Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблемы и перспективы развития процесса шлифования титановых сплавов 10
1.1. Особенности процесса шлифования титановых сплавов 10
1.2. Эффективные методы шлифования титановых сплавов 13
1.3. Достижения теоретических исследований в области алмазного шлифования 23
1.4. Шлифование прерывистыми кругами 29
Выводы, цель и задачи исследований 33
Глава 2. Построение рабочих моделей процесса шлифования прерывистыми кругами 3 6
2.1. Определение технологических возможностей прерывистого круга 38
2.2. Механическая модель шлифования прерывистыми кругами 45
2.3. Гидродинамическая модель шлифования прерывистыми кругами 51
2.4. Теплофизическая модель процесса шлифования прерывистыми кругами 57
Выводы 68
Глава 3. Экспериментальные исследования процесса шлифования алмазным прерывистым кругом 70
3.1. Исследования процесса стружкообразования 71
3.2. Распределение СОТС по поверхности круга при периферийном шлифовании плоских поверхностей прерывистыми кругами 79
3.3. Распределение гидродинамического давления по поверхности заготовки относительно зоны резания при плоском шлифовании 86
3.4. Динамика сил резания при шлифовании прерывистыми кругами 89
3.5. Экспериментальное исследование температур в зоне резания при работе прерывистым шлифовальным кругом 97
Выводы 102
Глава 4. Методика построения технологии шлифования прерывистыми кругами 104
Основные выводы 116
Заключение 118
Список использованной литературы 122
Приложение 133
- Достижения теоретических исследований в области алмазного шлифования
- Гидродинамическая модель шлифования прерывистыми кругами
- Распределение СОТС по поверхности круга при периферийном шлифовании плоских поверхностей прерывистыми кругами
- Методика построения технологии шлифования прерывистыми кругами
Введение к работе
В соответствии с современными тенденциями развития технологии машиностроения, предусматривающими повышение производительности, точности и качества обработки, все большее значение приобретает процесс шлифования - один из важнейших способов обработки резанием.
Широкому распространению шлифования способствует разработка новых высокопроизводительных абразивных материалов, инструментов и методов обработки. При этом шлифование становится конкурентом таким методам лезвийной обработки, как точение и фрезерование. Обработку ряда весьма прочных материалов, таких как титановые сплавы, применяемых в авиационной, ракетной и космической технике, машиностроении, металлургии, нефтяной и газовой промышленностях можно производить преимущественно лишь абразивными инструментами. Все более увеличивается количество и номенклатура шлифовальных станков, достигая в отдельных отраслях производства, например при изготовлении подшипников, 60 -г 70 % станочного парка.
Тем не менее, процесс шлифования, являющийся финишным этапом обработки деталей машин и механизмов, в результате которого происходит окончательное формирование поверхностного слоя, для этих сплавов изучен не в полной мере. Это в свою очередь значительно затрудняет освоение производства изделий из новых конструкционных материалов.
К основным проблемам, связанным с их обработкой, можно отнести адгезию, диффузию и химическое взаимодействие обрабатываемого и обрабатывающего материалов под действием высоких температур, возникающих в зоне резания. Это приводит к нерациональному использованию ресурса инструмента и ухудшению качества поверхностного слоя обрабатываемой заготовки.
В процессе обработки титановых сплавов период стойкости кругов уменьшается в 15 +• 20 раз по сравнению со шлифованием конструкционных сталей, а затраты времени, связанные с правкой, доходят до 60 + 70 % от общих затрат на операцию. Износ рабочей части абразивных кругов при правке составляет 60 + 95 % от общего износа. Коэффициент полезного использования абразивных кругов очень низок: 0,05 + 0,5.
Существующие способы повышения эффективности шлифования титановых сплавов не предусматривают оптимизацию и управление временной стабильностью характеристик процесса резания. Обеспечение заданного качества поверхностного слоя заготовки при шлифовании в настоящее время для каждого конкретного случая решается опытным путем - подбором условий обработки, которые не всегда оказываются достаточно производительными и экономичными.
