WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


На правах рукописи

РЯБЦЕВ СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

РАЗРАБОТКА АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА С ПОВЫШЕННОЙ СТРУКТУРНОСТЬЮ И УПРАВЛЯЕМОЙ ПОРИСТОСТЬЮ ДЛЯ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОГО ШЛИФОВАНИЯ ФАСОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 05.02.07 – Технология и оборудование механической и физико-технической обработки

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 2011

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН» Научный консультант - доктор технических наук, профессор Старков Виктор Константинович Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор Журавлев Владимир Васильевич доктор технических наук, профессор Калашников Александр Сергеевич доктор технических наук, профессор Петухов Юрий Евгеньевич Ведущая организация – ГОУ ВПО «Рыбинская государственная авиационная технологическая академия им. П.А. Соловьева»

Защита диссертации состоится «20» декабря 2011г., в ___ часов на заседании диссертационного совета Д 212.142.01 при ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» по адресу: 127055, Москва, ГСП-4, Вадковский пер., д. 3а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН».

Ваши отзывы на автореферат, заверенные печатью организации, просим направить по указанному адресу.

Автореферат разослан «___» ____________ 2011г.

Ученый секретарь диссертационного совета канд. техн. наук, доцент М.А. Волосова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ



Актуальность темы. Трудоемкость процессов шлифования в машино- и приборостроении занимает большой удельный вес (в среднем около 30 - 40 %, а в отдельных отраслях достигает 70 % и более) от общего числа трудоемкости механической обработки деталей. В ряде случаев шлифование является одним из наиболее эффективных методов механической обработки деталей из труднообрабатываемых материалов, успешно заменяя собой процессы резания лезвийным инструментом.

Эффективность шлифования в значительной степени определяется эксплуатационными возможностями применяемого инструмента (шлифовального круга), который играет определяющую роль в формировании качества обрабатываемых поверхностей деталей и производительности шлифования. Уровень оснащенности промышленности высокопроизводительным абразивным инструментом оказывает значительное влияние на ее развитие и темпы внедрения новой техники в целом.

Для обработки фасонных поверхностей деталей из труднообрабатываемых материалов все большее применение находят высокопористые абразивные круги на керамической связке с повышенными номерами структуры и пористостью. Рациональными областями применения высокопористых кругов являются прогрессивные технологии профильного глубинного шлифования замков турбинных лопаток из никелевых и титановых сплавов, профилирование зубчатых колес, фасонного режущего инструмента, различных деталей из твердых сплавов, керамических и магнитных материалов и др.

Повышение номера структуры, которое сопровождается уменьшением объемного содержания абразивного зерна в шлифовальном круге, оказывает благоприятное влияние на термодинамическую напряженность процесса шлифования, позволяет повысить производительность и качество обработки деталей. Высокая пористость способствует лучшему подводу охлаждающей жидкости в зону шлифования и отводу отработанного шлама.

Существующие технологии изготовления высокопористых шлифовальных кругов с повышенной структурностью основаны на добавлении в абразивную массу специального порообразующего наполнителя. Этот наполнитель либо выгорает, либо вспучивается при высокотемпературном обжиге, образуя крупные открытые поры, либо остается в составе шлифовального круга, участвуя в формировании каркаса инструмента вместе с абразивными зернами и связкой. Наиболее технологичным среди выгорающих порообразователей в зарубежной практике считается нафталин, однако его использование вредно и во многих странах ограничивается из соображений экологической безопасности производства.

Отечественные абразивные заводы с 80-х годов прошлого века используют технологию изготовления высокопористых шлифовальных кругов на основе выгорающего наполнителя - молотых фруктовых косточек. Обладая преимуществом по экологической безопасности перед нафталином, эта технология имеет ряд существенных недостатков, связанных с нестабильностью качества и с повышенным уровнем брака в производстве высокопористых шлифовальных кругов. Из-за отсутствия новых технологических решений серийно изготавливаемый отечественный высокопористый абразивный инструмент существенно уступает по качеству и эксплуатационным свойствам инструменту ведущих фирм Европы, США и других стран.

Кроме того многие востребованные в машиностроении позиции высокопористого инструмента, например, круги прямого или фасонного профиля диаметром 5мм и высотой более 150мм, специального червячного, кольцевого или чашечного типа профиля и др. со структурами 12 – 16 и выше у нас в стране не производятся из-за отсутствия технологии их изготовления.

По этой причине многие российские предприятия, в том числе обороннопромышленного комплекса и энергомашиностроения, на которых используются современные высокопроизводительные шлифовальные станки, вынуждены приобретать для их оснащения высокотехнологичный абразивный инструмент за рубежом.

По оценкам экспертов доля использования импортных высокопористых шлифовальных кругов на этих предприятиях на сегодняшний день составляет около 30 – 40% от объема потребления ими абразивного инструмента на керамической связке.

В этой связи проблема создания и применения нового отечественного абразивного инструмента, который бы по эффективности не уступал, а по возможности превосходил бы зарубежные аналоги, является актуальной как с экономической точки зрения, так и с точки зрения обеспечения технологической безопасности российских машиностроительных предприятий.

В период выполнения диссертации экспериментальные исследования проводились совместно с техническими университетами, научно-исследовательскими институтами и предприятиями в России и за рубежом. Производственные испытания и внедрение результатов исследований выполнялось по хозяйственным договорам и договорам о сотрудничестве с отечественными заводами.

Работы по тематике диссертации выполнялись, в том числе при государственной финансовой поддержке в рамках гранта Президента РФ для молодых российских ученых- кандидатов наук (шифр МК-3961.2004.8), ФЦП «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России на 2009-2013г.г.» (Гос. контракт № П2482), ФЦП «Национальная технологическая база на 2007-2011г.г.» (Гос. контракт №104111003702.05.019). Большой объем исследований был выполнен по проектам международной программы научно-технического сотрудничества EUREKA со странами Европейского Союза: E!1690 - ABRASIVE 2000 (1998-2001 г.г.); E!2339 – GRINDING (2001-2003 г.г.); E!2581 – KORUND (2002-2004 г.г.); E!3274 – ELBOR (2004-2008 г.г.); E!3825 – SINTERKORUND (2008 – 2010 г.г.).

Цель работы. Повышение эффективности обработки шлифованием фасонных поверхностей деталей машин на основе применения шлифовальных кругов с высокой структурностью, изготавливаемых с использованием новых экономичных и экологически безопасных принципов формирования и управления объемноструктурным строением пористых абразивно-керамических композиций.

Для достижения поставленной цели необходимо было выполнить комплекс теоретических и экспериментальных исследований с решением следующих задач:

1. Разработка технологических принципов формирования объемноструктурного строения абразивно-керамических композиций с повышенной структурностью и управляемой пористостью для изготовления инструмента нового поколения с широкими эксплуатационными возможностями из электрокорунда, включая его микрокристаллическую модификацию (SG), карбида кремния и кубического нитрида бора (эльбора) с применением невыгорающего порообразующего наполнителя – алюмосиликатных микросфер.

2. Разработка методики комплексной оценки технологичности изготовления и эксплуатационных свойств абразивного инструмента.

3. Проведение экспериментальных исследований и разработка на основе статистического обобщения их результатов математических моделей связи технологических и эксплуатационных свойств абразивного инструмента с составом и характеристикой абразивно-керамических композиций повышенной структурности и пористости.

4. Изготовление с использованием разработанных технологических принципов опытных образцов абразивного инструмента различных типоразмеров и характеристик и анализ эффективности его применения при шлифовании фасонных поверхностей деталей из:

- жаропрочных никелевых сплавов на примере профильного глубинного шлифования хвостовиков турбинных лопаток;

- закаленных легированных сталей на примере профильного шлифования зубчатых колес.

5. Освоение производства шлифовальных кругов с повышенной структурностью и управляемой пористостью различных типоразмеров и характеристик.

6. Производственные испытания и внедрение в машиностроительное производство нового абразивного инструмента.

Методы и средства исследования. Основные положения работы разработаны с позиций теории шлифования материалов и основ проектирования абразивного инструмента. В работе использованы теоретические и эмпирические методы исследования. Комплекс экспериментальных исследований проводился с использованием современной контрольно-измерительной аппаратуры и приборов, в том числе использовалась лабораторно-исследовательская база Ганноверского технического университета, Фраунхоферского института (Германия), технического университета им. T. Bata (Чехия), а также лабораторно-производственная база фирм Best-Business a.s., Carborundum Electrite a.s. (Чехия) и отечественных предприятий. Статистическая обработка данных выполнялась при помощи пакета программ STATISTICA (StatSoft), а также специальной программы многофакторного корреляционного и регрессионного анализа REGRD.

Достоверность полученных результатов. Корректность разработанных математических моделей подтверждена их адекватностью опытным данным, оцененной по известным критериям (коэффициенту множественной корреляции, остаточной дисперсии и др.). Достоверность полученных результатов подтверждена производственными испытаниями нового инструмента и его промышленным внедрением.

Научная новизна работы заключается в:

• разработанных технологических принципах формирования объемноструктурного строения абразивно-керамических композиций, при которых обеспечиваются повышенные технологические и эксплуатационные свойства абразивного инструмента с высокой структурностью и управляемой пористостью для его эффективной работы при шлифовании фасонных поверхностей деталей из труднообрабатываемых материалов;

• разработанных структурных моделях рецептурных составов абразивнокерамических композиций для определения рационального количества порообразователя в зависимости от заданного номера структуры, зернистости и твердости, а также размеров и свойств порообразователя с учетом требований к пористости абразивного инструмента;

• предложенной методике комплексной оценки технологических и эксплуатационных свойств абразивно-керамических композиций создаваемого абразивного инструмента (плотности и прочности сырца, деформации и степени выгорания при обжиге, плотности, твердости и разрывной прочности после обжига);

• выявленных закономерностях и разработанных математических моделях связи плотности и прочности сырца, деформации и степени выгорания при обжиге, плотности, твердости и разрывной прочности после обжига абразивно-керамических композиций с объемным содержанием абразивного зерна и связки;

• раскрытом влиянии и разработанных математических моделях связи динамической напряженности процессов профильного глубинного шлифования фасонных поверхностей деталей из жаропрочных никелевых сплавов и закаленных сталей с характеристикой высокопористых шлифовальных кругов и параметрами режима шлифования.

Практическая значимость работы состоит в:

• промышленном внедрении экономичной и экологически безопасной технологии изготовления шлифовальных кругов с повышенной структурностью и управляемой пористостью, соответствующих по эксплуатационным свойствам лучшим мировым аналогам;

• разработке и освоении в производстве большой номенклатуры по типоразмерам и характеристикам нового высокопроизводительного абразивного инструмента различного технологического назначения для нужд отечественных машиностроительных предприятий, в том числе оборонно-промышленного комплекса;

• разработанных рекомендациях по профильному глубинному шлифованию новым инструментом хвостовиков турбинных лопаток с производительностью до 40% превышающей результаты обработки зарубежными аналогами и в 2,3 раза выше, чем применяемым отечественным инструментом;

• внедрении нового высокопроизводительного процесса профильного глубинного шлифования зубчатых колес правящимися высокопористыми кругами взамен зубофрезерования.

• разработанных рекомендациях по эффективной обработке новым инструментом зубчатых колес и соединений профильным шлифованием, обкатом с единичным и непрерывным делением.

Реализация работы. Разработанные технологии изготовления высокопористого абразивного инструмента из электрокорунда и карбида кремния различных модификаций внедрены в производство шлифовальных кругов с повышенной структурностью и управляемой пористостью на ОАО «Волжский абразивный завод».

Новый абразивный инструмент, а также технологии с его применением прошли производственные испытания и внедрены на машиностроительных предприятиях в России: ФГУП «ММПП «Салют» (ныне НПЦ «Газотурбостроения «Салют», г. Москва), ОАО «Анжеромаш» (Кемеровская обл.), ОАО «Азотреммаш» (г. Тольятти), заводе «Турбодеталь» ф-л ОАО «Газэнергосервис» (г. Наро-Фоминск, Московская обл.), ООО «Самоточка» (г. Москва) а также поставляется в страны СНГ (Беларусь и Украину), экспортируется за рубеж в Болгарию, Индию, КНР, США и Чехию.

Апробация работы. Основные положения работы были представлены на восьми международных научно-технических конференциях «Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы» (г. Волжский, 1998 - 2005г.г.), двух международных конференциях «Научные исследования и разработки в машиностроении» RaDMI 2002 (Vrnjaka Banja, Югославия) и RaDMI 2003 (Herceg Novi, Montenegro Adriatic), двух международных конгрессах «Прецизионная обработка» в г. Усти на Лабе (Чешская Республика) в 2001г. и в г. Прага в 2003г., международной конференции «Техника приводов 2003» (г. Варна, Болгария), международной научнотехнической конференции «Прогрессивные технологии и оборудование в машиностроении и металлургии» (г. Липецк, 2006г.), всероссийской научно-технической конференции «Повышение эффективности механообработки на основе аналитического и экспериментального моделирования процессов» (г. Рыбинск, 1999г.), всероссийской научно-технической конференции «Аэрокосмические технологии и образование на рубеже веков» (г. Рыбинск, 2002г.), межрегиональной научнотехнической конференции «Взаимодействие вузов и промышленных предприятий для эффективного развития инновационной деятельности» (г. Волжский, 2008), двух научно-образовательных конференциях «Машиностроение – традиции и инновации (МТИ)» (г.Москва, МГТУ «Станкин», 2009 и 2010г.г.), всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Методы повышения технологических возможностей металлообрабатывающего оборудования с ЧПУ» (г. Уфа, 2010г.).

