3D methodology of research of diamond-abrasive machining process

Abstract

Subsystem of computer-generated determination of conditions of manufacturing of defect-free diamond wheels and grinding of superhard materials on the base of 3D simulation of deflected mode of elements of the "SHM crystal grain – metal phase – grain – bond" system at process of diamond wheel sintering and grinding is developed.

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