Сложность взаимных связей параметров процесса шлифования и сопровождающих его явлений служат причиной недостаточно полного его математического моделирования в настоящее время. Достижения последних лет в области снижения теплонапряженности процессов шлифования не решают в полной мере проблемы высокопроизводительной бездефектной обработки заготовок из титановых сплавов.
Современная наука о шлифовании в большей части основана на экспериментальных данных или общих теоретических модельных разработках с большой степенью абстракции, лишь качественно оценивающих протекающие при шлифовании процессы. Большой практический опыт, накопленный за многие десятилетия эксплуатации имеющегося шлифовального оборудования, позволял до сих пор с той или иной степенью эффективности выполнять шлифовальные работы. Однако, при расширенном внедрении титановых сплавов для управления интенсивным, высококачественным шлифованием нужны строго обоснованные, вполне определенные функциональные зависимости критериев процесса резания от режимов шлифования, геометрических и технологических характеристик инструмента и обрабатываемой заготовки, а также от степени затупления инструмента в пределах периода его стойкости.
При дальнейшем развитии технологии шлифования повышение качества и производительности обработки возможны лишь на базе теории, описывающей основные закономерности оптимизации процесса шлифования и их связи с формированием свойств поверхностного слоя заготовок. Это позволит управлять процессом шлифования с целью обеспечения заданного качества обработки при возможно большей производительности, а также определить пути интенсификации процессов и расширения их технологических возможностей.
В связи с этим разработка научных основ создания высокопроизводительного бездефектного шлифования титановых сплавов на базе новых технических решений представляет актуальную научно-техническую проблему, имеющую важное народнохозяйственное значение, решение которой в масштабах страны позволит получить значительный экономический эффект как в сфере производства, так и в сфере применения изделий машиностроения.
Одним из таких решений является применение прерывистых алмазных шлифовальных кругов, обеспечивающих подачу смазочно-охлаждающей технологической среды (СОТС) непосредственно в зону резания через впадины, расположенные на их рабочей поверхности. Однако для внедрения этих кругов на машиностроительных предприятиях требуется научное обобщение и теоретическое обоснование широкого круга вопросов, связанных с характерными особенностями процесса шлифования данными кругами.
На основании этого автором поставлена цель: повышение эффективности обработки заготовок из титановых сплавов за счет подачи СОТС непосредственно в зону резания через впадины прерывистого шлифовального круга и внедрение результатов исследований в промышленность в виде алгоритма по определению оптимальных параметров прерывистого шлифовального инструмента и режимов обработки.
Теоретические исследования проводились на базе научных основ технологии машиностроения, теории и теплофизики процесса шлифования, теории математического моделирования сложных систем и процессов, технической и теоретической гидродинамики, теории многокритериальной оптимизации, средств вычислительной техники, математического анализа и интегрального исчисления.
Экспериментальные исследования проводились на основе разработанных автором и стандартных методик в лабораторных и производственных условиях на специально спроектированных и изготовленных установках и модернизированных станках с использованием современной контрольно-измерительной аппаратуры с применением методов математической статистики и планирования экспериментов.
По результатам исследования влияния геометрических характеристик прерывистого круга на контактные процессы в зоне резания формализовались математические модели этих процессов. На основе комплексного изучения тепловых, гидродинамических и других явлений, сопровождающих периферийное алмазное шлифование прерывистыми кругами с принудительной подачей СОТС в зону резания, в данной работе установлены их основные закономерности и разработаны математические модели процессов. Обоснованы и реализованы методы управления процессом бездефектного шлифования поверхностей заготовок из титановых сплавов. Получен алгоритм и представлена методика расчета оптимальных параметров прерывистого инструмента, расширяющего технологические возможности бездефектного шлифования плоских поверхностей в зависимости от параметров оптимизации.
Основные положения диссертации докладывались на международных, республиканских, межвузовских конференциях и семинарах. Основное содержание диссертации опубликовано в 12 работах.
