Влияние однородности шлифпорошков сверхтвердых материалов на работоспособность инструмента
In article it is shown, that increase of uniformity of superhard materials (SHM) is achieved by carrying out of sorting powders in the surface imperfection and additional division of grains of SNM representing a number of a geometrical progression of the twentieth (R-20) of some numbers. The increas...
Saved in:
| Published in: | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
|---|---|
| Date: | 2007 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2007
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/135089 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Влияние однородности шлифпорошков сверхтвердых материалов на работоспособность инструмента / И.Н. Зайцева // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2007. — Вип. 10. — С. 240-244. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-135089 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Зайцева, И.Н. 2018-06-14T15:07:26Z 2018-06-14T15:07:26Z 2007 Влияние однородности шлифпорошков сверхтвердых материалов на работоспособность инструмента / И.Н. Зайцева // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2007. — Вип. 10. — С. 240-244. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 2223-3938 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/135089 621.921.34 In article it is shown, that increase of uniformity of superhard materials (SHM) is achieved by carrying out of sorting powders in the surface imperfection and additional division of grains of SNM representing a number of a geometrical progression of the twentieth (R-20) of some numbers. The increase of the efficiency of tools with SHM powders of higher uniformity is shown. The serviceability of SHM powders with high uniformity is much above in comparison with initial powder. ru Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Синтез, спекание и свойства сверхтвердых материалов Влияние однородности шлифпорошков сверхтвердых материалов на работоспособность инструмента Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Влияние однородности шлифпорошков сверхтвердых материалов на работоспособность инструмента |
| spellingShingle |
Влияние однородности шлифпорошков сверхтвердых материалов на работоспособность инструмента Зайцева, И.Н. Синтез, спекание и свойства сверхтвердых материалов |
| title_short |
Влияние однородности шлифпорошков сверхтвердых материалов на работоспособность инструмента |
| title_full |
Влияние однородности шлифпорошков сверхтвердых материалов на работоспособность инструмента |
| title_fullStr |
Влияние однородности шлифпорошков сверхтвердых материалов на работоспособность инструмента |
| title_full_unstemmed |
Влияние однородности шлифпорошков сверхтвердых материалов на работоспособность инструмента |
| title_sort |
влияние однородности шлифпорошков сверхтвердых материалов на работоспособность инструмента |
| author |
Зайцева, И.Н. |
| author_facet |
Зайцева, И.Н. |
| topic |
Синтез, спекание и свойства сверхтвердых материалов |
| topic_facet |
Синтез, спекание и свойства сверхтвердых материалов |
| publishDate |
2007 |
| language |
Russian |
| container_title |
Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| publisher |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| format |
Article |
| description |
In article it is shown, that increase of uniformity of superhard materials (SHM) is achieved by carrying out of sorting powders in the surface imperfection and additional division of grains of SNM representing a number of a geometrical progression of the twentieth (R-20) of some numbers. The increase of the efficiency of tools with SHM powders of higher uniformity is shown. The serviceability of SHM powders with high uniformity is much above in comparison with initial powder.
|
| issn |
2223-3938 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/135089 |
| citation_txt |
Влияние однородности шлифпорошков сверхтвердых материалов на работоспособность инструмента / И.Н. Зайцева // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2007. — Вип. 10. — С. 240-244. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT zaicevain vliânieodnorodnostišlifporoškovsverhtverdyhmaterialovnarabotosposobnostʹinstrumenta |
| first_indexed |
2025-11-27T04:27:57Z |
| last_indexed |
2025-11-27T04:27:57Z |
| _version_ |
1850796429599047680 |
| fulltext |
РАЗДЕЛ 2. СИНТЕЗ, СПЕКАНИЕ И СВОЙСТВА СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
240
УДК 621.921.34
И. Н. Зайцева, инж.
