Оценка обрабатываемости материалов в процессах шлифования

• Автор: Дьяконов, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 253 с. : ил.

1 ПОНЯТИЕ ОБРАБАТЫВАЕМОСТИ, ПОДХОДЫ К ЕЕ ОЦЕНКЕ

1.1 Обрабатываемость в процессах обработки металлов резанием

1.1.1 Лезвийная обработка

1.1.2 Абразивная обработка

1.2 Влияние температурно-скоростного фактора на сопротивляемость материалов разрушению

1.3 Современное состояние теории шлифования

1.3.1 Теплофизические модели процесса шлифования

1.3.2 Силовые зависимости процесса шлифования

1.4 Выводы, рабочая гипотеза, цель и задачи исследования

2 СТОХАСТИЧЕСКАЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ШЛИФОВАНИЯ

2.1 Формирование вероятностной модели рабочей поверхности шлифовального круга

2.2 Формирование математической модели температурного поля заготовки в зоне шлифования
2.2.1 Расчетная схема
2.2.2 Формирование пространственной модели температурного поля
^ заготовки от отдельного источника тепла — абразивного зерна
2.2.3 Формирование модели температурного поля сечения
заготовки от множества тепловых источников
2.2.4 Учет стохастичности температурного поля заготовки
при шлифовании
2.3 Работоспособность имитационной стохастической теплофизической модели процесса шлифования
2.3.1 Сопрягаемость имитационной модели с классическими решениями
2.3.2 Экспериментальная оценка работоспособности имитационной модели температурного поля заготовки
к 2.3.2.1 Методика проведения эксперимента

2.3.2.2 Сопоставление экспериментальных и расчетных данных
2.4 Влияние вида шлифования на температурное поле обрабатываемого материала
2.4.1 Исходные данные
2.4.2 Особенности температурного поля в разных видах шлифования
2.4.3 Влияние вида шлифования на температуру самоподогрева заготовки
2.4.4 Статистическая обработка температур самоподогрева
2.4.5 Влияние вида шлифования на эпюру средней
температуры самоподогрева
( 2.5 Чувствительность температуры самоподогрева заготовки
к изменению условий шлифования
2.5.1 Влияние геометрических параметров шлифовального круга
и заготовки
2.5.2 Влияние характеристики шлифовального круга
2.5.3 Влияние скорости резания
2.6 Выводы
3 СТОХАСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАДИАЛЬНОЙ СИЛЫ РЕЗАНИЯ ПРИ ШЛИФОВАНИИ
3.1 Определение радиальной силы резания от воздействия режущих
зерен шлифовального круга
3.2 Анализ стохастичности радиальной силы резания
3.3 Компьютерная реализация стохастической силовой модели
процесса шлифования
3.4 Работоспособность математической модели радиальной
силы резания
3.5 Анализ влияния вида шлифования на радиальную силу резания
3.5.1 Исходные данные
3.5.2 Влияние вида шлифования на радиальную силу резания
3.6 Выводы
4 ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНО-СКОРОСТНЫХ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ

4.1 Разработка метода измерения сопротивляемости материалов
резанию в условиях шлифования
4.2 Стенд для определения работы резания единичным
абразивным зерном
4.3 Экспериментальное определение температурно-скоростных прочностных характеристик сталей для условий шлифования
4.4 Заключение
5 РАСЧЕТНАЯ МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ОБРАБАТЫВАЕМОСТИ МАТЕРИАЛОВ В ПРОЦЕССАХ ШЛИФОВАНИЯ
5.1 Формирование критерия обрабатываемости материалов
в процессах шлифования
5.2 Расчетная оценка обрабатываемости материалов в разных видах
^ шлифования
5.3 Экспериментальная проверка обрабатываемости материалов в разных видах шлифования
5.3.1 Экспериментальная проверка при круглом наружном шлифовании с радиальной подачей
5.3.2 Экспериментальная проверка при внутреннем шлифовании
5.3.3 Экспериментальная проверка при плоском шлифовании периферией круга
5.4 Систематика материалов по обрабатываемости в процессах шлифования
5.4.1 Критерий систематики материалов
! 5.4.2 Формирование групп обрабатываемости материалов
5.5 Системный паспорт материалов
5.6 Внедрение результатов работы
5.7 Вывод
5.8 Заключение
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Этапы формирования температурного поля
заготовки в зоне контакта при шлифовании
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Температуры самоподогрева при круглом !> наружном, внутреннем и плоском шлифовании периферией круга

2.2 Формирование математической модели температурного поля
заготовки в зоне шлифования
2.2.1 Расчетная схема
Исходя из задач исследования, необходимо рассмотреть дискретную схему контакта, т.к. обрабатываемость материалов шлифованием зависит от температуры поверхностных слоев обрабатываемой заготовки, адекватное описание которой возможно на основе реализации данной теплофизической схемы [59]. По этой схеме температурное поле заготовки в зоне обработки является результатом наложения температурных импульсов от отдельных зерен инструмента, которые являются источниками тепла.
Дискретная схема контакта впервые была предложена С.Г. Редько [111]. Однако, собрав значительный экспериментальный материал и обобщив его теоретически, С.Г. Редько [111] применил методику расчета только для определенных характерных точек всего температурного поля, которые не могут быть использованы при определении обрабатываемости материалов шлифованием, т.к. в работе не определяются температуры поверхностных слоев в зоне шлифования в момент входа в металл абразивного зерна. Наряду с этим приводится лишь линейное решение температуры в зоне контакта.
Развитие этой схемы проведено в работах С.Н. Корчака [59] и A.A. Ко-шина [65]. Они показали необходимость учета нелинейности процесса формирования температурного поля, вследствии наличия в процессе шлифования обратных связей. Однако полученная С.Н. Корчаком [59] одномерная теплофизическая модель не учитывает ряд особенностей процесса шлифования — прерывистость по ширине режущей кромки ШК и стохастический характер взаимодействия абразивных зерен с обрабатываемой поверхностью.
Впервые учет прерывистости режущей кромки ШК был реализован В.И. Клочко [54] путем рассмотрения трех регулярных схем расположения абразивных зерен на поверхности ШК. Это позволило учесть боковые оттоки тепла от зерен, находящихся в зоне контакта. Однако применение «квадратно-гнездового» способа при формировании поверхности круга существенно