Obrabotka Metallov 2010 No. 1

УДК 621.922.025 ОТРЕЗНЫЕ ШЛИФОВАЛЬНЫЕ КРУГИ ИЗ ЗЕРЕН С КОНТРОЛИРУЕМОЙ ФОРМОЙ И ОРИЕНТАЦИЕЙ В.А. КОРОТКОВ, канд. техн. наук., ст. преподаватель, КузГТУ, г. Кемерово 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28, Кузбасский государственный технический университет, e-mail: msikuzstu@mail.ru Рассматривается цикл исследований по влиянию подбора формы и упорядочения ориентации зерен с це- лью повышения режущих и физико-механических свойств отрезных шлифовальных кругов. The research on the influence of form selection and grain orientation ordering on the increase of cutting and physical and mechanical properties of cutting grinding wheels is considered. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ОТРЕЗНЫЕ ШЛИФОВАЛЬНЫЕ КРУГИ, ФОРМА И ОРИЕНТАЦИЯ ЗЕРНА, МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ. Практика применения и анализ эффектив- ности использования отрезных шлифовальных кругов показывают, что у них далеко не полно- стью задействованы имеющиеся потенциальные возможности. Главной причиной такого состоя- ния является отсутствие упорядоченной и благо- приятной геометрии их микрорежущих элемен- тов – зерен. Дело в том, что зерна, находящиеся в отрезном круге и изготовленные традиционным способом, т.е. путем дробления и измельчения выплавленного слитка абразива, имеют произ- вольную форму и расположены в теле инстру- мента хаотично. Как следствие, только неболь- шая часть из общей массы зерен в круге приоб- ретает в процессе его изготовления геометрию, способствующую эффективному срезанию стру- жек. Неупорядоченная форма и ориентация зе- рен содействуют также образованию дефектов в структуре круга или формируют предрасполо- женность к возникновению таких дефектов. В результате снижаются разрывная прочность и допустимая скорость работы круга. В этом контексте подбор формы и упорядоче- ние ориентации зерен открывают перспективу по- вышения режущих и физико-механических свойств данных инструментов. Цикл исследований, прове- денных в этом направлении, подтвердил, что это действительно так. На начальном этапе исследований изучались встречающиеся разновидности формы зерен и оценивалось влияние этого параметра на раз- мер площади поверхности зерен, их количе- ство в единице объема, интенсивность износа и прочность. Для решения этих задач разработа- но специальное программное обеспечение для ЭВМ, позволяющее оценивать форму зерен в трехмерном пространстве, устанавливать взаи- мосвязь формы и площади поверхности зерен, исследовать износ отдельных зерен в моделях шлифовальных кругов из оптически прозрач- ной связки (свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2006613051, № 2007612468, № 2008610817). Прочность сво- бодных шлифовальных зерен с разной формой и ориентацией исследовалась на автоматической установке с учетом критерия хрупкого разруше- ния абразивных материалов. В результате уста- новлено: – чем больше коэффициент формы ( K ф ) зерен (т.е. чем больше они приближаются к игольчато- пластинчатым разновидностям), тем большей площадью поверхности ( S ) они обладают: S = –387800+70880· K ф +3572· D вп ; (1) – чем больше K ф , тем большее число зерен N находится в одинаковом объеме инструмента: N = 1876,50·е 0,15· K ф ; (2) – чем больше K ф , тем меньшее усилие Р тре- буется для их разрушения; причем зерна с тан- генциальной ориентацией (расположенные пер- пендикулярно действующей нагрузке, Θ = 0°) разрушаются при большем усилии сжатия, чем зерна с радиальной ориентацией (Θ = 90°): для Θ = 0°: Р = 495,88· е –0,94· K ф ; (3) для Θ = 90°: Р = 841,21· е –1,25· K ф ; (4) – длительнее всего ( Т ) в круге работают зерна с малыми значениями K ф (изометрические зерна) и зерна с тангенциальной ориентацией: ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ 29 № 1 (46) 2010