Диссертационная работа была доложена и обсуждена на совместном заседании кафедр «Высокоэффективные технологии обработки», «Технология машиностроения», «Инструментальная техника и технология формообразования» и научноисследовательского центра «Новые технологии и инструменты» МГТУ «Станкин».

Публикации. По теме диссертации опубликована 61 печатная работа, в том числе 30 статей в рецензируемых российских изданиях, включенных в обязательный перечень ВАК РФ, и 7 статей в зарубежных сборниках научных трудов на русском, английском и чешском языках, подано 4 заявки на патентование в РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы / 267 наименований / и приложения, содержащего акты производственных испытаний и внедрения. Объем диссертации 317 страниц машинописного текста, содержит 113 рисунков и 47 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, дана общая характеристика работы, обозначена ее практическая направленность и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе на основе обзора литературных источников и существующего практического опыта выполнен анализ состояния вопроса, относящегося к технологиям изготовления и применения высокопористых шлифовальных кругов, поставлена цель и определены задачи, решаемые для ее достижения.

Вопросам проектирования, изготовления, исследованию свойств абразивных инструментов и процессов шлифования с их применением посвящены работы: В.А.

Ананьяна, А.К. Байкалова, В.Н. Бакуля, Н.Ф. Баранец, Д.Б. Ваксера, Н.Н. Васильева, Д.И. Волкова, П.Е. Дьяченко, Д.Г. Евсеева, В.В. Журавлева, Ю.М. Зубарева, Г.М.

Ипполитова, А.С. Калашникова, А.Б. Кондратьева, А.Н. Короткова, Б.П. Кудряшова, Ю.М. Кулакова, В.И. Курдюкова, З.И. Кремень, И.В. Ломакиной, Г.Б. Лурье, В.Н.

Любомудрова, В.Ф. Макарова, Е.Н. Маслова, В.А. Носенко, Н.В. Носова, В.М. Оробинского, В.И. Островского, Ю.Е. Петухова, В.А. Полетаева, С.А. Попова, А.Н. Резникова, Н.С. Рыкунова, С.С. Силина, В.К. Старкова, Ю.С. Степанова, М.Д. Узуняна, С.М. Федотовой, Л.Н. Филимонова, В.А. Хрулькова, М.Г. Эфроса, А.В. Якимова, П.И. Ящерицина, C. Harzbecker, J. Kopac, P. Krajnik, D. Kempmann, G. Lang, S. Malkin, R. Mocel, A. Noichl, R. Neugebauer, P. Oppelt, H.K.Tnsсhoff и других отечественных и зарубежных ученых.

В литературе (Ипполитов Г.М., Любомудров В.Н. и др.) структурное строение абразивного инструмента представляется как сумма объемов зерна, связки и пор. С изменением номера структуры на одну степень объемное содержание зерна изменяется на 2%. При этом утверждается, что объем пор абразивного инструмента не зависит от номера структуры, а определяется только его твердостью, то есть содержанием керамической связки. Однако, как показывает практика, это может быть справедливо только в том случае, если в составе абразивно-керамической композиции нет других компонентов, трансформирующих его объемно-структурное строение. К таким компонентам относятся специальные порообразующие наполнители, которые используют при изготовлении высокопористых шлифовальных кругов.

Высокопористые шлифовальные круги – это особый класс абразивного инструмента с повышенной структурностью. Как правило, это инструмент с номерами структуры 10 - 12 (содержание зерна по объему 42 - 38% соответственно) и выше с пористостью более 45% объема.

Высокопористые круги на керамических связках нашли широкое применение на операциях предварительного и окончательного шлифования различных групп материалов: закаленных и незакаленных конструкционных, углеродистых сталей всех марок, инструментальных и нержавеющих сталей, никелевых и титановых сплавов, различных магнитных материалов и др. Наиболее эффективно их применение при обработке вязких сталей и жаропрочных сплавов, а также алюминия; латуни, меди и др., так как обеспечивают шлифование без прижогов при достижении высокого качества обрабатываемой поверхности.

Среди основных потребителей абразивного инструмента с повышенными номерами структуры можно выделить предприятия оборонно-промышленного комплекса и энергомашиностроения, которые используют высокопористые шлифовальные круги на операциях бездефектного высокопроизводительного шлифования фасонных поверхностей ответственных деталей. Практический опыт применения высокопористых кругов подтверждает их высокую эффективность при различных видах обработки шлифованием: как на традиционных операциях маятникового шлифования, так и при профильном глубинном шлифовании, а также на операциях высокоскоростного внутреннего шлифования и др. При использовании высокопористых шлифовальных кругов достигается повышение производительности обработки до 2...3 раз при обеспечении высокого качества обработанной поверхности (отсутствие прижогов, трещин, сколов) на традиционных операциях маятникового шлифования деталей из различных магнитных материалов, никелевых и титановых сплавов, сталей, чугунов и др. Обработанная поверхность имеет высокие показатели качества, при этом достигается полное исключение прижогов, трещин и других дефектов.

В последнее время наибольший интерес представляет высокотехнологичный абразивный инструмент с повышенными номерами структуры 12 – 16 и более и пористостью до 80% объема. Такая высокопористая структура обеспечивается введением в абразивную массу различных вспучивающихся, выгорающих или выплавляющихся в процессе обжига добавок - порообразователей.

В работах А.Б. Кондратьева, Ю.М. Кулакова, Г.Б. Лурье, С.Г. Редько, В.К.

Старкова, В.А. Хрулькова, П.И. Ящерицина и др. приводятся результаты исследований влияния пористости абразивного инструмента на качество и производительность процесса шлифования деталей. Проведенные исследования показали, что в зависимости от условий шлифования существует оптимальный диапазон характеристик по номеру структуры и пористости абразивного инструмента, который обеспечивает наибольшую эффективность процесса обработки.

Анализ опыта ведущих зарубежных фирм-производитей абразивного инструмента, таких как, например, Rappold Winterthur, Tyrolit (Австрия), Atlantic, Krebs&Riedel (Германия), Carborundum (США), Norton (США-Франция) и др. показывает, что в зависимости от назначения шлифовального круга возможны различные сочетания не только по зернистости и твердости инструмента, но и по номеру структуры и пористости. Для этого они разрабатывают и внедряют у себя в производство различные технологии формирования объемно-структурного строения, которые являются их ноу-хау и держатся в строжайшем секрете.

К сожалению, отечественные абразивные заводы на сегодняшний день из-за отсутствия новых технических и технологических решений не могут предложить потребителю высокопористый инструмент с такими широкими технологическими возможностями, как это делают многие зарубежные фирмы.

Основной проблемой при изготовлении шлифовальных кругов с повышенной структурностью на основе выгорающих наполнителей является их повышенная деформация при обжиге, что приводит к искажению размера и формы, а в ряде случаев к растрескиванию. По данным отечественных абразивных заводов при изготовлении высокопористых шлифовальных кругов с номерами структуры 10 - 12 с использованием молотой фруктовой косточки брак по указанным причинам может достигать 40% объема выпуска инструмента. Помимо этого высокопористый абразивный инструмент как правило обладает низкой разрывной прочностью по сравнению с показателями стандартного инструмента из того же материала.

Наиболее технологичной с точки зрения снижения деформации и увеличения прочности инструмента представляется идея формирования в высокоструктурных абразивно-керамических композициях так называемой закрытой пористости с помощью различных невыгорающих порообразующих наполнителей. Это способствует не только уменьшению негативного воздействия выгорающего порообразователя на окружающую среду, но и повышению качества самого абразивного инструмента.

Среди способов получения закрытой пористости в абразивно-керамических композициях известно использование в качестве невыгорающих наполнителей адгезионно-инертных к керамической связке абразивных материалов одинакового размера и формы с основной фракцией, или абразивных зерен в 4 – 6 раз меньшего размера по сравнению с основной фракцией. Причем в качестве наполнителя в этом случае применяется зерно того же или иного типа, что и основная фракция. Также известно применение в качестве наполнителя полого сферокорунда.

Проф. В.К. Старковым (МГТУ «Станкин») разработано оригинальное направление в технологии изготовления абразивного инструмента с повышенной структурностью, которое основано на применении в качестве наполнителя невыгорающих полых микросфер различного состава, размеров и свойств как самостоятельно, так и в комбинации с выгорающими наполнителями.

Абразивный инструмент, изготовленный с использованием микросфер, положительно отличается от традиционного высокопористого абразивного инструмента меньшей величиной деформации при обжиге, экологичностью изготовления, меньшим процентом брака.

В работах, ранее выполненных в МГТУ «Станкин», был проведен сравнительный анализ эксплуатационных свойств высокопористых кругов, изготовленных на основе новых принципов при шлифовании деталей из различных материалов. В результате показана высокая эффективность применения нового абразивного инструмента в сравнении с высокопористыми шлифовальными кругами, изготовленными по традиционной технологии с выгорающим порообразователем.

Однако следует учитывать, что состав и содержание используемых выгорающих и невыгорающих порообразователей, участвующих в формировании объемноструктурного строения абразивного инструмента с повышенной структурностью, может существенно отличаться в зависимости от схемы и условий шлифования. До настоящего времени каких-либо системных научных исследований, охватывающих изготовление и применение широкой гаммы абразивного инструмента с повышенной структурностью различного технологического назначения, не проводилось.

Областью наиболее эффективного использования высокопористых шлифовальных кругов являются операции бездефектного высокопроизводительного шлифования сложных фасонных поверхностей ответственных деталей. Эти детали преимущественно авиационного и энергетического машиностроения предназначены для работы в условиях повышенных термодинамических нагрузок и агрессивных сред. К ним можно отнести, например, детали газотурбинных двигателей и газоперекачивающих установок. Для их изготовления используют материалы сложного химического состава, например, жаропрочные и жаростойкие сплавы и стали, что затрудняет процесс их механической обработки, в том числе шлифованием.





Высоконагруженными и ответственными деталями в газотурбинных двигателях и газоперекачивающих установках являются рабочие лопатки турбины. Для обработки фасонных поверхностей хвостовиков турбинных лопаток широко используется метод профильного глубинного шлифования. Достоинством данного метода является то, что он позволяет за несколько проходов шлифовального круга сформировать сложный фасонный профиль замка, исключая лезвийную обработку.

Для практической реализации метода глубинного шлифования созданы специальные профилешлифовальные станки с большой мощностью привода главного движения (производители Blohm, Elb-Schliff, Mgerle и др). При этом на различных заводах используются различные схемы реализации процесса глубинного шлифования.

Изучению особенностей профильного глубинного шлифования деталей из различных труднообрабатываемых материалов и применяемого для этих целей абразивного инструмента посвящены научные труды Балкарова Т.С., Волкова Д.И., Зубкова А.Б., Кудряшова Б.П., Курдюкова В.И., Лобанова А.В., Макарова В.Ф., Носенко В.А., Полетаева В.А., Рыкунова Н.С., Силина С.С., Семиколенных В.В., Старкова В.К., Хрулькова В.А., Noichl A. и др. В работах этих авторов подробно исследован процесс микрорезания единичным зерном, стружкообразование, термодинамические явления, происходящие в зоне контакта шлифовального круга с обрабатываемой поверхностью, а также формируемые при этом показатели качества поверхностного слоя детали и другие параметры, характеризующие метод глубинного шлифования.

На основе исследований сформулированы требования к свойствам и характеристикам высокопористых используемых шлифовальных кругов. Среди основных требований к абразивному инструменту для глубинного шлифования являются большая открытая пористость, способствующая лучшему отводу шлама из зоны шлифования, высокая структурность, обеспечивающая снижение термодинамических напряжений и прочность, позволяющей вести силовое глубинное шлифование без разрушения.

Для глубинного шлифования турбинных лопаток газотурбинных двигателей и газоперекачивающих установок используются высокопористые круги с наружным диаметром 400 – 600 мм прямого или специального профиля с высотой до 200 мм, изготовленные из электрокорунда на керамической связке. Лидирующие позиции в мире по производству высокопористых кругов со структурами до N = 16 – 22 для профильного глубинного шлифования турбинных лопаток занимает австрийская фирма Tyrolit. Уникальные высокопористые круги с высотой до 200 мм с номером структуры 16 для глубинного шлифования хвостовиков лопаток газоперекачивающих установок выпускает фирма Carborundum. В нашей стране высокопористые шлифовальные круги со структурами 10 – 12 для обработки турбинных лопаток выпускает, например, абразивный завод «Ильич» (г. С.-Петербург).

