В настоящее время повышение производительности шлифования алмазными кругами на металлической связке достигается с помощью электроэрозионных управ-ляющих воздействий на рабочую поверхность круга (РПК). При этом поиск режимов электроэрозионных управляющих воздействий осуществляется с помощью экспери-ментальных методов [1, 2] или теоретических [3, 4]. Вместе с тем, методика расчета режимов управляющих воздействий при алмазном шлифовании в условиях большой площади контакта заготовки с рабочей поверхностью круга в технической литературе отсутствует.
Целью статьи является разработка методики расчета вероятности электроэрози-онного удаления продуктов засаливания с контактных площадок алмазных зерен при обработке ванадиевой быстрорежущей стали Р6М5Ф3 алмазным шлифованием по уп-ругой схеме в условиях большой площади контакта, которая впоследствии будет ис-пользована при определении оптимальных режимов электроэрозионных воздействий на РПК.
Особенностью алмазного шлифования неподвижного образца является увели-ченная площадь контакта РПК с заготовкой, практически полная потеря режущей спо-собности РПК, сформированной в процессе электроэрозионной правки, почти сразу по-сле начала обработки. Такая быстрая потеря режущей способности РПК обусловлена засаливанием обрабатываемым материалом микрорельефа контактных площадок на зернах, а также увеличением количества одновременно контактирующих зерен в ре-зультате уменьшения разновысотности вершин, что приводит к уменьшению фактиче-ского удельного давления на отдельном зерне [5].
В основу определения режимов электроэрозионных воздействий положим та-кую интенсивность удаления продуктов засаливания с контактных площадок алмазных зерен, при которой режущие свойства поверхности круга будут стабильными, а себе-стоимость обработки минимальная.
При шлифования неподвижных образцов с электроэрозионными воздействиями на РПК в автономной зоне (рис. 1) полезную работу по удалению продуктов засалива-ния и повышению режущих свойств РПК выполняют лишь электрические разряды, по-падающие на контактные площадки алмазных зерен.
Для определения общей вероятности электроэрозионного удаления продуктов засаливания с контактной площадки на зерне рассмотрим процесс удаления, воспользо-вавшись следующей схемой. Пусть в интервале времени, равному периоду между им-пульсами T, действует импульс напряжения длительностью tи (рис. 2).
За время T через межэлектродный промежуток между электродом инструментом и РПК проходит достаточно большая область стационарного случайного поля, образо-ванного контактными площадками на зернах, находящимися на рабочей поверхности круга. Тогда, электроэрозионное удаление продуктов засаливания с контактных площа-док на алмазных зернах, возможно лишь в том случае, когда одновременно выполняют-ся следующие независимые и случайные события:
а) при прохождении участка РПК по поверхности электрода-инструмента (ЭИ) на выходе источника технологического тока действует импульс напряжения;
б) засаленные контактные площадки имеют токопроводные мостики со связкой, к которой подключен положительный полюс источника технологического тока;
в) при прохождении по поверхности ЭИ одной из засаленных контактных пло-щадок в межэлектродном промежутке возникают условия, обеспечивающие возбужде-ние рабочего электрического разряда.
В связи с этим, общая вероятность электроэрозионного удаления продуктов за-саливания Ро будет равна произведению вероятностей перечисленных независимых случайных событий
где Р1 – вероятность появления импульса напряжения на выходе источника техноло-гического тока при прохождении по поверхности ЭИ зерен за время, равное периоду импульсов;
Р2 –вероятность образования токопроводных мостиков между контактной пло-щадкой на зерне и связкой;
Р3 – вероятность того, что при прохождении по поверхности ЭИ одной из заса-ленных контактных площадок в межэлектродном промежутке возникают условия, обеспечивающие возбуждение рабочего электрического разряда.
