Obrabotka Metallov 2014 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (63) 2014 64 ОБОРУДОВАНИЕ жения износа инструментов и др. [1, 4, 5, 8, 9, 10, 13]. Кроме того, ориентация зерен, как правило, осуществлялась по двум характерным направ- лениям. Зерна ориентировали радиально, когда их главные (т. е. наибольшие) оси перпендику- лярны плоскости резания (Θ = 90°) и в танген- циальном направлении, когда главные оси зерен параллельны плоскости резания (Θ = 0°) [10, 16]. Вместе с тем номенклатура шлифовальных инструментов и схемы их силового нагружения в процессе работы весьма разнообразны, и ори- ентирование зерен следует осуществлять под углами, наиболее эффективными для конкретно- го случая шлифования. Рациональные углы ори- ентации зерен могут существенно отличаться от вариантов их радиального или тангенциального расположения. Современные способы изготов- ления шлифовальных инструментов позволя- ют обеспечить любые требуемые направления ориентирования зерен [10, 13, 17]. Основные же перспективы упорядочения геометрии зерен и повышения эксплуатационных показателей шлифовальных инструментов открываются в со- вместном использовании и целенаправленном регулировании факторов формы и ориентации зерен. Совместный подбор рациональной формы и ориентации зерен экспериментальным путем является весьма трудоемким, сложным и затрат- ным по времени. Так, например, сравнение шли- фовальных инструментов с четырьмя различны- ми коэффициентами формы зерен и четырьмя направлениями их ориентации потребует изго- товления шестнадцати разновидностей инстру- ментов. Для получения адекватных сравнитель- ных данных следует изготовить минимум по три инструмента каждой разновидности и испытать каждый инструмент. При этом использование матрицы испытаний 4×4 может оказаться недо- статочным для нахождения рационального коэф- фициента формы и угла ориентации зерен. В связи с вышеизложенным для создания шлифовальных инструментов с рациональной геометрией зерен целесообразно иметь разра- ботанную методику, позволяющую предвидеть и анализировать эксплуатационные показате- ли инструментов на этапе их проектирования. Такая методика должна обеспечивать установ- ление взаимосвязи величин передних углов ориентированных шлифовальных зерен с раз- новидностями их формы с учетом фактора изно- са, а также анализировать напряжения в ориен- тированных зернах с контролируемой формой. Представленная работа посвящена разработке указанной методики и экспериментальной про- верке достоверности получаемых с ее помощью результатов. Методика исследований взаимосвязи величин передних углов шлифовальных зерен и напряжений в них при работе с параметрами их формы и ориентации в теле инструмента При проектировании шлифовальных инстру- ментов с упорядоченной формой и ориентацией зерен на первом этапе производится анализ гео- метрии зерен в исходном (базовом) шлифоваль- ном инструменте, взятом за основу. Для этого необходимо получить изображения не менее 50…100 зерен из фракции абразива, использо- ванной для изготовления данного шлифоваль- ного инструмента. Изображения зерен можно получать путем сканирования либо фотографи- рования с увеличением и разрешением, доста- точным для четкой фиксации контуров поверх- ности зерен. Далее производится количественная оценка формы у изображений зерен и для каж- дого исследуемого зерна устанавливается коэф- фициент формы K ф , что возможно осуществить вручную либо с привлечением специально раз- работанного программного обеспечения [18]. После этого производятся измерения перед- них углов на исследуемых изображениях шли- фовальных зерен при варианте их гипотети- ческой радиальной ориентации относительно плоскости резания (Θ = 90°). На основе получа- емых данных строятся геометрические модели шлифовальных зерен с различными коэффици- ентами формы, варьирующимися от минималь- ного до максимального значений в исследуемой фракции абразива. Общее число построенных моделей зерен должно быть не менее 4–5, в том числе модель зерна со средним коэффициентом формы зерен в исследуемой фракции. Указан- ные операции целесообразно выполнять с помо- щью специально разработанных программ для ЭВМ [19, 20, 21], которые позволяют поворачи- вать изображения зерен под требуемым углом относительно плоскости резания, определять