Підвищення ефективності процесу алмазного доведення сферичної поверхні деталі з кераміки медичного призначення
The problem of effectiveness increase of process of diamond lapping of a precision spherical surface of a ceramic detail is surveyed on an instance of the head of hip joint prosthesis. This increase happens at the expense of use of the new way of machining to twirl of a detail around of two axes int...
Збережено в:
| Дата: | 2007 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2007
|
| Назва видання: | Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/135424 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Підвищення ефективності процесу алмазного доведення сферичної поверхні деталі з кераміки медичного призначення / О.Л. Пузирьов // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2007. — Вип. 10. — С. 435-442. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-135424 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1354242018-06-16T03:11:00Z Підвищення ефективності процесу алмазного доведення сферичної поверхні деталі з кераміки медичного призначення Пузирьов, О.Л. Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности The problem of effectiveness increase of process of diamond lapping of a precision spherical surface of a ceramic detail is surveyed on an instance of the head of hip joint prosthesis. This increase happens at the expense of use of the new way of machining to twirl of a detail around of two axes intersected in center of an orb, and equation of loading of a cutting region. 2007 Article Підвищення ефективності процесу алмазного доведення сферичної поверхні деталі з кераміки медичного призначення / О.Л. Пузирьов // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2007. — Вип. 10. — С. 435-442. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. 2223-3938 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/135424 /621.923:621.921.34/:666 uk Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности |
| spellingShingle |
Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности Пузирьов, О.Л. Підвищення ефективності процесу алмазного доведення сферичної поверхні деталі з кераміки медичного призначення Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| description |
The problem of effectiveness increase of process of diamond lapping of a precision spherical surface of a ceramic detail is surveyed on an instance of the head of hip joint prosthesis. This increase happens at the expense of use of the new way of machining to twirl of a detail around of two axes intersected in center of an orb, and equation of loading of a cutting region. |
| format |
Article |
| author |
Пузирьов, О.Л. |
| author_facet |
Пузирьов, О.Л. |
| author_sort |
Пузирьов, О.Л. |
| title |
Підвищення ефективності процесу алмазного доведення сферичної поверхні деталі з кераміки медичного призначення |
| title_short |
Підвищення ефективності процесу алмазного доведення сферичної поверхні деталі з кераміки медичного призначення |
| title_full |
Підвищення ефективності процесу алмазного доведення сферичної поверхні деталі з кераміки медичного призначення |
| title_fullStr |
Підвищення ефективності процесу алмазного доведення сферичної поверхні деталі з кераміки медичного призначення |
| title_full_unstemmed |
Підвищення ефективності процесу алмазного доведення сферичної поверхні деталі з кераміки медичного призначення |
| title_sort |
підвищення ефективності процесу алмазного доведення сферичної поверхні деталі з кераміки медичного призначення |
| publisher |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| publishDate |
2007 |
| topic_facet |
Техника и технология производства твердых сплавов и их применение в инструменте для различных отраслей промышленности |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/135424 |
| citation_txt |
Підвищення ефективності процесу алмазного доведення сферичної поверхні деталі з кераміки медичного призначення / О.Л. Пузирьов // Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения: Сб. науч. тр. — К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2007. — Вип. 10. — С. 435-442. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. |
| series |
Породоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его изготовления и применения |
| work_keys_str_mv |
AT puzirʹovol pídviŝennâefektivnostíprocesualmaznogodovedennâsferičnoípoverhnídetalízkeramíkimedičnogopriznačennâ |
| first_indexed |
2025-07-09T23:16:28Z |
| last_indexed |
2025-07-09T23:16:28Z |
| _version_ |
1837213145080266752 |
| fulltext |
РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
435
УДК /621.923:621.921.34/:666
О. Л. Пузирьов, інж.
Інститут надтвердих матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України, м. Київ, Україна
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ПРОЦЕСУ АЛМАЗНОГО ДОВЕДЕННЯ
СФЕРИЧНОЇ ПОВЕРХНІ ДЕТАЛІ З КЕРАМІКИ
МЕДИЧНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ
The problem of effectiveness increase of process of diamond lapping of a precision spherical
surface of a ceramic detail is surveyed on an instance of the head of hip joint prosthesis. This increase
happens at the expense of use of the new way of machining to twirl of a detail around of two axes inter-
sected in center of an orb, and equation of loading of a cutting region.
