Systems. Methods. Technologies 4 (40) 2018

Системы Методы Технологии. В.Ю. Попов и др. Физические модели … 2018 № 4 (40) с. 32-39 33 zirconium diboride and others. The analysis of the experimental results obtained by domestic and foreign researchers shows that hybrid and combined processing technologies, in the full diversity of their combination, make it possible to enhance the advantages of various methods and avoid their technical limitations.The results obtained, presented in this article, open up new directions in the development of methods of combined diamond grinding, the study of the causes of loss of the cutting properties of diamond tools on a metal bond when processing various high-strength materials. They make it possible to work out a new scientific approach to substantiating the me- chanism of the formation of a greasy layer, which imposes certain technical restrictions on the use of diamond tools. Keywords: metal cutting tools; diamond processing; surface quality; combined processing. Введение Засаливание — это непрерывный процесс адгези- онно-диффузионного засорения абразивного слоя шлифовального инструмента элементами обрабаты- ваемого материала, влекущий за собой потерю его режущей способности. На сегодняшний день уста- новлено, что перенос частиц шлама носит адгезион- но-диффузионный характер, а для его научного обоснования требуется расширить масштаб исследо- ваний от макроуровня, через микро-, к атомному уровню. Наиболее производительным является использо- вание не абразивных, а алмазных кругов на металли- ческой связке [1; 2; 4–6; 8; 10–13]. Однако и в этом случае из-за интенсивного засаливания область их эффективного применения весьма ограничена, а сам процесс адгезионно-диффузионного взаимодействия, равно как дефектный слой обработанной поверхно- сти, недостаточно исследованы. Известно, что затачивание режущего инструмента происходит при непосредственном контакте режущей поверхности круга с обрабатываемым материалом и взаимодействии с естественной внешней средой. При этом на границе контакта создаются специфические условия для протекания сложнейших механических, физических, химических процессов и реакций [3; 9; 14–16]. Можно считать, что одним из главных источ- ников энергий при алмазной обработке является вы- сокая температура. Следует также отметить непосред- ственное влияние температуры на образование таких дефектов, как микро- и макротрещины, прижоги, ос- таточные напряжения, изменение структуры поверх- ностного слоя [13; 14; 16; 20; 21]. Роль температуры велика и в процессах пластической деформации по- верхностного слоя, процессах усиления или ослабле- ния адгезионно-диффузионных и окислительных яв- лений. Наши исследования показывают, что именно эти процессы и реакции ответственны за формирова- ние рабочего слоя затачиваемого инструмента, т. е. за его качество, а также за засаливание шлифовального круга. Однако это явление недостаточно исследовано с атомно-молекулярных позиций, и поэтому физико- химический аспект процесса засаливания по- прежнему остается спорным. В то же время, механическое вскрытие засален- ной поверхности показывает, что алмазные зерна находятся в удовлетворительном состоянии. Следо- вательно, круг теряет режущую способность не из-за естественного засаливания, а в связи с тем, что над ними образовался новый слой, препятствующий контакту зерен с обрабатываемой поверхностью [2; 14; 20]. Различным аспектам теории и практики технологии шлифования посвящены работы Г.В. Бокучавы, А.С. Васильева, М.Б. Гордона, А.И. Грабченко, И.П. За- харенко, А.Н. Короткова, С.Н. Корчака, Т.Н. Лоладзе, Г.Б. Лурье, Л.Л. Мишнаевского, А.А. Панова, С.И. Пет- рушина, В.Н. Подураева, Ю.В. Полянскова, С.А. Попова, А.И. Промптова, Х.М. Рахимянова, С.Г. Редько, А.Н. Рез- никова, В.В. Рыжова, Ф.М. Седыкина, М.Ф. Семко, А.Г. Суслова, И.Х. Чеповецкого, A.B. Якимова, А.С. Ям- никова, П.И. Ящерицина и др. Вопросам обеспечения режущей способности алмазных кругов, а также исследо- ванию контактного взаимодействия посвящены работы отечественных ученых С.Н. Корчака, Е.П. Мельниковой [17], А.Ю. Попова [8], Ю.М. Правикова, А.В. Репко [18], А.Н. Унянина [19], Л.В. Худобина [20], С.С. Черепанова, В.С. Шоркина [14], А.С. Янюшкина [21], а также ряда зарубежных авторов — J. Badger, Guo Changsheng, P. Chevrier, R.S. Hahn, M. Hitchiner, I. Inasaki, R.I. King, I.D. Marinescu, S. Murphy, G.E. O’Donnell, P. Padilla, W.B. Rowe, O. Sinot, M. Stephen, Taghi Tawakoli, E. Uhlmann и др. Существенный вклад в совершенствование теории функционала плотности, исследование электронной струк- туры вещества с акцентом в области развития резания мате- риалов внесли работы ученых Ю.Г. Кабалдина [22–24], В.Г. Заводинского [25–27], И.В. Матюшкина [28] и др. Методология. Ключевым моментом понимания меха- низмов адгезионно-диффузионного взаимодействия явля- ется четкое разграничение двух процессов, в этом участ- вующих: схватывание материалов, т. е. момент формиро- вания адгезионного соединения, и последующий процесс его разрушения, если он происходит. При изучении пер- вого процесса требуются результаты энергетических рас- четов системы, при изучении второго процесса — при- знаки, свидетельствующие о разрушении связей между контактирующими атомами. В исследованиях, проведенных ранее [29], были опре- делены три основных вида формирования адгезионного контакта при нанесении вибрационных химико- механических покрытий: – за счет воздействия внутренней энергии на химию процесса путем механического сближения материалов и удерживания на поверхности силами Ван-дер-Ваальса; – в результате электронного взаимодействия атомов в процессе химических преобразований поверхностного слоя; – за счет подводимой энергии для протекания химиче- ских реакций и образования химических соединений. Эти исследования дополняют разработанную ранее про-