Автореферат - Проектирование абразивного инструмента с ориентированными зернами на неметаллической связке

Главная страница ДонНТУ Страница магистров ДонНТУ Поисковая система ДонНТУ Библиотека
Ссылки Результаты поиска Индивидуальное задание

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Автор: ЗУБОВ АЛЕКСАНДР ВИКТОРОВИЧ

Проектирование абразивного инструмента с ориентированными зернами на неметаллической связке
Специальность: "Технология машиностроения"

Автореферат магистерской работы

Руководитель: Байков Анатолий Викторович

Донецк 2007

e-mail: schurik1982@rambler.ru

Общая характеристика работы

   Известно, что шлифование является одним из доводочных методов получения качественной поверхности. Немаловажную роль в этом процессе играет качество и состав абразивного инструмента.
   Повышение режущих свойств и износостойкость шлифовального круга возможно за счет правильной ориентации его абразивных зерен на рабочей поверхности. Результат еще более значительный, если зерна классифицированы по форме и имеют удлиненную форму. Основными факторами, обеспечивающими повышение эффективности шлифования за счет ориентирования зерен в круге, являются увеличение количества режущих зерен на рабочей поверхности круга и уменьшение отрицательного переднего угла режущего профиля абразива.
   Целью исследования является разработка нового способа покрытия абразивных зерен магнитным материалом для их дальнейшего ориентирования при изготовлении шлифовального инструмента.

   Ооновными задачами являются:
   -определение условий протекания процесса покрытия и оценка плотности покрытия;
- разработка технологии изготовления шлифовальных кругов с ориентированными зернами;


   При этом необходимо определить зависимости протекания процесса покрытия зерен магнитным материалом от температуры зерна; разработка технологии ориентирования зерен в инструменте; создание опытных образцов абразивного инструмента с ориентированными зернами; сравнение результатов обработки поверхностей инструментом с ориентированными зернами и с неориентированными;

Содержание работы

Проектирование обрабатывающего инструмента несет на себе серьезную задачу, так как от точности и долговечности зависит качество выпускаемых деталей и цена, что немаловажную роль играет в период рыночных отношений между производителем и потребителем.

Применяемые для отделочной обработки цельные и составные шлифовальные инструменты и их разновидности в зависимости от формы можно разбить на четыре группы: шлифовальные круги, головки, сегменты и бруски. Абразивный инструмент бывает многокристальный или алмазно-абразивный (круги, диски, головки, бруски, и др.) и однокристальный (резцы, выглаживатели). Типы и габаритные размеры различных алмазных инструментов установлены ГОСТ16167-70. В ГОСТах приведено свыше 2000 различных типоразмеров алмазных шлифовальных кругов: плоский прямого профиля, плоский с выточкой, чашечный, конический, тарельчатый, профильный и др. Наиболее распространены круги прямого профиля и круги прямого профиля с выточками (форм ПП, ПВ, ПВК, ПВЖ и ПВДК), применяемые при круглом наружном, внутреннем, бесцентровом и плоском шлифовании, шлифовании резьбы, заточке резцов и других инструментов.

В процессе шлифования зерна круга производит массовое микрорезание, т. е царапание поверхностною слоя материала, поэтому изучение работы отдельного шлифующего зерна сводится прежде всего к изучению механизма процесса царапания материала. Протекание процесса микрорезания зерном во многом зависит от его геометрии и от расположения зерна в круге относительно обрабатываемой поверхности. Поэтому, для влияния на расположение зерен в круге, необходим процесс их ориентации. Для осуществления этого процесса необходимо предварительно покрывать зерна магнитным материалом.

