Разработка и исследование технологического процесса изготовления шлифовальных головок с заданным режущим рельефом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.03.01, кандидат технических наук Бордашев, Кирилл Анатольевич

• Бордашев, Кирилл Анатольевич
• кандидат технических наук
• 1997

Оглавление диссертации кандидат технических наук Бордашев, Кирилл Анатольевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ___________________________________________4

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.___________7

1.1. Номенклатура шлифовальных головок, область

применения.______________________________________7

1.2. Анализ способов получения абразивосодержащих

покрытий однослойных абразивных инструментов__________14

1.3. Повышение эксплуатационных характеристик шлифовальных инструментов на основе совершенствования геометрии режущего слоя_____________________;___28

1.4. Анализ методов управления режущим рельефом шлифовальных инструментов____________________________33

1.5. Цель и задачи диссертационной работы_________________40

2. Моделирование процесса нанесения заданного абразивного рельефа на корпуса шлифовальных

головок__________________________________________43

2.1. Определение основных характеристик режущего рельефа однослойных шлифовальных инструментов____________43

2.2. Схема и физические основы метода нанесения заданного рельефа на корпуса шлифовальных головок__________52

2.3. Концентрация зерен во взвешенном слое________________56

2.4. Исследование сил и моментов, действующих на единичное зерно в электростатическом поле_______________65

2.5. Моделирование процесса нанесения заданного режущего рельефа на шлифовальные головки________________69

Выводы____________________________________________80

Стр.

3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ СТЕКЛОАБРАЗИВНЫХ

ПОКРЫТИЙ С ЗАДАННЫМ РЕЖУЩИМ РЕЛЬЕФОМ___________________82

3.1. Физико-химические основы получения стеклоэмалевых покрытий_______________________________________82

3.2. Основы проектирования стеклоабразивных покрытий

для щлифовальных головок__________________________93

3.3. Технология нанесения стеклоабразивных покрытий с заданным режущим рельефом на корпуса

шлифовальных головок_____________________________105

Выводы____________________________________________115

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ______________________116

4.1. Экспериментальные исследования процесса

нанесения абразива________________________________116

4.2. Экспериментальные исследования работоспособности шлифовальных головок____________________________128

Выводы_________________________.__________________142

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ______________________________142

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЙ^НИЯ

155

4

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование технологического процесса изготовления шлифовальных головок с заданным режущим рельефом»

ВВЕДЕНИЕ

В создавшихся экономических условиях актуальной задачей является развитие производства обрабатывающего инструмента высокого качества при низкой себестоимости изготовления.

Значительная доля производимого в настоящее время абразивного инструмента представлена шлифовальными головками, которые широко применяются в машиностроении, приборостроении и стоматологии. Наряду с объемными шлифовальными головками, изготовляемыми прессованием, широко применяются однослойные головки, получаемые методом закрепления алмазных зерен на металлическом корпусе гальванически осаждаемым никелем.

Преимущества однослойного закрепления абразива состоят в возможности получения инструментов с любыми размерами и профилем рабочей части, более высокой режущей способности, возможности изготовления инструмента в условиях неспециализированного производства.

При этом высокая стоимость и дефицит используемых материалов, значительные энергозатраты и высокий уровень требований к гальваническому процессу обуславливают высокую себестоимость инструмента.

Снижение себестоимости инструментов является важной задачей, актуальность которой непрерывно возрастает в связи с широким их применением в стоматологии, где в последнее время большое внимание уделяется внедрению инструментов одноразового использования, сдерживающих распространение вирусных заболеваний, в первую очередь СПИДа.

Не менее важной задачей в области технологий изготовления абразивного инструмента инструмента является повышение его эксплуатационных характеристик на основе управления строением режущего слоя. Обычно в абразивном инструменте режущая способность

отдельных зерен используется не полностью, что связано с их хаотичным расположением в связке относительно рабочей поверхности. Близкое взаимное расположение зерен во многих случаях способствует повышению засаливаемости режущего слоя, теплонапряженности процесса шлифования, излишнему расходу абразивного материала.

Геометрическая ориентация зерен, способствующая увеличению числа режущих зерен, и их расстановка с заданными межзерновыми расстояниями способствует значительному улучшению показателей обработки. Решение данных задач имеет наибольшую актуальность для инструментов с однослойными абразивосодержащими покрытиями.

Известные в настоящее время способы управления режущим рельефом однослойных абразивных инструментов не могут быть использованы при изготовлении шлифовальных головок, что обусловлено спецификой их размеров и форм рабочих поверхностей.

В диссертационной работе предложен новый способ получения заданного абразивного рельефа на корпусах шлифовальных головок, основанный на воздействии неоднородного электростатического поля на зерна абразива, взвешенные воздушным потоком. Разработан и реализован технологический процесс изготовления шлифовальных головок с заданным режущим рельефом на стеклоэмалевой связке, позволяющий значительно снизить себестоимость за счет высокой производительности и использования широкодоступных материалов.

На защиту выносятся:

- способ получения заданного абразивного рельефа на корпусах шлифовальных головок;

модель процесса нанесения абразива, отражающая влияние основных технологических факторов на параметры абразивного рельефа;

способ изготовления шлифовальных головок с заданным режущим рельефом на стеклоэмалевой связке;

методика проектирования шлифовальных головок со стеклоабразивными покрытиями;

экспериментальные установки для исследования процесса нанесения абразива, изготовления опытных образцов инструментов и их испытаний.

- экспериментальные зависимости процесса нанесения заданного абразивного рельефа и процесса обработки шлифовальными головками с заданным режущим рельефом.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

. 1.1 Номенклатура шлифовальных головок, область применения.