Ендопротезування тазостегнових суглобів є одним з найперспективніших методів у ліку-
ванні травматичних та дегенеративно-дистрофічних захворювань суглобів [1–2]. Ендопротез
суглоба є складною конструкцією із шарнірним з’єднанням, одним з основних елементів якого є
ортопедична головка, що має зовнішню сферичну поверхню і виготовляється з металевих спла-
вів або кераміки. Найбільше розповсюдження отримали біоінертні кераміки на основі диоксиду
цирконію (ZrО2), які у порівнянні з металами мають більшу твердість, зносостійкість, корозійну
стійкість і менший коефіцієнт тертя.
До прецизійної сферичної поверхні головки ендопротеза суглоба ставляться високі
вимоги щодо точності форми та шорсткості поверхні. Так російський стандарт ГОСТ Р ИСО
7206-2–2005 висуває такі вимоги: шорсткість сферичної поверхні Ra 0,02 мкм; відхилення
від сферичності не більше 10 мкм. При цьому допуск на номінальній діаметр становить 0,02
мм. В той же час світові лідери виробництва головок ендопротезів суглобів – японська фірма
«Kyoсera» та французька фірма «FrancBall» – забезпечують точність форми сферичної пове-
рхні на рівні 0,1 – 0,4 мкм і шорсткість сферичної поверхні 0,02 – 0,01 мкм.
В Інституті надтвердих матеріалів НАН України розроблено технологію алмазного
дове-дення головок ендопротезів [3], яка ґрунтується на методі вільного притирання (рис. 1,
а) та за-безпечує відхилення форми сферичної поверхні на рівні 0,5 – 1,0 мкм і Ra 0,03 – 0,01
мкм. Ця технологія реалізується на універсальному обладнанні і є відносно дешевою, але
вона не забез-печує показників якості сферичної поверхні, що відповідають показникам
світових виробників. До того ж технологія має недоліки: нерівномірність зняття припуску по
профілю деталі та нерів-номірність показників шорсткості та некруглості у різних перетинах
сферичної поверхні. Тому проблема розробки нової схеми обробки сферичної поверхні
ортопедичної головки ендопротеза суглоба, що забезпечує шорсткість поверхні та
сферичність, наближену до показників світових виробників, є актуальною.
В основі більшості відомих методик розрахунку зняття матеріалу з оброблюваної де-
талі або зносу інструменту лежить висунута в 1927 році Ф. Престоном гіпотеза про пропор-
ційність швидкості зношування будь-якої ділянки кожного з взаємодіючих тіл витраченій
роботі, тобто добутку тиску на швидкість відносного руху [4].
436
Выпуск 10. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
В подальшому ця гіпотеза знаходила неодноразове підтвердження. Так, згідно з
Семибратовим і Проніковим об’єм ма-теріалу, що видаляється з поверхні заготовки,
пропорційний роботі зовнішніх сил, які витра-чаються на знос матеріалу, та залежить від
добутку швидкості ковзання тіл, що контактують, й нормального контактного тиску, з
урахуванням поправочних коефіцієнтів [5, 6].
Таким чином, основними параметрами, що впливають на швидкість зняття матеріалу,
є нормальний тиск, швидкість ковзання поверхонь та час контакту поверхні деталі і притиру.
Тому можливо припустити, що нерівномірність зняття припуску по профілю деталі і
нерівномірність показників шорсткості та некруглості у різних перетинах сферичної поверхні
обумовлені такими факторами: стабільність положення зони обробки відносно профілю
деталі (рис. 1, а), нерівномірність нормального тиску (рис. 1 б), та нерівномірність швидкості
ковзан-ня поверхонь (рис. 1, в) в зоні обробки [3].
Внаслідок нерівномірності зняття припуску по профілю деталі виникає необхідність
збільшення припуску і, як наслідок, загального часу на обробку сферичної поверхні. Вирів-
няти швидкість зняття матеріалу на різних ділянках можливо за рахунок вирівнювання нор-
мального тиску, швидкості ковзання поверхонь та часу контакту поверхонь деталі і притиру в
зоні обробки як окремо кожного, так і їх комбінуванням.
На основі аналізу недоліків та переваг існуючих схем формоутворення сферичних по-
верхонь та патентних матеріалів запропоновано новий спосіб алмазного доведення кераміч-
них головок ендопротезів суглобів методом «вільного притирання». Цей спосіб спрямований
на вирівнювання швидкості зняття матеріалу по профілю деталі за рахунок вирівнювання
нормального тиску в зоні обробки та вирівнювання добутку швидкості ковзання і часу кон-
такту поверхонь.
