Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ закономерностей алмазно-абразивного разрушения при шлифовании изделий из природного кам ня 14
1.1 Природный камень. Состав, строение и физико-технические свойства 14
1.2 Алмазно-абразивное разрушение при шлифовании изделий из природного камня 18
1.3 Технологические режимы и разновидности технологических систем и схем круглого шлифования 19
1.4 Существующие классификации технологических процессов и оборудования для обработки природного камня 23
1.5 Особенности круглого алмазного шлифования природного камня 27
1.6 Динамика разрушения природного камня при шлифовании 28
1.7 Толщина среза и длина кривой контакта алмазного зерна с обрабатываемым материалом при шлифовании 41
1.8 Цель и задача методики для определения рациональных режимов шлифования природного камня 43
1.9 Выводы 43
Глава 2. Классификация технологических процессов обра ботки природного камня 45
2.1 Сущность процессов обработки природного камня 45
2.2 Выбор критериев для классификации технологических процессов обработки природного камня 50
2.3 Классификация технологических процессов обработки природного камня 52
2.4 Выводы 65
Глава 3. Расчет параметров процесса разрушения природ ного камня единичным алмазным зерном при круглом шлифовании 66
3.1 Прочность природного камня и его хрупкое разрушение 66
3.2 Механизм разрушения камня единичным алмазным зерном при круглом шлифовании 76
3.3 Расчет параметров разрушения камня единичным алмазным зерном 81
3.4 Расчет оптимальной толщины стружки при шлифовании камня 87
3.5 Оптимальный диаметр алмазного зерна и зернистость алмазного инструмента 89
3.6 Износ алмазного зерна 92
3.7 Минимальная толщина природного камня при воздействии единичным алмазным зерном 97
3.8 Толщина стружки при динамическом воздействии единичного алмазного зерна на камень 101
3.9 Оптимальная скорость перемещения алмазного зерна при шлифовании камня 103
Глава 4. Обоснование выбора критериев рациональных па раметров для расчета технологических режимов упруго го круглого наружного шлифования камня 107
4.1 Основные параметры и факторы упругого круглого шлифования 107
4.2 Физико-технические свойства обрабатываемого материала 108
4.3 Условие прочности изделий при упругом круглом наружном шлифовании 109
4.4 Свойства алмазно-абразивного инструмента 111
4.5 Расчет количества алмазных зерен, участвующих в разрушении при круглом наружном шлифовании 113
4.6 Определение силовых зависимостей при упругом круглом наружном шлифовании 118
4.7 Определение скоростей главного и вспомогательных движений упругого круглого наружного шлифования 124
4.8 Выводы 128
Глава 5. Методика определения рациональных параметров упругого круглого наружного шлифования изделий из природного камня 129
5.1 Цель и задача методики определения оптимальных технологиче ских параметров упруго круглого наружного шлифования природного камня 129
5.2 Технические ограничения, налагаемые на режим упругого круглого наружного шлифования 130
5.3 Математическое описание целевой функции 142
5.4 Выводы 148
Заключение 150
Литература 153
Приложения 167
Приложение 1
- Алмазно-абразивное разрушение при шлифовании изделий из природного камня
- Выбор критериев для классификации технологических процессов обработки природного камня
- Расчет параметров разрушения камня единичным алмазным зерном
- Физико-технические свойства обрабатываемого материала
Введение к работе
Актуальность работы.
В машиностроении, приборостроении, строительной индустрии и быту широко используются в качестве конструкционных и отделочных материалов хрупкие твердые неметаллические материалы, как естественного (природный камень), так и искусственного происхождения (стекло, керамика, ситалл и др.).
Доля затрат на круглое шлифование при изготовлении изделий из природного камня (линотипные валы, колонны, балясины, вазы и т.п.) достигает 50% и более процентов от общих затрат на их производство.