В настоящее время существуют различные методы покрытия абразивных зерен магнитным материалом: химический, карбонильный, вакуумного распыления, однако наибольшее распространение получил способ электролитического осаждения никеля на абразивные зерна. Однако электролитическая металлизация абразивных зерен сглаживает их микрорельеф, что снижает прочность удержания зерен в инструменте на полимерных связках. Поэтому с целью повышения прочности закрепления абразивных зерен предлагается новый метод покрытия абразивных зерен магнитным материалом. Суть метода заключается в твердофазном спекании магнитного материала с абразивными зернами. Основой для использования этого процесса, послужил принцип печати документов на лазерных принтерах. В основе опыта лежит непосредственно процесс фиксации и последующее спекание частиц красящего тонера с другими материалами, в частности бумаги. Для проведения экспериментальных исследований в качестве абразивного материала принят электрокорунд нормальный, а в качестве магнитного материала предложен печатный тонер. На проволочных ситах проведена операция сортировки шлифовальных зерен на различные фракции. В исследуемую фракцию попали зерна в промежутке размеров от 100 мкм до 200 мкм. Небольшая часть этих зерен была насыпана в керамическую емкость и подвергнута нагреванию до температуры приблизительно 200-300С. Температура выбрана по предположению, что пока зерна будут транспортироваться к форме с тонером, их температура снизится до необходимой, т.е 180-200С. После нагревания зерна были высыпаны в керамическую емкость с тонером, где проходил процесс спекания зерен с магнитным материалом, после процедуры перемешивания и остывания, смесь представляла собой черный комок. Для разделения спекшихся частиц проведен процесс дробления кома и сортировки покрытых зерен на ситах с размером ячейки 200 мкм. На втором фото представлены покрытые частицы. Через микроскоп наблюдается покрытие большей части зерен и лишь с екоторых сторон зерна не покрыты. Это связано в первую очередь с несовершенством технологии, которая в будущем подвергнется доработке. Основной проблемой которая интересовала в процессе исследования, являлось взаимодействовать магнитного поля с покрытыми зернами. Для проверки этого явления покрытый абразив был размещен тонким слоем на лист бумаги, после чего под бумагу был помещен постоянный магнит. На бумаге наблюдается размещение зерен вдоль магнитных силовых линий магнита, а в процессе перемещения магнита под бумагой наблюдается перемещение частиц, что подтверждает их взаимодействие с магнитным полем постоянного магнита.

Анимация. Схема поворота абразивного зерна в магнитном поле

Рис.1 Схема поворота абразивного зерна в магнитном полем (10 поворотов)

Для определения плотности покрытия зерен тонером, в ходе исследования была проведена выборка размеров тридцати абразивных частиц до и после покрытия тонером, измерены продольные и поперечные размеры, определен средний продольный и поперечный размер частиц, что в свою очередь дало возможность определения размеров слоя, которым покрывается абразивная частица. Результаты показывают, что частица в среднем покрывается двойным слоем тонера. Результатом исследований стало определение поставленных целей и решение поставленных задач, что в свою очередь может стать начальной точкой для разработки технологии покрытия и ориентации в абразивном инструменте его составляющих – абразивных зерен.

Список литературы

  1. Зайцев А. Г. Влияние расположения алмазных зёрен на процесс шлифования твёрдого сплава.-Весник. машинобудування, 1977, № 8, с. 71-72.
  2. Зайцев А. Г. Влияние ориентированного расположения алмазных зёрен на процес шлифования.-У кн.: VI міжнар. конф. "Intergrind-79" : Сб. матеріалів. Будапешт, 1979, т. 2, с. 737-742.
  3. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Электродинамика сплошных сред.-М.: Фізматгіз, 1959.-532 с.
  4. Блехман И. И., Джанелидзе Г. Ю. Вибрационное перемещение.-М.: Наука, 1964.-412 с.
  5. Зайцев А. Г. Объёмные измерения зёрен алмазных шлифовальных порошков марок АСВ и АСК.-Зв. вузів, Машинобудування, 1980, № 4, с. 146-148.
  5. Способ изготовления абразивного инструмента / А. Г. Зайцев.-Опубл. в Б. И., 1977, № 45.

Статистика