Другим типом деталей, для обработки фасонных поверхностей которых находят применение высокопористые шлифовальные круги, являются зубчатые колеса ответственного назначения.

К зубчатым колесам ответственного назначения относятся колеса, которые подвержены высоким силовым, температурным и вибрационным нагрузкам, а также колеса, которые применяются в кинематически точных передачах (например, прецизионных станков).

Шлифование зубчатых колес относится к числу, так называемых, проблемных технологических процессов формообразования. Проблемность этой операции заключается в том, что при стремлении обеспечить повышенную точность изготовления зубчатых колес с минимальной трудоемкостью возрастает риск получить на обработанных поверхностях дефекты шлифовочного характера.

В зависимости от применяемого метода зубошлифования способом копирования или обката с периодическим или непрерывным делением характер взаимодействия шлифовального круга с боковой поверхностью зуба может быть в виде точечного, линейного контактов или их комбинации. Такой характер работы абразивного инструмента предопределяет большие контактные нагрузки, локализованные в зоне резания, и соответственно – высокие температуры с последующим развитием прижогов и трещин.

Исследованию процессов формообразования зубчатых передач посвящены работы Волкова А.Э., Калашникова А.С., Макарова В.М., Сильвестрова Б.Н., Шевелевой Г.И., Boucke T., Kempa B., Merbecks T. и др.

Современные зубошлифовальные станки реализуют все известные схемы обработки профиля зубьев, выбор которых зависит от типа и размера обрабатываемой детали, типа производства, требуемого качества и производительности обработки.

Среди зарубежных производителей станков для зубошлифования известны фирмы Gleason, Gleason- Pfauter, Kapp-Niles, Liebherr, Reishauer и др.

В последнее время широкое распространение в технологии обработки зубчатых колес получил метод копирования, позволяющий использовать схемы профильного глубинного шлифования для формообразования зубьев по целому, исключая лезвийную обработку. Для этой цели необходимо применение высокопористых шлифовальных кругов повышенной прочности и износостойкости с различными характеристиками по зернистости, твердости и номеру структуры.

Высокопористые круги позволяют обеспечить бездефектное высокопроизводительное чистовое шлифование зубчатых колес после различных видов упрочняющей обработки поверхности зубьев, что является неоспоримым их преимуществом перед шлифовальными кругами с нормальной структурой.

Среди мировых лидеров по производству высокопористых кругов для зубошлифования известны фирмы Rappold Winterthur и Norton. В зависимости от типа станка и реализуемого на нем метода зубошлифования высокопористые круги изготавливаются прямого или конического профиля, а также специального червячного профиля или в виде колец и чашек со структурами 12 – 16 и выше. В России высокопористые шлифовальные круги подобного класса не производятся.

Вторая глава посвящена структурному моделированию рецептурных составов, которое положено в основу разрабатываемой методологии формирования объемно-структурного строения абразивно-керамических композиций с повышенной структурностью и управляемой пористостью. Приведен разработанный план и методика исследования технологических и эксплуатационных свойств абразивнокерамических композиций.

Процесс шлифования основан на удалении с поверхности заготовки микростружек с помощью абразивных зерен. Эффективность процесса микрорезания зависит от правильного выбора характеристики шлифовального круга, в том числе по структурности и пористости для данных условий шлифования. Многообразие условий шлифования по термодинамической напряженности процесса, его производительности, точности и качеству предполагает соответствующее многообразие возможных вариантов объемно-структурного строения шлифовального круга при одинаковых других параметрах характеристики, например, зернистости и твердости.

Как было отмечено выше, номер структуры абразивного инструмента определяется объемным содержанием в нем основного компонента - абразивного зерна.

При этом не обязательным условием является то, что при высоком номере структуры без каких-либо дополнительных изменений в составе будет обеспечена высокая пористость шлифовального круга и заданная твердость.

Новые технологические принципы изготовления высокоструктурных шлифовальных кругов с повышенной пористостью основаны на оригинальных рецептурных составах, в которых в качестве компенсатора недостающих абразивных зерен используются невыгорающие алюмосиликатные микросферы, а для образования открытой пористости (при необходимости, определяемой условиями эксплуатации) – выгорающие молотые фруктовые косточки. Использование различных сочетаний размеров и количества этих наполнителей позволяет управлять такими важными свойствами абразивного инструмента как деформация, степень выгорания компонентов при обжиге, твердость, прочность и т.д., что в итоге прямо или косвенно оказывает влияние на формирование характеристик по его пористости.

При разработке новых составов абразивно-керамических композиций был применен расчетно-аналитический способ, основанный на идеализированных представлениях их структурного строения и имеющемся практическом опыте изготовления высокопористого абразивного инструмента.

В состав разрабатываемых абразивно-керамических композиций с повышенной структурностью помимо основных компонентов – абразивного зерна в количестве Vз, определяемым номером структуры N и связки, объемное содержание которой (Vсв) зависит от требуемой твердости Тв при заданном номере структуры, входят еще и порообразующие наполнители: молотая фруктовая косточка Vкф и микросферы Vмсф. Общее содержание вводимых в состав инструмента компонентов, включая клеящие добавки Vкд и воду, не должно превышать определенного объема. Практика изготовления абразивного инструмента методом полусухого прессования показывает, что эта величина зависит от размера абразивных зерен и находится в пределах 0,66…0,74.

В общем виде структурную формулу объемного содержания компонент высокоструктурного абразивного инструмента с повышенной пористостью можно представить так:

Wк = Vз(N)+Vсв (N, Тв)+Vмсф(Vз)+Vкф (N, Пр)+Vкд (Vз, Vсв) (0,66 0,74)Vп (1) Объемное содержание абразивного зерна в инструменте предопределено его номером структуры и связано с ним известной формулой 62 - 2N Vз =, (2) 1Выбор количества керамической связки диктуется необходимостью получить заданную твердость абразивного инструмента. Статистическим обобщением получена модель объемного содержания связки Vсв в зависимости от количества абразивных зерен Vз и твердости абразивного инструмента, идентифицированного через глубину лунки hл.

Расчетная модель в виде 0,037 -0,3Vсв = 0,155Аз Vз-0,44hл (3) разработана для абразивного зерна из электрокорунда с зернистостью от F100 до F46 (Аз = 0,12…0,4 мм), его относительному объемному содержанию от 0,44 до 0,(N = 9…16), степени твердости от F(ВМ1) до L(СМ2) и глубине лунки hл при давлении 0,05 МPa.

Поры в шлифовальном круге образуются как естественным образом, так и с Vпест помощью специальных порообразующих наполнителей. Естественные поры в объеме абразивного инструмента формируются между твердыми частицами и ограничены их поверхностью. Объем естественных пор можно определить, зная объемное содержание компонентов абразивной массы n Vпест = 1V i, (4) i-где Vi – объемное содержание каждого i – го компонента абразивной массы.

Vписк Искусственные поры образуются в процессе изготовления за счет порообразователей, вводимых в состав абразивной массы. Условно объем искусственных пор принимаем равным объемному содержанию порообразователя m Vписк = V, (5) j j-где Vj – объемное содержание j – го порообразователя.

Различные соотношения размеров и количества абразивного зерна, связки и порообразующего наполнителя определяют также различные варианты внутреннего строения абразивно-керамических композиций.

Зная содержание входящих в него компонентов можно установить возможный объем порового пространства. Однако фактический объем пор зачастую отличается от ожидаемого значения. Этот факт является следствием деформации абразивнокерамической композиции при высокотемпературном обжиге. В этой связи действительный объем порового пространства, приведенный к объему абразивного инструw мента с учетом его деформации, будет определяться из соотношения:

Vпест +Vписк Vп* = (6) 1± w, где знак «+» используется при уменьшении объема, а знак «-» - при его увеличении.

При изготовлении абразивного инструмента на керамической связке деформация проявляется в виде усадки, которая возникает вследствие действия капиллярных сил от расплавленной связки в зоне контакта абразивных зерен. Величина усадки зависит от плотности исходной упаковки абразивных зерен в инструменте, определяемой номером структуры. С увеличением номера структуры абразивного инструмента уменьшается количество зерна, число контактов зерен между собой и плотность упаковки, а соответственно величина усадки увеличивается.

Вопрос минимизации усадки в некоторой степени решается введением в высокоструктурную абразивную массу порообразователя различных размеров, свойств и в определенных количествах, которые рассчитываются исходя из желаемой плотности упаковки твердых частиц. Возможность использования при изготовлении шлифовальных кругов на керамической связке микросфер различного состава и свойств самостоятельно или в комбинации с другими наполнителями создает предпосылки к управлению усадкой и структурной пористостью.

В зависимости от соотношения размеров зерна и микросфер возможны различные варианты их взаимного размещения в объеме абразивного инструмента (Рис. 1).

В первом случае, когда размер микросфер во много раз превышает размер абразивных зерен (рис. 1а), микросферы будут являться центрами, вокруг которых образуются конгломераты из абразивных зерен.

Оптимальным является такое количество порообразователя, при котором абразивные зерна при формовании сырца образуют максимально плотную упаковку, ко- а) б) в) Рис. 1 Модели структурного строения абразивного инструмента с порообразователем.

торая сохранится и после обжига инструмента. Однако такая конструкция инструмента не очень благоприятна с точки зрения процесса шлифования, размещения стружки и смазочно-охлаждающей жидкости.

При использовании микросфер более мелкой фракции по отношению к размеру зерна возможен такой случай, при котором они заполнят собой межзерновое пространство (рис. 1б) и будут препятствовать сближению абразивных зерен. Высокоструктурный абразивный инструмент с таким распределением зерен и порообразователя способен был бы продемонстрировать наилучшие режущие свойства.

Однако добиться равномерного распределения порообразователя в межзерновом пространстве по всему объему инструмента практически не возможно.

В третьем случае абразивное зерно и порообразователь имеют одинаковые или близкие размеры (рис. 1в) а их распределение в объеме инструмента носит равновероятностный характер.

Количество вводимых в абразивную массу порообразователей определяется зернистостью и номером структуры инструмента. Для обеспечения наибольшей технологичности изготовления абразивного инструмента с повышенной структурностью необходимо стремиться к такой упаковке зерен, при которой ее характеристики соответствовали бы нормальной структуре.

При структурной разработке рецептурного состава абразивно-керамических композиций с повышенной структурностью по аналогии с работами П.Е. Дьяченко, Е.Н. Маслова, В.К. Старкова и др. модель абразивного зерна представляется в виде шара.

В расчетах принято условие, что абразивно-керамическая композиция с нормальной структурой N = 6 (Vз = 0,5) имеет форму упаковки абразивных зерен, близкую к максимально плотной упаковке шаров в объеме, то есть к объемно-центрированной кубической форме упаковки (рис. 2).

Определить рациональное объемное содержание микросфер можно, воспользовавшись Рис. 2 Схема объемно-центрированной формулами расчета количества в 1 мм3 Zv и кубической упаковки абразивных зерен.

среднего расстояния между их центрами lv, полученными для абразивных зерен в виде шара с усредненным размером Аз, соотAз Vз lv = 1,1Zv = 0,667 ветствующем его зернистости Aз, Vз.

Если принять еще одно условие, что средний диаметр алюмосиликатных микросфер остается постоянным и равен, например, 0,1мм, то его суммарное количество с абразивными зернами, в единице объема инструмента будет равно Vз Zv = 0,667 + 667 Vмсф.

(7) Aз Формула (9) определяет количество микросфер и абразивных зерен для произвольной зернистости Аз и структуры Vз.

В новой композиции среднее расстояние между компонентами состава будет равно:

- 1 Vз lv = = + 667 Vмсф .

(8) Aз Zv 0,667 С учетом того, что при Vз = 0,5 и зернистости F80 (Аз = 0,16 мм) величина lv равна 0,23мм, необходимое относительное количество алюмосиликатных микросфер определяется по зависимости Vз Vмсф = 0,123 -10-(9) АЗ Графическая интерпретация модели (10) показана на рис 3.

При дополнительном введении в рецептурный состав абразивного инструмента выгорающих порообразователей, например, молотых фруктовых косточек разра- Vмсф 0,FF0,FF0,F0,0,0,0,N 8 10 12 14 16 18 20 22 Рис. 3 Зависимость количества алюмосиликатных микросфер от номера структуры для различных зернистостей абразива при Амсф = 0,1мм.

ботана другая модель для расчета Vмсф. Она учитывает необходимость введения двух компонентов: алюмосиликатных микросфер и молотых фруктовых косточек 62 - 2N Vмсф = 10-3 (10) AЗ, В этом случае расчетное количество молотых фруктовых косточек будет соответствовать недостающему объему инструмента, заполненному зернами и микросферами до относительного объема, равного 0,62 - 2N 10-Vкф = 0,5 - (1+ ) 3 (11) 1АЗ.

Если рассмотреть вариант, при котором средний размер микросфер равен размеру абразивного зерна (вариант «в» на рис. 1), то в зависимости от зернистости абразива и его объемного содержания количество микросфер можно определить по следующим зависимостям (табл.1).