Большой вклад в создание теории и практики шлифования материалов внесли А.Л.Ардамацкий, Л.А. Глейзер, В.К. Старков, Д.Г. Евсеев, Е.Н. Маслов, С.А. Попов, А.Н. Резников, Г.В. Бокучава, Л.П. Калафатова и другие учёные. Работами этих ученых создана теоретическая и экспериментальная база для установления общих функциональных связей между параметрами и технологическими факторами процессов шлифования при изготовлении изделий из материалов искусственного происхождения (металлы, сплавы металлов и хрупкие твердые неметаллические материалы).
Непосредственно изучением процессов алмазно-абразивной обработки и разрушения природного камня занимались В.В.Ржевский, Ю.И.Протасов. Ю.Я. Берлин, Ю.И. Сычев, Н.Г. Картавый, И.В. Валуев, К.С. Варданян, А.Ф. Кичи-гин, С.Н. Игнатов, Ю.И. Климов, В.Д. Ярема, В.А. Александров, Н.К. Вересов, Г.Д. Перший и др.
Эффективность и качество круглого алмазного шлифования природного камня определяется не суммарной толщиной слоя (глубиной шлифования), срезаемого (разрушаемого) всеми зернами, действующими в пределах кривой контакта инструмента с обрабатываемым материалом, а некоторой оптимальной толщиной слоя («стружки»), разрушаемого единичным алмазным зерном.
Следовательно, установление закономерностей формирования единичным алмазным зерном оптимальной толщины слоя, разрушаемого единичным алмазным зерном («стружки»), в зависимости от свойств природного камня, параметров алмазного инструмента и технологических режимов шлифования, обеспечивающих повышение производительности и снижение энергоёмкости, является актуальной научной задачей.
Цель работы: повышение производительности круглого алмазного шлифования изделий из природного камня на основе обоснования энергосберегающих режимов хрупкого разрушения, учитывающих требования обеспечения качества изделия, физико-технические свойства обрабатываемого материала, свойства алмазно-абразивного инструмента и условия шлифования.
Методы исследований. Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертации, обеспечиваются: проведенным анализом научно-исследовательских и экспериментальных работ по разрушению и обработке материалов и горных пород; корректным применением современных теорий разрушения твердых тел, теории шлифования материалов и методов математического анализа и моделирования; результатами экспериментальных исследований с использованием современных апробированных методов и аппаратуры; сходимостью результатов аналитических исследований с экспериментальными данными.
Научная новизна работы заключается в:
* зависимостях оптимальной толщины слоя природного камня, срезаемо
го единичным алмазным зерном, от физико-технических свойств камня и пара
метров обработки, позволяющих обосновать рациональные режимы, обеспечи
вающие повышение производительности круглого наружного шлифования с
минимальными энергозатратами;
* энергетических зависимостях резания природного камня единичным
алмазным зерном и закономерностях резания при переходе из режима выемки
материала единичным зерном в режим скола, учитывающих глубину внедре
ния зерна в камень и мощность трансформирования энергии в источник тре
щин;
* зависимостях, устанавливающих связь между параметрами точности и
производительности алмазно-абразивной обработки природного камня, конст-
рукторско-технологическими параметрами применяемых шлифовальных кру
гов, величиной силового воздействия на камень и износом зерен;
* выявленных динамических и кинематических связях процесса резания
природного камня при круглом шлифовании, позволяющих определить чис
ленные значения ограничений, связанных с технологией, требованиями точно
сти обработки, оборудованием и алмазно-абразивным инструментом;
* классификации технологических процессов обработки природного камня, основанной на исследовании механизма хрупкого разрушения, позволяющей выбрать необходимый способ обработки исходя из требований качества изготавливаемого изделия и физико-технических свойств природного камня. Практическое значение работы состоит в:
* методике расчета технологических режимов для различных видов круглого
наружного алмазного шлифования изделий из природного камня; режимах об
работки для продольного, врезного и глубинного круглого шлифования, обес
печивающих максимальную производительность обработки при минимальной
энергоемкости и минимальном износе алмазного зерна.
методике определения необходимых параметров алмазно-абразивного инструмента для круглого шлифования природного камня при изготовлении тонкостенных художественных изделий.
