Obrabotka Metallov 2014 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (63) 2014 71 ОБОРУДОВАНИЕ результаты оценки износа отрезных кругов с контролируемой формой зерен показывают, что с увеличением коэффициента формы зерен из- нос кругов существенно возрастает. Сравнение результатов испытаний отрезных кругов с тан- генциальной ориентацией зерен (Θ = 0°), кругов с неориентированными зернами (Θ = var) и с ра- диальной ориентацией зерен (Θ = 90°) показы- вает, что наименьшим износом и минимальными величинами напряжений в зернах характеризу- ются инструменты с тангенциальной их ориен- тацией (Θ = 0°). Далее по возрастанию следуют обычные отрезные круги с неориентированны- ми зернами (Θ = var). Максимальный износ и максимальные величины напряжений в зернах сравниваемых отрезных кругов наблюдаются при радиальной ориентации зерен (Θ = 90°). Анализ результатов оценки напряжений в шлифовальных зернах (см. рис. 6) и результатов испытаний отрезных кругов с заданной ориен- тацией и контролируемой формой зерен [10] показывает, что для обеспечения максимальной стойкости шлифовальных инструментов целе- сообразно использовать зерна изометрической формы (с минимальными значениями K ф ), а так- же ориентировать шлифовальные зерна в тан- генциальном направлении (Θ = 0º). Кроме того, анализ распределения напряжений в ориентиро- ванных зернах (см. рис. 6) и величин их перед- них углов (см. рис. 1) позволяет констатировать, что шлифовальные инструменты c достаточно высокой стойкостью и одновременно повышен- ной режущей способностью можно изготовить, ориентируя шлифовальные зерна под углами на- клона, близкими к направлению вектора силы ре- зания P , действующей на инструмент в процес- се эксплуатации. Для отрезных шлифовальных кругов, изготавливаемых из зерен нормальных электрокорундов и используемых для обработки конструкционных сталей, при эксплуатации ко- торых радиальная составляющая силы резания P y в 3…5 раз превосходит тангенциальную составля- ющую P z , может быть рекомендован рациональ- ный угол ориентации зерен порядка Θ = 67º30΄. Таким образом, представленная методика исследований, а также совместный анализ по- лучаемых с ее помощью результатов позволя- ют обоснованно проектировать шлифовальные инструменты с рациональной геометрией зерен для конкретных условий обработки и параме- тров силового нагружения. Экспериментальные исследования по установлению пределов прочности ориентированных шлифовальных зерен с контролируемой формой Для практической проверки разработанной методики исследований дополнительно прове- дены эксперименты по установлению пределов прочности шлифовальных зерен различных ма- рок и зернистостей, с различными коэффициен- тами формы и направлениями ориентации путем их разрушения посредством одноосного сжатия на специальной установке, где моделировалось воздействие на зерна радиальной составляющей силы резания P y . Анализ условий работы единичных шлифо- вальных зерен в процессе резания показывает, что они находятся под действием сжимающей P y и изгибающей P z нагрузок, которые главным об- разом и определяют их напряженное состояние (см. рис. 4). Причем радиальная составляющая силы резания, как правило, значительно (в 2…9 раз) превосходит тангенциальную. Поэтому в большинстве методик по оценке прочности шлифовальных зерен реализуется схема одноос- ного сжатия (сдавливание навески зерен в пресс- форме, поштучное разрушение зерен в валковой дробилке и др.) [2, 9, 16, 22]. Известно, что определение прочности еди- ничных зерен относится к стандартным методам оценки эксплуатационных показателей абразив- ных материалов (ТУ2-036-105–85). В соответ- ствии с этим методом установление прочности единичных зерен осуществляют путем их по- штучного сжатия и разрушения между двумя ме- таллическими пластинками при постепенно воз- растающей нагрузке. Для этой цели используют прибор ППЗ-1М, который имеет циферблатные весы, снабженные нагружающим устройством в виде штока, перемещаемого в вертикальном на- правлении с постоянной скоростью, и реверсив- ным электродвигателем. Шток опускается вниз, соприкасается с зерном, сжимает его и разруша- ет. Момент разрушения фиксируется путем ви- зуального наблюдения за испытуемым зерном в микроскоп. Испытание считается законченным, когда неразрушенная часть зерна составляет ме- нее половины его первоначального размера. По- казателем прочности зерен во фракции служит средняя величина усилия разрушения 50 отдель- ных зерен.