Таблица F120 F80 F60 FАз Vпо 0,546 -Vз 0,505 - Vз 0,501 - Vз 0,493 - Vз По выражениям из табл. 1 для каждой зернистости был построен график зависимости содержания пороборазующего наполнителя от номера структуры (рис. 4).

Vмсф 0,F10,FF0,F0,0,0,0,0,0,8 10 12 14 16 18 20 22 24 N Рис. 4 Зависимость количества алюмосиликатных микросфер от номера структуры для различных зернистостей абразива при Амсф = Аз.

Формируемая объемная структура «зерно-связка-порообразователи» репрезентативно отражает ее применение в конкретных условиях шлифования, учитываемых площадью контакта круга с обрабатываемой поверхностью детали, предельно допустимой нагрузкой на режущее зерно, требованиями по производительности процесса, качеству обработки и др.

Разрабатываемая методология формирования объемно-структурного строения абразивно-керамических композиций предполагает наличие данных по их технологическим и эксплуатационным свойствам и взаимосвязи свойств с рецептурным составом, которые были получены экспериментальным путем.

В ходе выполнения работы автором были опробованы и подробно исследованы новые принципы формирования объемно-структурного строения абразивного инструмента с применением различных порообразователей при создании высокопористых шлифовальных кругов из различных абразивных материалов, например, электрокорунда белого, микрокристаллического корунда, карбида кремния, а также и кубического нитрида бора (эльбора).

В диссертации приведены результаты исследования абразивно-керамических композиций на основе электрокорунда белого, как наиболее распространенного в промышленности абразивного материала.

Для исследований с учетом установленных теоретических положений формирования объемно-структурного строения абразивно-керамических композиций были разработаны рецептуры абразивных масс с повышенной структурностью из электрокорунда белого марки 25А зернистостью F1201 (10), F80(16), F60(25) и F46(40) и объемным содержанием зерна 0,34, 0,38, 0,42, 0,46, что соответствовало номерам структуры 8, 10, 12 и 14. В качестве порообразующих наполнителей использовали алюмосиликатные микросферы и молотые фруктовые косточки, смешиваемые в определенных пропорциях.

Из масс каждого рецептурного состава были заформованы образцы в виде круглых плашек, брусков и «восьмерок», на которых исследовали плотность до и после обжига и [г/см3], прочность сырца [МПа], деформацию после обжига и D H V по диаметру, высоте и объему [%], а также твердость по глубине лунки (по ГОСТ Р 52587-2006) и разрывную прочность [МПа]. Была также изучена стер M пень выгорания абразивных масс, которая может рассматриваться как показатель экологичности производства высокопористого инструмента.

В третьей главе представлены результаты исследований на образцах технологических и эксплуатационных свойств абразивно-керамических композиций с повышенной структурностью, их статистического анализа и разработанные математические модели связи исследованных параметров с составом абразивной массы.

Исследованный диапазон свойств абразивных композиций приведен в табл. 2.

Полученные экспериментальные данные обрабатывались с целью изучения характера изменения исследуемой величины, ее среднеквадратичного отклонения и коэффициента вариации, а также выявления зависимостей.

Статистической анализ экспериментальных данных позволил установить взаимосвязь технологических и эксплуатационных свойств абразивно-керамических Обозначение зернистости по ГОСТ Р 52381. В скобках приведено устаревшее обозначение.

Таблица Диапазон исследованных свойств абразивных масс Наименование 25А F120(10) 25А F80(16) 25А F60(25) 25А F46(40) Отн. объемн. содержание - абразивного зерна Vз 0,34...0,5 0,34...0,5 0,34...0,5 0,38...0,- керамической связки Vсв 0,05...0,17 0,05...0,17 0,05...0,17 0,05...0,Прочность, МПа - сырца и 0,1...0,035 1,0...0,28 0,1...0,031 0,65...0, - на разрыв Р 3,5…14,4 3,50…14,42 3,1...12,5 3,11...12,Удельный вес, г/см- сырца 1,82...2,54 1,82...2,54 1,94...2,54 1,94...2,1,68...2,46 1,66...2,4 1,84...2,43 1,81...2,- после обжига Усадка, % D - по диаметру 0,12...4,95 0...3,8 0...2,8 0...2,H 0...5,68 0...5,68 0...4,98 0...4,- по высоте 0…12,66 0…12,66 0...10,23 0...10,V - по объему 3,9...13,8 3,9...13,8 4,42…9,66 3,98…19,M - потеря массы Твердость F2(ВМ1)...R(Т1) I(М2)...R(Т1) I(М2)...R(Т1) F(ВМ2)...Ткомпозиций с их составом. Разработанные математические модели связей представляют собой уравнения многофакторной регрессии в виде логарифмического полинома второго порядка.

В табл. 3 в качестве примера приведены математические модели связей технологических и эксплуатационных свойств абразивно-керамических композиций средней зернистости F80(16) с составом абразивной массы и показатели их адекватности. Графическая интерпретация полученных зависимостей показана на рис. 7 - 11. Для наглядного сопоставления рядом с расчетными кривыми показаны кривые, построенные по экспериментальным данным.

Прочность сырца является одним из важных показателей технологичности абразивной массы, определяющим трудовые и материальные затраты на этапах формования заготовок шлифовальных кругов, укладки их на плиты и транспортировки к месту обжига. Она тесно связана с номером структуры абразивного инструмента. С увеличением номера структуры прочность сырца уменьшается. Существенное снижение прочности наблюдается при повышении номера структуры с 6 до 10 включительно у мелко- и среднезернистых абразивных масс.

У составов из зерна F60 и F46 прочность снижается при структуре выше N = 8.

Эта закономерность сохраняется независимо от содержания связки в абразивной массе, которая не оказывает существенного влияния на прочность сырца.

Экспериментально установлено, что при повышении номера структуры с 6 до 8 объемная усадка увеличивается незначительно (в среднем на 1 – 1,5%), причем это справедливо для любой зернистости.

Обозначение твердости по ГОСТ Р 52587. В скобках приведено устаревшее обозначение.

Таблица Математические модели связей технологических и эксплуатационных свойств абразивно-керамических композиций зернистостью F80 (16) с составом абразивной массы, и показатели их адекватности Коэффициенты Параметры оценки Математическая модель корреляции качества модели Vз Vсв R ОД F-отн.

Прочность заформованного сырца lnи = 3,930 + 8,068lnVз + 0,065lnVсв + 3,511ln2Vз 0,870 0,097 0,986 0,215 29,8Объемная деформация при обжиге -0,898 0,256 0,964 0,077 96,6lnV = 0,765lnVсв - 43,785lnVз -19,888ln2Vз - 20,1Плотность после обжига 0,773 0,611 0,988 0,025 309,6ln = 1,882 + 1,433lnVз + 0,136lnVсв + 0,5ln2Vз Потеря массы при обжиге -0,950 -0,016 0,977 0,106 67,9lnМ = - 0,023 - 3,241lnVз - 0,015lnVсв - 0,239ln2Vз Твердость lnhл = – 3,532 – 6,388lnVз – 0,829lnVсв – 3,114ln2Vз -0,329 -0,940 0,994 0,012 749,2Разрывная прочность lnp = 11,574 + 13,754lnVз + 0,190lnVсв + 6,565ln2Vз 0,801 0,228 0,879 0,246 25,0Рис.7 Прочность сырца абразивной массы из электрокорунда белого зернистостью Fв зависимости от номера структуры и содержания керамической связки:

а) экспериментальная, б) расчетная.

Рис.8 Объемная усадка после обжига образцов из электрокорунда белого зернистостью F80 в зависимости от номера структуры и содержания керамической связки:

а) экспериментальная, б) расчетная.

Рис. 9 Потеря массы при обжиге образцов из электрокорунда белого зернистостью F80 в зависимости от номера структуры и содержания керамической связки:

а) экспериментальная, б) расчетная.

Рис. 10 Зависимость твердости шлифовальных кругов из электрокорунда белого зернистостью F80 от номера структуры и объемного содержания керамической связки а) hл при давлении 0,5 кгс/см2, б) при давлении 1,5 кгс/см2).

Рис. 11 Зависимость предела прочности на разрыв образцов шлифовальных кругов из электрокорунда белого от номера структуры и объемного содержания керамической связки:

а) экспериментальная, б) расчетная.

Начиная с 8 структуры, в зависимости от состава абразивной массы усадка увеличивается на 2 – 5% при повышении структуры на каждые 2 номера. На втором месте по степени влияния на усадку находится содержание керамической связки.

Зернистость абразивной массы не оказывает столь значимого влияния на усадку, в то же время исследования позволили установить закономерность: чем крупнее зерно, тем усадка меньше.

Плотность абразивного инструмента может быть использована в качестве критерия соответствия номера структуры инструмента, полученной при изготовлении, номеру структуры, которой был задан изначально. Установлено, что между плотностью, содержанием зерна и связки существует линейная зависимость. При этом зерно и связка влияют на плотность практически в равной степени. Однако с увеличением номера структуры влияние содержания абразивного зерна на плотность уменьшается, а влияние керамической связки увеличивается. Фактическая плотность абразивного инструмента может существенно отличаться от расчетной из-за повышенной усадки. Между величиной усадки и расхождением по плотности абразивного инструмента существует прямая зависимость.

Особенностью изготовления инструмента с повышенной структурностью является значительная потеря массы при обжиге за счет выгорания наполнителя, что отражается на экологической обстановке окружающей среды. За счет использования молотой фруктовой косточки взамен, например, нафталина, можно уменьшить токсичность летучих продуктов горения. Технология изготовления абразивного инструмента повышенной структурности с использованием невыгорающего порообразователя в отношении экологичности производства не существенно отличается от традиционной, так как при обжиге они имеют близкие значения потери массы.

Выполненные исследования позволили установить зависимости твердости от содержания абразивного зерна и связки для высокоструктурых и высокопористых абразивно-керамических композиций. В большей степени твердость определяется количеством связки. Установлено, что для составов с повышенной структурностью, как и для составов с нормальной структурой, изменение количества связки на 1,5% приводит к изменению твердости на одну степень.

Содержание абразивного зерна на твердость оказывает заметно меньшее влияние, чем связка. С увеличением номера структуры с 6 до 8 при сохранении количества связки твердость уменьшается в среднем на одну степень. Чем больше связки используется, тем меньше влияние на твердость оказывает содержание зерна. Начиная с 10 структуры, влияние содержания зерна на твердость становится еще менее значимым. При одинаковом количестве связки абразивный инструмент со структурами 10 – 14 имеет практически одинаковую степень твердости.

С увеличением номера структуры и зернистости снижается такой важный показатель качества абразивного инструмента как стабильность твердости. Причем размер абразивного зерна оказывает более значимое влияние на стабильность твердости, чем его объемное содержание. Содержание связки слабо влияет на стабильность твердости.

Установлено, что разрывная прочность шлифовального круга зависит от сочетания номера структуры и твердости. При этом объемное содержание зерна является наиболее значимым фактором, влияющим на предел прочности абразивнокерамической композиции (коэффициенты корреляции 0,651…0,801). Количество связки также влияет на прочность, но степень ее влияния немного меньше (коэффициенты корреляции 0,228…0,563).

Аналогичные зависимости были получены и для зернистостей электрокорунда F120 (10), F60(25) и F46(40).

При разработке и изготовлении шлифовальных кругов, особенно для высокопроизводительных операций шлифования, необходимо учитывать то, что на его разрывную скорость Vp может оказать существенное влияние величина дисбаланса mD.

Расчетная формула совместного влияния разрывной прочности, плотности и дисбаланса на разрывную скорость шлифовального круга имеет следующий вид:

р Vр = (12) 2 r r2 mD (1+ + ) + 3 R R2 2(R2 - Rr)H В результате статистической обработки экспериментальных данных были получены математические модели связи разрывной скорости с плотностью и величиной дисбаланса шлифовальных кругов типоразмера 1 350х32х76 из электрокорунда белого на керамической связке различной структурности и пористости:

- для высокопористых шлифовальных кругов с открытой пористостью lnVр = 3,847 +1,082ln - 0,02ln mD, (13) - для высокопористых шлифовальных кругов с закрытой пористостью lnVр = 4,583 + 0,357 ln - 0,042 ln mD. (14) Четвертая глава посвящена разработке высокопористых кругов с повышенной структурностью и пористостью и экспериментальным исследованиям при профильном глубинном шлифовании фасонных поверхностей деталей из жаропрочных никелевых сплавов на примере обработки хвостовиков турбинных лопаток новым инструментом.

Профильным шлифованием обрабатывается елочный профиль замка, торцы, основание хвостовика, поверхности бандажных полок турбинных лопаток (Рис. 12).

Процесс характеризуется большой площадью контакта круга с заготовкой, наличием вертикальных участков и зон с затрудненным подводом охлаждающей жидкости.

Процесс протекает с повышенной мощностью, затрачиваемой на шлифование при большом числе одновременно работающих абразивных зерен и большим тепловыделением в зоне резания.