К шлифовальным головкам относятся круги небольшого диаметра с глубоким глухим центральным отверстием для клеевого крепления на оправке [40], в ряде случаев закрепленные на последней в процессе изготовления [66]. Диаметр шлифовальных головок находится в диапазоне от 40 мм до 0,8 мм. Форма головок более разнообразна, чем у шлифовальных кругов, в связи с особенностями их применения, и может быть цилиндрической, конической, сферической, а также представлять собой сочетания данных поверхностей.

Применяются шлифовальные головки в машиностроении и приборостроении на операциях обработки труднодоступных участков поверхностей, поверхностей с малыми радиусами кривизны и сложно-профильных поверхностей при изготовлении оснастки (штампов, пресс-форм); на операциях зачистки изделий после литья и прессования; на операциях внутреннего шлифования отверстий; на операциях гравирования [62].

Широко применяются шлифовальные головки в стоматологии на терапевтических операциях подготовки зуба к пломбированию и установке коронок и при обработке и коррекции базисов съемных пластинчатых протезов [21, 44, 99]. Базис протеза является основанием, на котором крепятся искусственные зубы и другие составные части съемных протезов, и представляет собой пластинку, покрывающую слизистую оболочку неба. Одним из требований к базисам является требование отсутствия макро- и микро- неровностей, неизбежно образующихся в процессе изготовления моделей, форм и отливок.

Поэтому изготовление базисов заканчивается операциями шлифования и полирования. В качестве основного конструкционного материала для базисов протезов в мировой стоматологической практике применяют пластмассы - продукты полимеризации акриловой, метакриловой кислот и их производных эфиров.

Таким образом, диапазон материалов, обрабатываемых шлифовальными головками, весьма широк - от закаленных сталей и зубной эмали, имеющих высокие механические характеристики, до пластмасс.

Шлифовальные головки, как и большинство других абразивных инструментов, по конструкции могут быть многослойными (объемными) или однослойными.

Многослойные шлифовальные головки представляют собой абразивные инструменты, весь объем рабочей части которых состоит из абразива, связки и пор. Такие головки изготовляют с диаметром рабочей части не менее 3 мм в связи с необходимостью обеспечения в них посадочного отверстия для закрепления на хвостовике [66]. В табл.1.1. приведены типоразмеры многослойных шлифовальных головок для машиностроения, приборостроения и стоматологии [23, 24, 42].

Классификация многослойных шлифовальных головок по видам материалов, применяемых для их изготовления, приведена на рис. 1.1.

При изготовлении шлифовальных головок из обычных абразивных материалов одинаково распространены как керамические, так и органические связки [65, 66]. Керамические связки обеспечивают высокую производительность, хорошо сохраняют профиль и отводят тепло, однако чувствительны к ударным нагрузкам вследствие повышенной хрупкости. Органические связки более прочны, обладают полирующим действием, но менее теплостойки, чем керамические, в связи с чем имеют повышенную склонность к искажению профиля в процессе работы и засаливанию режущего слоя. При изготовлении

инструментов для стоматологии органические связки не применяются.

Таблица 1.1

Основные типоразмеры многослойных шлифовальных головок.

Обозначение Форма Б,мм Ь,мм

Цилиндрическая - ГЦ ь ¡р 3-40 6-60

--- -

Угловая - ГУ Ь ' 'Б 16-40 8;10

Угловая закругленная - Гуз -£Г Л -В- 5;10,8 6-15

Ь

Коническая - ГК Б 10-32 25-50

Ь

Коническая закругленная -ГКз В_ ь 12,8 12,5 17

Сводчатая - Гсв Б . ь 1 3-32 10-50

Шаровая - ГШ <2! 10-32

Шаровая с цилиндрической поверхностью- ГШц Б ь 16-25 20-60

- --- У

Шлифовальные головки из сверхтвердых материалов (алмаз, эльбор) изготовляют на керамических, органических и металлических связках. В связи с высокой стоимостью сверхтвердых материалов более распространена металлическая связка, способная с высокой

прочностью удерживать зерна шлифматериала. Основным недостатком металлической связки является сильная склонность к засаливанию режущего слоя [66].

Рис.1.1. Классификация многослойных шлифовальных головок по видам сырьевых материалов.

При изготовлении шлифовальных головок на керамических и органических связках используют методы холодного прессования, горячего прессования (формование совмещено с термической обработкой), при использовании металлических связок - методы порошковой металлургии [65, 66]. Типовой технологический процесс изготовления шлифовальных головок на керамических, органических и металлических связках включает следующие основные операции:

- приготовление шихты связки;

- введение в связку абразивного материала;

-формование;

- термическая обработка;

- соединение с хвостовиком;

- механическая обработка режущего слоя.

Для изготовления шлифовальных головок из абразива зернистости 12 и менее на керамической связке может быть использован метод горячего литья [65]. Особенностью данной технологии является формование заготовки методом литья при температуре 60-80 °С жидкого шликера, состоящего из абразива, связки и временного технологического термопластичного связующего. Отформованные изделия подвергают термической обработке в глиноземе, при этом технологическая связка выгорает. Метод позволяет получать изделия высокой степени однородности и точных геометрических размеров.

Основным условием нормальной работы многослойных шлифовальных инструментов является наличие режима самозатачивания, заключающегося в том, что по мере затупления шлифующих зерен возросшее сопротивление резания частично или полностью вырывает зерна из связки, которая выкрашивается, и в работу вступают новые зерна, в результате чего рабочая поверхность круга непрерывно обновляется [1, 59]. Наличие режима самозатачивания определяется интенсивностью изнашивания абразивных зерен и соотношением прочности связки и нагрузки на режущие зерна. Поэтому в некоторых случаях, например при обработке мягких материалов (в частности пластмасс, цветных металлов и их сплавов) режим самозатачивания не реализуется, а превалирующим видом износа инструмента является налипание частиц сошлифованного материала на поверхностях зерен и засаливание его рабочей поверхности продуктами обработки. Это вызывает необходимость в частых правках режущего слоя, и соответственно неоправданно высокому расходу инструмента [58, 97]. В то же время

операции правки требуют применения дорогостоящего правящего инструмента. В некоторых случаях, например в условиях стоматологических поликлиник, возможность правки инструмента, как правило, вообще исключена.