внедрённых в производство на предприятиях специализирующихся на изготовлении изделий из природного камня (ООО «РусКамень», 000 «Петро-комлект», 000 «Евро-Камень») разработанных методик. Годовой экономический эффект составил 310 тыс. рублей.
Апробация работы: основные положения диссертационной работы докладывались на научных симпозиумах «Неделя горняка -2005 - 2009», 4-ой и 5-ой Международной конференции «Добыча, обработка и применение природного камня - 2004, 2005», международной выставке камнеобрабатывающего оборудования и технологий «Камень-2006».
Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы изложены в десяти публикациях, в том числе в восьми публикациях в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 144 страницах машинописного текста, 36 рисунков, 9 таблиц, списка использованной литературы из 161 наименований и 8 приложений.
Алмазно-абразивное разрушение при шлифовании изделий из природного камня
По современным представлениям разрушение — это разрыв связей между частицами кристаллической решетки и молекулами. Различают хаотическое и направленное разрушение природного камня. При хаотическом разрушении происходит отделение произвольного объема обрабатываемого материала, а при направленном разрушении необходимо отделить от массива или блока объем камня определенной формы и размеров по строго заданным поверхностям. Разрушение природного камня при круглом шлифовании происходит на микроуровне, как хаотическое,.а на макроуровне его следует рассматривать, как направленное [133]. Разрушение твердых горных пород (природного камня) происходит вследствие роста трещин, поэтому такое разрушение называется хрупким. Практически весь природный камень разрушается хрупко, то есть вследствие роста трещин, хотя и встречаются, при определенных режимах воздействия, процессы пластического деформирования (хрупкопластичное и пластичное разрушение). Удельная работа при пластичном разрушении горных пород всегда намного превышает работу при хрупком разрушении [142]. Таким образом, целесообразно стремиться осуществлять процесс круглого алмазного шлифования в режиме хрупкого разрушения.
Алмазное шлифование используется для придания изделиям из природного камня высокой точности, чистоты и декоративности поверхности. На про цесс обработки природного камня существенное влияние оказывают технологические режимы и разновидности схем круглого шлифования.
Под технологическим режимом шлифования понимается совокупность значений параметров технологического процесса обработки в определенном временном интервале. К параметрам технологического процесса относятся: скорость резания (главное движение), подача (вспомогательное движение), глубина шлифования, сила шлифования, нормальное удельное давление, температура нагрева или охлаждения и т.д. (ГОСТ 3.1109 — 82).
Рассматривая технологический процесс шлифования как управляемый ориентированный объект, обладающий входами и выходами, Л.А. Глейзер [42,43], в зависимости от входных и выходных параметров, выделил две технологические системы шлифования (рисунок 1.2):1) технологическая система жесткого шлифования;2) технологическая система упругого шлифования.
Входными управляющими параметрами технологической системы жесткого шлифования являются глубина шлифования, скорости главного и вспомогательных движений и другие элементы резания, а выходными параметрами -сила резания, производительность, удельный расход алмаза, стойкость круга, шероховатость поверхности и т.д.
Входными управляющими параметрами технологической системы упругого шлифования являются нормальное удельное давление, скорости главного и вспомогательных движений, от которых зависят выходные параметры - глубина резания, производительность, удельный расход алмаза, стойкость круга, шероховатость поверхности и т.д.
При постоянном нормальном удельное давлении (силовом воздействииинструмента на обрабатываемый материал) и прочих равных условиях глубинарезания постоянна. При изменении же одного из параметров режима шлифова ния, например, вследствие износа алмазных зерен или физико-технических свойств обрабатываемого материала, изменяется глубина внедрения, тем самым сохраняя рациональные условия резания [37].
К круглому шлифованию относится обработка цилиндрических, конических и фасонных, гладких и ступенчатых, сквозных и глухих, наружных и внутренних поверхностей вращения. На рисунках 1.3 и 1.4 приведены схемы режимов жесткого и упругого круглого наружного врезного и глубинногошлифования.
