Повышение эксплуатационных характеристик шлифовальных кругов за счет электроактивации

Александр Львович Ищенко , к.т.н.

Донецкий национальный технический университет

В настоящее время шлифовальные круги широко используются во всех отраслях  промышленности. Они применяются при обработке разнообразных изделий машиностроения и других отраслей промышленности, находя применение не только на чистовых, окончательных операциях, но и распространяясь на черновые, обдирочные виды обработки. Этому способствуют как универсальные способности данного инструмента, так и относительная доступность абразивных материалов, из которых он изготавливается.

В то же время анализ литературы показывает, что эффективность применения  существующих шлифовальных кругов могла бы быть значительно выше. Одна из основных причин такого положения состоит в недостаточной степени использования потенциальных возможностей микрорежущих элементов круга – шлифовальных зерен, эффективность применения которых не превышает 10-20%. При работе шлифовального круга, лишь часть абразивных зерен, находящихся в его структуре, активно участвует в процессе резания, изнашиваясь по площадке или микроскалываясь. Это, наряду с другими факторами, предопределяется тем, что шлифовальные зерна, используемые при изготовлении шлифовальных кругов, несмотря на одинаковый номер зернистости, имеют произвольную конфигурацию, и, как следствие, разную геометрию. Хаотичная форма и геометрия зерен, а также их неупорядоченная ориентация приводит к тому, что многие из них либо вообще не участвуют в резании, выкрашиваясь и вылетая из связки, либо деформируют и нагревают металл, не срезая его. Важным направлением в смысле резерва повышения эксплуатационных возможностей абразивных инструментов, является расположение зерен в круге. Подобные исследования проводились достаточно давно [1-3], однако они касались шлифовальных кругов с алмазными зернами. Исследованию данного вопроса для других видов абразивных материалов уделялось недостаточное внимание.

Режущие свойства отдельных зерен абразивных инструментов используются  недостаточно эффективно. Классификация зерен по форме способствует повышению эффективности их использования, но в обычном шлифовальном круге зерна ориентированны произвольно (хаотически). Поэтому повышение эксплуатационных характеристик шлифовальных кругов на основе использования зерен с контролируемой и упорядоченной формой, и ориентацией является актуальной проблемой, решение которой может дать ощутимый практический результат. Проводился эксперимент, суть которого заключалась в изготовлении абразивных кругов на полимерной связке с электроактивацией и без нее, с последующей обработкой изделий полученными кругами при одинаковых условиях.

Исходными материалами при изготовлении экспериментальной партии абразивных  кругов на органической связке являются шлифовальное зерно, полихлорвиниловая смола, ускоритель, отвердитель, аэросил.

В качестве абразивного материала для изготовления шлифовальных кругов  применяелся карбид кремния зеленый зернистостью М28. Его зернистость должна соответствовать требованиям ГОСТ 3647-80.

Полиэфирная смола (ПН-609-21М, технические требования – по ГОСТ 27952-88)  представляет собой представляет собой бесстирольную ненасыщенную полиэфирную смолу общего назначения, использовалась в качестве связки.

Ненасыщенная полиэфирная смола ПН-609-21М не содержит стирол, вследствие  чего является гораздо менее вредной для здоровья и обеспечивает лучшие условия труда по сравнению с обыкновенными полиэфирными смолами, содержащими стирол. Вместо стирола в качестве растворителя в составе смолы ПН-609-21М используется нелетучий мономер – олигоэфиракрилат ТГМ-3 (диметакриловый эфир триэтиленгликоля).

В качестве ускорителя применялся ОК (ТУ 05758799-135-2005). 

В качестве отвердителя применялся Бутанокс. Отвердитель Бутанокс  представляет собой прозрачную жидкость – 50%-ный раствор перекиси метилэтилкетона в дибутилфталате. Бутанокс применяется в сочетании с кобальтовыми ускорителями для отверждения при комнатной температуре. Обеспечивает удовлетворительную скорость и большую глубину отверждения и хорошие физико-механические свойства отвержденных полиэфиров.

Для производства кругов с ориентированными зернами была подготовлена  специальная установка, включающая в себя пресс-форму и источник постоянного тока.

Результатом проведенных экспериментальных исследований является увеличение  режущей способности шлифовальных кругов, которые подвергались электроактивации на 18 % по сравнению со шлифовальными кругами без электростатического воздействия.

Список литературы

Зайцев А.Г. Влияние расположения алмазных зерен на процесс шлифования твердых сплавов // Вестник машиностроения. – 1977. – №8. – С. 71-72.

Зайцев А.Г. Разработка теории ориентации алмазных зерен в электромагнитном поле // Сверхтвердые материалы. – 1983. – №3. – С. 31-37.

Ящерицын П.И., Зайцев А.Г. Управление внутренним состоянием алмазно-абразивного инструмента // Машиностроитель. – 1982. – №9. – С. 12-13.