Аспекты формирования засаленного слоя шлифовальных кругов

Решетнеескцие чтения. 2015

Шероховатость обработанной поверхности Яш = 300 мкм и определяется наличием ворсистости, вырывов, сколов и структурных пустот.

Определяющими являются вырывы, сколы и пустоты, выходящие на пласти плиты. Величина сколов зависит от прочностных свойств плиты, режимов резания и затупления резца.

Определяющая роль принадлежит связующему, потому что отрыв частиц при разрушении происходит чаще всего по межфазным границам. Указанное качество поверхности с легкостью достигается режимами резания.

При плоском фрезеровании ДСтП винтовой фрезой с двумя степенями подвижности (рис. 2) различают два вида цилиндрического фрезерования, по направлению подачи заготовки относительно направления вращения - встречное (рис. 3, а) и попутное (рис. 3, б) фрезерование.

На рис. 3, а и б слева от резца показана нефрезеро-ванная поверхность детали, слева и несколько ниже -фрезерованная поверхность (плоскость). Разница уровней фрезерованной и нефрезерованной поверхностей составляет толщину удаляемого припуска, или глубину фрезерования, t (обычно t = 0,3...0,7 мм). Дугообразная стружка (на рис. 2-3 закрашена цветом) будет иметь различную толщину.

Библиографические ссылки

1. Кутуков Л. Г., Зотов Г. А. Шлифовальные станки для обработки древесины. М. : Лесная. промышленность, 1983. 80 с.

2. Михеев М. А., Михеев И. М. Основы теплопередачи. М. : Энергия, 1977. 344 с.

3. Патент РФ № 2313450 С1. Способ снижения шероховатости и разнотолщинности древесностружечных плит устройство для его осуществления / Сиб. гос. технол. ун-т / А. Г. Ермолович, К. А. Ермо-

лович, В. В. Ромашенко. Заявл. 29.06.2006, № 2006123154/12; Опубл. в Б. И. , 2007, № 36. МПК В 27М 1/02.

4. Патент РФ № 2376131. Способ фрезерования древесных материалов / Сиб. гос. технол. ун-т / А. Г. Ермолович, В. В. Ромашенко, П. В. Цаплин,. П. С. Шастовский, заявл. 07.04.2008, № 2008113536/02 (014698), опубл. в Б. И. , 2009 № 15 МПК В 27G 1/02 (2006. 01).

5. Синайлов В. А. Тепловые процессы при шлифовании и управлении качеством поверхности. М. : Машиностроение, 1978, 167 с.

References

1. Kutukov L. G. , Zotov G. A. SHlifoval'nye stanki dlya obrabotki drevesiny. M. : Lesnaya. promyshlennost', 1983. 80 s.

2. Miheev M. A., Miheev I. M. Osnovy teploperedachi. M. : Energiya, 1977. 344 s.

3. Patent RF № 2313450 S1. Sposob snizheniya sherohovatosti i raznotolshchinnosti drevesno-struzhechnyh plit ustrojstvo dlya ego osushchestvleniya. Sibirskij gosudarstvennyj tekhnologicheskij universitet / A. G. Ermolovich, K. A. Ermolovich, V. V. Romashenko. Zayavl. 29. 06. 2006, № 2006123154/12; Opubl. v B. I., 2007, № 36. MPK V 27M 1/02.

4. Patent RF № 2376131. Sposob frezerovaniya drevesnyh materialov. Sibirskij gosudarstvennyj tekhnologicheskij universitet / A. G. Ermolovich, V. V. Romashenko, P. V. Caplin,. P. S. SHastovskij, zayavl. 07.04.2008, № 2008113536/02 (014698), opubl. v B. I. , 2009 № 15 MPK V 27G 1/02 (2006. 01).

5. Sinajlov V. A. Teplovye processy pri shlifovanii i upravlenii kachestvom poverhnosti. M. : Mashinostroenie, 1978, 167 s.

© Шастовский П. С., Ереско С. П., 2015

УДК 621.923.6

АСПЕКТЫ ФОРМИРОВАНИЯ ЗАСАЛЕННОГО СЛОЯ ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ

А. С. Янюшкин*, П. В. Архипов, О. И. Медведева

Братский государственный университет Российская Федерация, 665709 г. Братск, ул. Макаренко, 40. E-mail: *yanyushkin@brstu.ru

Рассмотрены основные преимущества алмазного абразивного инструмента при обработке широкого спектра материалов для различных отраслей промышленности. Отражены основные причины снижения работоспособности алмазных кругов на металлической связке. Проанализированы вероятные факторы формирования засаленного слоя и установлены ключевые направления развития технологии абразивной обработки.

Ключевые слова: шлифование, алмазный круг, засаливание, металлическая связка.