P
а б в
Рис. 1. Особливості технології алмазного доведення головок ендопротезів: по-
ложення зони обробки (а); розподілення нормального тиску (б) та швидкості ковзання
(в) в зоні обробки.
0
50
100
P n
p
M
О
p t
p n
p
0
0,4
0,8
1,2
1,6
2,0
V , м/с
РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
437
Для вирівнювання нормального тиску в зоні обробки, обумовленого кривизною обро-
блюваної деталі, створено нову конструкцію розрізного притиру – цанги, за допомогою яко-
го нормальний тиск у порівнянні з використанням базового притира (рис. 1, б) в зоні обробки
вирівнюється в 1,8 раза [7]. Для усунення нерівномірності швидкостей ковзання поверхонь в
зоні обробки та стабільного положення зони обробки відносно профілю деталі (рис. 1, а і
1, в), запропоновано схему алмазного доведення [8–9] з обертанням деталі навколо двох
осей, що перетинаються в центрі деталі. Це дозволить змінювати під час обробки положення
зони контакту притиру відносно оброблюваної сферичної поверхні, що сприятиме зміні
швидкостей ковзання поверхонь у різні фази обробки та зміні часу контакту робочої зони
притиру з окремими ділянками сферичної поверхні деталі. Нова схема алмазного доведення
реалізується спеціальним при строєм (рис. 2), який складається з таких елементів: 1 –
оправка; 2 – додаткова вісь обертання деталі; 3 – головка ендопротеза; 4 – притир; 5 –
шарнір; 6 – передатний механізм; ω0, ω1, ω2 – кутові швидкості обертання відповідно оправ-
ки, деталі й притира; α та β – кути розташування осей обертання притира і деталі.
Для визначення значень кутів α та β і передатного відношення між швидкістю обер-
тання осі оправки і швидкістю обертання осі деталі запропоновано математичну модель про-
цесу алмазного доведення сферичної поверхні, яка дозволяє визначити швидкість зняття ма-
теріалу по профілю деталі. При розробці математичної моделі враховували такі фактори:
швидкість ковзання поверхонь та нормальний тиск у зоні контакту; час контакту притира і
деталі.
В основу математичної моделі лягла емпірична залежність швидкості зняття матеріа-
лу від нормального тиску та швидкості ковзання поверхонь. Для визначення цієї залежності
проведено експерименти з використанням
рототабельного планування другого порядку
на керамічних зразках циліндричної форми з
ZrО2 за методикою тертя торця диску зразка
об торець диска притира з СЧ–25 [9]. При
цьому параметри змінювались у таких ме-
жах: швидкість ковзання поверхонь
V = 0,08 – 1,92 м/с та нормальний тиск у
зоні контакту P = 9,8 – 250 кПа, а як пара-
метр, що вимірюється, використали лінійний
знос керамічного зразка. На основі розраху-
нку експериментальних даних визначено
емпіричну залежність швидкості зняття ма-
теріалу від нормального тиску та швидкості
ковзання, а також побудовано графік
(рис. 3).
,
0,65
1,0-V
85
130-P
0,65
1,0-V
85
130-P
0,65
1,0-V
85
130-P
2
22
2
1112210
хв
м
bbbbbbQv де
b0 = 0,0000238002;
b1 = 0,00000822349;
b2 = 0,000000523834;
b12 = 0,0000006;
b11 = 0,00000182531;
b22 = 0,00000107557.
P
6 1 2 3 4 5
0
М
Рис. 2. Схема алмазного доведення
з обертанням деталі навколо двох осей.
Выпуск 10. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
438
Рис. 3. Графік залежності швидкості знят-
тя матеріалу від нормального тиску та
швидкості ковзання.
Дана емпірична залежність лягла в основу математичної моделі, з її допомогою розра-
ховано швидкість зняття матеріалу для кожної ділянки зони обробки. За результатами мате-
матичного моделювання було побудовано графік швидкості зношування матеріалу по профі-
лю деталі (рис. 4) у разі обробки головки ендопротеза за базовою технологією (рис. 1, а).
180
150
120
90
60
30
0
А
С
градуси
1
3
0
0,005
0,01
0,015 t,
0,04
0,05
0,03
0,02
1 2
С
А
рад
мм
хв.
