Квазистатическая модель формирования зоны первичной деформации при резании металлов

• Автор: Воробьев, Илья Александрович
• Шифр специальности: 05.02.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 138 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И КРИТЕРИИ ФОРМИРОВАНИЯ РАСЧЕТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ
1.1 Основные направления описания процессов, происходящих в зоне резания
1.2 Развитие представления процесса резания на основе теории пластической деформации
1.3 Основные положения формирования модели расчета деформаций в зоне резания
2 СТРУКТУРА ПРЕДЛАГАЕМОЙ МОДЕЛИ ОПИСАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ В ЗОНЕ ПЕРВИЧНОЙ ДЕФОРМАЦИИ
2.1 Введение основных ограничений при деформационном анализе процесса резания
2.2 Определение формы линий скольжения
2.3 Порядок определения угла сдвига (3 по заданным исходным данным
2.4 Определение условий выхода линий скольжения на свободную поверхность обрабатываемого изделия
2.5 Выводы
3 УСЛОВИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТ А УСАДКИ СТРУЖКИ И СОСТАВЛЯЮЩИХ СИЛЫ РЕЗАНИЯ
3.1 Основные положения, позволяющие определить функциональное описание среднего коэффициента трения
3.2 Определение коэффициента усадки стружки
3.3 Выводы
4 ПРОВЕРКА АДЕКВАТНОСТИ РАЗРАБОТАННОЙ МОДЕЛИ ДЕФОРМАЦИИ ОБРАБАТЫВАЕМОГО МАТЕРИАЛА В ЗОНЕ РЕЗАНИЯ С ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМИ ДАННЫМИ
4.1 Проверка адекватности разработанной квазистатической модели деформации обрабатываемого материала в зоне первичной деформации при заданном угле действия со или среднем коэффициенте трения р
4.2 Проверка адекватности разработанной квазистатической модели деформации обрабатываемого материала по результатам расчета значений силы резания
4.3 Выводы
5 НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ И РЕАЛИЗАЦИИ ПРЕДЛАГАЕМОЙ МОДЕЛИ
5.1 Возможность оценки параметров вторичной зоны деформации, формы режущего клина и распределение напряжений на передней поверхности инструмента
5.2 Влияние температуры и скорости деформации на параметры процесса резания
5.3 Разработка программного комплекса по предлагаемой методике для расчета параметров процесса резания
5.4 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ВВЕДЕНИЕ
Существующие процессы резания и стружкообразования [2, 4, 5, 6, 10, 11, 13, 15, 16, 27, 53, 61, 80] представляют собой процесс деформации, разрушения и удаления заданного слоя металла (припуска) по отношению к готовой детали. На предшествующем этапе развития общества существующее описание процесса резания является наиболее оптимальным с точки зрения достижения необходимой точности и шероховатости, а также получения физико-механических свойств поверхностного слоя.
Ориентируясь на процессы, включающие как лезвийную обработку, так и отделочные операции абразивными материалами, можно констатировать [15, 27, 38] достижение точности в пределах 4-5 квалитета и шероховатости до Д, 0.01 при возможности создания сжимающих или растягивающих (в том числе и нулевых) напряжений в поверхностном слое.
Как и любой процесс обработки металла, процессы резания характеризуются не только точностными и качественными характеристиками обработанной поверхности, но и в значительной мере производительностью данных процессов.
Обычно при чистовых процессах (шлифование, полирование) срезаются незначительные толщины срезаемых слоев, поэтому основная доля трудоемкости процесса обработки резанием приходится на удаление основной массы припуска при лезвийной обработке.
Используемые в промышленности чистовые методы обработки такие, как электрохимические и электрофизические [38], сравнимы по точности и производительности с отделочными операциями резания, однако проигрывают в производительности с лезвийной обработкой.
Уменьшение объема снимаемого при обработке металла связано с повышением точности получения заготовок. Получение высокоточных заготовок с толщиной припуска на последующую обработку до 0.2 мм [4, 15] позволяет исключить предварительные операции механической обработки и

поэтому форма линии скольжения, соответствующая течению металла в направлении стружки, также может быть сложной.
В основе разрабатываемой модели процесса резания рекомендуется принять следующие положения теории пластичности.
Для неразрывности описания процесса стружкообразования следует использовать степенную форму кривой упрочнения (рис. 1.18).
Степенная зависимость связывает интенсивность напряжений и деформаций на рассматриваемой площадке:
аи=Аеип, (1.11)
где А и п- постоянные для обрабатываемого металла, ги = 1п(ем +1)- значение интенсивности деформаций.
Л = стяи=ов(1 + бш) = -2-; (1.12)
4 1-У«
еш =1п(1 + 5ш); п = еш, (1.13)
где ат - напряжение текучести при образовании шейки; а„ - временное сопротивление на разрыв;
|/,„ и 5Ш — максимальное равномерное относительное сужение площади поперечного сечения образца и максимальное равномерное относительное удлинение образца.
При плоской деформации интенсивность напряжений и деформаций может быть рассчитана по зависимостям [1, 57, 78]
а и =д/о.75(стх - сууУ +3т у ; (1.14)
еи - ЬЗЗЗе* +0.333у' ,
где ах, ау, тху - нормальные и касательные напряжения на площадке, перпендикулярной оси X; ех, ]ху - деформации сжатия и сдвига на этой же площадке.