В этой связи к характеристикам и свойствам абразивного инструмента предъявляются более жесткие требования, в частности по твердости и дисбалансу. При этом, чем ниже номер структуры шлифовального круга, тем жестче становятся эти требования. Например, для отечественных высокопористых шлифовальных кругов с номером структуры 10 - 12, которые используются на операциях профильного глубинного шлифования турбинных лопаток авиационных двигателей, установлены ограничения не только по степени твердости G (ВМ2), но и по звуковому индексу ЗИ не более 31 - 32. Дисбаланс шлифовальных кругов должен соответствовать 1 кл. неуравновешенности масс. Указанные ограничения существенно уменьшают процент годного инструмента и повышают себестоимость его изготовления.

Рис. 12 Примеры профильного глубинного шлифования фасонных поверхностей турбинных лопаток.

На основе анализа специфики условий профильного глубинного шлифования жаропрочных никелевых сплавов были сформулированы требования к абразивному инструменту по зернистости, твердости, номеру структуры и пористости, изготавливаемому по новым технологическим принципам формирования объемноструктурного строения абразивно-керамических композиций. С учетом этого разработаны рецептурные составы абразивных масс, из которых изготовлены опытные высокопористые шлифовальные круги из электрокорунда белого с номерами структуры 12 – 16 и твердостью в диапазоне F (ВМ1) – H (М1).

Исследования нескольких партий высокопористых шлифовальных кругов показали, что характер распределения твердости по звуковому индексу в пределах одной степени и дисбаланса подчиняется нормальному закону (рис. 13, 14).

P* P* 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,кГц 0,0,1,46 1,5 1,54 1,58 1,62 1,ЗИ mD, г 31 33 6 12 18 24 30 Рис. 13 Распределение звукового индекса в Рис. 14 Распределение дисбаланса в партии партии высокопористых кругов высокопористых кругов В результате выполненных экспериментальных исследований при профильном глубинном шлифовании фасонных поверхностей турбинных лопаток из жаропрочных никелевых сплавов марок ЖС6У-ВИ, ЖС26-ВИ, ЖС32-ВИ и др. раскрыто влияние твердости по звуковому индексу и дисбаланса высокопористых шлифовальных кругов со структурой N = 12 на токовую нагрузку на приводе главного движения, которая является универсальным параметром, отражающим динамическую напряженность процесса и определяющим производительность и качество обработки глубинным шлифованием. Установлено, что в большей степени на токовую нагрузку оказывает влияние твердость круга по величине, причем у высокопористых кругов, изготовленных с использованием новых технологических принципов это влияние менее значимо, чем у кругов, изготавливаемых по традиционной технологии.

Математические модели связи токовой нагрузки, твердости (ЗИ) и дисбаланса при глубинном шлифовании сплава марки ЖС6У-ВИ:

- для кругов со структурой 12 и с наполнителем КФ:

lnI = 2,925lnЗИ + 0,264lnmD - 7,854 (15) - для кругов со структурой 12 и с наполнителем МСФ+КФ:

lnI = 2,803lnЗИ + 0,189lnmD - 7,614 (16) Повышение номера структуры высокопористых кругов позволит еще больше повысить эффективность процесса профильного глубинного шлифования. Именно с повышенной структурностью можно связать традиционно высокую эффективность, например, инструмента фирмы Tyrolit в сравнении с кругами отечественных абразивных заводов, в которых структура не превышает 10…12.

Об этом свидетельствуют результаты проведенных экспериментальных исследований при двухстороннем профильном глубинном шлифовании елочного профиля хвостовика турбинных лопаток из жаропрочного сплава марки ЖС6У-ВИ высокопористыми кругами с номером структуры 16. Круги типоразмера 1 500х32х203 с характеристикой 25A F80 G 16 V по новой технологии были изготовлены на ОАО «Волжский абразивный завод» (ОАО «ВАЗ»).

Исследования выполнялись на профилешлифовальном станке мод. MicroCut 4320-1/2 фирмы Elb Schliff. Обработка осуществлялась в автоматическом режиме за три прохода удаления припуска, равного по глубине 3,4 мм с максимальной глубиной резания на первом проходе 2,85 мм, на втором – 0,5 мм и на третьем – 0,05 мм со скоростью круга 28 – 30 м/с. Скорость продольного перемещения стола в испытаниях варьировалась в диапазоне от 150 до 700 мм/мин.

В процессе исследований были опробованы различные варианты сочетаний режимов шлифования и правки круга. Анализировались потребляемая мощность и стабильность процесса, характер работы шлифовальных кругов и качество обработки, включая шероховатость обрабатываемой поверхности и наличие на ней дефектов в виде сколов, прижогов и микротрещин, микроструктуру, наклеп и остаточные напряжения в поверхностном слое.

Корреляционным анализом экспериментальных данных установлено, что на эффективную мощность Nэ процесса наибольшее влияние среди исследованных параметров оказывает глубина резания t (коэффициент парной корреляции 0,523) и скорость стола VСТ (-0,195), в несколько меньшей степени скорость подачи правящего ролика SP. Степень влияния технологических параметров режима шлифования отражена в показателях степени членов разработанной регрессионной модели 0,1Nэ = 1,242Vст t0,379S-0,2(17) р Разработанная модель потребляемой мощности шлифования адекватно отражает характер и степень влияния технологических параметров режима обработки: с увеличениям Vст и t мощность возрастает, а с повышением подачи правки Sр она, напротив, уменьшается (рис. 15).

а) б) Рис. 15 Влияние скорости стола на мощность шлифования при различных значениях радиальной подачи правки c глубиной резания 2,85мм (а) и 0,5мм (б) кругом 25A F80 G 16 V.

На рис. 16 показаны фотографии микрошлифов, отражающих структуру поверхностного слоя жаропрочного сплава ЖС6У-ВИ после глубинного шлифования а) б) Рис. 16 Микроструктура поверхностного слоя жаропрочного сплава ЖС6У-ВИ после глубинного шлифования кругом с характеристикой 25А F80 G 16 V.

кругом с характеристикой 25А F80 G 16 V при скорости продольной подачи по проходам 400, 500 и 600 мм/мин (рис. 16а) и 300, 350 и 500 (рис. 16б). Визуально какихлибо структурных изменений в поверхностном слое не выявлено.

Отсутствие структурных изменений подтверждают исследования величины микротвердости и степени наклепа, которые соответствуют требованиям РТМ ЦИАМ. На рис. 17 показаны эпюры распределения остаточных напряжений в поверхностном слое замка турбинной лопатки из жаропрочного сплава ЖС6У-ВИ после глубинного шлифования кругом с характеристикой 25А F80 G 16 V.

Рис. 17 Эпюры распределения остаточных напряжений в поверхностном слое замка турбинной лопатки из жаропрочного сплава ЖС6У-ВИ после глубинного шлифования кругом с характеристикой 25А F80 G 16 V.

Было установлено, что высокопористые круги, изготовленные по новой технологии на ОАО “ВАЗ” обеспечивают при профильном глубинном шлифовании лучшие технико-экономические показатели, чем отечественный аналог с номером структуры 12 и зарубежные аналоги фирм “Tyrolit” и CGW с N = 16.

Новый инструмент обеспечил эффективную и надежную работу на форсированном режиме глубинного шлифования, который в 2,3 раза превосходит по производительности процесса оптимальный режим обработки отечественным высокопористым кругом, изготовленным по традиционной технологии и почти на 40% производительность шлифования зарубежными аналогами.

На режимах профильного глубинного шлифования хвостовика лопатки, который рекомендован и используется для шлифовальных кругов фирмы Tyrolit, новым отечественным инструментом, изготовленным на ОАО «ВАЗ», обеспечивается мощность процесса на 10…30% меньше, чем австрийским кругом и до 30…40% меньше, чем кругом израильской фирмы CGW (см. рис. 18).

9,4,9 2,8,4,2,6,3,2,136% 140% 126% 128% 110% 118% 100% 100% 100% 1-й проход 2-й проход 3-й проход Рис. 18 Диаграмма распределения потребляемой мощности (кВт) при шлифовании высокопористыми кругами различных производителей.

Выявлено также, что достоинством нового инструмента является возможность использования эффективных по производительности режимов шлифования с экономичными по расходу абразива условиями правки алмазным роликом. Затраты на абразив снижаются до 2,5 раз по сравнению с обработкой отечественными кругами и более чем в 5 раз относительно шлифования кругами фирм «Tyrolit» и CGW.

Ресурс эксплуатации нового инструмента до его полного износа при оптимальных условиях по количеству обработанных деталей возрастает в 3 раза.

Качество обработки елочного профиля хвостовиков лопаток на режимах глубинного шлифования новыми высокопористыми кругами с повышенной производительностью полностью соответствовало техническим требованиям по шероховатости обработанной поверхности, отсутствию дефектов, микроструктурному состоянию и наклепу поверхностного слоя, а также по величине и характеру распределения сжимающих остаточных напряжений.

В пятой главе приведены результаты экспериментальных исследований высокопористых кругов, изготовленных с использованием новых принципов формирования объемно-структурного строения абразивно-керамических композиций, при шлифовании фасонных поверхностей деталей из закаленных легированных сталей на примере обработки зубчатых колес ответственного назначения.

Шлифование зубчатых колес относится к числу, так называемым, проблемным технологическим процессам формообразования. Проблемность этой операции заключается в том, что при стремлении обеспечить повышенную точность изготовления зубчатых колес с минимальной трудоемкостью возрастает риск получить на обработанных поверхностях дефекты шлифовочного характера.

В зависимости от применяемого метода зубошлифования способом копирования или обката с периодическим или непрерывным делением характер взаимодейстCGW CGW CGW Tyrolit Tyrolit Tyrolit ВАЗ ВАЗ ВАЗ вия шлифовального круга с боковой поверхностью зуба может быть в виде точечного, линейного контактов или их комбинации.

При выполнении работы был проведен комплекс исследований по освоению нового высокопроизводительного процесса профильного глубинного шлифования зубчатых колес правящимися высокопористыми кругами взамен зубофрезерования.

При профильном шлифовании зубчатого колес по аналогии с профильным шлифованием турбинных лопаток образуется большая площадь контакта круга с обрабатываемой поверхностью заготовки (рис. 19), что предопределяет большие контактные нагрузки, локализованные в зоне резания, и соответственно – высокие температуры с последующим развитием прижогов и трещин. Кроме того специальные легирующие элементы, входящие в состав стали, ухудшают ее шлифуемость, повышают склонность к образованию прижогов. Ситуация еще больше усугубляется при шлифовании закаленных зубчатых колес с высокой твердостью поверхности.

Рис. 19 Схема профильного шлифования зубчатого колеса.

Для профильного глубинного зубошлифования был разработан специальный абразивный инструмент с повышенной структурностью, принципиально отличающийся от высокопористых кругов для глубинного шлифования турбинных лопаток тем, что при высоких номерах структуры N = 12…16 и выше он должен обладать повышенной прочностью, износостойкостью и режущей способностью в условиях профильного шлифования с циклической правкой закаленных зубчатых колес.

Высокопористые круги для исследований при зубошлифовании изготавливались из электрокорунда белого марки 25А и хромотитанистого марки 92А зернистостью F100…F80 с различными характеристиками по твердости F(ВМ1)…J(М3).

С целью определения оптимального сочетания твердости и номера структуры высокопористого шлифовального круга, а также установления рациональных условий формообразования зубчатого профиля на предварительном этапе проведены исследования по шлифованию впадин трапецеидальной формы с углом при вершине 300 на плоских образцах из стали марки 16Х3НВФМБ-Ш, термообработанной до твердости 39...40 HRC. Обработка выполнялась на станке с ЧПУ модели PROFIMAT 412 фирмы BLOHM кругами типоразмера 1 200х20х76.

При обработке зубчатой рейки на различных схемах шлифования полная высота впадин составляла от 2 до 9 мм, что соответствует модулям зубчатых колес до мм. Формирование профилей на длине 25 мм проходило за 1 – 5 проходов с глубиной шлифования 0,5…4 мм за проход и скоростью продольного перемещения стола Sпр от 20 до 150 мм/мин. Обработка проводились на скоростях шлифования 20, 25, 30, 35 и 37 м/с.

В исследовании проверялись различные схемы шлифования: вертикальная, горизонтальная, встречная, попутная и схема «на глубинное врезание». Однозначный вывод о целесообразности применения той или иной схемы глубинного шлифования в конкретных условиях, как показали исследования, можно будет сделать только в зависимости от конструктивных особенностей станка, условий подвода охлаждения, модуля, числа зубьев обрабатываемых зубчатых колес и интенсивности режимов шлифования.

В качестве интегрального параметра, отражающего динамическую напряженность процесса шлифования, была выбрана токовая нагрузка на приводе главного движения I [A]. Исследованиями были определены допустимые значения токовой нагрузки при различных условиях глубинного шлифования, которые обеспечивают максимальную производительность процесса, повышенную точность профиля и отсутствие прижогов для исследованных условий обработки. По результатам исследований разработаны математические модели, отражающие влияние характеристики шлифовального круга и условий глубинного шлифования на динамику процесса lnI = 8,175 + 1,601lnAз – 1,094lnhл + 4,703lnVз + 1,981lnAзlnVз (18) lnI = 1,219lnt + 0,597lnSпр – 0,064lntlnSпр – 1,677 (19) На рис. 20 приведено графическое отображение полученных зависимостей.

Установлено, что при обработке на одинаковых режимах с увеличением номера структуры круга токовая нагрузка уменьшается, а с увеличением его твердости, наоборот возрастает. Различное сочетание структуры и твердости круга дает возможность шлифования в одинаковых условиях с различными результатами по размерной стойкости инструмента.

1 – структура 12, 2 – структура 14, 3 – структура Характеристика круга - 25А F80(16) I (М2) 12 К Скорость шлифования – 20 м/с, Скорость шлифования – 20 м/с.

Глубина шлифования – 2 мм, Скорость подачи – 40 мм/мин.

Рис. 20 Зависимости токовой нагрузки от характеристики шлифовального круга и параметров режима глубинного шлифования зубчатой рейки.

Так, применение более мягких кругов при невысокой структуре, позволяет избежать появления различных шлифовочных дефектов на обрабатываемой поверхности, однако, как показали исследования, при обработке такими кругами необходимо осуществлять их постоянное профилирование и правку для обеспечения требуемой геометрии профиля. Увеличение номера структуры позволяет повысить твердость круга, а, следовательно, и его стойкость, что дает возможность использования циклической правки.

При анализе качества обработки особое внимание обращалось на выявление и устранение прижогов, наличие которых снижает эксплуатационные свойства зубчатых колес. Исследовалось также влияние схем и режимов обработки и характеристик шлифовальных кругов на структурное и физико – механическое состояние поверхностного слоя обработанных зубьев по структурно – фазовым превращениям, наличию микротрещин, глубине и степени наклепа, величине, знаку и характеру распределения остаточных напряжений. Во всех случаях оценивалась шероховатость обработанной поверхности.

На следующем этапе была проверена эффективность применения новых высокопористых шлифовальных кругов при профильном шлифовании зубьев на режимах чистового шлифования с глубиной врезания 0,01 – 0,025 мм за проход и скоростью продольного перемещения 3…12 м/мин. Обрабатывались образцы из стали 16Х3НВФМБ-Ш после объемной закалки на твердость 39 – 40 HRC и после ионной нитроцементации и закалки на твердость 62 – 63 HRC, что соответствовало требованиям, предъявляемым к высоконагруженным зубчатым колесам.

Статистическим моделированием экспериментальных данных на основе корреляционного и регрессионного анализов установлено, что для условий чистового шлифования характер взаимного влияния параметров режима обработки и характеристики высокопористого круга зависит от твердости обрабатываемого материала.

По результатам исследований динамической напряженности процесса и качества обработанной поверхности разработаны математические модели, отражающие влияние характеристики шлифовального круга и условий чистового профильного шлифования зубчатого профиля на токовую нагрузку и шероховатость по величине Ra:

- для стали 16Х3НВФМБ-Ш (39 – 40 HRC) lnI = 4,507 + 0,57lnt + 0,246lnSпр – 0,63lnAз – 1,138lnhл (20) lnRa = 0,341lnt + 0,103lnSпр + 0,812lnAз + 2,2lnhл – 0,331 (21) - для стали 16Х3НВФМБ-Ш (62 – 63 HRC) lnI = 4,189 + 0,85lnt + 0,389lnSпр – 0,574lnAз – 0,438lnhл (22) lnRa = 0,526lnt + 0,093lnSпр + 0,948lnAз + 2,541lnhл – 0,844 (23) При твердости обрабатываемой поверхности до 39…40 HRC на динамику процесса и шероховатость обработанной поверхности наиболее сильно в сравнении с другими управляемыми параметрами процесса влияет твердость инструмента, выраженная глубиной лунки hл [мм]. При шлифовании поверхности с твердостью 62…63 HRC на нагрузку более существенно влияет глубина резания и в меньшей степени твердость круга.

Таким образом предложенная структура новой технологии зубошлифования состоит из трех основных операций: формообразование зубчатого венца методом профильного глубинного шлифования, упрочнение химико-термической обработкой рабочих поверхностей детали и финишная обработка. Предварительным расчетом установлено, что время производственного цикла по новой технологии сокращается до 3 – х раз (в том числе, за счет межоперационного пролеживания детали), а затраты на изготовление уменьшаются в 10 раз.

С целью повышения производительности и качества чистового шлифования закаленных зубчатых колес были разработаны и изготовлены высокопористые шлифовальные круги из кубического нитрида бора. Для получения высокопористой структуры круга была использована композиция из различных по своим свойствам и размерам порообразователей и наполнителей, которые обеспечили оптимальное для условий зубошлифования сочетание открытой и закрытой пористости, необходимую прочность рабочего слоя и возможность его эффективной правки алмазным инструментом.

Совместно с институтом Fertigunstechnik Werzeugmaschinen Ганноверского университета были проведены исследования при профильном шлифовании косозубых цилиндрических зубчатых колес с модулем 2 мм, числом зубьев 37, шириной зубчатого венца 15 мм, углом профиля зуба и наклона зубьев 20о из стали 16MnCrпосле цементации и закалки на твердость 60 HRC. Зубчатые колеса обрабатывали высокопористыми эльборовыми кругами специальной конструкции с размерами 20010/2012720 с характеристикой ЛКВ30 125/100 СМ2 12 К. Целью исследований было выявление технологических особенностей процесса и эксплуатационных свойств эльборового круга в условиях чистового профильного шлифования зубчатых колес.

Шлифование выполнялось с охлаждением с постоянной скоростью круга м/с при скорости продольного перемещения круга относительно заготовки, которая изменялась от 200 до 4000 мм/мин, с удалением припуска на обработку 0,1 мм (радиальная подача на врезание 0,29 мм) за один двойной ход. Таким образом, при постоянных условиях шлифования и правки изменялся только один параметр режима – скорость продольного перемещения круга относительно заготовки. За счет этого было обеспечено изменение удельной производительности шлифования Qw – скорости съема металла, отнесенной к 1 мм ширины круга, в очень широком диапазоне, превышающем известные результаты применительно к шлифованию зубчатых колес: от 1 до 20 мм3/мм·с.

На графике (рис. 21) приведены результаты измерения составляющих силы резания: Px – осевая и Py – нормальная и эффективная мощность Nэ на приводе главного движения станка.

N, кВт P, Н 100 1,1,Py 1,1,Рис. 21 Изменение динамических харак0,теристик процесса профильного шлифоN 0,вания зубчатого колеса высокопористым 0,эльборовым кругом от удельной произ0,P водительности.

30 Qw, мм3/мм·с 0 2,5 5 7,5 10 12,5 15 17,5 20 22,При контроле точности зубчатого колеса измерялись боковые стороны у 3-х зубьев, при этом область основания зуба (ножки) не охватывалась. Изучались отклонения угла профиля (fH), и формы профиля (ff), шероховатость обработанной поверхности и величина остаточных напряжений в поверхностном слое зубчатого профиля. Результаты контроля погрешностей угла и формы зубчатого профиля в зависимости от удельной производительности процесса шлифования показаны на рис.

22, а шероховатости поверхности и величины остаточных напряжений на рис. 23 и 24 соответственно.

ff, мкм fH, мкм 12,7,fH (л) ff (пр) 2,5 7,0 ff (л) -2,fH (пр) -2,-7,-0 5 10 15 20 0 5 10 15 20 Q'w, мм3/(мм*с) Q'w, мм3/(мм*с) а) б) Рис. 22 Зависимость погрешностей угла (а) и формы (б) зубчатого профиля от удельной производительности процесса шлифования высокопористым эльборовым кругом.

Ra / Rz, мкм ост, МПа 3,2,-1Rz 2,-22,-32,-41,1,50 -51,-61,-70,Ra -80,-90,0,00 -100 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 Q'w, мм3/(мм*с) Q'w, мм3/(мм*с) Рис. 23 Зависимость параметров шероховато- Рис. 24 Зависимость величины остаточных насти поверхности зубчатого профиля от удель- пряжений в поверхностном слое зубчатого коной производительности шлифования высоко- леса от удельной производительности шлифопористым эльборовм кругом. вания высокопористым эльборовым кругом.

В результате исследований установлено, что для данной схемы профильного зубошлифования высокопористый круг из кубического нитрида бора с характеристикой ЛКВ 125/100 СМ2 12 К27 обеспечивает повышенную точность чистовой обработки зубчатого колеса за один проход с удельной производительностью Qw = мм3/мм·с на режиме: Vкр = 35 м/с, Sпр = 3000 мм/мин. Шлифование зубчатых колес с большей величиной удельной производительности возможно при предъявлении менее жестких требований по точности или для предварительной обработки.

Шестая глава посвящена результатам промышленного освоения новой технологии изготовления абразивного инструмента с повышенной структурностью и его внедрения в высокотехнологичных процессах шлифования фасонных поверхностей деталей из труднообрабатываемых материалов.

Новая экономичная и экологически безопасная технология изготовления высокоэффективного абразивного инструмента с повышенной структурностью и управляемой пористостью внедрена на ОАО «Волжский абразивный завод».

Для этого на основе выполненных исследований были разработаны технологические рекомендации по приготовлению высокопористых абразивных масс с повышенной структурностью и различной зернистости с использованием невыгорающих алюмосиликатных микросфер как отдельно, так и в комбинации с выгорающим наполнителем.

С учетом заводской специфики производства шлифовальных кругов разработаны технологические рекомендации по высокотемпературному обжигу высокопористых шлифовальных кругов, изготавливаемых по новым технологическим принципам.

В период 2005 2011 г.г. по новой технологии было изготовлено более 10 тыс.

единиц абразивного инструмента с повышенной структурностью различных типоразмеров и с широким диапазоном эксплуатационных возможностей.

Для высокопроизводительной и бездефектной обработки создана большая гамма абразивно-керамических композиций оптимально соответствующих различным технологическим схемам шлифования. Изготавливаемый инструмент различного технологического назначения (рис. 25) поставляется на ряд машиностроительных предприятий оборонного и гражданского назначения в России и в настоящее время экспортируется в страны СНГ (Беларусь, Украина) и дальнего зарубежья (Болгария, Китай, США, Чехия).

На отечественных предприятиях разработанные высокопористые абразивные круги эффективно применяются при профильном глубинном шлифовании турбинных лопаток, профильном и обкатном шлифовании цилиндрических и конических высокоточных зубчатых колес, заменив абразивный инструмент ведущих зарубеж ных фирм: Burka-Cosmos (Германия), Carborundum Electrite (Чехия), Rappold Winterthur, Tyrolit (Австрия) и др.

Рис. 25 Высокопористые шлифовальные круги различного технологического назначения.

Результаты производственных испытаний, проведенные на ФГУП «ММПП «Салют», включая результаты ранее проведенных экспериментальных исследований нового инструмента при глубинном шлифовании елочного профиля лопаток с металлографическими исследованиями качества их обработки, стали основанием для проведения мероприятий по включению характеристик нового инструмента производства в директивную технологию изготовления турбинных лопаток взамен аналогичного инструмента завода “Ильич” и фирмы Tyrolit. На сегодняшний день на ФГУП «ММПП «Салют» новые высокопористые шлифовальные круги используются на 12 операциях шлифования турбинных лопаток (рис. 26).

Рис. 26 Обрабатываемая глубинным шлифованием лопатка турбины двигателя и высокопористый шлифовальный круг.

На заводе «Турбодеталь» филиал ОАО «Газэнергосервис» (Московская обл.) были испытаны и внедрены на операциях профильного глубинного шлифования хвостовиков крупногабаритных лопаток газоперекачивающих установок высокопористые шлифовальные круги с характеристикой 25А F60 F-G 14 V с размерами 500х130х203,2 мм (рис. 27, 28).

Рис. 27 Профиль шлифовального круга, ис- Рис. 28 Высокопористый шлифовальный пользуемого для глубинного шлифования круг 1 500х130х203,2 и обработанная лопатка турбинных лопаток на заводе «Турбодеталь». газоперекачивающей установки.

Уникальность данной операции и типа применяемых шлифовальных кругов состоит в большой протяженности обрабатываемой глубинным шлифованием поверхности и высоте круга при его высоком номере структуры. В России до настоящего времени такой инструмент не выпускался. Впервые разработанный и изготовленный по новой технологии отечественный абразивный инструмент позволил заменить на заводе импортные шлифовальные круги Bay State фирмы Saint-Gobain Abrasives с характеристикой 5A 60 G 12 VG2.

Освоена технология изготовления широкой гаммы высокопористых шлифовальных кругов для обработки зубчатых колес. Новый абразивный инструмент прошел успешные производственные испытания и внедрен на операциях шлифования зубчатых колес на ряде машиностроительных предприятий России и Республики Беларусь: ФГУП «ММПП «Салют», ООО «Самоточка» (Москва), ОАО «Анжеромаш» (Кемеровская обл.), ОАО «Азотреммаш» (Тольятти), РУП «Минский автомобильный завод» и др. На этих предприятиях новые высокопроизводительные шлифовальные круги успешно заменили собой ранее применявшиеся импортные круги фирм: Winterthur (Австрия), Burka Kosmos (Германия), Carborundum Electrite - Tyrolit (Чехия-Австрия), Norton (США-Франция) и др.

Профильное шлифование цилиндрических зубчатых колес по схеме копирования (рис. 29) выполняется на специальных профилешлифовальных станках, например фирм: Gleason – Pfauter (США-Германия), Hfler (Германия), Niles (Германия), Oerlikon (Швейцария), Liebherr (Швейцария-Германия) и др. высокопористыми шлифовальными кругами прямого и конического профиля из электрокорунда белого зернистостью F60…F120 и кубического нитрида бора ЛКВ 125/100 – 160/125, твердостью F…L, со структурой 12 …14.

Рис. 29 Профильное шлифование зубчатого колеса высокопористым кругом.

Шлифование конических зубчатых колес с круговым зубом по схеме периодического обката (рис. 30) осуществляется на зубошлифовальных станках фирм Klingelnberg-Oerlikon (США-Швейцария), Gleason (США) высокопористыми шлифовальными кругами кольцевого или чашечного профиля из электрокорунда белого зернистостью F80…F120 и кубического нитрида бора ЛКВ 100/80, твердостью F…K, со структурой 12 … 14.

Рис. 30 Шлифование зубчатых колес по схеме периодического обката.

Шлифование методом непрерывного обката цилиндрических зубчатых колес (рис. 31) производится на специальных зубошлифовальных станках, например, фирм Reishauer (Швейцария), Liebherr (Швейцария-Германия), Gleason-Hurth (СШАГермания), Okamoto (Япония) и др. Для этого используются высокопористые шлифовальные круги со специальным червячным профилем из электрокорунда белого зернистостью F80…F120, твердостью F…I, со структурой 10...14.

Рис. 31 Шлифование зубчатых колес червячными кругами по схеме непрерывного обката.

Эффективность абразивного инструмента с повышенной структурностью, изготовленного по новым технологическим принципам из электрокорунда, включая его микрокристаллическую модификацию SG, и эльбора была проверена при формообразовании и чистовом шлифовании фасонных поверхностей режущего инструмента из закаленных быстрорежущих сталей.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

В результате выполненного комплекса теоретических и экспериментальных исследований научно обоснованы новые технологические решения по изготовлению абразивного инструмента с повышенной структурностью и управляемой пористостью, внедрение которых имеет важное хозяйственное значение и вносит значительный вклад в развитие страны. Применение нового высокотехнологичного абразивного инструмента отечественного производства взамен импортных шлифовальных кругов позволило повысить эффективность операций шлифования фасонных поверхностей деталей из труднообрабатываемых материалов и тем самым обеспечить технологическую безопасность российских машиностроительных предприятий оборонно-промышленного комплекса.

1. Разработанные технологические принципы формирования объемноструктурного строения абразивно-керамических композиций высокопористых шлифовальных кругов из электрокорунда, включая его микрокристаллическую модификацию SG, карбида кремния и кубического нитрида бора обеспечивают повышенные технологические и эксплуатационные свойства инструмента и его эффективную работу при шлифовании фасонных поверхностей деталей из труднообрабатываемых материалов. Новые принципы основаны на использовании в составе высокопористой абразивной массы невыгорающих полых сферических частиц – алюмосиликатных микросфер как по отдельности, так и в комбинации с выгорающим порообразователем в определенных соотношениях с другими компонентами абразивной массы.

2. Разработанные структурные модели рецептурных составов абразивнокерамических композиций позволяют определить рациональное количество вводимого в абразивную массу порообразователя в зависимости от заданного номера структуры, зернистости и твердости абразивно-керамической композиции, а также размеров и свойств самого порообразователя с учетом требований по количеству и характеристике пор в абразивном инструменте. При введении в абразивную массу микросфер их количество рассчитывается в комбинации с абразивным зерном для обеспечения максимально плотной упаковки и минимального расстояния между их центрами. Для инструмента с повышенной пористостью количество микросфер назначается таким образом, чтобы их суммарное объемное содержание с абразивным зерном соответствовало нормальной структуре.

3. Предложенная методика комплексной оценки технологических и эксплуатационных свойств позволяет на этапе создания нового инструмента контролировать их основные параметры: прочность, плотность, пористость, твердость, степень деформации, и т.д., что существенно снижает затраты, особенно на отработку оптимального рецептурного состава крупногабаритного инструмента повышенной производительности.

4. Экспериментальными исследованиями большого количества составов абразивно-керамических композиций из электрокорунда белого марки 25А зернистостью F120, F80, F60 и F46 при его относительном объемном содержании от 0,46 до 0,(номер структуры 8…16) установлены взаимосвязи плотности и прочности сырца, деформации и степени выгорания при обжиге, плотности, твердости и разрывной прочности после обжига с объемным содержанием абразивного зерна и связки. Полученные математические модели позволяют на этапе проектирования сделать прогноз о формировании требуемых технологических и эксплуатационных свойств нового инструмента.

5. Новые принципы апробированы при разработке и изготовлении для условий профильного глубинного шлифования фасонных поверхностей деталей из жаропрочных никелевых сплавов весьма мягких высокопористых кругов с номерами структуры до N = 16. В результате проведенных исследований при профильном глубинном шлифовании хвостовиков турбинных лопаток из сплавов марок ЖС6У-ВИ, ЖС26-ВИ, ЖС32-ВИ установлено, что новый инструмент по своей работоспособности существенно превосходит отечественный аналог со структурой 12, изготавливаемый по традиционной технологии: производительность по скорости съема материала до 2,7 выше; по машинному времени обеспечено снижение в 1,6 раза.

6. В сравнении с лучшими зарубежными аналогами на одинаковых режимах глубинного шлифования хвостовиков турбинных лопаток круги, изготовленные по разработанной технологии, обеспечили до 150% меньшую динамическую напряженность процесса. Это позволило повысить производительность процесса без ущерба для точности и качества обработки новыми высокопористыми кругами до 40%. При этом затраты на абразив снижаются до 2,5 раз по сравнению с известными отечественными аналогами и более чем в 5 раз относительно шлифования кругами зарубежных фирм.

7. С применением нового инструмента освоена технология формообразования зубчатых колес из закаленных легированных сталей профильным глубинным шлифованием, которая исключает необходимость лезвийной обработки и объединяет в одном технологическом процессе предварительное профилирование зубьев и их чистовое шлифование с обеспечением высокой точности и качества обработки. Доказана возможность предварительного формирования зубчатого профиля на глубину до 9 мм за 1…5 проходов высокопористым кругом на керамической связке с более высокой производительностью по съему материала до 2…4 раз.

8. Для повышения производительности профильного шлифования зубчатых колес создан, изготовлен и исследован высокопористый инструмент на основе кубического нитрида бора. По сравнению с корундовым инструментом новые эльборовые шлифовальные круги обладают более высокой производительностью – до 2-х и более раз выше при меньшей потребляемой мощности процесса.

9. Разработанные шлифовальные круги прошли успешные производственные испытания и внедрены на операциях профильного и обкатного шлифования зубчатых колес на ряде машиностроительных предприятий: ФГУП «ММПП «Салют» ООО «Самоточка», ОАО «Анжеромаш», ОАО «Азотреммаш», РУП «Минский автомобильный завод» и др. На этих предприятиях высокопроизводительные шлифовальные круги заменили собой ранее применявший на этих операциях инструмент ведущих зарубежных фирм: Burka-Cosmos, Carborundum Electrite, Norton, Rappold Winterthur и др.

10. Внедрение высокопористого инструмента с повышенной структурностью на ФГУП «ММПП «Салют» и заводе «Турбодеталь» при профильном глубинном шлифовании хвостовиков турбинных лопаток газотурбинных двигателей и газоперекачивающих установок показало, что новый инструмент превосходит по своим технико-экономическим показателям лучшие зарубежные аналоги, в частности фирм Tyrolit и CGW.

11. Новая экономичная и экологически безопасная технология изготовления высокоэффективного абразивного инструмента с повышенной структурностью и управляемой пористостью внедрена на ОАО «Волжский абразивный завод». В период 2005 2011 г.г. по новой технологии было изготовлено более 10 тыс. единиц абразивного инструмента различных типоразмеров и с широким диапазоном эксплуатационных возможностей. Высокопористые шлифовальные круги изготавливаются по заявкам машиностроительных предприятий России, а также поставляются в страны СНГ (Беларусь и Украину), экспортируется за рубеж в Болгарию, Индию, КНР, США и Чехию.

Основные положения и результаты диссертации изложены в следующих публикациях:

Публикации в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ:

1. Выбор оптимальных условий чистового шлифования зубчатых колес высокопористыми кругами // В.А. Поклад, Н.Н. Солодухин, В.К. Старков, С.А. Рябцев // Вестник машиностроения. 2002. № 7. С. 42 – 47.

2. Высокопроизводительный инструмент для шлифования зубчатых колес // С.В.

Костров, А.Н. Довгаль, Т.П. Бондарчук, В.К. Старков, С.А. Рябцев // Справочник.

Инженерный журнал. 2009. № 8. С.36-43.

3. Елисеев Ю.С., Старков В.К., Рябцев С.А. Новый инструмент для глубинного шлифования замков турбинных лопаток // Авиационная промышленность. 2000.

№4. С. 36 - 44.

4. Костров С.В., Рябцев С.А. Технологичность изготовления шлифовальных кругов повышенной структурности // Вестник МГТУ «Станкин». Научн. рецензир. журнал. М.: МГТУ «Станкин». 2009. №4. С. 24-34.

5. Костров С.В., Рябцев С.А. Анализ эксплуатационных свойств шлифовальных кругов повышенной структурности // Вестник МГТУ «Станкин». Научн. рецензир. журнал. М.: МГТУ «Станкин». 2009. №4. С. 61-68.

6. Костров С. В., Рябцев С. А., Жуков Ю. И. Отечественный высокопористый абразивный инструмент для профильного шлифования зубчатых колес // Технология машиностроения. 2007. №1. С.32 – 34.

7. Новая репрезентативная технология изготовления зубчатых колес и соединений.

Авт.: В.А. Поклад, В.С. Новиков, В.К. Старков, С.А. Рябцев // Технология машиностроения. 2004. №4. С.14 – 20.

8. Опыт применения в Китае шлифовальных кругов с повышенной структурностью, изготовленных на Волжском абразивном заводе» Авт.: В.К. Старков, С.А. Рябцев, С.В. Костров, А.Н. Довгаль, Т.П. Бондарчук, Ц. Лю, Х. Лян // Справочник.

Инженерный журнал. 2009. № 9. С.27-30.

9. Производственные испытания высокопористого эльборового круга при профильном шлифовании зубчатых колес // В.А. Поклад, В.С. Новиков, Ю.И. Жуков, В.К.

Старков, С.А. Рябцев. // Технология машиностроения. 2006. №5. С. 27 – 31.

10. Профильное глубинное шлифование деталей из титановых сплавов. Авт.: В.А.

Поклад, А.Н. Шутов, В.К. Старков, С.А. Рябцев // Технология машиностроения.

2002. №3. С. 14 – 22.

11. Профильное глубинное шлифование зубчатых колес. Авт.: Ю.С. Елисеев, В.С.

Новиков, В.К. Старков, С.А. Рябцев//Вестник машиностроения. 2001.№1.С.41–44.

12. Профильное шлифование высокопористым эльборовым кругом зубчатых колес // М. Кайзер, Д. Хессель, В.К. Старков, С.А. Рябцев, Ю.И. Жуков // Вестник машиностроения. 2006. №3. С. 45 – 51.

13. Профильное глубинное шлифование хвостовиков турбинных лопаток инструментом отечественных и зарубежных производителей. Авт. В.К. Старков, С.А. Рябцев, Н.А. Горин, С.В. Костров, Т.П. Бондарчук, И.А. Абысов // Справочник. Инженерный журнал. 2010. №10. С.28-32.

14. Применение высокопористых кругов из синтеркорунда для профильного шлифования фасонного режущего инструмента. Авт.: Е.Г. Полканов, О.С. Кискин, С.

Големи, С.А. Рябцев // Справочник. Инженерный журнал. 2008. №11. С. 30 – 32.

15. Рябцев С.А. Влияние неуравновешенности массы шлифовальных кругов на их разрывную скорость // Вестник машиностроения. 2004. №1. С. 47 – 49.

16. Рябцев С.А. Изготовление высокоструктурного абразивного инструмента // Вестник МГТУ «Станкин». Научн. рецензир. журнал. М.: МГТУ «Станкин». 2008, №2. С. 24-31.

17. Рябцев С.А. Бесприжоговое высокопроизводительное шлифование прокатных валков абразивным инструментом с повышенной структурностью // Справочник.

