МОДЕЛЬ И РАСЧЕТ ЭНЕРГИИ АДГЕЗИИ КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО И ОБРАБАТЫВАЕМОГО МАТЕРИАЛОВ

Совершенствование процесса электроалмазного шлифования алмазными кругами на металлической связке и обоснование режима самозатачивания установлено на основе расчетов энергии адгезии в зоне контакта инструментального и обрабатываемого материалов. Комплексные исследования процесса электроалмазного шлифования выполнены на примере затачивания твердосплавных инструментов с учетом критического анализа литературных данных, производственного опыта и собственных исследований с использованием современной аппаратуры и растровой микроскопии. Поскольку засаливание и потеря режущих свойств круга требуют периодической правки, то необходимо создать условия работы алмазных кругов на металлической связке в режиме самозатачивания, причем с минимальным удельным расходом алмазных кругов. В соответствии с предложенной моделью и математической формулой для вычисления энергии адгезии получены теоретические и экспериментальные данные по определению энергии адгезии в зависимости от плотности тока правки и эффективной мощности шлифования. Найдены значения энергии адгезии для элементов, входящих в состав металлических связок и элементов минералокерамических твердых сплавов. Расчеты показали, что комбинированный метод электроалмазного шлифования с одновременной непрерывной электрохимической правкой круга позволяет снизить уровень энергии адгезии до уровня, когда поверхностная энергия адгезионного взаимодействия обрабатываемого материала и элементов алмазного круга будет меньше энергии адгезии в контактной зоне. В этих условиях процесс засаливания не происходит. Таковыми являются плотность тока правки алмазного круга в пределах от 0,25 до 0,45 А/см². Установлено, что в соответствии с предложенной моделью и на основании математической формулы для вычисления энергии адгезии, комбинированный метод электроалмазного шлифования с одновременной непрерывной электрохимической правкой круга позволяет снизить уровень энергии адгезии до уровня, когда поверхностная энергия адгезионного взаимодействия обрабатываемого материала и элементов алмазного круга будет меньше энергии адгезии в контактной зоне. В этих условиях процесс засаливания не происходит. Экспериментально определено, что наиболее рациональным значением плотности тока правки, при котором достигается режим самозатачивания, можно считать значение i_пр от 0,25 до 0,4 А/см². Установлено, что комбинированное электрохимическое шлифование с одновременной электрохимической правкой круга обеспечивает снижение эффективной мощности в 4 раза по сравнению со шлифованием без использования электрического тока.

шлифование, энергия адгезии, засаливание, режим самозатачивания, качество обработанной поверхности

1. Степанов Ю.С., Белкин Е.А., Барсуков Г.В. Моделирование микрорельефа абразивного инструмента и поверхности детали. М.: Машиностроение - 1.2004. 214 с.

2. Янюшкин А.С., Архипов П.В., Торопов В.А. Механизм засаливания шлифовальных кругов // Вестник машиностроения. 2009. № 3. С. 62-69.

3. Малышев В.И., Попов А.Н. Имитационная модель процесса шлифования с вибрационной правкой шлифовального круга // Известия Самарского научного центра Рос. Акад.наук. 2010. Т. 12. № 4-4. С. 923-925.

4. Yanyushkin A., Lobanov D., Arkhipov P., Ivancivsky V. Contact processes in grinding // Applied Mechanics and Materials. 2015. Т. 788. С. 17-21.

5. Носенко В.А. Влияние контактных процессов на износ круга при шлифовании // Инструмент и технологии. 2004. № 17-18. С. 162-167.

6. Янюшкин А.С., Лобанов Д.В., Мулюхин Н.В. Пути решения проблем формообразования режущего инструмента для обработки неметаллических композитов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2018.Т. 20. № 3. С. 36-46. DOI: 10.17212/1994-6309-2018-20.3-36-46.

7. Lobanov D.V., Yanyushkin A.S., Rychkov D.A., Petrov N.P. Optimal organization of tools for machining composites // Russian Engineering Research. 2011. T. 31. № 2. C. 156-157.

8. Васильев Е.В., Попов А.Ю., Реченко Д.С. Алмазное шлифование твердосплавных пластин // СТИН. 2012. № 5. С. 7-10.

9. Янюшкин А.С., Лобанов Д.В., Скиба В.Ю., Гартфельдер В.А., Секлетина Л.С. Повышение эффективности алмазного инструмента на металлической связке при шлифовании высокопрочных материалов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2017. № 3 (76). С. 17-27.

10. Братан С.М., Сидоров Д.Е., Ревенко Д.В Моделирование съема материала при шлифовании поверхностей с введением в зону обработки дополнительной электрической энергии // ВiсникСевНТУ. 2011. № 118. С. 6-14.

11. Козлов А.М., Боглов Д.В. Моделирование совмещенной абразивной обработки // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2010. № 2. С. 50-53.

12. Strelchuk P.M. The energy intensity analysis of the diamond-spark grinding of the WolKarnanostructural hard alloy / P.M. Strelchuk, M.D. Uzunyan // Journal of Superhard Materials. 2010. Vol. 32. P. 50-54.

13. Lobanov D.V., Arkhipov P.V., Yanyushkin A.S., Skeeba V.Yu. The research into the effect of conditions of combined electric powered diamond processing on cutting power // Key Engineering Materials. 2017. Т. 736. С. 81-85.

14. Geng Zhi, Li Xuekun, Qian Zhiqiang, Liu Haitao, Rong Yiming Experimental study of time-dependent performance in superalloy high-speed grinding with CBN wheels // Machining Science and Technology. 2016. Vol. 20. P. 615-633.

15. Mogilnikov V.A., Chmir M.Y., Timofeev Y.S., Poluyanov V.S. Diamond-ECM Grinding of sintered hard alloys of WC-Ni // Procedia CIRP. 2016. Vol. 42. P. 143-148.

16. Худобин Л.В., Унянин А.Н. Минимизация засаливания шлифовальных кругов. Ульяновск: Изд-во УлГТУ, 2007. 298 с.

17. Овчаренко А.Г., Козлюк А.Ю., Курепин М.О., Тюрин А.Г., Терентьев Д.С. Исследование влияния комбинированной магнитно-импульсной обработки на качество твердосплавного инструмента // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2011. № 3. С. 95-98.

18. Веселов С.В., Щербаков В.И., Черкасова Н.Ю. Особенности строения вольфрамокобальтового покрытия сформированного на стальной поверхности при использовании промежуточного слоя хрома // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2012. № 4. С. 68-71.

19. Майборода В.С., Ульяненко Н.В., Дюбнер Л.Г. Застосуваннямагнітно-абразивноїобробки для зміцненнярізальногоінструменту // Вищийнавчальний заклад технологiчногопрофiлю в Житомирськомурегiонi. 2003. № 3 (27). С. 22-31.

20. Kim C.S., Massa T.R., Rohrer G.S. Modeling the Relationship Between Microstructural Features and the Strength of WC-Co Composites // Int. J. Ref. Metals. Hard. Mater, 2006. 24 (1-2). P. 89-100.

21. Ковалев В.Д., Васильченко Я.В., Клименко Г.П., Андронов А.Ю., Ткаченко Н.А. Применение обработки импульсным магнитным полем для упрочнения деталей машин и режущего инструмента // Вестник двигателестроения. 2004. № 4. С. 149-151.