Диссертация содержит введение, 4 главы, заключение и 2 приложения.
В главе 1 проведен анализ современного состояния проблемы шлифования титановых сплавов и сформированы задачи, решение которых необходимо для достижения поставленной цели работы.
Во второй главе приведено теоретическое обоснование решения задач путем исследования технологических возможностей и механических особенностей процесса шлифования прерывистыми кругами, а также гидродинамических и тепловых явлений происходящих в зоне резания.
В третьей главе приведены описания методов экспериментальных исследований, экспериментальная проверка решения задач, оценка точности, анализ сходимости опытных и теоретических результатов.
В четвертой главе представлена методика построения технологии шлифования прерывистыми кругами с подробной разработкой схемы оптимизации параметров прерывистого круга и алгоритма, позволяющего оптимизировать режимы шлифования при обработке заготовок из титановых сплавов.
В заключении подведены итоги работы, сформулированы основные выводы по результатам исследований.
В приложении 1 приведены таблицы расчетных и экспериментальных данных; в приложении 2 - расчет оптимальных характеристик прерывистого шлифовального круга при заданных режимах резания и подаче СОТС.
Достижения теоретических исследований в области алмазного шлифования
При создании математических моделей алмазного шлифования общепринятым является допущение того, что все кинематические соотношения рассматриваются в одной плоскости (торцевом сечении круга). Алмазное зерно представляет собой многогранник. неправильной формы, имеющий условные размеры: ширина зерна в мм: Ъ = 10 3 Na, где Na - размер ячейки нижнего сита в мкм по ГОСТ 9206-80; длина зерна в мм: /3 =1,7-6; средняя величина вылета зерна из связки в мм: а = Е.П. Калининым [30] предложены формулы для определения фактического расстояние между соседними алмазными зернами: где С = 0,5 (62 - Фа) - номер структуры; Фа - фазовый состав алмазных зерен в объеме инструмента, %. Относительное количество режущих зерен на поверхности круга с учетом износа инструмента %: где hu - величина износа зерен круга (0 hu a). В процессе правки, зерна инструмента также изнашиваются на определенную величину, в зависимости от способа правки [30,48], поэтому величина износа всегда больше нуля. Расстояние между режущими зернами: Количество зерен, располагающихся на рабочей поверхности круга: где а2 =0,33-102 -(31- C)J - относительное количество зерен на рабочей поверхности %. Количество режущих зерен на поверхности круга: - диаметр площадки износа задней поверхности зерна. Формула по определению количества режущих зерен не учитывает режим обработки, в то время как с увеличением толщины среза наблюдается увеличение количества участвующих в резании зерен [107]. Для осуществления процесса резания толщина срезаемой стружки хср должна превышать толщину сминаемого слоя хсм, величина которого зависит от радиуса скруглення зерна г и угла сдвига в: х хсм =r-(l-cos6 ). Так как в реальности при работе зерном с закругленным радиусом процессу резания предшествует процесс смятия поверхностного слоя.