Другим недостатком многослойных инструментов является несовершенство их режущего слоя, связанное в первую очередь с малой величиной выступания режущих зерен из связки, что определяет малый объем межзернового пространства, служащий для размещения отходов обработки, и возможность контактирования связки с обрабатываемой поверхностью [63]. Неблагоприятный режущий рельеф способствует повышению температуры в зоне резания. При обработке пластмассовых деталей (например протезов) высокая температура может вызывать размягчение материала и деформацию изделия [99]. При проведении стоматологических операций повышение температуры вызывает у пациента болезненные ощущения и может явиться причиной омертвления зуба [21].

В особую группу можно выделить однослойные шлифовальные головки, изготовляемые электрохимическими методами, и представляющие собой металлический корпус, на рабочей части которого нанесено абразивосодержащее покрытие на металлической связке.

Однослойное закрепление абразива на корпусе инструмента имеет ряд преимуществ перед традиционными методами изготовления абразивных инструментов, а именно [112]:

- 1) возможность получения инструментов с любым размером и формой рабочей части;

- 2) инструмент не требует правки;

- 3) более высокая режущая способность получаемого покрытия в связи со значительной величиной выступания режущих вершин над уровнем связки;

- 4) возможность эффективной обработки более широкого спектра материалов;

5) не требует применения сложного дорогостоящего оборудования, что позволяет изготовлять инструменты в условиях неспециализированного производства.

Технология электрохимического закрепления абразива используется для изготовления мелкоразмерных алмазных головок на никелевой связке, в том числе стоматологических, предназначенных для обработки тканей зуба. Типоразмеры алмазных головок, изготовляемых гальваникой, приведены в табл.1.2.[83, 96].

Главным недостатком алмазно-никелевых головок является их значительная стоимость, что делает их применение в некоторых случаях экономически неоправданным.

Таблица 1.2.

Типоразмеры наиболее часто применяемых однослойных алмазно-никелевых шлифовальных головок

Обозначение Форма Б, мм Ь, мм

Цилиндрическая - АГЦ Б . 1 , 0.4 - 16 2-7

Коническая - АГК Б ■ / — 1,4 - 20 3-15

Угловая - АГУ б" -р 1,4 - 20 3-15

Шаровидная - АГШ 1 - 10

Пламевидная - АГП Б 1,2 - 16 7-20

-- - _ .

В настоящее время в медицине, в том числе и в стоматологии, к применяемому инструменту предъявляется требование одноразовости. Это связано с проблемой распространения вирусных заболеваний, в первую очередь СПИДа. При этом использование алмазно-никелевого инструмента в качестве одноразового может оказаться нецелесообразным вследствие его высоких стоимости и долговечности.

Анализ вышеизложенного позволяет заключить, что во многих случаях применение однослойных шлифовальных головок имеет ряд преимуществ перед многослойными. Решение важной задачи снижения себестоимости такого рода инструментов возможно на основе разработки высокопроизводительных и ресурсосберегающих технологий однослойного закрепления абразива.

1.2. Анализ способов получения абразивосодержащих покрытий однослойных инструментов.

Покрытиями называют тонкие пленки определенного состава наносимые на поверхности деталей [40]. Покрытия наносят с целью придания этим поверхностям каких-либо специфических свойств (декоративных, электрических, защитных, фрикционных и др.).

Абразивосодержащими покрытиями следует называть покрытия, имеющие абразивно-режущие свойства. Такие покрытия являются композиционными покрытиями, включающими зерна абразивного материала и матрицу связующего материала, обеспечивающую их удержание и связь всего слоя с основанием.

В настоящее время почти все способы, используемые в промышленности для нанесения покрытий вообще, применяются и для нанесения абразивосодержащих покрытий.

Классификации абразивосодержащих покрытий по химической

природе связующих материалов и технологиям их нанесения приведены на рис.1.2. и 1.3.

Рис.1.2. Классификация абразивосодержащих покрытий по химической природе связующих материалов.

Рис.1.3. Классификация способов нанесения абразивосодержащих покрытий.

Для нанесения абразивосодержащих покрытий на органических связках используется лакокрасочная технология. Такого рода покрытия широко применяют в настоящее время для изготовления

эластичных абразивных инструментов - шлифовальных шкурок и лент [65, 66, 100]. В качестве основы для нанесения покрытия используют бумагу или ткань в зависимости от условий работы будущего инструмента - с охлаждением или без него. В качестве связки для закрепления зерен абразива применяют мездровый и казеиновый клеи, фенол -формальдегидные смолы, алкидные и масляные лаки.

Технологический процесс нанесения абразивосодержащего покрытия на органической связке состоит из следующих операций:

- подготовка основы (грунтование, аппретирование);

- нанесение прикрепляющего слоя связующего;

- нанесение зерен абразива;

- термическая обработка;

- нанесение закрепляющего слоя связующего;

- окончательная термическая обработка.

Операции грунтования или аппретирования производятся для придания основе необходимых эксплуатационных свойств износостойкости, несминаемости, водостойкости, прочности и эластичности, а также для повышения адгезии между основой и связующим.