Институт сверхтвердых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, г. Киев, Украина
ВЛИЯНИЕ ОДНОРОДНОСТИ ШЛИФПОРОШКОВ СВЕРХТВЕРДЫХ
МАТЕРИАЛОВ НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ИНСТРУМЕНТА
In article it is shown, that increase of uniformity of superhard materials (SHM) is achieved
by carrying out of sorting powders in the surface imperfection and additional division of grains of
SNM representing a number of a geometrical progression of the twentieth (R-20) of some numbers.
The increase of the efficiency of tools with SHM powders of higher uniformity is shown. The ser-
viceability of SHM powders with high uniformity is much above in comparison with initial powder.
Введение
В машиностроении инструмент на основе сверхтвердых материалов (СТМ) широко при-
меняется при обработке поверхностей обрабатываемых изделий. Повышение эффективности
использования такого инструмента в машиностроении является актуальной проблемой. Это со-
провождается необходимостью повышения качества применяемых СТМ за счет более тонкого
управления механизмом синтеза и технологическими процессами получения порошков.
Одним из важнейших путей достижения более высокого класса обрабатываемой поверх-
ности и увеличения работоспособности инструмента является повышение однородности шлиф-
порошков СТМ по зерновому составу, прочности. Особенно эффективно использование шлиф-
порошков СТМ с повышенной размерной однородностью в различных отраслях промышленно-
сти, где требуется точная форма и высокий класс чистоты обрабатываемой поверхности [1].
Качество обработанной поверхности материала шлифовальными кругами в большой
степени зависит от однородности гранулометрического состава и прочности применяемых
шлифпорошков СТМ. В технической литературе указывается, что работу по сошлифовыва-
нию материала выполняют зерна основной фракции шлифпорошка [2]. Кроме того, известно,
что одним из способов повышения эффективности шлифования кругами является повыше-
ние процентного содержания зерен основной фракции [3]. Из анализа полученных экспери-
ментальных данных и теоретических зависимостей установлено, что доминирующим факто-
ром, влияющим на износ шлифовального круга, является зерновой состав, т.е. степень одно-
родности размеров основной фракции зерна, следовательно, и геометрии алмазного зерна.
Таким образом, для повышения качества обрабатываемой поверхности и увеличения произ-
водительности работы шлифовального инструмента требуется максимальное увеличение
основной фракции в зерновом составе порошков СТМ при высокой однородности этих по-
рошков по линейным размерам и прочности.
Поэтому целью данной работы было получение шлифпорошков СТМ с высокой одно-
родностью по прочности, линейным размерам с повышенным содержанием основной фрак-
ции зерен в зерновом составе порошков и испытание их в шлифовальных кругах при обра-
ботке поверхности обрабатываемых изделий.
241
Выпуск 10. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
Методика эксперимента и исходные материалы
В качестве исходного материала для получения шлифпорошков СТМ однородных по
прочности и линейным размерам использовали шлифпорошки синтетического алмаза марки
АС20 зернистостью 80/63 и кубического нитрида бора марки К7 зернистостью 100/80.
Методика эксперимента заключалась в следующем. Шлифпорошки СТМ как алмаза,
так и кубического нитрида бора с помощью адгезионно-магнитной сортировки разделялись
по дефектности поверхности на несколько продуктов [4, 5]. Для повышения однородности по
линейным размерам каждый из полученных продуктов подвергался дополнительному сито-
вому рассеву на ситах R-20 [6]. После разделения определяли выход этих продуктов. В полу-
ченных шлифпорошках определяли физико-механические характеристики в виде значений
статической прочности (Р) [7]. В порошках оценивали дефектность поверхности по коэффи-
циенту поверхностной активности (Ка) [8]. Кроме того, рассчитывали коэффициенты одно-
родности по прочности (Кодн пр) [9] и линейным размерам [10].
Основное содержание и результаты работы
Алмазный шлифпорошок марки АС20 зернистостью 80/63, полученный методом си-
товой классификации по ДСТУ 3292, разделили с помощью адгезионно-магнитной сорти-
ровки на три продукта с последующим дополнительным ситовым рассевом на ситах R-20.
