Проведенные ранее исследования [1] позволяют заключить, что СОТС для обработки изделий из ХНМ на основе стекла должна представлять собой полярную жидкость, содержащую в своем составе поверхностно-активные добавки, повышающие диспергирующее действие среды и улучшающие ее доставку в зону обработки за счет возрастающей способности к смачиванию и растеканию по поверхности обрабатываемого материала, а также улучшающие смазочную способность среды при создании экранирующих пленок между поверхностями контакта изделия и инструмента. СОТС должна обладать высокими моющими свойствами, обеспечивая за счет этого своевременное удаление продуктов диспергирования материала и изнашивания инструмента из зоны обработки, и пониженной вязкостью. Среда должна быть безвредной для здоровья рабочих, экономичной и простой в приготовлении. В качестве одного из вариантов при разработке таких сред может выступать использование синтетических моющих средств (СМС), предназначенных для бытовых целей, в качестве ПАВ в составе технологических сред для механической обработки ХНМ [2], например, ситаллов.
В проведенных исследованиях в качестве ПАВ использовалось бытовое моющее средство ТУ 6-00209651,242-2000 отечественного производства, имеющее следующий состав: вода, анионные ПАВ, лауретсульфат натрия, натр едкий, кокодиэтаноламид, ЭДТА, консервант, минеральные соли. Однопроцентный водный раствор этого средства использовался в качестве основы при приготовлении СОТС для абразивной обработки ситаллов. О поверхностной активности водного раствора этого ПАВ косвенно свидетельствует его практически вдвое меньшее значение поверхностного натяжения по сравнению с водой (0,034 Н/м против 0,072 Н/м).
СОТС №1 и №2 содержат в своем составе добавки индустриального масла и представляют собой масляные эмульсолы низкой степени концентрации, что, по данным ряда исследователей [3], тем не менее, должно способствовать повышению смазывающей способности сред. В СОТС №1 присутствует включение технической соды, которую в производственных условиях добавляют к составу водных сред для снижения возможной коррозии станка
В условиях осложненного резания, когда t больше величины выступания зерен из связки, с увеличением скорости резания все большее количество зерен в единицу времени не режет, а вместе со связкой скользит по обрабатываемой поверхности, при этом все большее количество тепла не успевает уноситься вместе с СОТС, а переходит в деталь. Наличие масляных включений в составе среды усугубляет это явление.
Диспергирующая способность СОТС позволяет жидкости проникать в малей-шие трещинки обрабатываемого материала и одновременно с процессом разупрочне-ния ОМ уносить тепло из зоны резания. Как видно из представленных результатов, способность СОТС снижать температуру в зоне резания зависит от наличия и концентрации масляных включений. По-видимому, масло, снижая поверхностную активность среды, тормозит ее проникновение в микротрещины на поверхности ОМ, что отрицательно сказывается на температуре.
Влияние режимов обработки на тангенциальную составляющую силы резания, направленную в удаляемый припуск, однозначно вне зависимости от состава использованных технологических сред: увеличивается с ростом s и t и снижается с увеличением скорости резания v . Об этом свидетельствуют графики, представленные на рис. 3. Тангенциальная составляющая изменяется эквивалентно изменению температуры при резании, что, согласно [8], соответствует зависимости .
Исходя из полученных данных, можно заключить, что эффективность технологических сред различных составов определяется условиями обработки ХНМ. На разных стадиях обработки «полезными» могут быть различные составляющие СОТС. Масляные включения в технологических средах благоприятно сказываются на величине радиальных составляющих сил резания, что позволяет снизить остаточную дефектность обработанной поверхности. Однако наличие масла ухудшает охлаждае-мость обрабатываемой поверхности технологической средой, что способствует повышению температуры в зоне обработки, что так же может негативно влияеть на качество обработанной поверхности. Диспергирующие свойства СОТС за счет разупрочнения поверхностного слоя обрабатываемого материала облегчают условия резания и благоприятно сказываются как на уровне сил так и на температуре в зоне обработки.
Среды, обладающие повышенной диспергирующей способностью, целесообразно применять на операциях чернового и получистового шлифования ситаллов. Здесь важно обеспечить высокую производительность обработки в сочетании с благоприятной структурой дефектного поверхностного слоя (развитой трещиноватости в поверхностном слое в сочетании с мелкодефектной структурой более глубоких слоев). Этого можно добиться за счет возможности интенсификации съема ослабленного активной средой поверхностного слоя обрабатываемой детали при минимальном силовом воздействии на нее.
На чистовых операциях обработки ХНМ можно рекомендовать к использова-нию поверхностно-активные СОТС с минимальными добавками масел, обеспечивающих снижение радиальной составляющей силы резания, отрицательно влияющей на развитие дефектности формируемой поверхности, за счет уменьшения трения связки по поверхности детали при большей смазочной способности среды.
Знание механизмов влияния структурных составляющих сложной системы СОТС на процесс резания позволяет им управлять, обеспечивая за счет проектирования рационального технологического процесса обработки, требуемое качество детали при минимальной технологической себестоимости.
1. Калафатова Л.П. Технологические среды как способ интенсификации процессов механической обработки стекломатериалов // Прогрессивные техно¬логии и системы машиностроения: Междунар. сб. научн. трудов. – Донецк: ДонГТУ. – 1996. – Вып. 3. – С. 25-37.
2. Калафатова Л.П. Влияние технологической наследственности на эффективность процессов механической обработки стекломатериалов // Справочник. Инженерный журнал. – М.: Машиностроение. – 1997. – № 9. – С. 7-11.
3. Исследование процессов финишной алмазной обработки корундовых керамических материалов / Г.А. Смирнов, В.П.Бахарев, М. О. Куликов, Т. П. Антюфеева // Вестник машиностроения. – 2001. – №9. – С. 56-60.
4. Калафатова Л.П. Особливості механічної обробки виробів із крихких неметалевих матеріалів // Процеси механічної обробки в машинобудуванні. Зб. наук. праць. – Житомир: ЖДТУ, 2007. – Вип. 5: В 2-х ч. – Ч. 1. – С. 72-87.
5. Круглицкий Н. Н. Основы физико-химической механики. – К.: Вища школа. – 1975. – 268 с. 6. Технологические свойства новых СОЖ для обработки резанием/ Под ред. М. И. Клушина. – М.: Машиностроение. – 1979. – 192 с.