Качество и точность обработанной поверхности, производительность процесса и стоимость обработки в значительной степени определяются режущими свойствами применяемого инструмента, его стойкостью. В настоящее время требования к финишным операциям, и в особенности к операциям, на которых применяются сверхтвердые абразивные материалы, настолько возросли, что дальнейшее совершенствование процесса абразивной обработки невозможно без повышения качества применяемого инструмента, дальнейшего развития теория абразивной обработки, без глубокого изучения физической сущности происходящих процессов.
    Режущие свойства отдельных зерен абразивных инструментов, особенно алмазных и эльборовых шлифовальных кругов, используются недостаточно эффективно. Классификация зерна по форме позволяет повысить эффективность их использования. В промышленных масштабах количественную оценку формы зерен проводят с учетом соотношения линейных размеров длины l, ширины b и высоты h. При анализе шлифовальных порошков марок АСО, АСР, АСВ, АСК, КР, КО и ЛО зернистостью от 63/50. до 250/200 получено следующее соотношение зерен по форме: 14-37% изометричных, до 17 % игольчатых, не более 2 % пластинчатых, 60-84 % промежуточных. Классификации зерна но форме позволяет изменить это соотношение. При этом используется различная способность зерен скатываться по наклонной поверхности. Для классификации зерен по форме применяется специальная установка.
    Были проведены сравнительные исследования кругов АЧК 150X10X3 АСР 250/200-Б1-50, изготовленных из классифицированного зерна и содержащих изометричны, пластинчатые и промежуточные зерна, а также алмазных кругов с неклассифицированным по форме зерном. Исследования показали, что удельный расход алмазоносного слоя кругов с промежуточной формой зерна меньше в 1,1-2,3 раза, чем кругов с зерном другой формы, и меньше на 10-78%, чем кругов с неклассифицированным зерном.
    От формы зерна зависят сила его сцепления со связкой, абразивная способность и механическая прочность. Повысить режущие свойства и износостойкость круга можно за счет правильной ориентации его зерен, особенно если они классифицированы по форме и имеют удлиненную форму.
    На стайке мод. 3Г71 шлифовали без охлаждения пластинки формы 0125А (ГОСТ 2209-69) из твердого сплава ВК8, ВК15 и BK20. Для этого использовали специально изготовлепные круги АПП 150х10х32х3 на органической связке 100%-ной концентрации с классифицированными по форме алмазными зернами АСР 250/200 промежуточной формы, у которых отношение l:b составляет 1,2-2,0, а отношение h:b<0,4. Перед ориентацией зерен на них наносили никель электролитическим путем (по методу Института сверхтвердых материалов АН УССР). Металлизированные зерна ориентировались с использованием разработанных способов и пресс-форм (а.с. 905040 и.906721) в электромагнитном поле напряженностью до 0,6 Тл радиально (их длинные оси перпендикулярны рабочей поверхности круга, см. рисунок).

    В базовых кругах зерна были расположены произвольно. Режимы шлифования: V_кр=35 м/с, s_пр=6 м/мин, s_поп=1,0 мм/дв. ход, t=0,03 мм. О влиянии расположения, зерен на параметры шлифования можно судить по данным таблицы на рисунке 2, где q - удельный расход алмазоносного слоя, равный отношению массы израсходованных алмазных зерен к массе снятого сплава; Q - производительность обработки, Р_z и Р_y - силы резания.
    Наименьшие значения сил Р_z и Р_y характерны для круга с ориентированными зернами при обработке сплава ВК8,

а наибольшие - для круга с произвольным расположени­ем зерен при обработке, сплава ВК20. В то же время ори­ентация зерен способствует снижению сил резания на 17-56%, причем сила Р_z уменьшается на 17-22%. а Р_y на 18-56%. Это говорит о том, что круги с ориенти­рованным расположением зерен обладают повышенной режущей способностью. Вместе с тем для кругов с ориен­тированным расположением зерен характерно некоторое увеличение съема твердого сплава: для ВК8~8%, а для ВК20-12%.
    Круги с различным расположением зерен имеют разную износостойкость. Удельный расход алмазных зерен для кругов с ориентированными зернами при обработке сплавов ВК8, ВК15 н ВК20 соответственно в 2; 2,5 и 2,4 раза мень­ше, чем для кругов с произвольным расположением. Повы­шенный расход алмазоносного слоя круга с неориентированными зернами объясняется большим разрушением зерен в процессе шлифования, а также неблагоприятным их за­креплением в связке. Ориентированные зерна лучше сопро­тивляются разрушению и вырыву из связки благодаря бо­лее прочному закреплению.
    Ориентация зерен, классифицированных по форме, ока­зывает значительное влияние на параметры шлифования твердых сплавов алмазными кругами. Для кругов с ориен­тированным расположением зерен наиболее целесообразна удлиненная форма (например, зерна марки ЛСК, оставшие­ся после выделения .из них нзометрнчных зерен). Исследо­вании показали, что среднее расстояние L между зернами в различных сечениях рабочей поверхности круга можно вычислить по формуле