Выбор критериев для классификации технологических процессов обработки природного камня
В работе Ю.И. Протасова [133] показано, что все способы разрушения горных пород имеют общую природу: это дает возможность рассчитывать оптимальные режимные параметры разрушения (обработки) природного камня различными способами по типовой методике, с использованием закона сохранения энергии. Данный подход позволяет выбрать критерии классифицирования способов обработки природного камня, учитывая при этом существующие классификации.
В настоящее время большая часть терминов и определений, применяемых в камнеобработке, взята из других отраслей производства, связанных в основном с обработкой металлов и древесины. Терминология, применяемая при механической обработке металлов и древесины, базируется на механизме пластичного разрушения твердых тел - обработка давлением или резанием (ГОСТ 3.1109-82, ГОСТ 25761-83, ГОСТ 23505-79 и др.). Свойства металлов и древесины существенно отличаются от свойств горных пород и минералов. Механизм пластичного разрушения в корне отличается от механизма хрупкого разрушения горных пород и минералов (природного камня). Поэтому, терминологию, применяемую при классифицировании обработки природного камня, следует привести в соответствие с существующими ГОСТами или разработать новую терминологию и ГОСТы, непротиворечащие механизму хрупкого разрушения.
В связи с изложенным в основу разработанной классификации приняты следующие положения и критерии: терминология, применяемая в классификации, должна однозначно определять класс, род, вид и метод обработки природного камня, а также тип инструмента, трансформирующего энергию в источник трещин; разделение на классы обработки произведено в зависимости от видаэнергии, трансформированной в источник трещин для изменения свойствпредмета труда: механическая обработка - обработка, заключающаяся в изменении формы, размеров и (или) шероховатости предмета труда, а также фактуры обрабатываемой поверхности природного камня с применением лезвийного или абразивного инструмента, струи газа или жидкости, а также их сочетания; термическая обработка - обработка, заключающаяся в изменении формы, размеров и (или) шероховатости, физико-технических, технологических и (или) декоративных свойств предмета труда, а также фактуры обрабатываемой поверхности природного камня с применением теплового воздействия; электрофизическая обработка - обработка, заключающаяся в изменении формы, размеров и (или) шероховатости, физико-технических, технологических и (или) декоративных свойств предмета труда, а также фактуры обрабатываемой поверхности природного камня с применением электрических разрядов, магнитострикционного эффекта, электронного, оптического излучения или плазменной струи; химическая обработка - обработка, заключающаяся в изменении формы, размеров и (или) шероховатости, физико-технических, технологических и (или) декоративных свойств предмета труда, а также фактуры брабатываемой поверхности природного камня с применением химической энергии; комбинированная обработка - обработка, заключающаяся в изменении формы, размеров и (или) шероховатости, физико-технических, технологических и (или) декоративных свойств предмета труда, а также фактуры обрабатываемой поверхности природного камня с применением сочетания двух или более видов энергии, трансформируемых в источник трещин одновременно; разделение на подклассы произведено в зависимости от рода рабочих элементов исполнительного органа камнеобрабатывающего оборудования, трансформирующих энергию в источник трещин; объемная обработка - обработка, заключающаяся в разделении обрабатываемого объема предмета труда (природного камня) на отдельные заготовки и (или) изделия, заданной формы, размеров, шероховатости, а также фактуры вновь образованных поверхностей; объемно-поверхностная обработка — обработка, заключающаяся в изме нении формы, размеров, шероховатости, а также фактуры вновь образованных поверхностей, вследствие удаления части объема предмета труда (природного камня) по строго заданным поверхностям; поверхностная обработка — обработка, установленных поверхностей предмета труда (природного камня), в результате которой достигаются задан ные точность размеров, шероховатость и фактура обрабатываемых поверхно стей; декоративно-прочностная обработка — обработка, применяемая на любой стадии производственного процесса, в результате которой достигается изменение физико-технических, технологических и (или) декоративных свойств предмета труда (природного камня) и (или) изделия; разделение рода обработки на виды произведено по технологическому признаку, определяющему процесс (операцию) обработки природного камня, соответствующего класса и подкласса; разделение вида обработки на подвиды произведено по типу исполнительного органа рабочего инструмента, применяемого при осуществлении технологического процесса (операции) обработки природного камня; разделение подвида обработки на группы и подгруппы (метод обработки) произведено по способу осуществления технологического процесса (операции) обработки природного камня.
Предлагаемая классификация разработана на основе современных теорий развития трещин в твердых телах с использованием закона сохранения энергии. В качестве основного постулата принято положение, что, все способы разрушения горных пород имеют общую природу, а название класса обработки определяется видом энергии, трансформированной в источник трещин. В соответствии с данным подходом вся обработка природного камня разделена на пять классов: механическая, термическая, химическая, электрофизическая и комбинированная (рисунок 2.1).
Разделение каждого класса обработки произведено на подклассы в зависимости от рода рабочих элементов исполнительного органа камнеобрабатываю-щего оборудования, трансформирующих энергию в источник трещин при направленном разрушении природного камня. По этому принципу выделены следующие подклассы: обработка лезвийным инструментом (лезвийная обработка) заключается в изменении формы, размеров и (или) шероховатости предмета труда, а также фактуры обрабатываемой поверхности, вследствие хрупкого и (или) пластичного направленного разрушения природного камня, осуществляемого инструментом, рабочие элементы исполнительного органа которого имеют установленную форму и размеры («лезвие»), а также точно заданное их количество; обработка абразивным инструментом (абразивная обработка) заключается в изменении формы, размеров и (или) шероховатости предмета труда, а также фактуры обрабатываемой поверхности, вследствие хрупкого и (или) пластичного направленного разрушения природного камня, осуществляемого инструментом, рабочие элементы исполнительного органа которого имеют случайную, неопределенную форму и размеры («абразивные зерна»), а их количество точно не установлено; обработка струей жидкости или газа (струйная обработка) заключается в измененииформы, размеров и (или) шероховатости предмета труда, а также фактуры обрабатываемой поверхности, вследствие хрупкого и (или) пластичного направленного разрушения природного камня, осуществляемого струей жидкости или газа; струйно-абразивная обработка заключается в изменении формы, размеров и (или) шероховатости предмета труда, а также фактуры обрабатываемой поверхности, вследствие хрупкого и (или) пластичного направленного разрушения, осуществляемого абразивными зернами, введенными в струю газа илижидкости;
Расчет параметров разрушения камня единичным алмазным зерном
Работа совершенная ядром уплотнения А за один цикл в режиме объемного разрушения камня (рисунок 3.8) определяется выражением: где Pj - нагрузка на ядро уплотнения, Па; V0; - объем ядра уплотнения, м ; ц. - коэффициент Пуассона камня; Fpl - сила разрушения камня единичным алмазным зерном; SKj — площадь контакта алмазного зерна с поверхностью камня, м ; Е - модуль Юнга природного камня, Па; ар — предел прочности природного камня на растяжение, Па; К - объемный модуль упругости; К = Е/3(1-2ц), Па. Нагрузка на ядро уплотнения вычисляется: где SPi — площадь поверхности разрушения камня единичным алмазным зерном за один цикл, м2 ; SVOi - поверхность ядра уплотнения, на которую действует нагрузка Різ м2. Выразим SPi через разрушаемый объем и расстояние до свободной поверхности Hj (толщину разрушаемого слоя) в виде: где кф — коэффициент формы отбиваемого объема камня Vj, с учетом отклонения от формы параллелепипеда. Рисунок 3.8 - Разрушение природного камня единичным алмазным зерном в режиме «скола»: 1 - алмазное зерно, 2 - связка шлифовального круга, 3 - объем камня, разрушаемого в режиме «скола». Площадь поверхности ядра уплотнения, на которую действует нагрузка Р; с учетом коэффициента контакта единичного алмазного зерна с камнем, определяется из выражения: где кк - коэффициент контакта алмазного зерна с камнем, d3- диаметр единичного алмазного зерна; hi — глубина распространения в массиве камня ядра уплотнения, формируемого единичным алмазным зерном, на которой затухает энергия силового воздействия, приводящего к разрушению камня: р h = где а0 - объемная прочность камня, а0 = К = Е/3(1-2п) [133]. При этом объем ядра уплотнения равен: Площадь