Особую значимость приобретает алмазное шлифование в высоких технологиях, когда только оно, обладая уникальными режущими свойствами алмазных зерен и большой размерной стойкостью кругов на прочных металлических связках, может обеспечить уровень нанотехнологий.
Однако, себестоимость процесса алмазного шлифования по сравнению с обычным абразивным существенно выше, что является основной причиной, сдерживающей широкое применение этого перспективного процесса в промышленности. Главной причиной дороговизны процесса алмазного шлифования, наряду с высокой стоимостью алмазных кругов, является чрезвычайно низкий коэффициент использования алмазных зерен.
Применение разработанной в гл. 5 методики расчета объемов разрушенных СТМ и объемов разрушенных, и выпавших из связки алмазных зерен позволило провести сравнительный анализ соотношений удельного расхода q, удельного износа qи и коэффициента использования алмазных зерен
Ки (рис. 7.11). Данная методика позволяет определить эффективное сочетание пары «марка СТМ — марка алмазного зерна» и определять коэффициент использования режущих свойств алмазных зерен.
Так, для связки М1-01 при шлифовании АСПК оптимальная марка зерна является АС32, т. к. коэффициент использования потенциальных режущих свойств алмазных зерен здесь наибольший Ки = 20 % (см. рис. 7.11).
Коэффициент Ки является одним из главных показателей эффективности процесса алмазного шлифования. По данным Т. Н. Лоладзе и Г. В. Боку — чавы, [101] при традиционных способах шлифования Ки не превышает 5-
10 %. Если учесть, что минимальная стоимость алмазных зерен около 30 центов за карат, а, например, в круге 12А2 150x10x3x32 АС6 находится 58 карат алмазных зерен, т. е. стоимость алмазных зерен в нем составляет $17.4. Таким образом, даже если коэффициент использования равен 10 %, получается, что $1.74 эффективно используются, а $15.66 «выбрасываем» в шлам. Исходя из вышесказанного, определение коэффициента использования потенциальных режущих свойств алмазных зерен и поиск путей его увеличения является чрезвычайно важной задачей. Особенно это важно для процессов алмазного шлифования сверхтвердых поликристаллических материалов (СТМ). При обработке этих материалов удельный расход достигает значительной величины.
Наша методика определения ди основана на особенностях шлифования СТМ кругами на металлических связках [198]. Способ оценки влияния материала связки на износ основан на его разделении на составляющие части за счет диспергирования активных зерен qд и за счет разрушения связки qв
пропорционально соответствующим вероятностям Рд и Рв:
Следовательно, по экспериментальным значениям s и q, зная, что q = qд + q^ и используя эту зависимость, можно количественно в первом приближении оценить вклад материала связки в износ круга, что позволяет управлять или прогнозировать его.
Существенным достоинством управляемого процесса шлифования является то, что в нем при работе с hp = h№ исключается выпадение из связки неработавших зерен.
Если осуществлять управляемый процесс шлифования с оптимальной рабочей высотой зерен hp, равной максимальной величине микронеровностей связки h№, что обеспечивает максимальное использование свойств алмазных зерен и практически исключает контакт связки с обрабатываемым СТМ, то согласно схеме на рис. 7.6 процесс износа РПК адекватен перемещению плоскостей I-I и II—II синхронно вниз, что соответствует износу зерен (I-I) и принудительному удалению связки (II-II).