Вероятность появления импульса напряжения на выходе источника технологи-ческого тока за время, равное периоду импульсов Р1, определим как отношение дли-тельности импульса tи к периоду Т, то есть
Вероятность образования токопроводных мостиков между контактной площад-кой на зерне и связкой определим экспериментально по профилограммам РПК, как от-ношение количества зерен, имеющих токопроводные мостики между контактной пло-щадкой и связкой, и общим количеством зерен в выборке на профилограмме. При запи-си профилограммы рабочей поверхности круга, не подвергнутой химической очистке зерен от продуктов засаливания, использовали специальное устройство, позволяющее выделить рельеф алмазных зерен из суммарного рельефа зерен и связки [6]. Зерна с то-копроводными контактными площадками на такой профилограмме имели характерный вид (рис. 3).
В результате, вероятность образования токопроводных мостиков между кон-тактной площадкой и связкой
где zмс – количество зерен на профилограмме с контактными площадками, имеющи-ми токопроводные мостики со связкой;
zобщ – общее количество зерен в выборке на профилограмме.
Вероятность того, что при прохождении по поверхности ЭИ одной из засален-ных контактных площадок в межэлектродном промежутке возникают условия, обеспе-чивающие возбуждение рабочего электрического разряда, определим с учетом того, что электрический разряд проходит лишь через одну контактную площадку, из площадок, находящихся в контакте с электродом-инструментом. В связи с этим
где Sзп – расстояние между зернами на рабочей поверхности круга, мм;
F(Rz) – вероятность попадания вершин зерен в промежуток, равный параметру шероховатости Rz поверхности электрода-инструмента;
Vк – скорость круга, м/с;
Bэи – ширина электрода-инструмента, мм.
Для расчета вероятности электроэрозионного удаления продуктов засаливания с контактных площадок алмазных зерен разработана программа для ПЭВМ.
Выводы:
– разработанная методика расчета общей вероятности электроэрозионного уда-ления продуктов засаливания с контактных площадок на алмазных зернах и программа для её расчета позволяет в дальнейшем определить оптимальные режимы электроэро-зионных воздействий на РПК по критерию минимальной удельной себестоимости об-работки;
– при использовании электроэрозионных воздействий для очистки засаленных контактных площадок на зернах лишь незначительная часть разрядов выполняет полез-ную работу по улучшению режущей способности РПК, что говорит о необходимости поиска более эффективных методов воздействий на РПК при шлифовании неподвиж-ных образцов с большими площадями контакта.
1. Узунян М.Д. Алмазно-искровое шлифование твердых сплавов. – Харьков: НТУ «ХПИ», 2003. – 359 с.
2. Узунян М.Д., Малыхин В.В., Ходыкин А.В. Оптимизация процесса алмазно-искрового шлифования композиции «безвольфрамовый твердый сплав - сталь»// Резание и инструмент. – 1982. – Вып. 28. – С. 33-37.
3. Матюха П.Г., Полтавец В.В. Оптимизация функционирования системы шлифования с управляющими воздействиями на рабочую поверхность круга Физические и компью-терные технологии в народном хозяйстве. Труды 4-й Международной научн.-техн. конференции, 23-24 октября 2001 г. – Харьков: ХНПК «ФЭД», 2001. – С. 96-98.
4. Матюха П.Г., Полтавець В.В. Обґрунтування режимів шліфування важкооброблюваних матеріалів при електроерозійній дії на робочу поверхню круга: Автореф. дис... канд. техн. наук: 05.03.01 / ДонНТУ. – Донецьк, 2001. – 16 с.
5. Матюха П.Г., Гринев А.А., Матюха П.Г. Определение скорости погружения рабочей поверхности круга в неподвижный образец при алмазном шлифовании по упругой схеме. Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Международный сб. научных трудов. – Донецк: ДонГТУ, 2001. – Вып. 16. – С. 142 – 146.
6. Устройство для регистрации рельефа поверхности абразивных инструментов. А.с. №775614(СССР) МКИ G 01 В7/34. / Матюха П.Г., Гафаров Э.Р. – Опубл. 1980. Бюл. №40.