Повышение производительности и качества распиливания сверхтвердых кристаллов путем сообщения заготовке вынужденных колебаний

Abstract

Объектом исследования является процесс распиливания сверхтвердых кристаллов, включая монокристаллы алмаза, при сообщении заготовке вынужденных колебаний. Целью работы является теоретическое и технологическое обеспечение повышения производительности и качества распиливания сверхтвердых кристаллов, включая монокристаллы алмаза, путем сообщения заготовке вынужденных колебаний, управляющих кинематикой и динамикой взаимодействия инструмента с заготовкой, процессом хрупкого разрушения ее материала и условиями формирования шероховатости распиленной поверхности заготовки. В работе применялись положения технологии машиностроения, теории колебаний, теоретической механики, теории резания, механики разрушения твердых тел, теории трения и изнашивания. Исследования проводились с использованием ЭВМ, оптических, механических и электронных приборов, промышленных и опытных образцов технологического оборудования и оснастки. Разработана математическая модель, позволяющая исследовать кинематику и динамику взаимодействия элементов колебательной системы «заготовка–распиловочный диск». Разработана математическая модель процесса распиливания кристаллов алмаза, позволяющая производить количественную оценку степени повышения производительности виброударной обработки, по сравнению с традиционным распиливанием. Дана оценка влияния виброударного режима на изменение удельной работы хрупкого разрушения материалов. Раскрыты особенности процесса распиливания в виброударном режиме. Получены экспериментальные зависимости значений интенсивности обработки и шероховатости распиленной поверхности для различных значений статической нагрузки при традиционном и виброударных режимах обработки. Установлено, что использование вынужденных колебаний, частота которых кратна резонансной частоте распиловочной секции, позволяет добиться максимального повышения производительности при наименьшей шероховатости обработанной поверхности. Получены данные, отражающие влияние виброударного режима распиливания на стойкость режущего инструмента. Результаты работы нашли применение в алмазообрабатывающей промышленности.