контакта единичного алмазного зерна с поверхностью камня вы числяется: Работа по разрушению объема камня - V; должна быть равна работе производимой ядром уплотнения, поэтому, применяя АІ (3.49), составим уравнение закона сохранения энергии для одного цикла разрушения камня. Из уравнения (3.50) видно, что при постоянной силе Fpj разрушение природного камня происходит периодически: в ядро уплотнения с помощью единичного алмазного зерна вводится энергия, достаточная для разрушения опре-деленного объема материала Vj . При значении Aj ар кпл V/E разрушение камня не происходит. Работа А;, совершаемая ядром уплотнения, зависит от усилия на алмазном зерне (Fpi), физико-технических свойств природного камня (о"р, [І, Е, кпл), размера и формы алмазного зерна (kKd3), технологического параметра Hj (толщины слоя, разрушаемого единичным алмазным зерном). Из уравнения (3.50) определим объем камня, разрушаемый сколом за цикл: Из уравнения (3.51) определим значение минимальной силы воздействия алмазного зерна на камень, при котором разрушения камня не происходит, т.е. Vi = 0. Разрушаемый за один цикл объем камня V; в уравнении (3.51) является явной функцией Hj, поэтому, решая уравнение — = 0, получим: = 0 Из уравнения (3.53) определим оптимальную толщину разрушаемого слоя, снимаемого единичным алмазным зерном в режиме скола в зависимости от величины силового воздействия. опт При разрушении природного камня стружками оптимальной толщины Н, достигается максимальная производительность обработки при минимальной энергоемкости. При этом объем разрушения вычисляется из выражения: За один цикл разрушения в ядро уплотнения вводится энергия Qx равная: Минимальная энергоемкость разрушения может быть получена только при максимальном объеме разрушения камня единичным алмазным зерном Vimax (3.55), поэтому: Из выражения (3.61) следует: для обеспечения процесса алмазно-абразивной обработки природного камня с минимальной энергоемкостью, при оптимальном силовом воздействии, необходимо применять инструмент с максимально возможной зернистостью. Механизм разрушения природного камня выколом на одну свободную поверхность происходит под действием силы Fpi, приложенной к алмазному зерну, при этом формируется первичное ядро уплотнения V0n, которое расширяется перпендикулярно силе Fpi, параллельно свободной поверхности, в результате чего происходит формирование вторичного ядра уплотнения Vo2i [133]. Вторичное ядро уплотнения расширяется перпендикулярно свободной поверхности, и выкалывается некоторый объем массива камня Vj0 на одну свободную поверхность (рисунок 3.9). Для образования объемного разрушения (режим скола) необходимо соблюдать условие: 9 2 мазного зерна, г/тах = —— - максимальный КПД преобразования энергии 3(1-2//) ядром уплотнения[133]. При поверхностном разрушении работа равна:
Физико-технические свойства обрабатываемого материала
Известно, что горные породы (природный камень), представлены поликристаллическими телами имеющими пористость, слоистость, микро и макро-трещиноватость и другие дефекты.
Исходя из этого, используя феноменологический подход, определим основные физико-технические свойства и параметры строения природного камня, существенно влияющие на процесс круглого алмазного шлифования:где Е и [і - соответственно модуль Юнга и коэффициент Пуассона; ор -предел прочности при растяжении; кпл. - коэффициент пластичности о0 - контактная прочность; а — коэффициент теплопроводности. Приведенные параметры необходимы для определения прочностных параметров изготавливаемого изделия и расчета технологических параметров режима круглого шлифования.
Геометрические размеры изготовляемых изделий ограничивают величину силового воздействия алмазного инструмента на обрабатываемый материал при шлифовании:
Параметры обрабатываемых изделий опишем кортежем:где DHmax - соответственно минимальный и максимальный наружные диаметры изделия, dBmin и dBmax - минимальный и максимальный внутренние диаметр изделия, L„ — длина изделия, La — расстояние до опасного сечения, 8ит;п — минимальная толщина изделия.
