Разработка высокопористого абразивного инструмента для шлифования без применения смазочно-охлаждающих сред

• Автор: Еремин, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.
1.1. Теплообразование при шлифовании и методы его управления.
1.2. Применение высокопористых кругов как фактор управления тепловыми процессами.
1.3. Порообразователи в известных технологиях изготовления высокопористого инструмента.
1.4. Выводы.
1.5. Цель и задачи исследования.
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ И ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ НЕВЫГОРАЮГЦИХ ПОРООБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДЛЯ ВЫСОКОПОРИСТОГО ИНСТРУМЕНТА.
2.1. Особенности использования корундовых микросфер в качестве порообразователя в высокопористых шлифовальных кругах
2.2. Стеклянные микросферы, их физико-химические свойства и гранулометрический состав.
2.3. Силикатные микросферы, их физико-химические свойства и гранулометрический состав.
2.4. Выводы.
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ НЫВЫГОРАЮЩИХ МИКРОСФЕР И ПАРАМЕТРОВ СОСТАВА ВЫСОКОПОРИСТЫХ КРУГОВ НА ИХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА.
3.1. Методика и условия проведения исследований.
3.2. Влияние рецептурного состава высокопористых кругов на твердость и стабильность.
3.3. Влияние рецептурного состава высокопористых кругов на их деформацию после спекания.
3.4. Взаимосвязь параметров рецептурного состава кругов с их эксплуатационными свойствами.
3.5. Выводы.

ГЛАВА 4. ВЗАИМОСВЯЗЬ СОСТАВА ВЫСОКОПОРИСТЫХ ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ С ВЫХОДНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ ПРОЦЕССА СУХОГО ШЛИФОВАНИЯ.
4.1. Методика и условия проведения экспериментов по шлифованию.
4.2. Влияние характеристики круга и режима шлифования на минутный съем материала и его стабильность
4.3. Влияние характеристики круга и режима шлифования на изнашивание инструмента и его стабильность.
4.4. Влияние характеристики крута и режима шлифования на его обобщенные выходные параметры.
4.5. Взаимосвязь режима обработки и характеристики высокопористых кругов с выходными параметрами шлифования.
4.6. Выводы.
ГЛАВА 5. ИЗГОТОВЛЕНИЕ И ИСПЫТАНИЯ ОПЫТНЫХ ОБРАЗЦОВ ВЫСОКОПОРИСТОГО АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА ЗАКРЫТОЙ СТРУКТУРЫ.
5.1. Опытные образцы инструмента.
5.2. Результаты испытаний высокопористых кругов при сухом шлифовании.
5.3. Выводы.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА.
ПРИЛОЖЕНИЕ: акты тестирования и испытания
высокопористых шлифовальных кругов.

ВВЕДЕНИЕ.
Среди процессов абразивной обработки шлифование является наиболее эффективным и высокопроизводительным методом финишной обработки деталей машин и приборов. В настоящее время новые методы скоростного (до 200 м/с) и глубинного (глубина обработки до 10 мм) шлифования успешно конкурирует с процессами лезвийной обработки. Например, при обработке замков лопаток газотурбинных двигателей глубинное шлифование абразивными
кругами до 5 и более раз экономичней, чем процессы фрезерования или протягивания твердосплавным инструментом.
Характерной особенностью процессов шлифования является высокая температура в контакте шлифовального круга с
обрабатываемой деталью, величина которой может достигать
температуры ее плавления. Форсирование режимов шлифования приводит к тепловой напряженности зоны резания и, как следствие, к термическим дефектам на поверхности детали: прижегам, трещинам, сколам и т.д.
Наиболее действенным способом снижения температуры при шлифовании остается обильное охлаждение зоны резания, в том числе с подачей охлаждения через шлифовальный крут. Применение смазочно-охлаждающих средств становится препятствием для развития и более широкого применения процессов шлифования. С одной стороны, смазочно-охлаждающая жидкость, смешиваясь с продуктами износа шлифовального круга и стружкой, создает в больших количествах отходы, которые не поддаются утилизации. С другой стороны, в ряде производств электронной, электротехнической и других видов продукции применение смазочно-охлаждающих жидкостей запрещено из-за возможного загрязнения обрабатываемых поверхностей и их стыков.
Источником теплообразования при шлифовании служат пластическая деформация удаляемого материала с детали (10-20%) и работа трения абразивных зерен об обрабатываемую поверхность (80-90%).Поэтому главным направлением снижения температуры при шлифовании при отсутствии искусственного охлаждения зоны резания становится создание инструмента с минимальным количеством режущих зерен на рабочей поверхности с максимальной эффективностью их использования. Таким инструментом при шлифовании являются высокопористые абразивные круги, у которых содержание зерен в объеме снижается с 50 до 30%, а на рабочей поверхности их количество уменьшается до 1,5 раз. Меньшее количество абразивных зерен в сочетании с порами между ними создает предпосылки не только снижения их работы трения об обрабатываемую поверхность, но и более эффективное участие в удалении материала.
Однако, для известных высокопористых абразивных кругов характерна их пониженная износостойкость, обусловленная слабой связью удержания зерен связкой инструмента, и соответственно их
50-64 мкм 7%
Механические свойства наполнителя “Filite” следует считать удовлетворительными: 10% уровень гидростатической (объемной) прочности на сжатие составляет 51 кгс/см. Эта прочность обеспечивает введение наполнителя в массы для формования практически без разрушения наполнителя.
По данным фирмы OMYA GmbH для Filite 52/7 S количество микросфер с размерами менее 150 мкм составляет 55-75%, а для марки Filite PG 40-60%.
На рис. 2.1 и 2.2 представлены результаты гранулометрического анализа и их статистической обработки силикатных микросфер марок Filite PG и Filite 52/7 S, которые были выполнены в лаборатории фирмы Atlantic Guilleanm Werk (ФРГ).
Известен также другой аналог силикатных микросфер со следующим химсоставом (в %):
Si02
А120з
Fe2C>3

Ti02
S02-S03

55.0-59
27.0-31,0 4,6-5
1,1-1,8 1,3-1,7 0,1-1,1 0,05-0,1 <0
Физические свойства указанной модификации силикатных микросфер представлены ниже:
насыпной вес 0,32-0,45 г/смЗ
удельный вес оболочки 2,0-2,4 г/смЗ
твердость Мойв 5
теплопроводность 0,7-0,10 Вт/мк
рН-индекс
температура плавления 1673°К
температура расплавления 1290°К
Гранулометрический состав этих силикатных микросфер отличается от аналогичных микросфер марок РПйе РО и БИке 52/78:
фракция 0-80 мкм 10%
80-250 мкм 78%
250-500 мкм 10%
более 500 мкм 2%