Результаты анализа качества полученных порошков приведены в таблице 1.
Таблица 1. Технологические и эксплуатационные характеристики алмазных шлифпо-
рошков марки АС20 80/63
№ об-
разца
Содержание
основной
фракции,
%
Проч-
ность,
Н
Технологические
характеристики
Эксплуата-
ционные харак-
теристики
Кодн пр,
%
Ка,
%
Кодн л-р,
%
qр,
мг/г
Rа,
мкм
1 82,4 16,7 44,5 0,46 54,7 22,50 0,22
2 80,5 14,4 39,6 0,52 50,1 19,88 0,24
3 86,0 14,0 40,5 0,79 48,6 8,88 0,18
исх. 72,7 13,8 12,8 0,65 23,1 25,40 0,29
Как следует из табл. 1, при разделении порошков алмаза по степени дефектности по-
верхности от 0,46 до 0,79 % незначительно повышается прочность первого продукта. При этом
однородность по прочности всех трех продуктов увеличивается примерно в 3 раза по сравне-
нию с исходным порошком. Дополнительная классификация полученных трех продуктов на
узких ситах R-20 способствует увеличению коэффициента однородности по линейным разме-
рам в 2,4–2,1 раза, что позволяет повысить содержание основной фракции на 18,3–10,7 %.
РАЗДЕЛ 2. СИНТЕЗ, СПЕКАНИЕ И СВОЙСТВА СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
242
а б
Рис. 1. Характеристика однородности алмазных шлифпорошков марки АС20 зерни-
стостью 80/63, синтезированных в системе Ni–Mn–C: а – по прочности; б – по линейным
размерам.
На рисунке 1 (а, б) сопоставлены коэффициенты однородности алмазных порошков
по прочности (а) и по линейным размерам (б), исходных и после их сортировки. Как следует
из полученных данных, однородность шлифпорошков алмаза по прочности после проведен-
ной сортировки возросла 3,5–3,1 раза. При этом однородность порошков алмаза по линей-
ным размерам увеличилась в 2,4–2,1 раза.
Порошки алмаза, полученные после сортировки, были использованы для изготовле-
ния шлифовальных кругов на металлополимерной связке марки В2-01-1. При работе этих
кругов были исследованы эксплуатационные показатели работоспособности: относительный
расход алмазов (qр) и шероховатость обработанной поверхности Ra, которые определяли по
методикам [11]. В табл. 1 представлены результаты этих испытаний. Исследования показали,
что с увеличением содержания основной фракции и коэффициента однородности по линей-
ным размерам алмазных зерен износостойкость кругов (qр) возрастает в 1,4 раза, а шерохова-
тость Ra снижается на 25 %. Показано, что при повышении содержания основной фракции в
составе порошка происходит снижение шероховатости обрабатываемой поверхности.
По разработанной ИСМ НАН Украины технологии была произведена сортировка
шлифпорошков кубического нитрида бора торговой марки КТ зернистостью 100/80. В резуль-
тате сортировки были получены три группы шлифпорошков, различающиеся между собой по
дефектности поверхности и по прочности. В полученных порошках были определены: дефект-
ность поверхности в виде коэффициента поверхностной активности (Ка) [8], статическая проч-
ность (Р) [7], коэффициент однородности по прочности (Кодн пр) [9] и коэффициент однородно-
сти по линейным размерам [10]. Результаты экспериментов приведены в табл. 2.