где К_к - концентрация алмазов в круге, %. l_п-уровень (положение) секущей плоскости, и s - числовые харак­теристики (параметры) распределения зерен (для зернисто­сти от 125/100 до 200/160 =5.27...6,05; s=0,193... 0,205); К_ф - коэффициент формы, показывающий степень заполнения объема принятой модели зерна (для алмазных зерен АСК зернистости от 80/63 до 250/200 коэффициент К_ф=О,72...0,81); - коэффициент, учитывающий метод правки круга (без силового воздействии на зерна =0; при притирке =0,3-0,5; при шлифовании абразивным кругом =0,5...2).     Расчеты показывают, что расстояние L между ориенти­рованными зернами уменьшается до 30-40%. Следова­тельно, в таких кругах концентрация алмазов может быть уменьшена. Установлено, что оптимальная концентрация для алмазных кругов с ориентированным расположением зерен 50-75%.
    Основными факторами, обеспечивающими повышение эф­фективности шлифования за счет ориентирования зерен в круге, являются уменьшение отрицательного переднего уг­ла режущего профиля зерен и увеличение их количества на рабочей поверхности круга. Исследование шлифования сталей с ориентированными зернами показало, что исполь­зование кругов с ориентированными зернами позволяет снизить удельный расход алмазов в 1,7 раза, температуру шлифования в 1,3 раза, уменьшить шероховатость на один класс. При этом снижается силовой режим шлифования и пластического деформирования металла.
    Существенное влияние на процесс тонкого шлифования оказывает связка, ее физико-механическне свойства. Влияние связки алмазно-абразивных инструментов на трение и теплообразование в зоне резания- один из наименее изу­ченных вопросов. В Белорусском политехническом институ­те были определены коэффициенты трения шлифовальных кругов на керамической и вулканитовой связках при обра­ботке закаленной стали ШХ15. Установлено, что сила тре­ния связки круга об обрабатываемую стальную деталь мо­жет составлять почти половину общей силы трения круга по детали.
    Эффективным средством воздействия на тепловые явле­ния и механизм процесса шлифования является метод ох­лаждения через поры круга. Это объясняется высокой про­никающей способностью СОЖ, ее подачей непосредственно в локальную зону контакта зерен круга и шлифуемого ма­териала, которая усиливается за счет распыления при вы­бросе из пор круга и под воздействием ультразвукового ка­пиллярного эффекта. При использовании этого способа производительность обработки повышается в 1,3-1,8 раза и более (при скоростном шлифовании).
    Этот способ эффективен также при шлифовании сталей алмазными кругами. Известно, что основным фактором, ог­раничивающим применение при этом алмазных кругов, яв­ляется высокая температура в зоне резания. Так, исполь­зование пористых алмазных шлифовальных кругов на связке МП-1 позволяет снизить температуру в 1,5-2,1 ра­за. Контактная температура в зоне шлифования составля­ет 300-500 градусов С, что ниже порога термического разрушения алмаза. Это позволяет применять алмазные пористые кру­ги для обработки сталей и других материалов, которые ра­нее алмазными кругами не обрабатывались. Такие круги обладают повышенной работоспособностью: удельный рас­ход алмазов (по сравнению с обычными на связке МО13) снижается до 4,5 раз, а производительность обработки ста­ли увеличивается в 2 раза.
    С повышением качества и точности обработки в совре­менном машино- н приборостроении, оптико-механической и других отраслях промышленности увеличивается количество доводочных операций. Однако эти операции еще недо­статочно изучены, особенно в части управления качеством поверхностного слоя. Решению этой проблемы может спо­собствовать применение притиров, рабочая поверхность ко­торых имеет пористое строение, но с твердой структурой. Предложен и применен для доводки малых отверстий про­цесс притирки с силицидным покрытием, имеющим пори­стую микроструктуру. При разжиме притира поверхностные поры частично или полностью заполняются пастой, кото­рая в процессе доводки по мере износа притира освобож­дается из пор и освежает обработанную пасту. Кроме того, поры способствуют выравниванию зерен по высоте, что особенно важно при недостаточной гранулометрической од­нородности зернового состава микропорошка. Одновремен­но поры служат для стока доводочной стружки. Если раз­мер отдельных частиц стружки или ее скоплений превыша­ет зазор между притиром и деталью, то они могут остав­лять на обрабатываемой поверхности глубокие риски-цара­пины. При наличии пор па поверхности притира такие ча­стицы попадают в них и уменьшается их вредное воздейст­вие на поверхность. В зависимости от назначения инстру­мента для создания пористой структуры могут использо­ваться кремний, бор, алюминий и другие материалы.