В общем случае если хср хсм, то идет только процесс смятия металла без отделения стружки. Радиус скруглення зерна при вершине определяется по формуле: г = 0,3-10"3 -Na. При расчете по данной формуле радиус при вершине оказывается в несколько раз больше фактических размеров радиусов округления вершин отдельных зерен, не участвовавших в работе при шлифовании. Однако, как известно, сразу после начала шлифования вершины режущих зерен интенсивно притупляются с образованием на них площадок износа. При этом радиус кривизны при вершинах, как совершенно справедливо отмечают С.Н. Корчак, А.Н. Резников и др. [58], значительно возрастает, приближаясь к значениям, определяемым данной формулой. До недавнего времени при рассмотрении процесса шлифования не учитывалась возможность возникновения кавитации, и не рассматривалось ее влияние на процесс резания. Между тем, эксперименты, проведенные Г.Х. Юсуповым, А.В. Репко, Т.Ю. Пузыревой, Е.В. Чумаковой, П.И. Ящерицыным [56, 59, 102, 105, 108] показали, что шлифование кругами сплошной, перфорированной и прерывистой конфигурации сопровождается интенсивной кавитацией СОТС в зоне контакта шлифовального круга с обрабатываемым изделием. Кавитационное течение характеризуется числом кавитации: При захлопывании кавитационный пузырек с большой скоростью генерирует волну, которая вызывает ударное взаимодействие жидкости с твердым телом. Давление в окрестности пузырька достигает примерно 200...350 МПа, а температура -1000...1200 С [9, 85]. Возникновение ударной волны при захлопывании кавитационных пузырьков способствует проникновению СОТС в зону резания по мельчайшим капиллярным ходам, образующимся между шероховатыми поверхностями круга и заготовки. Большой вклад в развитие гидродинамики процесса шлифования был внесен А.В. Репко [59], которым были проведены теоретические и экспериментальные исследования кавитации в потоке СОТС, микровыхлопа СОТС при шлифовании, параметров сферического точечного взрыва -микровыхлопа СОТС и очистки от стружки шлифовальных кругов с принудительной подачей СОТС. В области исследования силовых зависимостей процесса шлифования Д.Г. Евсеев и В.И. Островский [21, 48] получили формулы для определения силы резания, учитывающие большое количество параметров процесса обработки. Но их зависимости не предусматривают величину износа инструмента, влияющую на изменение количества режущих зерен одновременно участвующих в процессе резания, а также влияние СОТС и ее свойств на условия трения в зоне обработки.
Гидродинамическая модель шлифования прерывистыми кругами
Главным фактором эффективности конструкции круга при шлифовании с охлаждением является количество СОТС Q,/;, проходящей через зону резания. Для сравнения рассмотрим гидродинамику процесса шлифования кругом стандартной конфигурации и прерывистым [72]. Отличительной чертой прерывистого круга от существующих на сегодня кругов, является то, что в процессе обработки СОТС проходит по всей плоскости резания с большой скоростью и большим объемом. Благодаря этому появляется возможность регулирования температуры обрабатываемой поверхности. Рассмотрим условия проникновения СОТС во впадину прерывистого круга. Пусть зерно, расположенное на кромке выступа, заданной формы и среднестатистических размеров обтекается безграничным, установившимся потоком СОТС рис. 2.6. Схема кавитационного обтекания Эфроса - Гилбарга Будем считать, что обтекание зерна соответствует схеме кавитационного течения Эфроса - Гилбарга (кавитационное течение характеризуется числом кавитации 0-=---1). Границы каверны в ее концевой части поворачиваются на 180, и это приводит к образованию возвратной струи, уносящей некоторую часть жидкости из основного потока во впадину. Критическая точка Н находится ниже концевой части каверны. Если же длина кавитационной каверны 1К1„. будет более расстояния между зернами соседних выступов, то обтекание зерна будет соответствовать схеме Рябушинского (рис. 2.12), при которой возвратной струи не образуется.
В связи с этим, количество СОТС, поступающей в зону резания при работе прерывистым кругом, будет зависеть только от величины пограничного слоя, образующегося на круге, как и при шлифовании сплошным кругом. В связи с возникновением кавитации, рассмотрение схемы взаимодействия шлифовального круга и заготовки с потоком СОТС в зоне резания, как течение жидкости в узких (капиллярных) щелях, где движение жидкости носит ламинарный характер, не предоставляется возможным. Второй причиной, опровергающей наличие ламинарного течения между кругом и заготовкой, является то, что шлифование сопровождается высокими температурами и давлениями в зоне резания, что также соответствует турбулентному режиму течения жидкости. Как уже было отмечено, за время контакта шлифовального круга со струей СОТС на нем успевает образоваться тонкий неподвижный слой жидкости толщиной S {рис. 2.14), который, и является основным источником ее подачи в зону резания при работе сплошным кругом. Схема проникновения СОТС в зону резания За время прохождения этого слоя через поверхность резания, в результате сильного теплового воздействия со стороны заготовки и стружки, он частично либо полностью переходит в состояние пара. При парообразовании всего пограничного слоя, что наиболее характерно при обработке титановых сплавов и жаропрочных сталей с большими глубинами резания, происходит взаимодействие раскаленной поверхности стружки с поверхностью связки в результате которого, резко возрастает вероятность засаливания инструмента. Характерной чертой шлифования прерывистыми кругами, является то, что значительно большее количество СОТС проникает в зону резания через впадины на круге вслед за резанием [73].
