ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Цель: выявление природы и предложение технологических рекомендаций по минимизации процесса засаливания абразивного инструмента при обработке труднообрабатываемых материалов, позволяющие повысить эффективность использования алмазного инструмента на металлической связке при их шлифовании, снизить затраты на изготовление высокотехнологичной и конкурентоспособной продукции. В работе представлен анализ режущей способности алмазных кругов на металлической связке. Приведен краткий обзор причин потери работоспособности абразивного инструмента, дана оценка адгезионно-диффузионным процессам в зоне резания. Отмечается, что основной причиной низкой работоспособности алмазного инструмента является засаливание шлифовального круга. Методы: экспериментальные исследования проводились на станке модели 3Д642Е, модернизированном под процессы электроалмазного шлифования и отвечающем метрологическим требованиям на проверку показателей, формирующих качество изделий. Структурные исследования производили с применением оптической, растровой микроскопии, спектрального и рентгеноструктурного анализов. Образцы исследовались с использованием рентгеновского дифрактометра ARL X’TRA, растрового электронного микроскопа Carl Zeiss EVO50 со встроенным химическим анализатором EDS X-Act, оптического микроскопа Carl Zeiss Axio Observer A1m. Дополнительно поверхности образцов исследовались с применением методов оптической интерферометрии с использованием комплекса для изучения топографии поверхности Zygo NewViewTM 7300, предназначенного для определения параметров микрорельефа и структуры объектов технического и биологического происхождения. Результаты и обсуждение: приведена технология шлифования высокопрочных и наноупрочненных материалов алмазными кругами на металлической связке, при которой поддержание высоких режущих свойств круга осуществляется непрерывной электрохимической правкой. Использование технологии комбинированного шлифования позволяет значительно увеличить работоспособность и расширить область применения алмазного абразивного инструмента на металлической связке, а также повысить эффективность обработки различных марок твердых сплавов групп ВК, ТК, ТТК, а также оксидной и карбидной металлокерамики и наноструктурированного материала на основе диборида циркония.

1. Абразивная и алмазная обработка материалов: справочник / А.Н. Резников, Е.И. Алексенцев, Я.И. Барац, В.Л. Белостоцкий, Н.В. Будник, Ю.П. Бурочкин, Г.М. Гаврилов, М.В. Гомельский, А.В. Гордеев, В.И. Дрожжин, Н.П. Згонник, В.П. Зубарь, З.И. Кремень, Н.М. Мурахтанова, В.И. Муцянко, С.В. Николаев, И.С. Ногин, В.И. Пилинский, К.И. Русаков, В.А. Рыбаков, Ф.Ю. Сакулович, А.Г. Саркисов, М.Ф. Семко, Ф.П. Урывский, О.Б. Федосеев, Л.Н. Филимонов, И.Е. Фрагин, Л.В. Худобин, А.В. Шеин, В.В. Щипанов, Г.Г. Яшин. – М.: Машиностроение, 1977. – 391 с.

2. Свитковский С.Ю., Иванова Т.Н. Исследование закономерностей и повышения эффективности процесса шлифования деталей из труднообрабатываемых материалов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2004. – № 1. – С. 22–24.

3. Гусев В.В., Медведев А.Л. Влияние механической характеристики инструмента для правки свободным абразивом на режущую способность алмазного шлифовального круга // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2013. – № 4 (61). – С. 98–103.

4. Increase in efficiency of electric powered diamond grinding of conductive material by regulating longitudinal profile of grinding wheels / V. Dobroskok, A. Shpilka, M. Morneva, N. Shpilka // ТЕKA. Commission of motorization and energetics in agriculture. – 2014. – Vol. 14, N 2. – P. 26–33.

5. Алексеев Н.С., Капорин В.А., Иванов С.В. Шлифование микропористых покрытий импрегнированными кругами // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2015. – № 3 (68). – С. 66–74. – doi: 10.17212/1994-6309-2015-3-66-74.

6. Vasil'ev E.V., Popov A.Y., Rechenko D.S. Diamond grinding of hard-alloy plates // Russian Engineering Research. – 2012. – Vol. 32, iss. 11–12. – P. 730–732. – doi: 10.3103/S1068798X1.

7. Contact processes in grinding / A.S. Yanyushkin, D.V. Lobanov, P.V. Arkhipov, V.V. Ivancivsky // Applied Mechanics and Materials. – 2015. – Vol. 788. – P. 17–21. – doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.788.17.

8. Yadav R.S., Yadava V. Experimental investigations on electrical discharge diamond peripheral surface grinding (EDDPSG) of hybrid metal matrix composite // Journal of Manufacturing Processes. – 2017. – Vol. 27. – P. 241–251. – doi: 10.1016/j.jmapro.2017.04.004.

9. Ronald B.A., Vijayaraghavan L., Krishnamurthy R. Studies on the influence of grinding wheel bond material on the grindability of metal matrix composites // Materials & Design. – 2009. – Vol. 30, iss. 3. – P. 679–686. – doi: 10.1016/j.matdes.2008.05.038.

