Підвищення ефективності шліфування інструментальних матеріалів спрямованою зміною характеристик робочого шару кругів з НТМ

РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ, ОБЛАДНАННЯ ТА ІНСТРУМЕНТ
2.1. Загальні відомості методичного характеру
Наукові дослідження, що їх викладено у дисертацiйній роботі, базуються на
резуль­татах дослiджень у областях теорiї різання, шлiфування, пружності, тертя
та зношування, порошкової металургії, матеріалознавства.
Для вирішення завдань, які поставлені у роботі, використовувалися відомі та
спеціально розроблені методики досліджень. Дослідження провадилися на
об­ладнанні, яке широко використовується в інструментальній промисловості, з
до­датковою його модернізацією для вивчення дії електрохімічного та
електроеро­зійного впливу на процес обробки. У якості вихідних обробних
матеріалів вико­ристовували наступні інструментальні матеріали: швидкорізальні
сталі (Р6М5, Р6М5Ф3, Р6М5К5, А11Р3М3Ф2 та ін.), безвольфрамові тверді сплави
(ТН20, ТН50, КНТ16), тверді сплави (ВК6, ВК8, ВК15, ТТ20К9, ТТ8К10Б та ін.),
інстру­ментальні кераміки (ВО13, ВОК60, ВОК71, ВОК85С ті ін.). У якості кругів
з НТМ застосовували шліфувальні круги форм 12А2-45, 12А2-20, 6А2 ІНМ НАН
України, Полтавського алмазного заводу (Україна), заводу «Ільїч» (Росія).
Вивчення закономірностей процесу шліфування інструментальних матеріа­лів, стану
поверхонь кругу та обробного виробу здійснювалося із залученням су­часних
методів профілометрії, оптичної та елект­ронної мікроскопії, рентгенографії,
металографії, потенціометрії.
Достовiрнiсть наукових результатiв пiдтверджується великим обсягом про­ведених
експериментальних дослiджень iз застосуванням сучасних методик обробки
експериментальних даних, стандартних та спеціальних програм до ПЕОМ
(«Термопружність») із використанням методів кінцевих елементів та найменших
квадратів.
Набір експериментальних даних для певного способу шліфування проходив
математичну обробку на ПЕОМ. Використовувалися програми, які дозволяли,
виходячи з методу найменших квадратів, обчислювати апроксимацію заданої
дискретної функції f(x) раціональною функцією P(x)/Q(x), а також функціями
вигляду : F(x)=axb , F(x)=aebx , .
Відбір функцій провадився за допомогою оцінки відносної похибки апроксимації.
Вкажемо, що методично, під поняттям підвищення ефективності процесів шліфування
інструментальних матеріалів ми розуміємо суттєве збільшення зносостійкості
шліфувального інструменту з НТМ при досягненні необхідної продуктивності та
якості обробки.
2.2. Досліджувані показники, засоби та методи вимірювань
при шліфуванні інструментальних матеріалів
Дослідження процесу шліфування інструментальних матеріалів кругами з НТМ
здійснювали на стенді, створеній на базі модернізованого
універсаль­но-заточувального верстату моделі 3В642, який дозволяв би при
необхідності вивчати особливості процесів електрохімічного, або
електроерозійного шліфування (рис. 2.1). Верстат був оснащений гідравлічним
приводом повздовжньої та поперечної подач та електродвигуном приводу
шліфу­вальної головки потужністю 3 кВт. Забезпечувалася можливість змінювати
швид­кість обертання кругу від 10 до 45 м/с, повздовжню подачу від 0,1 до 3,0
м/хв., поперечну подачу від 0,05 до 1,0 мм/пдв.х. При проведенні досліджень по
процесам електрошліфування викорис­товували наступні джерела технологічного
струму : ІТТ-35 – при дослідженні процесу електроерозійного шліфування (напруга
змінювалася від 30 до 75 В) та ВУ-12/600 – при дослідженні процесів
електроіскрового та електрохімічного шліфування (напруга технологічного струму
змінювалася від 0 до 12 В).

Рис. 2.1. Установка для дослідження процесу шліфування інструментальних
матеріалів кругами з НТМ, створена на базі модернізованого
універсаль­но-заточувального верстату моделі 3В642

Рис. 2.2. Пристосування для виміру твердості робочого шару кругів з НТМ
на твердомірі ТК-2
При проведенні лабораторних досліджень використовувалися круги форми 12А2-45°°
розміром 150х42х10х3х32 на металевих, полімерних, металополімерних та
керамічних зв’язках з зернистістю НТМ від 63/50 до 250/200, відносною
концентрацією зерен НТМ в робочому шарі кругів від 50 до 150%, марками алмазів
АС4, АС6, АС15, АС20 та кубоніту КР, КВ.
При дослідженні експлуатаційних характеристик шліфувальних кругів визначали
наступні показники:
* відносні витрати НТМ в кругах qp, мг/г;
* різальну здатність кругу Q, мм3/хв. (продуктивність шліфування);
* ефективну потужність шліфування Nеф , кВт.
Відносну витрату НТМ визначали як відношення маси витрачених НТМ до маси
зшліфованого матеріалу, згідно з ГОСТ 16181-82:
де: - лінійний знос кругу, мкм; р - маса НТМ у крузі в каратах; 200 - вага
одного карату, мг; S - товщина робочого шару кругу у вихідному стані, мкм; m -
маса інструментального матеріалу, зшліфованого під час випробування, г.
Лінійний знос кругу вимірювався за допомогою оптичної головки вертикального
довжиноміру ІЗВ-2. Ефективна потужність шліфування визначалася як різниця
загальної потужності та потужності холостого ходу. Вимірювання їх здійснювали
за допомогою ватметру типу Н348.
Під час вивчення силових закономірностей визначали наступні показники:
* складові рівнодіючої сили різання PY та PZ , H;
* коефіцієнт абразивного різання fa;
* питому роботу шліфування АПИТ, Вт . хв./мм3.
Складові сили різання вимірювалися за допомогою динамометра мод. УДМ-100.
Показники: коефіцієнту абразивного різання fа, що дорівнював відношенню
складової PZ до PY, та питомої роботи шліфування АПИТ, Вт . хв./мм3,
розраховувалися за методикою [75].
Якість оброблюваної поверхні інструментальних матеріалів оцінювали за
насту