Это позволяет охладить поверхность резания до необходимой температуры, обеспечивающей отсутствие тепловых дефектов, способных возникнуть в результате воздействия каждого последующего выступа. В процессе обработки СОТС необходимо подавать так, чтобы нижняя граница потока проходила по касательной к кругу, как это показано на рис. /. /. Это позволяет обеспечивать максимальную длину дуги контакта АВ шлифовального круга с потоком СОТС, тем самым, увеличивая количество ее проникновения во впадину, и соответственно на поверхность резания. Длину дуги контакта АВ в этом случае можно определить исходя из геометрических расчетов По длине контакта и скорости вращения круга определим время взаимодействия впадины с потоком СОТС: Тогда расход СОТС из подающего сопла Q со скоростью движения ух = — — через впадину площадью S„ = — В составит: Исходя из полученных данных уравнений (2.26) и (2.27) определяется объем жидкости, которая проникает во впадину без учета кавитационного течения: Приравнивая уравнения (2.28) и (2.29) определяется минимально допустимая глубина впадины, при которой охлаждающая жидкость будет оказывать максимальное воздействие на процесс резания по причине ее максимального расхода: Уменьшение глубины впадины (при изготовлении или в процессе износа круга) менее минимально допустимой приведет к снижению количества жидкости захватываемой впадиной и соответственно участвующей в обработке, тем самым, будет препятствовать максимальной эффективности использования СОТС. Увеличение глубины впадины способствует снижению жесткости инструмента, возникновению вибраций и снижению качества обработки, что также нежелательно.
В связи с тем, что процесс шлифование с подачей СОТС сопровождается явлением кавитации (выделением из жидкости парогазовых пузырьков по причине возникновения пониженного давления в потоке), как это показано на рис. 2.15, впадина оказывается частично заполнена парогазовыми пузырьками.
Распределение СОТС по поверхности круга при периферийном шлифовании плоских поверхностей прерывистыми кругами
С целью определения методов повышения эффективности использования СОТС при шлифовании, были проведены исследования гидродинамических явлений, протекающих в зоне обработки под действием жидкостных потоков [78]. Как было отмечено в главе 2, в процессе шлифования между кругом и заготовкой образуется слой парогазовых пузырьков, препятствующих проникновению СОТС в зону резания. Для определения величины этого слоя исследовалось распределение жидкости и скорости ее потока по периферии шлифовального круга путем его приближения к плоской пластине (образцу) на станке модели ЗЕ642Е. Измерение гидродинамического давления СОТС осуществлялось с помощью установки, схема которой приведена нарис. 3.8. В приспособлении закреплялся металлический образец, в котором было просверлено сквозное отверстие диаметром 0,5 мм. Непосредственно через него измерялось гидродинамическое давление СОТС в исследуемой зоне с помощью датчика давления МРХ4115 А. Шлифование производилось. шлифовальными кругами сплошной и прерывистой конфигурации с применением СОТС: 2 %-ный раствор соды в воде. Скорость вращения шлифовального круга 20 м/с. Зазор h между шлифовальным кругом и образцом вымерялся при помощи набора щупов. На основании проведенных экспериментов была определена зависимость гидродинамического давления Р (кПа) в исследуемой зоне на поверхности заготовки от зазора h между шлифовальным кругом и образцом (мм) рис. 3.9 -3.11 (числовые значения приведены в Приложении 1, таблица 4).
При вращении сплошного круга если зазор h между поверхностью круга и образцом окажется больше ширины кавитационной каверны ак, то, благодаря возникновению возвратной струи, СОТС будет поступать в зазор, что сопровождается понижением давления (рис. 3.9).