0,01
0
Qv, мм
об
0 0,4 0,8 1,2 1,6 2 2,4
а б
Рис. 4. Швидкість зняття матеріалу деталі при алмазному доведення для ба-
зового варіанту: в полярних (а) та лінійних (б) координатах.
Графік представлений на рис. 4, б представляє розгортку сферичного профілю деталі в
лінію.
Лінія 2 відображає зняття матеріалу t головки ендопротеза по профілю деталі та побу-
дована на основі експериментальних вимірів зняття матеріалу в точці А, що лежить на вер-
шині, та точці С, що лежить на найбільшому радіусі, перпендикулярному до осі обертання
сферичної поверхні. Лінія 1 представляє апроксимацію 1-го порядку теоретично розрахова-
ної кривої зносу матеріалу головки ендопротеза по профілю деталі. Як видно, в обох випад-
ках спостерігається однакова тенденція зняття припуску.
Лінія 3 на рис. 4, а представляє переріз ідеальної сферичної поверхні. Якщо порівняти
відстань між лінією 1 і лінією 3 у точках А та С, то видно явну тенденцію до переважного
зняття припуску на вершині деталі.
Для визначення оптимальних значень факторів, q, , , за яких вирівнюється швид-
кість зношування матеріалу по профілю деталі, проведено теоретичне дослідження матема-
тичної моделі.
Спочатку було визначено значення передатного відношення частоти обертання оправки
та деталі q. Виходячи з умови, щоб під час обробки не з’являлися ділянки на сферичній поверхні
деталі, які не були в контакті з притиром, встановлено значення q = 1,7.
Q v, м
хв.
1,92
0,08
3•10
-5
2•10
-5
0
0,54 1 1,46
250
9,8
189 ,95
129,9
69,85
V , м /с
Р, кП а
РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
439
Далі було визначено зону 1 – можливих значень кутів та (рис. 5), – зону, в якій мож-
ливе взаємне розташування осей деталі і притира. Якщо значення кутів та знаходяться вище
зони 1, то в процесі обертання оправки край притиру буде перетинатися з віссю деталі; коли зна-
чення кутів та знаходяться нижче зони 1, на сферичній поверхні деталі з’являються зони, в
яких немає контакту з притиром і тому вони не обробляються.
Для визначення оптимальних значень кутів та , зону 1 розбито сіткою таким чи-
ном, щоб крок кута становив 4 , а зна-
чення кута встановлювали, виходячи з
умови, щоб крайні значення знаходили-
ся на верхній й нижній лініях, а всере-
дині зони вони були рівномірно розпо-
ділені і наближені до 4 . Далі в вузло-
вих точках сітки було проведено експе-
рименти за допомогою математичної
моделі. При цьому визначали два пара-
метри: коефіцієнт швидкості зняття ма-
теріалу по профілю деталі KQ, що хара-
ктеризує відношення мінімальної швид-
кості зняття припуску до максимальної,
та коефіцієнт рівномірності швидкості
зняття матеріалу по профілю деталі KrQ,
що характеризує відношення швидкості
зняття матеріалу на вершині і периферії сферичної поверхні деталі. При цьому значення ко-
ефіцієнта KrQ має прямувати до 1, а значення коефіцієнта KQ бути по можливості максима-
льним.
Результати дослідження, проведеного за допомогою математичної моделі, представ-
лені на рис. 6, де пряма лінія відображає ізолінії значень коефіцієнта KrQ, а пунктирна лінія –
значення коефіцієнта KQ.
З рис. 6 видно, що для забезпечення
еквідистантного зняття припуску, тоді коли
оброблювана заготовка має форму, набли-
жену до сферичної, або виражену яйцеподі-
бну форму в напрямку, перпендикулярному
осі обертання деталі, значення кутів та
має відповідати лінії, при якій KrQ = 1. Щоб
забезпечити переважне зняття припуску на
периферії деталі, треба, щоб значення кутів
та знаходилось правіше лінії 1, тобто
значення KrQ < 1. А для забезпечення зняття
припуску переважно на вершині деталі тре-
ба, щоб значення кутів та перебували
лівіше цієї лінії, тобто KrQ > 1, причому чим
далі від лінії, тим інтенсивніше зняття при-
пуску на вершині деталі.
0 10 20 30 40 50 60 70 80-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
град
град
1
Рис. 5. Зона можливих значень кутів та
град
град
Рис. 6. Вплив розташування кутів
та на характер зняття припуску.
