Some features of the surface micro- and macroprofile formation at flat face grinding with spindle axis inclination

The work described in this paper pertains to the identification of some features of microand macroprofile formation of surfaces to be machined with flat face grinding, with inclination of the spindle axis. The question of the formation of machined surface profile at through-feed grinding and multiple-pass scheme are considered by using computer-aided simulations in COMPASS environment. More specifically, for flat face through-feed grinding, a generalized empirical equation exhibiting the dependency of concavity from the outer diameter of the face grinding wheel, the spindle axis inclination angle and the width of the surface of the workpiece is acquired. Furthermore, based on the maximum allowable value of flatness deviation and with pre-determined grinding wheel diameter and workpiece width, it is possible to identify the maximum inclination angle at which concavity falls within acceptable limits. For the case of multiple pass flat face grinding, the role of factors such as inclination angle of spindle axis, cross-feed and diameter of the grinding wheel on the height of residual ridges on the surface of the parts is determined through the proposal of an empirical equation. With the aforementioned equations the machinist may reasonably prescribe machining conditions in practice. The conducted research contributes to the expansion of ideas regarding technological possibilities of improvement of flat face grinding

Спосіб визначення оптимальної концентрації алмазних кругів на металевих зв'язках

Спосіб визначення оптимальної концентрації алмазних кругів на металевих зв'язках шляхом шліфування полікристалічних надтвердих матеріалів з безперервною автономною електрохімічною правкою робочої поверхні алмазного круга. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/2777

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ АЛМАЗНОГО ШЛІФУВАННЯ НАДТВЕРДИХ МАТЕРІАЛІВ

The analysis of algorithm of expert system of process of diamond grinding superhard of materials (SHPM) is given. For realization of the offered expert system the ways of grinding with the combined control of parameters of a working surface of diamond circles are developed.The designed ways of superhard polycrystallic material diamond grinding basing on control of a grinding wheel surface with usage of simulation of destruction processes of the system "polycrysta-grain–wheel bond" considered.Для реалізації запропонованої експертної системи розроблені способи шліфування з комбінованим управлінням параметрами робочої поверхні алмазних кругів. Розроблено способи алмазного шліфування надтвердих полікристалічних матеріалів з управлінням робочою поверхнею шліфувального круга на основі моделювання процесів руйнування в зоні обробки. Розроблені раніше способи шліфування з автономним управлінням ріжучим рельєфом кругів (РРК) істотно розширюють технологічні можливості алмазного шліфування. Однак недоліком цих методів, особливо при шліфуванні надтвердих полікристалічних матеріалів, є те, що при масовому виникненні на РПК площадок зносу, які стають обмежуючим фактором процесу шліфування, такі зерна примусово видаляються зі зв'язки. Такий процес істотно знижує коефіцієнт використання потенційно високих ріжучих властивостей алмазних зерен і збільшує їх питомі витрати. Отже, постає завдання управління процесом утворення площадок на зернах, тобто забезпечити їх крихке мікроруйнування з утворенням субмікрокромок. Запропоновані авторами способи передбачають подвійний вплив на робочу поверхню в автономній зоні. Для забезпечення постійного крихкого мікроруйнування робочої поверхні алмазних зерен і виключення утворення на них площадок зносу вони піддаються безперервній вібраційній правці з необхідною інтенсивністю. А для безперервного послідовного введення в роботу все нових алмазних зерен замість зношених, в автономній зоні здійснюється електроерозійне або електрохімічне видалення зв'язки з інтенсивністю, рівною інтенсивності зносу зерен. Такі комбіновані методи управління станом робочої поверхні кругів дозволяють більш повно використовувати потенційні ріжучі властивості алмазних зерен і підвищити ефективність шліфування надтвердих матеріалів. При відключенні управляючих впливів на робочу поверхню круга, на алмазних зернах в масовому порядку утворюються площадки зносу і процес трансформується практично в процес тертя «алмаз-алмаз» з величиною знімання на нанорівні. При використанні прецизійного (надточного) обладнання в цих умовах можна реалізувати ультрапрецізійне шліфування надтвердих матеріалів

3D МЕТОДОЛОГІЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ АЛМАЗНО-АБРАЗИВНОЇ ОБРОБКИ

Subsystem of computer-generated determination of conditions of manufacturing of defect-free diamond wheels and grinding of superhard materials on the base of 3D simulation of deflected mode of elements of the "SHM crystal grain – metal phase – grain – bond" system at process of diamond wheel sintering and grinding is developed.Запропонована 3D методологія комп'ютерного визначення умов виготовлення бездефектних алмазних кругів та шліфування надтвердих матеріалів (НТМ) яка грунтується на основі тривимірного моделювання напружено -деформованого стану елементів системи «оброблений матеріал - металева фаза - зерно - зв'язка». На першому етапі досліджень встановлюються оптимальні поєднання міцності металевої зв'язки і алмазних зерен з межею їх максимальної концентрації в крузі, що забезпечує збереження цілісності алмазних зерен при виготовленні алмазного круга. Оптимальне співвідношення міцності зв'язки, алмазних зерен і концентрації зерен, отримане на цьому етапі, є лише обмежуючими параметрами і повинні бути визначені більш точно для процесу алмазного шліфування залежно від міцності оброблюваного матеріалу. На другому етапі слід визначити оптимальне поєднання міцності оброблюваного матеріалу, зв'язки, алмазних зерен і концентрації зерна в крузі, що забезпечує максимальну ефективність процесу шліфування. В процесі експлуатації визначається оптимальне поєднання міцності зв'язки, алмазних зерен і концентрації зерен в залежності від міцності оброблюваного матеріалу. Параметри тривимірної топографії робочої поверхні круга (РПК) досліджувалися за допомогою лазерного скануючого пристрою «Perthometer S8P» з лазерним датчиком моделі FOCODYN, діапазон розділення по вертикалі якого, становить ± 250 мкм, що цілком достатньо для вимірювання висотних параметрів РПК. Визначення параметрів тривимірної топографії оброблюваної поверхні НТМ виконувалося на профілографі фірми «Hammelwerke» моделі «Turbo Roughness V3.32», з радіусом голки 2 мкм. Розроблена підсистема «Дефект» дозволяє аналізувати не тільки стан бездефектної обробки НТМ, але і бути як підсистема єдиної теоретичної експертної системи, що дозволяє оптимізувати процес зняття припуску з урахуванням теплового фактора. Розроблена підсистема теоретичної експертної системи алмазного шліфування дозволяє визначати умови бездефектного виготовлення алмазних кругів та бездефектної обробки надтвердих матеріалів при заточуванні інструменту з них

Theoretical Assessment of the Role of Bond Material during Grinding of Superhard Materials with Diamond Wheels

The grinding of superhard materials poses an important challenge to manufacturing industry, due to the increased wear and the high possibility of fracture of both the wheel and workpiece material. Various strategies have been proposed for effective grinding of these materials, but further research is still required, especially in cases in which the hardness of the wheel and the workpiece are almost equal. In this study, the role of the bond of a diamond grinding wheel during the processing of superhard materials, such as synthetic diamond, is investigated using theoretical models and FE simulation. Six different types of bonds are studied and the effect of their properties on the stress distribution of workpiece material is determined. Results indicate that even a slight increase in elastic modulus can affect considerably the stress state of the workpiece, directly affecting the critical embedding value of grains into the bond, something that can alter considerably the efficiency of grinding superhard materials. Thus, grinding wheels with bonds of high elastic modulus should be selected in order to increase grain retention, increase processing efficiency, and reduce specific consumption even at higher cross feeds and wheel speeds