Прикрепляющий слой связующего служит для нанесения и первоначального прикрепления зерен абразива, и поэтому должен иметь толщину, определяемую десятыми долями средневероятного размера зерна используемой зернистости. Общая толщина прикрепляющего и закрепляющего слоев связки должна составлять половину средневероятного размера зерна для обеспечения требуемых прочности удержания зерен и режущей способности покрытия. Толщина наносимых слоев широко регулируется вязкостью связующего, скоростью движения основы и расстоянием между опорным и рабочим валами клеенаносящей машины, что позволяет получать покрытия с абразивом любой зернистости.

Операции термообработки служат для отвердения связующих материалов и осуществляются при температурах от 25 °С до 150 °С в зависимости от вида применяемого связующего.

Рассмотренный способ получения абразивосодержащего покрытия прост, не требует применения дорогих материалов и сложного оборудования, обладает высокой производительностью и широкими технологическими возможностями. Однако такого рода покрытие не может эффективно использоваться, будучи нанесенным на поверхность металлического корпуса инструмента, в связи с недостаточной прочностью удержания зерна применяемыми связующими и их сравнительно слабой адгезии к металлическим материалам.

Значительно более высокими эксплуатационными свойствами обладает металлическая связка. Для нанесения абразивосодержащих покрытий на металлической связке в настоящее время применяется широкий диапазон способов.

Одним из широко распространенных методов получения однослойных абразивосодержащих покрытий на металлической связке является метод шаржирования (внедрения) абразивного материала в металлическую матрицу, являющуюся одновременно корпусом инструмента. Этот метод используется для изготовления притиров, применяемых на операциях доводки закрепленным абразивом, и ограночных дисков для огранки и резки драгоценных камней [29]. Для шаржирования абразива в поверхностный слой корпуса инструмента используют в качестве материала основы латунь, медь и чугун. Процесс шаржирования абразивного зерна характеризуется его внедрением в основу под воздействием более твердого, чем материал основы, шаржирующего инструмента. При этом абразивное зерно, совершая сложное движение по основе с перекатыванием и проскальзыванием по его поверхности, внедряется в ее поверхностный слой под динамической нагрузкой. В производственных условиях

применяют, как правило, шаржирование двумя способами: взаимное шаржирование двух притиров в результате их наложения и взаимного перемещения; шаржирование с помощью роликов. В качестве абразивных материалов используют электрокорунд, карбид кремния и алмаз в виде шлифпорошков и микропорошков зернистости М 0,5 - N5.

Отсутствия механизма закрепления зерна при его шаржировании определяет низкое усилие его закрепления. Зерна можно считать лишь условно закрепленными в корпусе инструмента, когда обеспечивается силовое замыкание между всей рабочей поверхностью инструмента и обрабатываемой поверхностью. В связи с этим метод шаржирования не может быть использован для изготовления обычных инструментов, у которых в постоянном контакте с обрабатываемой поверхностью находится лишь часть их рабочей поверхности.

В настоящее время для получения абразивосодержащих покрытий на металлической связке наиболее широкое распространение получили гальванические методы [6, 17, 65, 66, 79, 83, 85, 109, 110, 112]. Получение абразивно- гальванических покрытий основано на электроосаждении металлов с одновременным включением в образующийся слой абразивных частиц. При этом используют как технику гальваностегии, так и гальванопластики. Метод гальваностегии заключается в нанесении абразивосодержащего гальванического осадка непосредственно на рабочую поверхность корпуса инструмента, размеры которой выполнены с занижением на величину, равную толщине покрытия.

Технологический процесс изготовления инструмента с абразивно-гальваническим покрытием, наносимым методом гальваностегии, состоит из следующих основных этапов:

- подготовка рабочей поверхности корпуса к нанесению покрытия;

- прикрепление абразива;

- окончательное закрепление абразива слоем металла заданной толщины, зависящей от зернистости абразива.

Тщательная подготовка поверхности, состоящая из нескольких операций, необходима для обеспечения прочного сцепления слоя с основой. Прикрепление абразива к корпусу в зависимости от размеров и формы инструмента, зернистости абразива может осуществляться по следующим схемам [6, 85]:

1) абразив периодически взмучивается в ванне, и, оседая на поверхность изготовляемого инструмента, прикрепляется слоем электролитического металла, при этом корпус инструмента в период взмучивания вращается с постоянной скоростью ( рис.1.4а.). Метод применяется для изготовления инструментов с плоскими рабочими поверхностями или поверхностями, имеющими малую кривизну. Зернистость абразива, наносимого данным способом, не должна превышать 80 - 100 мкм, поскольку поддержание во взвешенном состоянии более крупных частиц затруднено.

2) Абразив порционно наносится сверху на корпус через слой электролита (рис.1.4.б.). После прикрепления абразива на той части поверхности, где он удерживается силами трения, производится поворот детали на определенный угол и процесс повторяется.

3) абразив стационарно размещается по всему рабочему профилю инструмента в специальном приспособлении, позволяющем сосредоточить его непосредственно в зоне закрепления и обеспечить проникновение через него ионов осаждаемого металла. Приспособление с загруженным в него корпусом погружается в ванну для предварительного прикрепления (рис.1.4в.). Метод применяется для прикрепления абразива любой зернистости на сложнопрофильные корпуса малого радиуса, в частности при изготовлении стоматологических шлифовальных головок [109, 110].

4) абразив прикрепляется к корпусу вне гальванической ванны, например шаржированием в слой мягкого материала, предварительно нанесенного на его поверхность, или нанесением на слой клея. В последнем случае состав клея должен обеспечивать достаточную для протекания гальванического процесса электропроводность, а рабочая поверхность инструмента должна представлять собой чередование абразивных и безабразивных промежутков (рис.1.5.), поскольку основное сцепление слоя с корпусом осуществляется лишь на участках, свободных от клея.