Выпуск 10. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
440
За допомогою рис. 6 після зістав-
лення ізолінії коефіцієнтів KrQ та KQ ви-
значено значення = 76,8° та = 18,6°, за
яких спостерігається тенденція вирівню-
вання швидкості зношування матеріалу
по профілю деталі (рис. 7), а значення
коефіцієнтів відповідно дорівнюють:
KrQ = 1 і KQ = 0,482. З рисунка видно, що
в порівнянні з базовою технологією
(рис. 4) має місце тенденція вирівнювання
швидкості зняття матеріалу по профілю
деталі. Це ми пов’язуємо з вирівнюванням
контактного тиску в зоні обробки і пере-
розподілом швидкостей ковзання в зоні
обробки по сферичній поверхні деталі.
Розподіл модуля швидкості ков-
зання поверхонь залежно від кута змінюється в процесі обертання оправки. На рис. 8 пред-
ставлені найхарактерніші їх значення через 1/8 оберту оправки (один цикл).
Рис. 8. Розподілення швидкості ковзання поверхонь в зоні обробки за один оберт
оправки.
Як видно (рис. 1, в та рис. 8), має місце перерозподіл швидкостей ковзання по сфери-
чній поверхні головки за рахунок як зміни положення мінімального значення швидкості ков-
зання відносно осі обертання деталі, так і зміни абсолютних значень.
У зв’язку з виготовленням ортопедичних головок ендопротезів з нових керамічних
матеріалів медичного призначення виникає необхідність вивчення впливу матеріалу притиру і
алмазної пасти на шорсткість обробленої поверхні та продуктивність обробки.
Дослідження залежності продуктивності доводки кераміки ZrО2 від контактного тиску
показало, що за низького тиску (27 кПа) продуктивність доводки цирконієвої кераміки прак-
тично не залежить від твердості притиру. Проте за збільшення тиску з 27 до 270 кПа продук-
тивність доводки зростає пропорційно твердості притира, причому чим вище нормальний
тиск, тим вище продуктивність. В діапазоні тисків 180–270 кПа, що відповідає рівню тисків
при доведенні керамічних головок ендопротезів, найвищу продуктивність доведення керамі-
ки ZrО2 показав притир із сірого чавуну марки СЧ–25 твердістю НВ 241.
В результаті дослідження залежності продуктивності обробки від швидкості ковзання
поверхонь виявлено, що швидкість зношування матеріалу деталі має лінійну залежність від
швидкості ковзання поверхонь. Зі збільшенням швидкості різання швидкість зношування ма-
теріалу зростає. Причому для притирів, виготовлених із різних марок сірого чавуну, ця залеж-
2/8 циклу 3/8 циклу 4/8 циклу
5/8 циклу 6/8 циклу 7/8 циклу 8/8 циклу
1/8 циклу
0
0,4
0,8
1,2
1,6
2,0
V , м /с
0
0,4
0,8
1,2
1,6
2,0
V, м /с
0
0,4
0,8
1,2
1,6
2,0
V , м /с
0
0,4
0,8
1,2
1,6
2,0
V , м /с
0
0,4
0,8
1,2
1,6
2,0
V, м /с
0
0,4
0,8
1,2
1,6
2,0
V , м /с
0
0,4
0,8
1,2
1,6
2,0
V , м /с
0
0,4
0,8
1,2
1,6
2,0
V, м /с
0
0,005
0,01
0,015
рад
Qv, мм
об
0 0,4 0,8 1,2 1,6 2 2,4
Рис. 7. Швидкість зняття матеріалу
деталі при алмазному доведенні з обертанням
деталі навколо двох осей.
РАЗДЕЛ 3. ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНСТРУМЕНТЕ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
441
ність різна. Для сірого чавуну СЧ–25 спостерігається найбільша тенденція зростання швидкос-
ті зношування матеріалу, а для сірого чавуну СЧ–10 – мінімальна. Також слід зазначити, що
при швидкості різання близько 0,5 м/с різниці в продуктивності обробки деталі притирами із
сірого чавуну різної твердості не спостерігається.
Вимірювання шорсткості обробленої поверхні показало, що найнижчу шорсткість об-
робленої поверхні забезпечує притир із сірого чавуну марки СЧ–10, причому спостерігається
пропорційна тенденція збільшення шорсткості поверхні зі збільшенням твердості притиру.
Експериментальні дані впливу зернистості алмазної пасти на шорсткість поверхні свідчать,
що обробку слід закінчувати алмазною пастою зернистістю АСМ 2/1.