Точка минимального давления (/г=0,09 мм) соответствует максимальной скорости потока СОТС, проходящего через исследуемую зону.
При относительно больших зазорах ( 150мкм) поверхность экспериментального образца покрывается прилипшей к ней жидкостью, возникает так называемый пограничный слой. Скорость движения жидкости в этом слое на поверхности образца равна нулю - изменение давления не наблюдается.
При уменьшении зазора между кругом и образцом менее 90 мкм, происходит увеличение давления, что является следствием уменьшения скорости потока СОТС, проходящей через рассматриваемую зону, в результате перехода движения слоя жидкости в движение потока парогазовых пузырьков. И в конечном итоге (при зазоре 70 мкм) через исследуемую зону начинает проходить только поток, обогащенный парогазовыми пузырьками, которые при схлопывании способствуют повышению давления. На основании этого можно считать, что в момент касания сплошного шлифовального круга с обрабатываемой поверхностью, СОТС поступает в зону резания не в виде потока жидкости, а в виде парогазовых пузырьков с тонкими оболочками, что сопровождается повышением давления из-за разогрева парогазовых пузырьков и пленок.
При работе прерывистым кругом возникает иная картина распределения гидродинамического давления по исследуемой поверхности заготовки в зависимости от величины зазора (рис. 3.10).
При относительно больших зазорах, как и в предыдущем случае, поверхность образца покрывается пограничным слоем жидкости. Однако точка минимального давления соответствует не только максимальной скорости потока, но и моменту перехода движения слоя жидкости в движение потока парогазовых пузырьков и охлаждающей жидкости, оказавшейся во впадинах прерывистого шлифовального круга. Дальнейшее уменьшение зазора, вплоть до касания с заготовкой, не влияет на установившееся давление, так как скорость прохождения СОТС через исследуемую зону становится установившейся величиной в связи с постоянством окружной скорости.
Таким образом, в момент касания прерывистого шлифовального круга с обрабатываемой поверхностью, СОТС поступает в зону резания не в виде потока жидкости, а в виде парогазовых пузырьков с тонкими оболочками на поверхности инструмента и охлаждающей жидкости с небольшим количеством парогазовых пузырьков, оказавшейся во впадинах прерывистого шлифовального круга.
Как видно из графика {рис. 3.10) величина максимального разрежения не зависит от расхода подаваемой охлаждающей среды (при подаче 5 л/мин), так как скорость ее прохождения через зону резания является постоянной величиной. Увеличение длин впадин приводит к одновременному росту количества жидкости, проходящей через зону обработки, поэтому снижение давления в этой зоне усиливается {рис. 3.11).
В процессе шлифования очень важно, чтобы СОТС проходила по всей ширине зоны контакта. Это обеспечит стабилизацию тепловых процессов в каждой точке обрабатываемой заготовки. В связи с этим были проведены экспериментальные исследования распределения гидродинамического давления по ширине круга {рис 3.12 и Приложение 1, таблица 6).
Методика построения технологии шлифования прерывистыми кругами
Разработку технологии шлифования титановых сплавов прерывистыми алмазными кругами необходимо проводить в следующей последовательности: а) Формализация критериев оптимальности процесса шлифования (производительность, шероховатость, температура обрабатываемой поверхности, глубина прижогов, температура на поверхности зерна, сила воздействия на зерно, и т.д.) в виде функций от режимов обработки, параметров круга, свойств СОТС и ее расхода, и т.д. б) Экспертная оценка ранга важности каждого критерия. в) Построение моделей (гидродинамической, механической и теплофизической - являющихся составляющими обобщенной модели шлифования) в виде задач оптимизации. г) Выдача рекомендаций по режиму обработки, расходу СОТС, параметрам прерывистого инструмента, оборудованию. Оптимальным режимом резания при шлифовании следует считать режим, который обеспечивает высокую производительность, наименьшую себестоимость и получение требуемого качества шлифованной поверхности.
