Представлені структурні схеми комплексу теоретичних моделей знімання металу і формування параметрів якості обробленої поверхні, а так же процесів, що відбуваються при контактній взаємодії алмазно-абразивного інструменту та оброблюваної поверхні.

Анотація наукової статті за технологіями матеріалів, автор наукової роботи - Мельникова Е. П.


Область наук:
  • технології матеріалів
  • Рік видавництва: 2003
    Журнал: Известия вищих навчальних закладів. Північно-Кавказький регіон. Технічні науки

    Наукова стаття на тему 'Аналіз процесів руйнування металів при взаємодії з абразивним інструментом'

    Текст наукової роботи на тему «Аналіз процесів руйнування металів при взаємодії з абразивним інструментом»

    ?УДК 621. 892. 09

    АНАЛІЗ ПРОЦЕСІВ РУЙНУВАННЯ МЕТАЛІВ ПРИ ВЗАЄМОДІЇ

    З абразивний інструмент

    © 2003 Відмова р Є.П. Мельникова

    Математичне моделювання фінішних методів обробки вимагає їх представлення та аналізу в якості систем з метою вибору стратегії дослідження і розробки, виявлення складу і меж працездатності новостворюваного об'єкта, а також встановлення зв'язків усередині системи і між ними [1]. Оптимальне керування процесом обробки може бути реалізовано тільки на основі математичної моделі, адекватно описує взаємодію інструменту (з його мікрорельєфом) і оброблюваної деталлю. Для цього повинен бути створений комплекс математичних моделей, адекватно відображають процеси знімання матеріалу і формування поверхневого шару, що дає на виході показники продуктивності, стійкості інструменту, шорсткості оброблюваної поверхні. Створення комплексних динамічних моделей процесів взаємодії інструменту і деталі є однією

    з актуальних і найбільш складних проблем в області абразивної обробки [2]. Її рішення пов'язане з рядом труднощів, які обумовлені:

    - відсутністю загального підходу до моделювання процесів формування поверхні деталі в умовах спільної дії абразивного, хімічного і гідродинамічного ефектів;

    - впливом великого числа технологічних факторів на продуктивність і якість поверхні при абразивній обробці;

    - безперервним зміною взаємного розташування інструменту та заготовки, стану робочої поверхні інструменту, оброблюваної поверхні і властивостей СОТС;

    - стохастичною природою досліджуваних процесів.

    Нижче представлена ​​структурна схема розробленого комплексу теоретичних моделей знімання металу і формування параметрів якості обробленої поверхні (рис. 1).

    Мал. 1. Схема взаємозв'язку теоретичних моделей фінішних методів обробки

    Розгляд контактної взаємодії алмазно-абразивного інструменту з оброблюваної поверхнею і відбуваються при цій взаємодії знімання металу і формування поверхні як результату сукупного дії процесів мікрорізання, пружною і пластичної деформації зумовило схему модельного уявлення перерахованих явищ, представлену на рис. 2.

    ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^

    і Р (ю) Ср М І N К t

    В

    А

    > >

    З Е

    До

    Е

    _Про (1т) _

    Мал. 2. Структурна схема процесів, що відбуваються при контактній взаємодії алмазно-абразивного інструменту та оброблюваної поверхні

    Вхідними параметрами представленої модельної структури є: швидкість і, навантаження Р (ю); властивості СОТС Ср; характеристики оброблюваних матеріалів М і абразивного інструменту І (концентрація К і зернистість абразиву N3 навмисно виділені), і час обробки 1 Перераховані параметри визначають процес знімання металу і його окислів з оброблюваної поверхні, а також формування шорсткості (блок А). Це відбувається шляхом пружною деформації локальних обсягів (В), пластичної деформації (С), або за рахунок мікрорізання (Е). Причому, очевидно, зміна величин вхідних параметрів повинно приводити до перерозподілу питомої ваги мікрорізання і деформаційних процесів.

