Modeling the influence of metal phase in diamond grains on self-sharpening of grinding wheels on ceramic bonds

Abstract

В останні роки на основі методу кінцевих елементів (МКЕ) розроблено ряд програмних пакетів зі ще більш розширеними можливостями. До них в першу чергу відносяться SIMULA Abaqus, SolidWorks Simulation, ANSYS та LS-Dyna. Їх використання для проведення імітаційних експериментів по розробленим моделям дає можливість значного скорочення об’єму коштовних верстатних досліджень. В світовій практиці одним з найперспективніших підходів до удосконалення процесів обробки алмазно-абразивним інструментом є такий, що базується на створенні передумов для реалізації потрібних, стосовно конкретних умов обробки, механізмів самозаточування алмазних зерен (АЗ) і алмазоносного шару в цілому. А для цього треба знати фізику процесів, які відбуваються як в алмазних зернах зокрема, так і в системі шліфування в цілому. При створенні моделей враховували форму, розміри і властивості її елементів, які розглядали пружними суцільними тілами. Оскільки найпоширенішою формою кристалів алмазу вважається октаедр, АЗ приймали з його геометрією. Розміри зерен варіювали відповідно зернистості алмазів. Локальні включення металофази в АЗ створювали у вигляді довільно орієнтованих паралелепіпедів, об’ємний вміст яких задавався в залежності від марки зерна. Зв’язку відтворювали у вигляді призматичних фрагментів з розмірами, в залежності від розмірів і концентрації зерен в алмазоносному шарі. В об’ємі зв’язки в довільному порядку розміщували посадочні поверхні під зерна, кількість яких варіювали в залежності від концентрації алмазів, яку задавали як процентне відношення об’єму зв’язки і загального об’єму АЗ. Встановлено, що визначальним фактором появи критичних напружень при шліфуванні є температура в зоні різання, збільшення якої за наявності включень в АЗ металофази з високим КТР призводить до виникнення руйнуючих напружень в зернах і, як наслідок, їх передчасного руйнування. Доцільним є застосування АЗ з мінімальним вмістом металофази та використання при вирощуванні синтетичних алмазів металів- розчинників з низьким КТР, що дозволить значно збільшити коефіцієнт використання АЗ. В іншому випадку слід здійснювати примусове охолодження зони шліфування.