1.2. Физическая сущность процесса шлифования

В работах отечественных и зарубежных ученых, рассматривающих вопросы физической сущности процесса шлифования, определяются в основном две точки зрения.

Первая точка зрения берет за основу термический механизм процесса превращения алмаза в графит под воздействием высоких температур (порядка 300°С), которые возникают в зоне контакта кристалла алмаза с диском.

За основу другой точки зрения берется механический способ отделения от обрабатываемого кристалла мельчайших осколков в результате разрушения микронеровностей обрабатываемой поверхности под воздействием сил трения.

Ряд исследования подтверждают возрастание интенсивности обработки алмаза с повышением температуры окружающей среды в соответствии с гипотезой о термическом механизме процесса обработки алмаза с помощью алмазного порошка.

Например в работе Р. Гродзинского описаны методы сверления отверстий в алмазе и обработки его граней при высоких температурах (300°С).При этом процессы обработки идут интенсивнее и время обработки по сравнению с механическим способом сокращается с нескольких часов до нескольких минут.

Исследование Р. Ринкеля показали, что при шлифовании алмазов повышение температуры окружающей среды до 323С° удваивает эффективность процесса.

При термической обработке плоскости алмаза обрабатываются независимо от кристаллографических направлений т.к. алмаз не испытывает механических нагрузок.

Кристаллографические направления, в которых для съема припуска заданной величины нужны меньшие усилия резания, называются “мягкими” направлениями, а те направления , в которых нужны большие усилия резания называются “ твердыми” направлениями.

При высоких температурах процесс износа алмаза происходит за счет окисления алмаза и перехода его в другую аллотропическую модификацию - графит.

Существует и другая гипотеза, которая определяет механическую сущность процесса обработки алмаза.

М. Толковский в своей работе показывает, что алмаз состоит из маленьких октаэдрических и тетраэдрических блоков, связанных кристаллографическими плоскостями, связи между которыми разрушаются при шлифовании кристалла алмазными порошками.

Процесс обработки алмаза рассматривается как скалывание микроскопических кусочков алмаза по тем плоскостям, которые наиболее слабы для растяжения, т.к. алмаз наименее прочен при растяжении, чем при сжатии. Необходимые для процесса обработки усилия растяжения возникают за счет сил трения между алмазом и обрабатывающей частицей и сил поверхностного натяжения алмаза. Данная гипотеза подтверждалась экспериментально.

Эти две точки зрения на процессы происходящие при обработке алмаза диском, шаржированным алмазным порошком не исключают друг друга. Они основываются на действии возникающих при шлифовании сил трения. При обработке алмаза с помощью алмазного порошка имеют место и термические и механические процессы. Это подтверждается тем, что после обработки алмаза остаются отходы, которые содержат мелкие кристаллики алмазов и аморфный углерод.

Рис.1.1.

Рис. 1.2.

Рис. 1.3.

Рис. 1.4.

Рис.1.5.

Рис. 1.6.

Рис. 1.7.

Рис. 1.8.

При обработке алмаза алмазным порошком на чугунном диске на основании многолетнего опыта установлена зависимость интенсивности процесса шлифования (которая определяется величиной съема алмаза в единицу времени):

1. от ориентации алмаза рис. 1.1, 1.2.

2. от скорости шлифования рис.1.3

3. от удельного давления на контактную поверхность рис.1.5.

4. от зернистости и концентрации алмазного порошка на рабочей поверхности ограночного диска рис.1.7, 1.8.

Причем по результатам исследования влияния скорости на съем материала при шлифовании алмаза установлено, что с увеличением скорости шлифования интенсивность съема увеличивается как в “твердом”, так и в “мягком” направлениях. Зависимость интенсивности съема алмаза от окружной скорости дисков показана на рис.1.4.

Большое влияние на интенсивность процесса шлифования имеет удельное давление обрабатываемого алмаза на нерабочую поверхность диска. По данным ВНИИГознака температура в зоне резания

-для “твердого” направления 650-700°С;

-для “мягкого” направления 550-570°С.

Зависимость температуры от усилия прижима алмаза к ограночному диску представлена на рис.1.6.