Прочностные параметры изделия, ограничивающие силовое воздействие инструмента представлены кортежем:где аэкв и аа - напряжения в опасных сечениях, [ар] и [асж] допускаемые напряжения на растяжение и сжатие.
При круглом наружном шлифовании методом поперечной подачи изделие из природного камня находится под воздействием крутящего и изгибающих моментов (изгиб с кручением, рисунок 4.2). Для расчета изделия на прочность необходимо установить опасные сечения и построить эпюры изгибающих и крутящих моментов. В целях упрощения расчетов изделие круглого поперечного сечения, нагрузим внешними изгибающими и крутящими моментами.
В этом случае, применяя векторное изображение изгибающих моментов Му и Mz, определим вектор результирующего момента:Опасными сечениями являются точки пересечения контура данного сечения с силовой линией, в которых, действуют одновременно, нормальные напряжения от изгиба и касательные напряжения от кручения и имеют максимальные значения:
Условие прочности изделий из природного камня при круглом шлифовании определяется из системы уравнений с учетом минимально-допустимой толщины обрабатываемого материала 5тт (3.119)где атах и хтах — соответственно максимальное нормальное и касательное напряжения в опасном сечении, МПа; [ар] =ар/п, и [сгс?к] =.&a J n -соответственно допустимые напряжения на растяжение и сжатие в опасном сечении, МПа, где 7р и асж - соответственно пределы прочности камня на растяжение и сжатие, п — коэффициент запаса прочности; F - сила, действующая на изделие в опасном сечении, МПа; S — площадь сечения в опасном сечении, м"; zp и ур - расстояние точки приложения силы Р от оси изделия, м; za и уа -расстояние от оси изделия до опасной точки, м; Jy и Jz -осевые моменты инерции изделия в опасном сечении, м .
Эффективность применения алмазных шлифовальных кругов разных конструкций зависит, прежде всего, от правильного выбора характеристик режущей части. К ним относятся: тип связки, марка алмазного порошка, его прочность, зернистость и концентрация.
Алмазные шлифовальные круги для обработки природного камня работают в условиях высоких нагрузок и скоростей, поэтому для их изготовления применяется только металлические связки, имеющие высокую теплопроводность, прочность, износостойкость. Существуют различные типы металлических связок: медно-оловянные (Ml, МК, МИ и др.), алюминиевые (М5, МВ1 и др.), никелевые, вольфрамокобальтовые и другие.
Основные параметры связки, влияющие на процесс круглого алмазного шлифования, опишем кортежем: где асв — предел прочности связки при растяжении, асви- — предел прочности связки на изгиб, асв - теплопроводность связки, Нв — твердость связки по Бринеллю.
Следующей группой характеристик алмазно-абразивного инструмента являются параметры порошка. В соответствии с ГОСТ 9206-80 отечественной промышленностью выпускаются алмазные порошки из природных и синтетических алмазов. Стандартом регламентируется их марки, зернистость и технические требования к качеству и методам контроля. В соответствии с ГОСТ 9206-80 отечественной промышленностью выпускаются алмазные порошки из природных и синтетических алмазов. Основным критерием дифференцирования алмазных порошков на марки является механическая прочность на раздавливание зерен определенной зернистости.где арда - прочность алмазного зерна на раздавливание, ард,а,отж - прочность алмазного зерна на раздавливание после отжига,
Основные свойства инструмента для обработки природного камня опишем кортежем:где Тк — тип шлифовального инструмента (геометрические размеры и форма круга); Та - тип (марка) алмазного порошка; Тс - тип связки; 3 - зернистость алмазного порошка; Ка — относительная концентрация алмазов.
Геометрические размеры шлифовального инструмента выбираются, исходя из технических характеристик шлифовального оборудования, с учетом формы и размеров обрабатываемого изделия и максимальной величины силового воздействия инструмента на обрабатываемый материал.Зернистость алмазных порошков приведена в таблице 4.1.
В приводимых расчетах использовался средний взвешенный диаметр алмазного зерна, определенной зернистости.
