ГЛАВА 2
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
Оценка эффективности финишной обработки изделий из ПСК и других неметаллических
материалов, которая осуществляется, как правило, в несколько переходов на
операциях ТАШ, СТАШ и полирования инструментом со связанным полировальным
порошком, и работоспособности инструментов для финишной обработки ПСК
осуществляется по производительности обработки, величине и характеру износа
рабочего слоя инструмента, шероховатости обработанных поверхностей, точности их
геометрической формы и дефектности поверхностного слоя (табл. 2.1).
Таблица 2.1
Характеристика требований к технологическим процессам финишной
обработки ПСК и показателям качества обработанной поверхности
пп
Материал
Область применения
Шероховатость поверхности, Ra, мкм
Требования к качеству
обработки
Операция финишной
обработки
Неплоскостность, мкм
Плоскопараллельность, мкм
Специфические требования
ТАШ
СТАШ
АМ
Полирование
5
10
Камни природные (строительные, поделочные)
Стройиндустрия, ювелирная пром-сть
0,40
0,15
0,02
Идиохроматическая окраска
Камни синтетические (керам. гранит, декоративные ситаллы)
Стройиндустрия, декоративные изделия
0,15
0,03
Однородность обработанной поверхности
Каменное литье (плавленный базальт)
Стройиндустрия
0,25
0,02
Отсутствие налета и прижогов
7
10
Керамические материалы (Al2O3)
Машино- и приборостроение
0,40
0,20
Ј 5,0
Отсутствие пор и раковин
Стекло,
кварц,
кристаллы
Приборостроение
0,25
0,10
0,01
до 1,0
до 1,0
Оптическая чистота – не хуже РIII
Исследуемые в настоящей работе природные и синтетические материалы отличаются
по обрабатываемости так, что коэффициент относительной обрабатываемости Ко
указанных материалов (по отношению к стеклу марки К8) изменяется в широком
диапазоне: от порядка 10-3 (для алмаза) до 102-103 (для водорастворимых
кристаллов и осадочных пород). В зависимости от функционального назначения
изделий величина параметра шероховатости Ra их обработанных поверхностей
находится в пределах от нескольких нанометров до десятых долей микрометра.
Данная работа посвящена исследованию финишных процессов обработки ПСК, которые
удовлетворяют следующим требованиям: Ко= 0,2-2,0, а параметры шероховатости
обработанной поверхности соответствуют Ra 0,01-0,03 (табл. 2.2) [224].
Таблица 2.2
Материал
Коэффициент относительной обрабатываемости Ко
Шероховатость
поверхности,
Ra , мкм
Природные и синтетические камни
0,2 – 2,0
0,015 – 0,030
Кристаллы
0,2 – 0,7
0,010 – 0,020
Стекло
0,75 – 1,65
0,010 – 0,015
Для решения задач, поставленных в работе, использовались известные и специально
разработанные методики. Исследования проводились на оборудовании, широко
применяющемся при обработке ПСК. При обработке экспериментальных данных
использовались методы математической статистики и математические пакеты MathCAD
Professional и Microcal Origin.
Исследования проводились в 4 этапа (рис. 2.1). На первом этапе были проведены
теоретические исследования механизма удаления обрабатываемого материала при
финишной обработке изделий из ПСК. Для теоретического анализа характера износа
рабочего слоя инструмента при обработке изделий из ПСК выведено уравнение,
описывающее эволюцию его формы и учитывающее кинематические параметры настройки
оборудования, режимы обработки и конструктивные параметры инструмента. На
втором этапе были проведены экспериментальные исследования закономерностей
процессов финишной обработки изделий из ПСК с целью проверки адекватности
разработанных моделей. На третьем этапе были разработаны характеристики и
конструкции инструментов для финишной обработки изделий из ПСК, а также
методики оценки эффективности его применения. На четвертом этапе были
разработаны рекомендации по осуществлению процессов тонкого и супертонкого
шлифования и полирования поверхностей изделий из ПСК, проведена
опытно-промышленная проверка и внедрение в производство разработанных
инструментов и технологических процессов.
2.1. Условия проведения исследований
2.1.1. Обрабатываемые материалы
При исследовании закономерностей финишной обработки изделий из ПСК
использовались образцы (рис. 2.2) из строительного и поделочного камня (гранит
(1-2), мрамор (3-4), амазонит (5), лиственит (6), кварцит (7), скарн (8),
чароит (9), яшма (10), родонит (11), офиокальцит (12), джеспилит (13), малахит
(14), мрамор Верде серрано (15) и др.), искусственного камня
Исследование закономерностей финишной обработки изделий из
природного и синтетического камня
Энергетический и теплофизический анализ взаимодействия инструмента и
обрабатываемой детали в контактной зоне при финишной обработке
Исследование механизма съема обрабатываемого материала в процессе финишной
алмазно-абразивной обработки
Исследование закономерностей износа инструмента и изучение характера износа его
рабочего слоя
Исследование состояния взаимодействующих поверхностей обрабатываемой детали и
инструмента
Разработка конструкции рабочего слоя инструмента для ТАШ, СТАШ и полирования
ПСК
Разработка характеристики рабочего слоя инструментов для финишной
обработки ПСК
Разработка рекомендаций по выбору конструкции и характеристики инструментов для
финишной обработки поверхностей изделий из ПСК
Разработка