Таблица 2. Результаты адгезионно-магнитной сортировки шлифпорошков кубического
нитрида бора торговой марки КТ зернистостью 100/80
Продукт АМС Ка,
%
Р,
Н
Кодн пр,
%
Кодн л-р,
% Марка
1 0,22 12,8 42,1 61,1 К9
2 0,87 10,5 54,7 55,4 К8
3 1,24 4,3 36,5 37,5 К3
исх. 0,84 10,1 24,7 31,2 К7
Анализ данных, представленных в табл. 2 показывает, что в результате проведенной
сортировки получены шлифпорошки кубонита торговой марки КТ, различающиеся между
собой по степени дефектности поверхности (Ка) и прочности. При этом получены шлифпо-
рошки с высокой однородностью по прочности (Кодн пр) и линейным размерам (Кодн л-р). В
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
К
од
н,
%
исх. 1 2 3 0
10
20
30
40
50
60
К
од
н
л-
р,
%
исх. 1 2 3
Выпуск 10. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
243
результате сортировки КНБ торговой марки КТ шлифпорошка марки К7 (исходного порош-
ка) получены шлифпорошки марок К9, К8 и К3. Прочность кубонита КТ первого продукта
(К5) превышает прочность последнего (К3) в 1,7 раза. Однородность по прочности получен-
ных порошков возрастает в 1,7–1,5 раза по сравнению с исходным порошком.
В качестве иллюстрации на рис. 2, а показано содержание зерен в шлифпорошке куби-
ческого нитрида бора марки К7 (исходного) и марки К8 после сортировки (рис. 2, б). Преду-
смотренная в технологии дополнительная ситовая классификация на ситах R-20 позволяет по-
высить однородность по линейным размерам полученных шлифпорошков КНБ в 2,0–1,2 раза.
а б
Рис. 2. Содержание зерен в шлифпорошке кубического нитрида бора марки К7 (ис-
ходный) (а) и марки К8 после адгезионно-магнитной сортировки (б) зернистостью 100/80.
Из шлифпорошков кубического нитрида бора торговой марки КТ зернистостью
100/80 разных марок по прочности были изготовлены шлифовальные круги формы ЧК на
металлической связке МО16К. Работоспособность инструмента, оснащенного испытывае-
мыми шлифпорошками, исследовали при шлифовании быстрорежущей стали Р6М5 при про-
изводительности до 1200 мм3/мин. Оценку производили по относительному расходу порош-
ка кубического нитрида бора в мг на грамм сошлифованной стали (мг/г) [11].
На рис. 3 представлены результаты испытаний кругов, изготовленных с использова-
нием шлифпорошков кубонита торговой марки КТ разных марок по прочности: 1 – (марка
К9), 2 – (марка К8), 3 – (марка К3) и 4 – (марка К7 - исходный).
Рис. 3. Работоспособность порошков кубического нитрида бора разных марок: 1 –
(марка К9); 2 – (марка К8); 3 – (марка К3); 4 – исходный (марка К7).
0
5
10
15
20
25
С
од
ер
ж
ан
ие
, %
К5 К6 К7 К8 К9 0
10
20
30
40
50
60
С
од
ер
ж
ан
ие
, %
К5 К6 К7 К8 К9
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
О
тн
ос
ит
ел
ьн
ы
й
ра
сх
од
аб
ра
зи
ва
, м
г/
г
1 2 3 4
Условное обозначение порошков cBN
1,32
1,86
2,40 2,51
РАЗДЕЛ 2. СИНТЕЗ, СПЕКАНИЕ И СВОЙСТВА СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ
244
Как следует из рис. 3, работоспособность круга 1, оснащенного шлифпорошками ку-
бического нитрида бора повышенной прочности марки К9 в 1,8 раза выше работоспособно-
сти круга 3, оснащенного шлифпорошками КНБ низкой прочности марки К3. При этом рабо-
тоспособность кругов 1 и 2, изготовленных из шлифпорошков марки К9 и К8 с высокой од-
нородностью по прочности соответственно 42,1 и 54,7 % и с высокой однородностью по ли-
нейным размерам 61,1 и 55,4 % увеличилась по сравнению с работоспособностью круга 4,
оснащенного шлифпорошками КНБ марки К7 с более низкой однородностью по прочности
24,7 % и по линейным размерам 31,2 % соответственно в 1,9 и 1,4 раза.