Таким чином встановлено, що мінімальна шорсткість обробленої поверхні забезпечуєть-
ся при використанні притиру з сірого чавуну СЧ–10 та алмазної пасти зернистості АСМ 2/1 [10].
Для дослідження можливості практичного застосування результатів роботи було об-
роблено пробну партію керамічних головок ендопротезів тазостегнового суглоба, для якої
виміряні показники Ra шорсткості поверхні та сферичність.
Результати вимірів показали, що головки, оброблені з обертанням деталі навколо однієї
осі, мають параметр Ra шорсткості поверхні, виміряний в напрямку, перпендикулярному до
осі обертання деталі в межах 0,021 – 0,024 мкм, на вершині – у межах 0,037 – 0,059 мкм. Сфе-
ричність перебуває в межах 0,6 – 0,8 мкм для перетину, перпендикулярно осі обертання, і в
межах 1,7 – 2,8 мкм, під кутом 45 до осі обертання головки.
Головки, оброблені за новим способом алмазного доведення з обертанням деталі на-
вколо двох осей, мають наступні показники: параметр Ra шорсткості виміряний в напрямку
перпендикулярному до осі обертання деталі перебуває в межах 0,013 – 0,020 мкм і в межах
0,014 – 0,019 мкм на вершині головки. Сферичність перебуває в межах 0,4 – 0,8 мкм для пе-
ретину, перпендикулярно до осі обертання, і в межах 0,7 – 0,9 мкм під кутом 45 до осі обер-
тання головки.
Таким чином, у порівнянні з базовою технологією, новий спосіб обробки керамічних
головок ендопротезів забезпечує підвищення якості обробки сферичної поверхні на 20 – 30
% і більш високу стабільність показників шорсткості й сферичності на всій сферичній повер-
хні головки ендопротеза.
Література
1. Эндопротезирование при заболеваниях и последствиях повреждений тазобедренного сус-
тава / А. А. Лобенко, А. Н. Поливода, А. М. Игнатьев и др. // Вісн. ортопед., травматол. та
протезув. – 2000. – № 2. – С. 10 – 12.
2. Герасименко С. І. Ортопедичне лікування ревматоїдного артрита при ураженнях нижніх
кінцівок. – К.: – Преса України, 2000. – 159 с.
3. Сохань С. В. О поле скорости резания при абразивной обработке деталей шарообразной
формы // Сверхтв. материалы. – 1999. – № 5. – С. 49 – 56.
4. Цеснек Л. С. Механика и микрофизика истирания поверхностей. – М.: Машиностроение,
1979. – 263 с.
5. Орлов П. Н. Технологическое обеспечение качества деталей методами доводки. – М.:
Машиностроение, 1988. – 383 с.
6. Зубаков В. Г. Технология оптических деталей: Учебник / В. Г. Зубаков, М. Н. Семибратов, С.
К. Штандель: Под ред. М. Н. Cемибратова. – 2-е изд. – М.: Машиностроение, 1985. – 368 с.
7. Розенберг О. А., Сохань С. В., Пузырѐв А. Л. Выравнивание съема припуска при алмаз-
ной доводке деталей типа усеченный шар из керамики // Вісник Сумського держ. унів. –
2005. – № 11 (83) – С. 136 – 141.
8. Деклараційний патент на корисну модель UA 11151 U, В24В11/10. Спосіб обробки сфе-
ричних поверхонь/ Розенберг О. О., Сохань С. В., Возний В. В., Пузирьов О. Л.; Ін–т над-
тв. матеріалів ім. В. М. Бакуля НАН України. – Заявл. 30.05.5005, Опубл. 15.12.2005, Бюл.
№ 12.
Выпуск 10. ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ И МЕТАЛООБРАБАТЫВАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ – ТЕХНИКА
И ТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ
442
9. Деклараційний патент на корисну модель UA 11738 U, В24В11/10. Спосіб обробки сфе-
ричних поверхонь/ Розенберг О. О., Сохань С. В., Пузирьов О. Л.; Ін–т надтв. матеріалів
ім. В. М. Бакуля НАН України. – Заявл. 30.05.5005; Опубл. 16.01.2006, Бюл. № 1.
10. Розенберг О. А., Сохань С. В., Пузырѐв А. Л. Влияние материала притира на производи-
тельность алмазной доводки керамических материалов медицинского назначения //
Сверхтв. материалы.– 2005. – № 5. – С. 71 – 78.
Поступила 25.06.07.
|