Механика специальных систем

ASPECTS FORM A GREASY LAYER OF GRINDING WHEELS

A. S. Yanyushkin*, P. V. Arkhipov, O. I. Medvedeva

Bratsk State University 40, Makarenko Str., Bratsk, 665709, Russian Federation. E-mail: *yanyushkin@brstu.ru

The paper considers the basic advantage of diamond abrasive tools in the processing of a wide range of materials for different industries. The research reflects the main reasons to decline working capacity of diamond wheels on metallic bonding. The paper analyzes the possible factors to shape greasy layer and set the key areas of development abrasion technology.

Keywords: grinding, diamond wheel, brining, metallic binder.

Введение. Соблюдение точности размеров, сохранение геометрической формы и прочностных характеристик, а также обеспечение необходимой шероховатости обрабатываемых деталей является частью основных задач, которые необходимо решать машиностроителям в сфере металлообработки различных отраслей промышленности. Для чистовой и окончательной обработки современных высокопрочных материалов и сплавов, используемых в конструкциях агрегатов, узлов и деталях автомобильной, горнодобывающей, аэрокосмической и другой техники, находят применение круги на металлических связках ввиду высокой их эффективности. Тем не менее существенной проблемой в процессе эксплуатации таких кругов является быстрая потеря их работоспособности вследствие того, что режущие абразивные зерна на поверхности круга покрываются засаленным слоем. Формирующийся засаленный слой препятствует удалению затупившихся (отработавших) и участию в работе обновленных зерен. Для исключения засаливания шлифовального круга и обеспечения оптимальных режущих свойств абразивных зерен, необходимо знать и оценивать причины этого явления. Решить проблему засаливания и повысить эффективность обработки широкого спектра материалов возможно за счет применения специальных средств (использование технологических сред, СОЖ, ПАВ и т. д.), способов обработки и их вариаций (электрохимических, электродинамических, комбинированных и т. д.) [1-3].

Теория и методика исследования. Существует ряд точек зрения на природу схватывания частиц обрабатываемого материала и металлической связки алмазного круга [4-7]. Формы подвода энергии в зону шлифования, оценка скорости и длительности протекания реакций, многообразие стадий физического взаимодействия, допущения при описании активаци-онных и релаксационных процессов в зоне контакта вызывают различия в подходах к рассмотрению причин засаливания шлифовального круга.

Определенный вклад в формирование засаленного слоя вносит диффузия [4]. Получение прочных соединений, согласно диффузионной гипотезе, возможно в результате нормальных металлических связей в результате деформаций, особенно при повышенной температуре и сближении контактных поверхностей. Данная гипотеза предусматривает растворение в тонком слое металлов элементов, не принадлежащих основному материалу, которые в обычных условиях не

растворяются друг в друге. Следует отметить, что процесс схватывания может возникать и без диффузии. В некоторых случаях контактные процессы при шлифовании приводят к формированию хрупких соединений, которые не способствуют засаливанию круга, поскольку данные образования разрушаются и удаляются из зоны обработки. Таким образом, диффузию не следует считать первоосновой формирования засаленного слоя.

Процесс схватывания взаимодействующих поверхностей шлифовального круга и обрабатываемого материала некоторым образом объясняет пленочная теория, которая основана на предположении, что при сближении ювенильных поверхностей в твердой фазе на межатомное расстояние обязательно произойдет взаимодействие этих поверхностей. Образования такого рода будут являться результатом бездиффузионного процесса объединения кристаллических решеток. При этом необходимо условие постоянного обновления ювенильных поверхностей. При шлифовании такое условие выполняется, особенно в зоне плотного контакта материала и абразивного зерна. Следует отметить, что без применения специальных средств характерно образование неупрочненных (мягких) пленок на поверхности круга в самые первые моменты шлифования [8]. В процессе работы в зонах повышенного давления и диффузионных явлений накладываются новые слои, которые являются препятствием для удаления первоначального слоя, который при этом упрочняется.

Другую причину схватывания частиц обрабатываемого материала и связки шлифовального круга в некоторых случаях связывают с рекристаллизацией.

Теория рекристаллизации основана на том, что схватывание происходит в результате объединения зерен с деформированной кристаллической решеткой. Данные явления возможны в местах засаливания. То есть на поверхности круга уже должен находиться материал с искаженной кристаллической решеткой.

Однако ряд авторов считают, что такие явления не оказывают существенного влияния на схватывание, поскольку рекристаллизация и деформация - это противоположные явления и в зоне шлифования возможна только деформация [4-7].

Следовательно, рекристаллизация должна протекать не в процессе контакта абразивных зерен с обрабатываемой поверхностью ввиду непродолжительного их взаимодействия. Однако данное явление оказы-

Решетнееские чтения. 2015

вает влияние на состав и дальнейшую динамику процесса засаливания.