Таким образом, повышение работоспособности шлифовального инструмента, осна-
щенного шлифпорошками сверхтвердых материалов, как синтетического алмаза, так и куби-
ческого нитрида бора, достигается за счет повышения качества используемого порошка, т.е.
за счет повышения прочности, увеличения однородности порошка по прочностным характе-
ристикам и линейным размерам. Расход шлифпорошков СТМ в инструменте, оснащенном
порошками с повышенной однородностью по прочности и линейным размерам, ниже, чем в
инструменте, оснащенном исходным порошком. Работоспособность инструмента, изготов-
ленного с использованием шлифпорошков более высоких марок по прочности и с более вы-
сокой однородностью по прочности и линейным размерам, увеличивается примерно в 2 раза
по сравнению с менее прочными шлифпорошками СТМ.
Литература
1. Ящерицын П. И., Зайцев А. Г. Повышение качества шлифованных поверхностей и режу-
щих свойств абразивно-алмазного инструмента. – Минск: Наука и техника, 1972. – 480 с.
2. Технологические основы высокоэффективных методов обработки деталей / П. И. Ящери-
цын, М. Л. Хейфец, Б. П. Чемисов и др. – Новополоцк: ПГУ, 1996. – 136 с.
3. Синтетические сверхтвердые материалы: В 3-х т. – Т. 3. – Применение синтетических
сверхтвердых материалов / Редкол.: Н. В. Новиков (отв. ред.) и др. – К.: Наук. думка,
1986. – 280 с.
4. Ильницкая Г. Д., Богатырева Г. П., Невструев Г. Ф. Получение высококачественных ал-
мазных шлифпорошков // Синтез, спекание и свойства сверхтвердых материалов: Сб. на-
уч. тр. – К.: ИСМ НАН Украины, 2005. – С. 63–71.
5. Деклараційний патент 20031211734 України, 69948 А, МКИ В 24 D 3/00. Шліфувальний
порошок і спосіб його одержання / М. В. Новіков, Г. П. Богатирьова, Г. Ф. Невструєв,
Г. Д. Ільницька. – Заявл. 16.12.2003; Опубл. 15.09.2004, Бюл. № 9.
6. Патент України 69949 А, МКИ В03С7/00. Спосіб одержання абразивних шліфпорошків
вузької зернистості / Г. Ф. Невструєв, Г. Д. Ільницька. – Опубл. 15.09.2004, Бюл. № 9.
7. ДСТУ 3292–95. Порошки алмазные синтетические. Общие технические условия. Введ.
01.01.96. – К.: Госстандарт Украины, 1995. – 71 с.
8. Патент 65129 А України, МКИ G01N27/12. Спосіб оцінки дефектності зерен порошково-
го матеріалу / Г. Ф. Невструєв, Г. Д. Ільницька. – № 2003065196; Заявлено 05.06.2003;
Опубл. 15.03.2004, Бюл. № 3.
9. СТП 090.042–00. Метод определения коэффициента однородности шлифпорошков из
синтетических алмазов по показателю статической прочности. Стандарт предприятия. –
Впервые; Введ. 01.05.2000. – ИСМ НАН Украины, 2000. – 9 с.
10. СТП 26.8–05417377–167:2006. Метод определения коэффициента однородности алмазно-
го шлифпорошка по линейным размерам. Стандарт предприятия. – ИСМ НАН Украины,
2006. – 10 с.
11. Шепелев А. А., Дуброва А. Е. Оцінка експлуатаційних показників якості шліфувальних
кругів із надтвердих матеріалів // Сучасні процеси механічної обробки інструментами із
НТМ та якість поверхні деталей машин. – К.: ИСМ НАН Украины, 2006. – С. 89–96.
Поступила 03.07.07.
|