Заключение диссертации по теме «Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки», Бордашев, Кирилл Анатольевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

Разработанный и исследованный в работе технологический процесс изготовления шлифовальных головок характеризуется высокой эффективностью, о чем свидетельствуют данные лабораторных и производственных испытаний.

Шлифовальные головки с заданным режущим рельефом на стеклосвязке могут использоваться при обработке различных материалов как в производственных отраслях, так и в стоматологии. При этом наибольший эффект может быть достигнут при обработке материалов, плохо поддающихся шлифованию обычными абразивными инструментами.

Снижение себестоимости головок по сравнению с аналогами, обусловленное применением широкодоступных материалов, подтверждается данными разработанного бизнес-плана, приведенного в приложении. Низкая себестоимость создает предпосылки для использования их в качестве одноразовых инструментов в стоматологической практике.

Простота технологического процесса делает возможной организацию высокоэффективного производства головок при любом уровне серийности.

Научная и практическая значимость результатов работы заключается в следующем:

1. Разработан способ нанесения заданного режущего рельефа на корпуса шлифовальных головок, позволяющий ориентировать зерна абразива и управлять их концентрацией на поверхности. В основу способа положено воздействие неоднородного электростатического поля на зерна абразива, взвешенные в межэлектродном пространстве импульсным воздушным потоком.

2. Проведен анализ влияния основных технологических факторов на концентрацию зерен в режущем слое инструмента. К ним относятся: исходная высота неподвижного слоя абразива в рабочей камере; расстояние от корпуса головки до решетки, поддерживающей абразив; скорость воздушного потока; напряжение между электродами.

3. С использованием основных положений аэродинамики псевдоожиженных зернистых слоев, электростатики, теоретической механики и методов компьютерного моделирования разработана теоретическая модель процесса нанесения заданного режущего рельефа, отражающая влияние основных технологических факторов на параметры режущего рельефа.

4. В результате проведенных экспериментальных исследований роцесса нанесения абразива при использовании планирования эксперимента получены модели, хорошо согласующиеся с теоретическими зависимостями, что свидетельствует о достоверности разработанной теоретической модели процесса.

5. Разработан и реализован технологический процесс изготовления однослойных шлифовальных головок с заданным режущим рельефом при использовании в качестве связующих для закрепления зерен абразива силикатных стеклоэмалей. Технологический процесс характеризуется высокой производительностью, низкой энергоемкостью , малой себестоимостью и широкой доступностью применяемых материалов, возможностью автоматизации и не требует для освоения дорогостоящего специализированного оборудования.

6. Разработана методика проектирования шлифовальных головок со стеклоабразивными покрытиями. На основании предложенной методики и проведенных дилатометрических исследований даны рекомендации по выбору материалов, обеспечивающих получение работоспособных покрытий.

7. Испытания шлифовальных головок, изготовленных по разработанной технологии, показали, что за счет ориентации зерен при обработке различных материалов возможно повышение показателей обработки в 1,2-1,8 р. При обработке мягких материалов за счет управления концентрацией * зерен возможно повышение показателей в 1,4-1,5 р.

8. Испытания опытно-промышленной партии шлифовальных головок показали, что они могут с высокой эффективностью применяться как на операциях обработки деталей машин и приборов, так и в стоматологии.

145

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Бордашев, Кирилл Анатольевич, 1997 год

ЛИТЕРАТУРА:

1. Абразивная и алмазная обработка материалов: Справочник/ Под ред. Резникова А.Н. - М.: Машиностроение, 1977. - 391 с.

2. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. - М.: Наука., 1976. - 280 с.

3. Аппен A.A. Температуроустойчивые неорганические покрытия. - Л.: Химия, 1976. - 295 с.

4. A.c. 724329 СССР, МКИ В24 D 11//00. Способ изготовления абразивного инструмента/ Щеголев В.А., Вартанов В.О. -2с.: ил.

5. Аэров М.Э., Тодес О.М. Гидравлические и тепловые основы работы ппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем. - Л.: Химия, 1968. - 512 с.

6. Байкалов А.К., Сукенник И.Л. Алмазный правящий инструмент на гальванической связке. - Киев: Наукова думка, 1976. - 203 с.

7. Бордашев К.А., Тимофеев В.В., Щеголев В.А. Способ управления рельефом рабочих поверхностей шлифовальных головок // Современные технологии изготовления и сборки изделий: Респ. междувед. нучн.-техн. сб./ ПИМаш. - СПб., 1995.- с. 9-11. ,

8. Борисенко А.И., Гусева И.В. Получение композиционных покрытий методом химического осаждения. - Л.: Наука, 1979. - 54 с.

9. Ваксер Д.Б. Исследования геометрии и размеров абразивного зерна// Абразивы. - 1956. - N16 - с.18-21.

10. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. - М.: Наука, 1964. - 576 с.

11. Виксман Е.С. Алмазные инструменты с упорядоченным расположением зерен// Синтетические алмазы.- 1972. - N 1. - стр. 13-15.

12. Виксман Е.С. Инструменты с программируемым расположением зерен материала. // Машиностроитель. - 1982. - N 9. - с. 22-24.

13. Виксман Е.С., Гринев В.Ф., Шахбазов A.A. Алмазные инструменты на стальных связках. - Машиностроение. - 1984. - N 3. - с. 23.

14. Виксмап Е.С., Спивак Б.Е. Алмазные инструменты с ориентированными и расставленными зернами// Станки и режущие инструменты. - 1969. - N 10. - стр. 70-86.

15. Виксман Е.С., Спивак Б.Е. Управление рельефом рабочих поверхностей алмазных инструментов// Синтетические алмазы. -1971. -N1. - с. 77-82.

