Introduction to the analysis of the mechanics of the diamond grinding process with the account of wear of wheel grains

Abstract

The work is devoted to the theoretical analysis of the mechanics of the diamond grinding process, taking into account the wear of the wheel grains for scientifically based choice of optimal processing conditions. A multiplicative probabilistic approach to the generalization of the cutting profile of a diamond grinding wheel in its consideration in a state of some steady wear during processing is considered. This is achieved by working the wheel in a mode of properly established self-sharpening or with the use of effective dressing methods. In this case, the linear wear of individual grains of diamond abrasive located on the working surface of the grinding wheel and opened to mechanical contact with the material being processed is assumed to proportionally to the depth of the introduction of grain into it. The analytical dependence of the maximum thickness of the cut is presented, and the relationship between the maximum grain wear and the accepted universal relative characteristic of the steady wear with the operational parameters of the tool and the grinding mode is shown. The obtained results can be used in the development of analytical models of processing productivity and microgeometric engineering of the treated surface, new approaches to increasing the efficiency of diamond grinding. The research is based on modern technical possibilities of controlling the state of the cutting relief of diamond-abrasive tools, especially in electro-physical-mechanical grinding technologies, for example, using the diamond-spark method developed at the Kharkov Polytechnic Institute. Роботу присвячено теоретичному аналізу механіки процесу алмазного шліфування з урахуванням зносу зерен круга для науково обґрунтованого вибору оптимальних умов обробки. Розглянуто мультиплікативний імовірнісний підхід до узагальнення ріжучого профілю алмазного шліфувального круга в його розгляді в стані деякого сталого зносу в процесі обробки. Це досягається роботою круга в режимі відповідно до сталого самозагострювання або із застосуванням ефективних методів правки. При цьому величина лінійного зносу окремих зерен алмазного абразиву, розташованих на робочій поверхні шліфувального круга і відкритих механічному контакту з оброблюваним матеріалом, прийнята пропорційною глибині впровадження зерна в нього. У роботі наведено аналітичну залежність максимальної товщини зрізу і показано взаємозв'язок максимального зносу зерна і прийнятої універсальної відносної характеристики сталого зносу з операційними параметрами інструменту і режиму шліфування. Отримані результати можуть бути використані в розробці аналітичних моделей продуктивності обробки та мікрогеометричної інженерії оброблюваної поверхні, нових підходів до підвищення ефективності алмазного шліфування. Дослідження спирається на сучасні технічні можливості управління станом ріжучого рельєфу алмазно-абразивних інструментів, особливо в електро-фізико-механічних технологіях шліфування, наприклад, по алмазно-искровому методу, розробленому в Харківському політехнічному інституті. Работа посвящена теоретическому анализу механики процесса алмазного шлифования с учетом износа зерен круга для научно обоснованного выбора оптимальных условий обработки. Рассмотрен мультипликативный вероятностный подход к обобщению режущего профиля алмазного шлифовального круга в его рассмотрении в состоянии некоторого установившегося износа в процессе обработки. Это достигается работой круга в режиме соответственно установившегося самозатачивания или с применением эффективных методов правки. При этом величина линейного износа отдельных зерен алмазного абразива, расположенных на рабочей поверхности шлифовального круга и открытых механическому контакту с обрабатываемым материалом, принята пропорциональной глубине внедрения зерна в него. В работе приведена аналитическая зависимость максимальной толщины среза и показана взаимосвязь максимального износа зерна и принятой универсальной относительной характеристики установившегося износа с операционными параметрами инструмента и режима шлифования. Полученные результаты могут быть использованы в разработке аналитических моделей производительности обработки и микрогеометрической инженерии обрабатываемой поверхности, новых подходов к повышению эффективности алмазного шлифования. Исследование опирается на современные технические возможности управления состоянием режущего рельефа алмазно-абразивных инструментов, в особенности в электро-физико-механических технологиях шлифования, например, по алмазно-искровому методу, разработанному в Харьковском политехническом институте.