Enhancing the effectiveness of the diamond metal bond instrument when grinding high-strength materials

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The objective is to identify the nature of the clogging process at the implementation of abrasive instrument in the processing of tough materials and to propose the technology recommendations to minimize the clogging, which will enable the enhanced use of the diamond metal bond instrument during grinding and reducing the costs of advanced and competitive products manufacturing. The research provides the analysis of the diamond metal bond wheels cutting capacity. It also gives a brief overview of the reasons for the loss of the abrasive instrument working capacity as well as evaluates the adhesive and diffusion processes in the cutting zone. The clogging of the grinding wheel is noted to be the main reason for the low working capacity of the diamond instrument. Methods: The experimental research was carried out on the 3D642E machine modernized for the process of the electric discharge diamond grinding and corresponding to the metrological requirements for the verification of product quality indicators. Structural research was carried out using optical and scanning microscopy, spectral and X-ray analysis. The samples were investigated on ARL X'TRA X-ray diffractometer, Carl Zeiss EVO50 scanning electron microscope with the EDS X-Act Integrated Chemical Analyzer and Carl Zeiss Axio Observer A1m optical microscope. The surface of the samples was additionally investigated by optical interferometry techniques using the surface topography complex Zygo Newviewtm 7300 which is designed to define the microrelief and structure parameters of the objects of technical and biological origin. Results and discussion: The proposed technology for the grinding of high-strength and nanoreinforced materials by the diamond metal bond wheels is based on maintaining the wheel high cutting properties by a continuous electrochemical dressing. The use of combined grinding technology makes it possible to significantly increase the working capacity and scope of the diamond metal bond abrasive instrument as well as to improve the processing of various hard alloys containing tungsten, cobalt, titanium or tantalum, oxide and carbide metal ceramics and nanostructured material based on zirconium boride.

About the authors

A. S Yanyushkin

I.N. Ulianov Chuvash State University

Email: yanyushkin@brstu.ru
15, Moskovsky Prospekt, Cheboksary, 428015, Russian Federation

D. V Lobanov

I.N. Ulianov Chuvash State University

Email: lobanov@front.ru
15, Moskovsky Prospekt, Cheboksary, 428015, Russian Federation

V. Yu Skeeba

Novosibirsk State Technical University

Email: skeeba_vadim@mail.ru
20, Prospect K. Marksa, Novosibirsk, 630073, Russian Federation

V. A Gartfelder

I.N. Ulianov Chuvash State University

Email: harvik48@list.ru
15, Moskovsky Prospekt, Cheboksary, 428015, Russian Federation

L. S Sekletina

I.N. Ulianov Chuvash State University

Email: larsek@list.ru
15, Moskovsky Prospekt, Cheboksary, 428015, Russian Federation