16. Виксман Е.С., Спивак Б.Е., Жук Н.М. Алмазные инструменты с упорядоченным расположением зерен// Синтетические алмазы в промышленности. К.: Наукова Думка, 1974. - с. 18-22.

17. Галицкий В.Н., Курищук A.B., Муровский В.А. Алмазно-абразивный инструмент на металлических связках для обработки твердого сплава и стали. - Киев: Наук, думка, 1986. - 144 с.

18. Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: Уч. пособие для вузов. - М.: Химия, 1981. - 384 с.

19. Гельперин Н.И. Основы техники псевдоожижения. - М.: Химия, 1967. -664 с.

20. Генин Л.Г. Влияние кварца на прочность фарфора// Стекло икерамика. - 1958. - N4. - с.35-38.

21. Гернер М.М., Бажовский В.Н., Шаргилев В.И., Нападов М.А. Основы материаловедения по стоматологии. - М.: Медицина, 1968. - 295 с.

22. Говорков В.А. Электрические и магнитные поля. - М.: Энергия, 1968.324 с.

23. ГОСТ 2447-82Е. Головки шлифовальные. Технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 1990. - 10 с.

24. ГОСТ 17122-85. Головки алмазные шлифовальные. Технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 1985. - 13 с.

25. ГОСТ 17622-72. Стекло органическое техническое. Технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 1989. - 18 с.

26. ГОСТ 28818-90. Материалы шлифовальные из электрокорунда. Технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 1991. - 7 с.

27. Гринев В.Ф. Алмазные правящие ролики на металлических напыленных связках// Алмазы и сверхтвердые материалы. - 1977. - N 10. - с.25-29.

28. Губкин А.Н. Физика диэлектриков: Учеб. пособие для вузов. - М.: : Высшая школа, 1971. - 272 с.

29. Доводка прецизионных деталей машин / Орлов П.Н., Савелова А.А.,Полухин В.А., Нестеров Ю.И.; Под общ. ред. Ипполитова Г.М. - М.: Машиностроение, 1978. - 256 с.

30. Дубровский Ю.В., Глушенков А.П. Прогнозирование работоспособности шлифовальных кругов // Чистовая обработка деталей машин: Межвуз.научн. сб. - Саратов, 1980. - с. 36-44.

31. Зайцев А.Г. Влияние ориентированного расположения алмазных зерен на процесс шлифования// 6 международная конференция INTERGRIND-79: сб.мат. - Будапешт, 1979. - стр. 737-742.

32. Зайцев А.Г. Влияние расположения алмазных зерен на процесс шлифования твердого сплава// Вестник машиностроения. - 1977. -N 8. -стр. 71-72.

33. Зайцев А.Г. Исследование линейно-геометрических размеров микропорошков//Известия вузов. Машиностроение. -1976. -N10. -с.140-142.

34. Зайцев А.Г. Объемные измерения зерен алмазных и кубонитовых шлифовальных порошков//Сверхтвердые материалы. -1982. - N1. -с. 33-35.

35. Зайцев А.Г. Разработка теории ориентации алмазных зерен в электромагнитном поле//Сверхтвердые материалы. -1983. - N 3. - с.31-38.

36. Зайцев А.Г. Теория ориентации удлинненных абразивных зерен в шлифовальных кругах// 7 международная конференция INTERGRIND-88: сб. мат. - 1988, стр. 356-365, 353, 354, 355.

37. Зайцев А.Г., Дуда Т.М., Прудников Е.Л. Влияние металлизации на работоспособность кругов с ориентированными зернами// Сверхтвердые материалы. - 1983. - N 2. - стр. 17-22.

38. Зайцева М.А. Влияние плотности насыпки абразивных зерен на производительность шлифовальной шкурки// Абразивы и алмазы. -1966,- N1. - с.27-31.

39. Зайцева М.А. Влияние формы зерен на режущие свойства шлифовальной шкурки при обработке древесины// Абразивы и алмазы. - 1965. - N6. - с.45-48.

40. Захаров Б.В., Киреев B.C., Юдин Д.Л. Толковый словарь по машиностроению. Основные термины / Под ред. A.M. Дальского. - М.: Рус. яз., 1987. - 304 с.

41. Захарченко И.П. Влияние концентрации алмазов на работу шлифовальных кругов//Синтетические алмазы. - 1969. - N 5. - стр. 41-42.

42. Зубошлифующие абразивные изделия для стоматологии (описание зубошлифующих абразивных изделий для стоматологии на русском, английском и испанском языках). - М.: Внешторгиздат. Изд. N Л0-5634, 1986. - 15 с.

43. Изготовление алмазного инструмента плазменным напылением / Фрагин И.Е., Вайстух И.М., Демин Ю.Ф. и др.// Синтетические алмазы. -1971. - N4. - с. 20-25.

44. Каширин В.Н. Зуботехническое материаловедение. - М.: Медицина, 1973. - 231 с.

45. Кизиков Э.Д. Изготовление алмазного инструмента с помощью вакуумного спекания// Сверхтвердые материалы. - 1985. - N 3. - с.8-10.

46. Кингери У.Д. Введение в керамику. - М.: Стройиздат, 1984. - 534 с.

47. Кондратов A.C., Старков В.К. Закономерности расположения зерен на рабочей поверхности алмазного круга// Внедрение алмазов в промышленность - М.: НИИМАШ, 1967 .

48. Кордонский Х.Б. Вероятностный анализ процесса изнашивания. - М.: Наука, 1968. - 261 с.

49. Кордонский Х.Б., Герцбах И.Б. Модели отказов. - М.: Сов. радио, 1966.-166с.

50. Корицкий Ю.В. Основы физики диэлектриков: Уч. пособ. для вузов. -М.: Энергия, 1979. - 248 с.

51. Кулик А.Я., Борисов Ю.С., Мнухин A.C., Никитин Н.Д. Газотермическое напыление композиционных порошков. - Л.: Машиностроение,1985. -199 с.

52. Лавров И.В. Основные результаты изучения связи остроты абразивного зерна с его крупностью// Абразивы. - 1975. -N 11. - с.1-5.

53. Лавров И.В., Ермакова Т.Б. Некоторые результаты исследования •абразивных зерен// Абразивы, 1966. - N3. - с. 7-15.

54. Лившиц М.Н., Моисеев В.М. Электрические явления в аэрозолях и их применение. - М: Энергия, 1965. - 224 с.

55. Литвинова Е.И. Металл для эмалирования. - М.: Металлургия, 1987.278 с.

56. Ли-Чан-Цзе. Об определении геометрии абразивных зерен// Абразивы. - 1961. - N31. - с.10-18.

57. Любимов М.Л. Спаи металла со стеклом. - М.: Энергия, 1968. - 280 с.

58. Любимов В.Г. Шлифование пластмасс новым абразивным инструментом. - Львов: "Вища школа", 1979. - 156 с.

59. Маслов E.H. Теория шлифования материалов. М.: Машиностроение, 1974. - 320 с.

60. Мастюгин Л.Й., Минец В.В. Влияние концентрации алмазов на работоспособность инструмента при шлифовании стекла// Сверхтвердые материалы. - 1990. - N 2. - с.55-57.

61. Мудров А.Е. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль. - Томск: МП РАСК0, 1991. - 272 с.

62. Наерман М.С. Справочник молодого шлифовщика. - М.: Высш. шк., 1985. -207 с.

63. Новые однослойные инструменты из СТМ / Шило А.Е., Химач 0.В.,Бологов П.И. и др. // Сверхтвердые материалы. - 1989. - N 3. - с.30-33.

64. Ноздрев В.Ф., Сенкевич A.A. Курс статистической физики. Учебн. пособие,- М.: Высшая школа, 1969. - 288 с.

65. Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента: Учебное пособие для техникумов /Ю.М. КовальчукДА. Букин, Б.А. Глаговский и др.; Под общ. ред. Ю.М. Ковальчука - М.: Машиностроение, 1984. - 288 с.

66. Основы проектирования и технология изготовления абразивного и алмазного инструмента: Учебное пособие для техникумов / Бакуль В.Н., Никитин Ю.И., Верник Е.Б., Селех В.Ф.; Под ред. Бакуля В.Н. М.: Машиностроение, 1975. - 296 с.

67. Островский В.И. Теоретические основы процесса шлифования. - JL: Изд-во Ленинград, ун-та, 1981. - 144 с.

68. Паламар 0.0. Разработка технологии доводки колец подшипников шкуркой с программируемым рельефом: Дисс. ... канд. техн. наук. -Одесса, 1988. - 221 с.

69. Патент 1837851 СССР, МКИ А 61 С 3/02. Способ изготовления абразивных стоматологических головок/ Щеголев В.А., Тимофеев В.В. (РФ). - 2 с.

70. Патент 2000920 РФ, МКИ В24 D3/00.< Способ изготовления абразивного инструмента/ Щеголев В.А., Тимофеев В.В. (РФ). - 3 с.

71. Патент 2005059 РФ, МКИ В24 D18/00. Способ изготовления абразивного инструмента/ Щеголев В.А., Тимофеев В.В. (РФ). - 3 с.

72. Патент 2008186 РФ, МКИ В24 D3/00. Способ изготовления абразивного инструмента/ Щеголев В.А., Тимофеев В.В., Миронова Н.И., Могиленский В.И., Певзнер Б.З. (РФ). - 3 с.

73. Патент 2008193 РФ, МКИ В24 D18/00. Способ изготовления абразивного инструмента/ Щеголев В.А., Тимофеев В.В., Бабушкина Т.Д., Чеботарев А.Я., Неклионова О.Д. (РФ). - 3 с.

74. Патент 2051021 РФ, МКИ В24 D17/00//B24 D3/00. Способ изготовления абразивного инструмента/ Щеголев В.А., Тимофеев В.В., • Певзнер Б.З., Миронова Н.И. (РФ). - 3 с.

75. Патент 2066619 РФ, МКИ В24 D3/00. Способ изготовления абразивного инструмента/ Щеголев В.А.,Певзнер Б.З., Тимофеев В.В., Миронова Н.И. (РФ). - 3 с.

76. Патент 2072299 РФ, МКИ В24 D 18/00// А61 СЗ/02. Способ изготовления абразивных стоматологических головок/ Щеголев В.А., Певзнер Б.З., Тимофеев В.В. (РФ). - 3 с.

77. Патент 4916869 (США). Bouded abrasive grit structure/ Oliver Lloyd R., L.R. Oliver^ Co. - Опубл. 17.04.90.

78. Патент 675386 (Швейцария). Schleifwerkzeug/ Beek Alexander. -Опубл. 26.09.90.

79. Патент 391498 (Швейцария). Procede de fabrication d'un outil a diamants a rectifer, dresser et conformer/ I. Cantrell. - Опубл. 15.09.65.

80. Певзнер Б.З., Тимофеев В.A., Щеголев В.А. Основы применения металлизационных покрытий керамических изделий для изготовления абразивных зачистных инструментов. - Новгород, 1993. - 11 с. - Деп. в ВИНИТИ 11.05.93, N 1189-В93.

81. Певзнер Б.З., Тимофеев В.В., Щеголев В.А. Основы применения стеклоэмалей в качестве связки для абразивосодержащих покрытий. -Новгород, 1992. - 18 с. - Деп. в ВИНИТИ 20.11.92, N 3306-В92.