Для его определения необходимо: а) на основании имеющихся исходных данных: - технической характеристики оборудования (частота вращения шпинделя, мощность привода главного движения, диапазон подач); - физико-механических свойств обрабатываемого материала (коэффициент теплопроводности, модуль упругости, предел прочности, удельная теплоемкость, коэффициент температуропроводности, плотность); - параметров, конструкции и физико-механических свойств алмазного инструмента (радиус круга, его ширина; размеры выступов и впадин, угол их наклона к оси шпинделя; зернистость; фазовый состав алмаза; величина износа зерен круга; коэффициент теплопроводности; модуль упругости; предел прочности; удельная теплоемкость; коэффициент температуропроводности); - свойств СОТС (удельная теплоемкость, плотность, коэффициент теплоотдачи, динамический коэффициент вязкости, коэффициент теплопроводности, коэффициент температуропроводности, теплота парообразования) и ее расхода; формализовать критерии оптимальности процесса; б) формализовать зависимости параметров, входящих в целевую функцию, на основании построения гидродинамической, механической и теплофизической моделей процесса шлифования прерывистыми кругами; в) на основании разработанного алгоритма (рис. 4.1) объединить решения по составляющим моделям в общий процесс оптимизации. По сути, критерии оптимизации должны стремиться к оптимальному, либо экстремальному значению (минимуму или максимуму).
В реальности, оптимизации всех (в данном случае семи) критериев одновременно может не произойти, следовательно, как таковых общих решений не окажется. Таким образом, не окажется рекомендаций к технологии шлифования. Для технолога наиболее важно знать режимы обработки, удовлетворяющие всем критериям эффективной обработки. В связи с этим, критерии наиболее рационально описывать не в виде функций оптимизации, а в виде неравенств (если критерий второстепенный). В случае необходимости обеспечения оптимизации каких-либо конкретных критериев, в целевую функцию необходимо ставить знак равенства, таким образом, область решений резко сокращается. На основании разработанного алгоритма были произведены расчеты рекомендуемых режимов резания для шлифования титановых сплавов ВТ 6 и ВТ 14 прерывистыми алмазными кругами (таблица 4.1). При возникновении ситуации отсутствия рекомендаций (в случае многокритериальной оптимизации), возникает необходимость в проектировании прерывистого круга. Процесс определения оптимальных параметров прерывистого инструмента производится по этой же методике, но сводится к решению обратной задачи - в которой переменные параметры (режимы резания) предыдущего случая становятся постоянными и наоборот (размеры выступов и впадин -определяемые величины). Оптимизация параметров круга представлена схематично нарис. 4.2. Рассмотрим разработанную методику проектирования на примере. Допустим, необходимо обработать плоскую поверхность заготовки (рис. 4.3) из титанового сплава ВТ 14 с получением шероховатости Ra 0,16 и максимальной глубиной прижогов 0,03 мм. Ширина обрабатываемой поверхности 12 мм. Обработка этой поверхности сплошным кругом вызывает на выходных кромках появление цветов побежалости от соломенного до синего. В местах прижогов, травлением обнаруживаются участки с пониженной травимостью структуры (белые пятна). Структура белых пятен отличается от структуры основного материала и аналогична структуре материала после закалки, поэтому детали не могут работать в условиях высоких температур. Так как обработка титановых сплавов сопровождается повышенной теплонапряженностью, необходимо назначать материал зерен и связки с максимальным коэффициентом теплопроводности для наибольшего отвода тепла инструментом с поверхности заготовки [16]. Из всех существующих материалов, используемых для изготовления шлифовальных кругов, наибольшей теплопроводностью обладает алмаз, а из связок - металлическая связка [20]. По тому, как шлифование прерывистым кругом сопровождается усиленным воздействием на зерна, необходимо назначать алмазные зерна высокой прочности - АС6, которые в свою очередь предназначены для изготовления инструментов на металлической связке, работающих при больших удельных нагрузках.