10. Improving minimum quantity lubrication in CBN grinding using compressed air wheel cleaning / D. de J. Oliveira, L.G. Guermandi, E.C. Bianchi, A.E. Diniz, P.R. de Aguiar, R.C. Canarim // Journal of Materials Processing Technology. – 2012. – Vol. 212, iss. 12. – P. 2559–2568. – doi: 10.1016/j.jmatprotec.2012.05.019.

11. Handbook of machining with grinding wheels / I.D. Marinescu, M.P. Hitchiner, E. Uhlmann, W.B. Rowe, I. Inasaki. – 2^nd ed. – Boca Raton: CRC Press, 2016. – 724 p. – ISBN 978-1-4822-0668-5. – ISBN 978-1-4822-0670-8.

12. Li H.N., Axinte D. Textured grinding wheels: a review // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2016. – Vol. 109. – P. 8–35. – doi: 10.1016/j.ijmachtools.2016.07.001.

13. Череповецкий И.Х. Механика контактного взаимодействия при алмазной обработке. – Киев: Наукова думка, 1978. – 228 с.

14. Худобин Л.В., Унянин А.Н. Минимизация засаливания шлифовальных кругов. – Ульяновск: УлГТУ, 2007. – 298 с. – ISBN 978-5-89146-982-2.

15. Diamond-ECM grinding of sintered hard alloys of WC-Ni / V.A. Mogilnikov, M.Y. Chmir, Y.S. Timofeev, V.S. Poluyanov // Procedia CIRP. – 2016. – Vol. 42. – P. 143–148. – doi: 10.1016/j.procir.2016.02.209.

16. The effect of diamond tool performance capability on the quality of processed surface / P.V.  Arkhipov, A.S. Yanyushkin, D.V. Lobanov, S.I. Petrushin // Applied Mechanics and Materials. – 2013. – Vol. 379. – P. 124–130. – doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.379.124.

17. Yanyushkin A.S., Lobanov D.V., Arkhipov P.V. Research of influence of electric conditions of the combined electro-diamond machining on quality of grinding of hard alloys // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2015. – Vol. 91. – P. 012051. – doi: 10.1088/1757-899X/91/1/012051.

18. Herzenstiel P., Aurich J.C. CBN-grinding wheel with a defined grain pattern – extensive numerical and experimental studies // Machining Science and Technology. – 2010. – Vol. 14, iss. 3. – P. 301–322. – doi: 10.1080/10910344.2010.511574.

19. Zishan D., Beizhi L., Steven L.Y. Material phase transformation at high heating rate during grinding // Machining Science and Technology. – 2016. –Vol. 20, iss. 2. – P. 290–311. – doi: 10.1080/10910344.2016.1168929.

20. Popov V.Yu., Yanyushkin A.S. Combined electro-diamond grinding of high speed steels // International Journal of Advances in Machining and Forming Operations. – 2012. – Vol. 4, N 1. – P. 91–102.

21. The research into the effect of conditions of combined electric powered diamond processing on cutting power / D.V. Lobanov, P.V. Arkhipov, A.S. Yanyushkin, V.Yu. Skeeba // Key Engineering Materials. – 2017. – Vol. 736. – P. 81–85. – doi: 10.4028/www.scientific.net/KEM.736.81.

22. Kremen’ Z.I., Popovskii D.A., Yur’ev V.G. Grinding of titanium alloys by Elbor and diamond wheels // Russian Engineering Research. – 2013. – Vol. 33, iss. 8. – P. 457–459. – doi: 10.3103/S1068798X1.

23. Strel’chuk P.M., Uzunyan M.D. The energy intensity analysis of the diamond-spark grinding of the WolKar nanostructural hard alloy // Journal of Superhard Materials. – 2010. – Vol. 32, iss. 1. – P. 50–54. – doi: 10.3103/S106345761.

24. Batako A.D.L., Tsiakoumis V. An experimental investigation into resonance dry grinding of hardened steel and nickel alloys with element of MQL // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2015. –Vol. 77, iss. 1–4. – P. 27–41. – doi: 10.1007/s00170-014-6380-8.

25. Experimental study of time-dependent performance in superalloy high-speed grinding with CBN wheels / G. Zhi, X. Li, Z. Qian, H. Liu, Y. Rong // Machining Science and Technology. – 2016. – Vol. 20, iss. 4. – P. 615–633. – doi: 10.1080/10910344.2016.1224018.

26. Янюшкин А.С., Лобанов Д.В., Архипов П.В. Потеря режущей способности алмазных кругов на металлической связке при шлифовании композиционных материалов // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева. – 2013. – № 1 (47). – С. 178–183.

27. Технологические особенности формирования параметров качества поверхностного слоя при алмазном выглаживании в условиях интегрированной обработки / В.Ю. Скиба, В.Н. Пушнин, Д.Ю. Корнев, К.А. Парц // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2015. – № 3 (68). – С. 31–41. – doi: 10.17212/1994-6309-2015-3-31-41.

28. Integrated processing: quality assurance procedure of the surface layer of machine parts during the manufacturing step "diamond smoothing" / V.Yu. Skeeba, V.V. Ivancivsky, D.V. Lobanov, A.K. Zhigulev, P.Yu. Skeeba // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2015. – Vol. 25. – P. 012031. – doi: 10.1088/1757-899X/125/1/012031.