82. Петцольд А., Пешманн Г. Эмаль и эмалирование: Справ.: Пер с нем. -М.: Металлургия, 1990. - 576 с.

83. Прудников Е.Л. Инструмент с алмазно-гальваническим покрытием. -М.: Машиностроение, 1985. - 95 с.

84. Прудников E.JL, Гаманюк М.П., Кабыш П.А. Методика расчета количества зерен в однослойном абразивном гальваническом покрытии //Синтетические алмазы. - 1976. - N 4. - стр.27-30.

85. Прудников E.JL, Дуда Т.М., Зарицкий A.C. Абразивосодержащие электрохимические покрытия. - Киев: Наук, думка, 1985. - 216 с.

86. Псевдоожижение / Под ред. Дэвидсона И.Ф., Харрисона Д. - М.: Химия, 1974. - 725 с.

87. Рыбаков А.Н., Дроздова О.М. Влияние способа измельчения абразивных материалов на форму и физико-механические свойства полученных зерен// Абразивы. - 1963. - N4,- с.18-25.

88. Спивак Б.Е. Возможность увеличения числа активных режущих зерен в однослойных алмазных инструментах//Алмазы и сверхтвердые материалы,- 1977. - N9. - с.4-5.

89. Спивак Б.Е. Определение некоторых характеристик рельефа однослойных алмазных инструментов// Резание и инструмент. - 1972. -N5.-0. 12-15.

90. Способ изготовления абразивного инструмента / Певзнер Б.З., Щеголев В.А., Тимофеев В.В., Бордашев К.А. : Положительное решение о выдаче патента по заявке N 95118772/02 от 30.07.96, МКИ 6 В 24 Б18//00.

91. Способ нанесения абразивных зерен на корпус инструмента / Бордашев К.А., Щеголев В.А., Тимофеев В.В. : Положительное решение о выдаче патента по заявке N 95101147/02 от 25.03.96, МКИ 6 В24 Б18//00.

92. Справочник металлиста: Справочник / Под ред. А.Г. Рахштадта и В.А. Брострема. - М.: Машиностроение, 1976. - т.2. - 720 с.

93. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики: Учеб. для втузов. -М.: Высш. шк, 1986. - 416 с.

94. Тимофеев В.В., Бабушкина Т.Д., Неклионова 0.Д, Основы технологии изготовления абразивных инструментов на стеклометаллической связке для зачистки пластмассовых деталей приборов. - Новгород, 1993. - 11 с. - Деп. в ВИНИТИ 26.02.93, N 488-В93.

95. Тодес О.М., Цитович О.Б. Аппараты с кипящим зернистым слоем: (гидравлические и тепловые основы работы). - Л.: Химия, 1981. - 296 с.

96. ТУ2 - 037 - 156 - 95. Головки алмазные стоматологические. Технические условия. - М.: Изд-во стандартов. - 1995. - 33 с.

97. Филимонов Л.Н. Стойкость шлифовальных кругов,- Л.: Машиностроение, 1973. - 136 с.

98. Фукс H.A. Механика аэрозолей. - М.: Изд-во АН СССР, - 1955. - 352 с.

99. Шаргородский JI.E. Зубопротезная техника и материаловедение. - М.: Медицина, 1966. - 400 с.

100. Щеголев В.А., Уланова М.Е. Эластичные абразивные и алмазные инструменты.- JL: Машиностроение, 1977. - 182 с.

101. Эмалирование металлических изделий / Под ред. Варгина В.Б. - М.: Машиностроение, 1972. - 495 с.

102. Ющенко Т.Н., Цисарь И.А., Знаменский Г.Н. Получение абразивных покрытий методом химического осаждения // Сверхтвердые материалы. - 1988. - N 6. - с. 25-27.

103. Ящерицын П.Й., Аканович В.А., Пустовойт Г.В., Забавский М.Г. Исследования путей совершенствования алмазно-абразивного инструмента.// Синтетические алмазы - ключ к техническому прогрессу. - К.: Наукова думка, 1977. - ч.1. - с. 78-91.

104. Ящерицын П.И., Зайцев А.Г. Повышение качества шлифованных поверхностей и свойств алмазно-абразивного инструмента. - Минск: Наука и техника, 1972. -478 с.

105. Ящерицын П.И., Зайцев А.Г., Барботько А.И. Тонкие доводочные процессы обработки деталей машин и приборов. Минск: Наука и техника, 1976. - 328 с.

106. Ящерицын П.И., Махаринский Е.И. Планирование эксперимента в машиностроении. - Минск: Выш. шк., 1985. - 286 с.

107. Borowski J., Budniak Z., Markul J. Wptyw orientacji monokrystalicznego ziarna weglika krzemu na wybrane wielkosci fizyczne skrawania// " Pr. nauk. Jnst. technol. bud. raasz. Pwrockt".-1987,- N 34. - 93-100.

108. Borowski J., Jurkowski G. Zagadnienia orientacji ziarn w nasypach sciernych z monokrystalicznego SiC// Mechanik, 1985. - 58.- N4. - 229-235.

109. Lindenback D.A., Maclonan C.I. Nickel plated diamond tools// Ind. Diamond Rev. - 1974. - March. - 84-86.

110. Spiro P. Diamond bonding by elektroforming and elektroplating// Ind. Diamond Rew. - 1968. - Dec. - 533-538.

111. Chattopadhyay A.K., Chollet L., Hintermann H.E. On performance of Chemically Bonded Single-Layer CBN Grinding Wheel. // CIRP Ann. - 1990. 39. - N 31. - 309-312.

112. Barr A. De. Throwaway grinding tools-just around the corner.// "Metallwork Prod.". - 1980. - 124. - N 1. - 158-159, 162, 169, 173, 179.