 с.

103. Ящерицын П.И., Зайцев А.Г., Барботько А.И. Тонкие доводочные процессы обработки деталей машин и приборов. Минск: Наука и техника, 1976. - 328 с.144

104. Ящерицын П.И., Махаринский Е.И. Планирование эксперимента в машиностроении. Минск: Выш. шк., 1985. - 286 с.

105. Borowski J., Budniak Z., Markul J. Wptyw orientacji monokrystalicznego ziarna weglika krzemu na wybrane wielkosci fizyczne skrawania//"Pr. nauk. Jnst. technol. bud. masz. Pwrockt".-1987.-N34.-93-100.

106. Borowski J., Jurkowski G. Zagadnienia orientacji ziarn w nasypach sciernych z monokrystalicznego SiC// Mechanik, 1985. 58.- N4. - 229-235.

107. Lindenback D.A., Maclonan C.I. Nickel plated diamond tools// Ind. Diamond Rev. 1974. - March. - 84-86.

108. Spiro P. Diamond bonding by elektroforming and elektroplating// Ind. Diamond Rew. 1968. - Dec. - 533-538.

109. Chattopadhyay A.K., Chollet L., Hintermann H.E. On performance of Chemically Bonded Single-Layer CBN Grinding Wheel. // CIRP Ann. 1990. 39.-N31.

110. Barr A. De. Throwaway grinding tools-just around the corner.// "Metallwork Prod.". , 1980. 124. - N 1. - 158-159, 162, 169, 173,