    Присутність СОТС, очевидно, також буде впливати на блоки В, С, Е. Крім того, наслідком мікрорізання і деформаційних процесів буде виникнення між оброблюваної поверхнею і інструментом колоїдної системи (К), що складається з суміші СОТС і продуктів диспергування - системи СПД. Наявність ПАР в зоні обробки повинно знижувати енергію активації оброблюваної поверхні (Е).

    Хонингование, доведення і вібраційна обробка (ВіО) є процесами, що включають послідовні етапи: формування контакту «інструмент -деталь»; взаємне переміщення контактуючих поверхонь за деякими траєкторіях; утворення продуктів диспергування і зносу, перемішування їх з СОТС і подальше видалення із зони обробки.

    Отже, теоретичне дослідження фінішних методів обробки може бути проведено з єдиних позицій, а саме:

    1. Обробка незакріпленим абразивом і доведення протікають аналогічно, але мають різні геометричні розмірні і кінематичні параметри.

    2. Обробка закріпленим абразивом розглядається так само, як і доведення (зерна шаржовані в поверхню притиру).

    3. Система «інструмент-деталь» через відсутність

    регламентованої глибини різання саморегулюється, встановлюючи рівноважне значення глибини різання, залежне від вхідних параметрів.

    4. Між частинками (гранулами) і оброблюваної поверхнею поміщається продукт диспергування - мікростружка, зважена в СОТС, що надає останньої складні реологічнівластивості.

    Впровадження одних микронеровностей в інші в зоні контакту відбувається в результаті відмінності у фізико-механічних і мікрогеометрична характеристиках контактуючих тіл. Площа фактичного контакту визначається фізико-механічними властивостями більш м'якого і геометрією поверхні більш твердого матеріалу. З огляду на велику різницю в твердості абразивних зерен і оброблюваного матеріалу, можна вважати, що площа фактичного торкання частки з поверхнею деталі буде в основному визначатися мікрогеометрією абразивних частинок.

    При впровадженні абразивної частинки в поверхню оброблюваної деталі на неї діє сила опору Р, яку можна розкласти на нормальну Рм- = Р8ед (прагне виштовхнути частку з ма-

    териала) і дотичну PT = -fт

    PN | -т (сила тре-

    ня, спрямована проти швидкості руху частинки). Обидві складові зазвичай врівноважуються зовнішніми зусиллями, або призводять до поглинання кінетичної енергії частинки. У міру збільшення сили взаємодії контактні напруги або деформації зростають і можуть досягти руйнують величин, в цьому випадку відбувається перехід до мікрорізання. Згідно [3] перехід до мікрорізання відбувається за умови: Рт /? Ср = з від, де 8ср -

    площа зрізу; від - межа плинності матеріалу деталі; с - коефіцієнт, що оцінює несучу здатність контактної поверхні.

    Кожному виду обробки відповідає певне число контактів абразивних частинок з поверхнею деталі в одиницю часу. При цьому число і характер таких контактів визначає продуктивність і якість обробленої поверхні. Змінюючи вхідні параметри, можна значною мірою впливати на результати обробки.

    Оптимізація та управління процесами фінішних методів обробки вимагає розробки теоретичних залежностей, що пов'язують механічні властивості матеріалу деталі і інструменту, форму, зернистість і концентрацію абразиву, властивості СОТС з продуктивністю і якістю обробки.

    Вирішення зазначених завдань на практиці є досить складним. Можна припустити, що основними методами їх вирішення на практиці є вибір одного, двох критеріїв в якості показників ефективності (цільової функції) або зведення багатокритеріальної задачі до однокритерійним.

    література

    3. Браун Е.Д., Євдокимов Ю.А., Чичинадзе А.В. Моделювання тертя і зношування в машинах. М., 1982.

    2. Новосьолов Ю.К. Динаміка формоутворення поверхонь при абразивній обробці. Саратов, 1979.

    3. Михин Н.М. Тертя в умовах пластичного контакту. М., 1968.

    Донецький національний технічний університет, м Горлівка

    14 квітня 2003 р.

    v


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити