Исследование процесса микрорезания при шлифовании поликристаллических и аморфных материалов

• Автор: Еремин, Михаил Юрьевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 197 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ СВЕДЕНИЙ О ПРОЦЕССАХ И МЕХАНИЗМАХ АЛМАЗНОГО МИКРОРЕЗАНИЯ (ШЛИФОВАНИЯ)
1 Л. Микрорезание - основа процесса шлифования
1.2. Алмазно - абразивные инструменты (строение, структура, макротопология и рельеф их рабочей поверхности)
1.3. Состояние элементов рабочей поверхности инструмента
Выводы, постановка цели и задач исследований
2. МЕТОДИКИ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА ДИСКРЕТНОГО СКОРОСТНОГО МИКРОРЕЗАНИЯ
2.1. Общая методологическая основа работы
2.2. Метод определения импульса силы при дискретном микрорезании
2.3. Особенности конструкции экспериментальной установки
2.4. Исследуемые материалы и условия проведения экспериментов
2.5. Метод определение контактных напряжений на границе системы зерно-связка
2.6. Идентификация параметров шлифовочных рисок
Выводы
3. ОСОБЕННОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ МИКРОРЕЗАНИЯ НА РАЗНЫХ УРОВНЯХ ДИСКРЕТНОСТИ РЕЗАНИЯ
3.1. Абразивное пространство как особая форма совокупностей 1 УДР
3.2. Модель кинематики абразивного зерна при единичном микрорезе
и особенности этого процесса
3.3. Модель, кинематика взаимодействия и особенности процессов второго уровня дискретности резания
3.4. Особенности процесса третьего уровня дискретности резания . 108 Выводы

4. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИКИ И КОНТАКТНЫХ ПРОЦЕССОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРИ МИКРОРЕЗАНИИ ХРУПКИХ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
4Л. Закономерности процесса микрорезания хрупких неметаллических материалов
4.2. Исследование характера разрушения поликристаллических и аморфных материалов при скоростном алмазном микрорезании
4.3. Влияния элементов режима резания на характер образования микрорисок на поверхностях неметаллов
4.4. Взаимосвязи сил резания при шлифовании и импульса сил микрорезания
4.5. Показатель обрабатываемости материалов при микрорезании
Выводы
5. ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1. Общие технологические рекомендации
5.2. Примеры использования результатов исследований в технологических процессах
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Среди финишных процессов механической обработки существует специфичная область абразивного шлифования хрупких неметаллических материалов. Материалы типа поликристаллические горячепрессованные ферриты, спечённая керамика, ситаллы, поликор и аморфные стёкла имеют повышенную прочность и хрупкость, а также малую теплопроводность и особую структуру, поэтому единственно эффективным способом формообразования плоских и фасонных поверхностей деталей из этих неметаллов является алмазная обработка шлифованием.
Появившиеся в последние годы работы указывают на необходимость рассматривать процессы и явления в зоне обработки, как сложную многоуровневую техническую систему деталь-инструмент-среда (ТС ДИС). Базой такого системного подхода к процессам шлифования является концепция активного рабочего пространства с его атрибутами и принципы дискретности резания. При этом основой большинства процессов абразивной обработки является микрорезание связанным зерном, которое определяет явления, протекающие в зоне контактного взаимодействия ТС ДИС, характер разрушения обрабатываемого материала, влияет на технологические параметры и участвует в формировании качества обработки.
Известные данные по микрорезанию пластичных материалов не могут быть однозначно перенесены на процессы обработки хрупких неметаллических материалов, в том числе из-за совершенно иной механики поверхностного разрушения, особенно при алмазном шлифовании. Отдельные попытки исследования процессов микрорезания керамики и стёкол не привели к весомым результатам. Поэтому до сих пор при создании рекомендаций по выбору шлифовальных инструментов и условий их эксплуатации практически не учитывали основополагающие явления, являющиеся базой для всех уровней дискретности резания (УДР), то есть

деформации, вязкое течение связаны, с одной стороны, с их физикомеханическими свойствами, а с другой стороны - с динамическими характеристиками контакта (скорость резания УР, давление прижима Р2), характеристиками инструмента (концентрация, зернистость, геометрические параметры алмазных зёрен) и условиями обработки.
Для выявления и оценки характера протекания указанных процессов на различных технологических операциях финишной обработки деталей из стекла со связанным абразивом в работе [11] предлагается рассчитывать глубину внедрения алмазного зерна в обрабатываемый материал. При этом используется уравнение Герца, основанное на учёте глубины внедрения Ь0 твёрдого шара в упругое полупространство
где Рр-нормальная сила, действующая на зерно, Н; г0-радиус сферы зерна,
мкм; ц-коэффициент Пуассона; Е-модуль упругости обрабатываемого материала, МПа.
При тонком и доводочном алмазном шлифовании стекла инструментом из алмазов АСН, САМ зернистостью 28/20-14/10 мкм микрорезание возможно при следующем условии
где Б |-удельная сила трения, Н; ат-предел текучести, МПа.
Глубина внедрения алмазных зёрен в обрабатываемый материал снижается по мере уменьшения зернистости и радиуса их закругления, номинального давления контакта и нормальной силы, действующей на зёрна. Проникновение вершин алмазов в обрабатываемый материал уменьшается по мере увеличения его микротвёрдости и сопротивления сжатию. Поскольку неметаллические материалы характеризуются малым значением предела
3Pf (1-Ю о
212/3
-1/3
(1.15)
(1.16)
го 2 ст у