References

  1. Абразивная и алмазная обработка материалов: справочник / А.Н. Резников, Е.И. Алексенцев, Я.И. Барац, В.Л. Белостоцкий, Н.В. Будник, Ю.П. Бурочкин, Г.М. Гаврилов, М.В. Гомельский, А.В. Гордеев, В.И. Дрожжин, Н.П. Згонник, В.П. Зубарь, З.И. Кремень, Н.М. Мурахтанова, В.И. Муцянко, С.В. Николаев, И.С. Ногин, В.И. Пилинский, К.И. Русаков, В.А. Рыбаков, Ф.Ю. Сакулович, А.Г. Саркисов, М.Ф. Семко, Ф.П. Урывский, О.Б. Федосеев, Л.Н. Филимонов, И.Е. Фрагин, Л.В. Худобин, А.В. Шеин, В.В. Щипанов, Г.Г. Яшин. - М.: Машиностроение, 1977. - 391 с.
  2. Свитковский С.Ю., Иванова Т.Н. Исследование закономерностей и повышения эффективности процесса шлифования деталей из труднообрабатываемых материалов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2004. - № 1. - С. 22-24.
  3. Гусев В.В., Медведев А.Л. Влияние механической характеристики инструмента для правки свободным абразивом на режущую способность алмазного шлифовального круга // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2013. - № 4 (61). - С. 98-103.
  4. Increase in efficiency of electric powered diamond grinding of conductive material by regulating longitudinal profile of grinding wheels / V. Dobroskok, A. Shpilka, M. Morneva, N. Shpilka // ТЕKA. Commission of motorization and energetics in agriculture. - 2014. - Vol. 14, N 2. - P. 26-33.
  5. Алексеев Н.С., Капорин В.А., Иванов С.В. Шлифование микропористых покрытий импрегнированными кругами // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2015. - № 3 (68). - С. 66-74. - doi: 10.17212/1994-6309-2015-3-66-74.
  6. Vasil'ev E.V., Popov A.Y., Rechenko D.S. Diamond grinding of hard-alloy plates // Russian Engineering Research. - 2012. - Vol. 32, iss. 11-12. - P. 730-732. - doi: 10.3103/S1068798X1.
  7. Contact processes in grinding / A.S. Yanyushkin, D.V. Lobanov, P.V. Arkhipov, V.V. Ivancivsky // Applied Mechanics and Materials. - 2015. - Vol. 788. - P. 17-21. - doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/AMM.788.17' target='_blank'>www.scientific.net/AMM.788.17.
  8. Yadav R.S., Yadava V. Experimental investigations on electrical discharge diamond peripheral surface grinding (EDDPSG) of hybrid metal matrix composite // Journal of Manufacturing Processes. - 2017. - Vol. 27. - P. 241-251. - doi: 10.1016/j.jmapro.2017.04.004.
  9. Ronald B.A., Vijayaraghavan L., Krishnamurthy R. Studies on the influence of grinding wheel bond material on the grindability of metal matrix composites // Materials & Design. - 2009. - Vol. 30, iss. 3. - P. 679-686. - doi: 10.1016/j.matdes.2008.05.038.
  10. Improving minimum quantity lubrication in CBN grinding using compressed air wheel cleaning / D. de J. Oliveira, L.G. Guermandi, E.C. Bianchi, A.E. Diniz, P.R. de Aguiar, R.C. Canarim // Journal of Materials Processing Technology. - 2012. - Vol. 212, iss. 12. - P. 2559-2568. - doi: 10.1016/j.jmatprotec.2012.05.019.
  11. Handbook of machining with grinding wheels / I.D. Marinescu, M.P. Hitchiner, E. Uhlmann, W.B. Rowe, I. Inasaki. - 2nd ed. - Boca Raton: CRC Press, 2016. - 724 p. - ISBN 978-1-4822-0668-5. - ISBN 978-1-4822-0670-8.
  12. Li H.N., Axinte D. Textured grinding wheels: a review // International Journal of Machine Tools and Manufacture. - 2016. - Vol. 109. - P. 8-35. - doi: 10.1016/j.ijmachtools.2016.07.001.
  13. Череповецкий И.Х. Механика контактного взаимодействия при алмазной обработке. - Киев: Наукова думка, 1978. - 228 с.
  14. Худобин Л.В., Унянин А.Н. Минимизация засаливания шлифовальных кругов. - Ульяновск: УлГТУ, 2007. - 298 с. - ISBN 978-5-89146-982-2.
  15. Diamond-ECM grinding of sintered hard alloys of WC-Ni / V.A. Mogilnikov, M.Y. Chmir, Y.S. Timofeev, V.S. Poluyanov // Procedia CIRP. - 2016. - Vol. 42. - P. 143-148. - doi: 10.1016/j.procir.2016.02.209.
  16. The effect of diamond tool performance capability on the quality of processed surface / P.V. Arkhipov, A.S. Yanyushkin, D.V. Lobanov, S.I. Petrushin // Applied Mechanics and Materials. - 2013. - Vol. 379. - P. 124-130. - doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/AMM.379.124' target='_blank'>www.scientific.net/AMM.379.124.
  17. Yanyushkin A.S., Lobanov D.V., Arkhipov P.V. Research of influence of electric conditions of the combined electro-diamond machining on quality of grinding of hard alloys // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2015. - Vol. 91. - P. 012051. - doi: 10.1088/1757-899X/91/1/012051.
  18. Herzenstiel P., Aurich J.C. CBN-grinding wheel with a defined grain pattern - extensive numerical and experimental studies // Machining Science and Technology. - 2010. - Vol. 14, iss. 3. - P. 301-322. - doi: 10.1080/10910344.2010.511574.
  19. Zishan D., Beizhi L., Steven L.Y. Material phase transformation at high heating rate during grinding // Machining Science and Technology. - 2016. -Vol. 20, iss. 2. - P. 290-311. - doi: 10.1080/10910344.2016.1168929.
  20. Popov V.Yu., Yanyushkin A.S. Combined electro-diamond grinding of high speed steels // International Journal of Advances in Machining and Forming Operations. - 2012. - Vol. 4, N 1. - P. 91-102.
  21. The research into the effect of conditions of combined electric powered diamond processing on cutting power / D.V. Lobanov, P.V. Arkhipov, A.S. Yanyushkin, V.Yu. Skeeba // Key Engineering Materials. - 2017. - Vol. 736. - P. 81-85. - doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/KEM.736.81' target='_blank'>www.scientific.net/KEM.736.81.
  22. Kremen’ Z.I., Popovskii D.A., Yur’ev V.G. Grinding of titanium alloys by Elbor and diamond wheels // Russian Engineering Research. - 2013. - Vol. 33, iss. 8. - P. 457-459. - doi: 10.3103/S1068798X1.
  23. Strel’chuk P.M., Uzunyan M.D. The energy intensity analysis of the diamond-spark grinding of the WolKar nanostructural hard alloy // Journal of Superhard Materials. - 2010. - Vol. 32, iss. 1. - P. 50-54. - doi: 10.3103/S106345761.
  24. Batako A.D.L., Tsiakoumis V. An experimental investigation into resonance dry grinding of hardened steel and nickel alloys with element of MQL // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2015. - Vol. 77, iss. 1-4. - P. 27-41. - doi: 10.1007/s00170-014-6380-8.
  25. Experimental study of time-dependent performance in superalloy high-speed grinding with CBN wheels / G. Zhi, X. Li, Z. Qian, H. Liu, Y. Rong // Machining Science and Technology. - 2016. - Vol. 20, iss. 4. - P. 615-633. - doi: 10.1080/10910344.2016.1224018.
  26. Янюшкин А.С., Лобанов Д.В., Архипов П.В. Потеря режущей способности алмазных кругов на металлической связке при шлифовании композиционных материалов // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева. - 2013. - № 1 (47). - С. 178-183.
  27. Технологические особенности формирования параметров качества поверхностного слоя при алмазном выглаживании в условиях интегрированной обработки / В.Ю. Скиба, В.Н. Пушнин, Д.Ю. Корнев, К.А. Парц // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2015. - № 3 (68). - С. 31-41. - doi: 10.17212/1994-6309-2015-3-31-41.
  28. Integrated processing: quality assurance procedure of the surface layer of machine parts during the manufacturing step "diamond smoothing" / V.Yu. Skeeba, V.V. Ivancivsky, D.V. Lobanov, A.K. Zhigulev, P.Yu. Skeeba // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2015. - Vol. 25. - P. 012031. - doi: 10.1088/1757-899X/125/1/012031.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».