Результаты и обсуждение. Результаты рентгено-структурного анализа поверхностей круга и обрабатываемого материала подтвердили возможность возникновения перечисленных причин схватывания в виде прочного механического соединения между двумя шероховатыми поверхностями за счет диффузии и адгезии.

Исходя из вышесказанного наиболее вероятной причиной образования засаленного слоя является адгезия. С физической точки зрения адгезия определяется силами межмолекулярного взаимодействия, наличием ионной, ковалентной, металлической и других типов связи.

Выводы. Таким образом, возникает необходимость определения характеристик формирующегося засаленного слоя на шлифовальных кругах с металлической связкой в результате адгезионного взаимодействия разнородных материалов с точки зрения фундаментальной и прикладной науки о поверхностных явлениях. Способы координации этого процесса приведут к развитию уже известных методов шлифования и к созданию новых способов металлообработки.

Библиографические ссылки

1. Vasilyev E. V., Popov A. Y., Rechenko D. S. Diamond grinding of hard-alloy plates // Russian engineering research. 2012. Т. 32, no. 11-12. P. 730-732.

2. Soler Y. I., Kazimirov D. Y. Selecting abrasive wheels for the plane grinding of airplane parts on the basis of surface roughness // Russian engineering research. 2010. Т. 30, no. 3. P. 251-261.

3. Эффективные технологии механической обработки деталей из неметаллических материалов / П. В. Архипов, А. В. Балыков, А. А. Дьяконов и др. / под ред. А. В. Киричека. М. : Изд. дом «Спектр», 2014. 255 с.

4. Янюшкин А. С., Шоркин В. С. Контактные процессы при электроалмазном шлифовании. М. : Маши-ностроение-1, 2004. 230 с.

5. Янюшкин А. С., Архипов П. В. Атомно-молекулярные процессы в зоне алмазного круга и обрабатываемого материала // Технология металлов. 2010. № 1. С. 25-33.

6. Янюшкин А. С., Архипов П. В., Торопов В. А. Механизм процесса засаливания шлифовальных кругов // Вестник машиностроения. 2009. № 3. С. 62-69.

7. О механизме разрушения зерен алмаза в процессе электроалмазного шлифования / А. С. Янюшкин,

0. И. Медведева, С. А. Якимов и др. // Системы. Методы. Технологии. 2009. № 1. С. 34-36.

8. Механизм образования защитных пленок на алмазных кругах с металлической связкой / А. С. Янюш-кин, О. И. Медведева, П. В. Архипов и др. // Системы. Методы. Технологии. 2010. № 3. С. 132-138.

References

1. Vasilyev E. V., Popov A. Y., Rechenko D. S. Diamond grinding of hard-alloy plates // Russian engineering research. 2012. Т. 32. no. 11-12. p. 730-732.

2. Soler Y. I., Kazimirov D. Y. Selecting abrasive wheels for the plane grinding of airplane parts on the basis of surface roughness // Russian engineering research. 2010. Т. 30. no. 3. p. 251-261.

3. Arkhipov P. V., Balykov A. V., Deacons A. A., Yerenkov O. J., Ivanov V. P., Kalita E. G., Lipatova A. B., Lobanov D. V., Medvedeva O. I., Morozova A. V., Schmidt I. V., Yanyushkin A. S. Jeffektivnye tehnologii mehanicheskoj obrabotki detalej iz nemetallicheskih materialov [Effective technologies of mechanical machining of non-metallic materials]. pod red. A. V. Ki-richeka. Moscow, Izdatel'skij dom «Spektr», 2014. 255 p.

4. Yanyushkin A. S., Shorkin V. S. Kontaktnye protsessy pri elektroalmaznom shlifovanii [Contact processes in electro-diamond grinding]. Moscow: Mashinostroenie-1 Publ., 2004. 230 p.

5. Yanyushkin A. S., Arkhipov P. V. [Atomic and molecular processes in the area of the diamond wheel and the processed material]. Tekhnologiya metallov. 2010. no

1. p. 25-33.

6. Yanyushkin A. S., Arkhipov P. V., Toropov V. A. [The mechanism of the process of brining grinding wheels]. Vestnik mashinostroeniya. 2009. no 3. p. 62-69.

7. Yanyushkin A. S., Medvedeva O. I., Yakimov S. A., Arkhipov P. V. [On the mechanism of destruction of diamond grains in the process of electro-diamond grinding]. Sistemy. Metody. Tekhnologii. 2009. no 1. р. 34-36.

8. Yanyushkin A. S., Medvedeva O. I., Arkhipov P. V., Popov V. Y. [The mechanism of formation of protective films on diamond wheels with metal bond]. Sistemy. Metody. Tekhnologii. 2010. no 3. p. 132-138.

© Янюшкин А. С., Архипов П. В., Медведева О. И., 2015