Инженерный журнал. 2009. №6. С.29-30.

18. Рябцев С.А., Бондарчук Т.П. Разработка весьма мягких высокопористых кругов с повышенной структурностью // Вестник МГТУ «Станкин». Научн. рецензир.

журнал. М.: МГТУ «Станкин». 2011, №2. С.

19. Рябцев С.А., Бондарчук Т.П., Горин Н.А. Профильное глубинное шлифование хвостовиков лопаток газоперекачивающих установок новым высокопористым инструментом // Вестник МГТУ «Станкин». Научн. рецензир. журнал. М.: МГТУ «Станкин». 2010, №2. С. 28-31.

20. Сравнительный анализ работоспособности высокопористых эльборовых и корундовых кругов при профильном зубошлифовании. Авт.: Старков В.К., Рябцев С.А., Поклад В.А., Новиков В.С., Кайзер М., Костров С.В. // Технология машиностроения. 2007. №2. С.17 – 22.

21. Сравнительные испытания высокопористых шлифовальных кругов различных производителей при профильном глубинном шлифовании турбинных лопаток.

Авт.: Старков В.К., Рябцев С.А., Горин Н.А., Костров С.В., Бондарчук Т.П., Абысов И.А. // Вестник МГТУ «Станкин». Научн. рецензир. журнал. М.: МГТУ «Станкин». 2010, №3. С.18-22.

22. Старков В.К., Рябцев С.А., Жуков Ю.И. Сравнительный анализ шлифовальных кругов из кубического нитрида бора с нормальной и высокопористой структурами // Технология машиностроения. 2005. №9. С. 10 – 14.

23. Старков В.К., Рябцев С.А. Костров С.В. Опыт шлифования зубчатых колес высокопористыми абразивными кругами // Технология машиностроения. 2007, №3. С.

28 – 33.

24. Старков В.К., Рябцев С.А., Петросян Л.С. Высокоэффективные технологии шлифования фасонных поверхностей // Вестник МГТУ «Станкин». Научн. рецензир.

журнал. М.: МГТУ «Станкин». 2008. №2. С. 19-23.

25. Старков В.К., Рябцев С.А., Петросян Л.С. Структурное моделирование рецептурных составов шлифовальных кругов из кубического нитрида бора // Вестник МГТУ «Станкин». Научн. рецензир. журнал. М.: МГТУ «Станкин». 2009. №1.

С.87-97.

26. Старков В.К., Рябцев С.А., Петросян Л.С. Шлифование эльборовыми кругами без охлаждения // Справочник. Инженерный журнал. 2010. № 1. С.

27. Старков В.К., Рябцев С.А., Полканов Е.Г. Разработка и применение высокопористых шлифовальных кругов из кубического нитрида бора // Технология машиностроения. 2004. №4. С.26 – 32.

28. Формирование свойств поверхностного слоя хвостовиков турбинных лопаток при глубинном шлифовании высокопористыми кругами различных производителей // В.А. Поклад, И.А. Абысов, В.К. Старков, С.А. Рябцев // Вестник машиностроения. 2010. №11. С.

29. Шлифование зубчатых колес и соединений высокопористыми кругами // Ю.С.

Елисеев, Н.Н. Солодухин, В.С. Новиков, В.К.Старков, С.А. Рябцев, М.В. Торопцев // Технология машиностроения. 2001. №6. С. 15 – 18.

30. Старков В.К., Рябцев С.А., Горин Н.А. Технико-экономическое обоснование выбора количества проходов при глубинном шлифовании // Вестник МГТУ «Станкин». Научн. рецензир. журнал. М.: МГТУ «Станкин». 2011. №1. С. 38-42.

Публикации в других изданиях.

31. Высокопористый абразивный инструмент для профильного шлифования зубчатых колес // В.К. Старков, С.А. Рябцев, J. Frumar, P. Fry // Research and Development in Mechanical Industry // Сб. трудов 2-й международной конференции RaDMI 2002. Vrnjaka Banja, Югославия. 2002. Том 1. С. 21-26.

32. Высокопроизводительная гибкая технология формообразования зубчатых колес и соединений // В.К. Старков, С.А. Рябцев, В.С. Новиков, Ю.И. Жуков // Труды V межд. конгресса «Конструкторско-технологическая информатика - 2005». М.: ИЦ ГОУ МГТУ «Станкин», «Янус-К» 2005. С. 73 – 75.

33. Жуков Ю.И., Рябцев С.А. Профильное шлифование зубчатых колес высокопористыми кругами из микрокристаллического корунда // Сб. статей межд. научнотехнической конференции «Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы». Волжский: ВИСИТ (филиал) ВолгГАСУ. 2005.С.123-125.

34. Жуков Ю.И., Рябцев С.А. Повышение производительности профильного шлифования закаленных зубчатых колес за счет применения высокопористых эльборовых кругов // Сб. статей межд. научно-технической конференции МК-06ММФ «Прогрессивные технологии и оборудование в машиностроении и металлургии».

Липецк: ЛГТУ. 2006г. С. 95 – 98.

35. Исследования, производственные испытания и внедрение процесса сухого шлифования и высокопористых шлифовальных кругов при обработке деталей из закаленных сталей // В.К. Старков, С.А. Рябцев, Д.С. Овчинников, А.Б. Феоктистов // Сб. «Экологически безопасное шлифование – шлифование без применения смазочно-охлаждающих средств». М.: МГТУ «Станкин». 2001. С. 103 – 122.

36. Поклад В.А., Старков В.К., Рябцев С.А. Новая технология профилирования зубчатых колес высокопористыми шлифовальными кругами. // Сб. статей межд. научно-технической конференции «Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы». Волжский: ВИСИТ (филиал) ВолгГАСУ. 2004. С.

155 – 158.

37. Рябцев С.А., Нецик Р.А. Глубинное шлифование сложнофасонных поверхностей деталей с большими площадями обработки // Сб. трудов всероссийской научнотехнической конференции «Аэрокосмические технологии и образование на рубеже веков». Рыбинск: РГАТА. 2002. С. 31.

38. Рябцев С.А. Теоретические принципы изготовления абразивного инструмента с повышенной регулируемой пористостью // Междунар. науч.-техн. сб. «Резание и инструмент». – Харьков: НТУ «ХПИ», 2009. Вып. 76. С.161-168.

39. Старков В.К., Макаров О.В., Рябцев С.А. Технологические основы применения высокопористых кругов закрытой структуры // Сб. научных трудов «Технологические проблемы в современном машиностроительном производстве». М.: МГТУ «Станкин». 1998. С. 152 - 163.

40. Старков В.К. Рябцев С.А. Глубинное шлифование замков лопаток ГТД высокопористыми кругами закрытой структуры // Сб. трудов межд. научно-технической конференции «Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы». Волжский: ВИСИ ВолгГАСА. 1998. С. 164 - 167.

41. Старков В.К., Рябцев С.А. Влияние условий глубинного шлифования замков лопаток ГТД из жаропрочных сплавов на токовую нагрузку // Сб. трудов всероссийской научно-технической конференции «Повышение эффективности механообработки на основе аналитического и экспериментального моделирования процессов». Рыбинск: РГАТА. 1999. С. 66 - 67.

42. Старков В.К., Рябцев С.А. Влияние технологических свойств высокопористых кругов на процесс глубинного шлифования жаропрочных сплавов // Сб. трудов межд. научно-технической конференции «Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы». Волжский: ВИСИ ВолгГАСА. 1999. С. 119 - 121.

43. Старков В.К., Рябцев С.А., Сорокина Е.В. Технологические свойства высокопористых шлифовальных кругов из карбида кремния // Сб. трудов межд. научнотехнической конференции «Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы». Волжский: ВИСИ ВолгГАСА. 2001. С. 21- 23.

44. Старков В.К., Рябцев С.А., Шутов А.Н. Глубинное шлифование титановых сплавов // Сб. трудов межд. научно-технической конференции «Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы». Волжский ВИСИ ВолгГАСА.

2001. С. 137 - 141.

45. Старков В.К., Рябцев С.А. Формообразование деталей из титановых сплавов методом глубинного шлифования // Исследования, станки и инструмент для обработки сложных и точных поверхностей. Межвуз. Научн. Сб. – Саратов: СГТУ 2002. С. 137 – 143.

46. Старков В.К., Рябцев С.А., Големи С. О роли дисбаланса в формировании прочностных характеристик шлифовальных кругов // Труды V межд. конгресса «Конструкторско-технологическая информатика - 2005». М.: ИЦ ГОУ МГТУ «Станкин», «Янус-К» 2005. С. 213 - 214.

47. Старков В.К., Рябцев С.А., Петросян Л.С. Шлифование конических зубчатых колес с круговой линией зуба высокопористыми эльборовыми кругами // Сб. трудов 4-й Межрегиональной научно-технической конференции «Взаимодействие вузов и промышленных предприятий для эффективного развития инновационной деятельности». Волжский: ВПИ (филиал) ВолГТУ. 2008. С. 73 - 75.

48. Старков В.К., Рябцев С.А., Петросян Л.С. Профилирование протяжек высокопористыми кругами на основе микрокристаллического корунда // Сб. трудов 4-й Межрегиональной научно-технической конференции «Взаимодействие вузов и промышленных предприятий для эффективного развития инновационной деятельности». Волжский: ВПИ (филиал) ВолГТУ. 2008. С. 71 - 72.

49. Старков В.К., Рябцев С.А., Горин Н.А. Качество обработки хвостовиков турбинных лопаток при глубинном шлифовании высокоструктурными кругами // Сб.

научн. трудов всеросс. межвуз. науч.-техн. конф. «Методы повышения технологических возможностей металлообрабатывающего оборудования с ЧПУ». Уфа:

ГОУ ВПО УГАТУ. 2010. С. 51-55.

50. Старков В.К., Рябцев С.А., Горин Н.А. Создание и применение абразивного инструмента нового поколения с повышенной структурностью и управляемой пористостью // Сб. трудов III научно-образовательной конференции «Машиностроение – традиции и инновации» (МТИ - 2010). –М.: МГТУ «Станкин», 2010.

С. 196-202.

51. Ryabtsev S.A. Defect-free high-speed grinding by highly-porous abrasive wheels on the base ceramic binders // 3nd International Conference Research and Development in Mechanical Industry. RaDMI 2003. Herceg Novi (Montenegro Adriatic). 2003. C. 5– 507.

52. Starkov V.K, Ryabtsev S.A., Soloduhin N.N. The representative technology of gearwheels manufacturing by the profile feed work method // 3nd International Conference Research and Development in Mechanical Industry. RaDMI 2003. Herceg Novi (Montenegro Adriatic). 2003. C. 534 – 537.

53. Vysokoporzn brousic nstroj nov generace pro pesn obrbn // J. Kotatko, P.

Fry, V.K. Starkov, S.A. Rjabcev // Sb. pednek proceedings 1. Mezinrodni kongres «Pesn obrbn». Usti nad Labem (esk republika). 2001. С. 145 – 149.

54. Visokoporozni abrazivni alat za profilno brueje zupanika // V.K. Starkov, S.A. Rjabcev, J. Frumar, P. Fry // 2nd International Conference Research and Development in Mechanical Industry. RaDMI 2002. Vrnjaka Banja, Yugoslavia. 2002. V3. P. 1156 – 1160.

55. Vysokoprovit brusn kotoue pro rychlostn brouen // V.K. Starkov, S.A. Ryabtsev, J. Frumar, P. Fry // 2nd Mezinrodni kongres «Pesn obrbn». Praga. 2003. C. 60 – 63.

56. Vysokorychlostn brouen vysokoprovitmi brusnmi kotoui // V.K. Starkov, S.A.

Ryabtsev, J. Frumar, P. Fry // 2nd Mezinrodni kongres «Pesn obrbn». Praga.

2003. C. 257 - 262.

Заявки на выдачу патента РФ:

1. Рябцев С.А. Боровский В.Г. «Состав абразивной массы» (№ 2010147064 от 19.11.2010 г.).

2. Рябцев С.А. Боровский В.Г. «Способ изготовления абразивного инструмента» (№ 2011134913 от 22.08.2011 г.).

3. Рябцев С.А. Боровский В.Г. «Способ изготовления высокопористого абразивного инструмента» (№ 2011134915 от 22.08.2011 г.).

4. Старков В.К., Рябцев С.А. Боровский В.Г. «Способ приготовления абразивной массы для высокопористого инструмента» (№ 2011134918 от 22.08.2011 г.).

Автореферат на соискание ученой степени доктора технических наук Рябцев Сергей Александрович Разработка абразивного инструмента с повышенной структурностью и управляемой пористостью для высокопроизводительного шлифования фасонных поверхностей деталей из труднообрабатываемых материалов Специальность 05.02.07 – Технология и оборудование механической и физико-технической обработки Подписано в печать Формат 60х84/Бумага 80 гр/м2 Гарнитура Объем уч. изд. л. – Тираж 100 экз.

Заказ №






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.