Совершенствование процесса шлифования титановых сплавов прерывистыми кругами на базе математического моделирования механики и теплофизики процесса

• Автор: Старшев, Денис Владимирович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 153 с. : ил.

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

а - угол наклона впадин к оси шпинделя,0 ак - коэффициент теплоотдачи 8 - толщина пограничного слоя Л,. - коэффициент теплопроводности
Ят - удельная теплота плавления обрабатываемого материала /л - коэффициент трения скольжения абразивного материала по материалу заготовки

у- коэффициент кинематической вязкости СОТС

уп - коэффициент Пуассона обрабатываемого материала

в- угол сдвига

со, - коэффициент температуропроводности О, - объем

а - средняя величина вылета зерна из связки

Ъ - ширина зерна, мм

Ькав - ширина кавитационной каверны

В - ширина шлифовального круга, мм

С - номер структуры
С,-, - удельная теплоемкость
с1-диаметр сопла, подающего СОТС
с1и - ширина площадки износа задней поверхности зерна
/? - глубина впадины
Ии - величина износа зерен круга
КР ■ глубина распространения прижогов
Кав - длина кавитационной каверны
пп -число выступов (впадин) на поверхности круга
- плотность теплового потока г - радиус скругления зерна
- температура
Ту - время
IVу - мощность тепловыделения
хСЛ, - толщина сминаемого слоя хср - толщина среза
Фа - фазовый состав абразивного материала в объеме инструмента, %
Фс - объем связки
ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
ПРОЦЕССА ШЛИФОВАНИЯ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ
1.1. Особенности процесса шлифования титановых сплавов
1.2. Эффективные методы шлифования титановых сплавов
1.3. Достижения теоретических исследований в области алмазного шлифования
1.4. Шлифование прерывистыми кругами
ВЫВОДЫ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
ГЛАВА 2. ПОСТРОЕНИЕ РАБОЧИХ МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССА ШЛИФОВАНИЯ ПРЕРЫВИСТЫМИ КРУГАМИ
2.1. Определение технологических возможностей прерывистого круга
2.2. Механическая модель шлифования прерывистыми кругами
2.3. Гидродинамическая модель шлифования прерывистыми кругами
2.4. Теплофизическая модель процесса шлифования прерывистыми кругами
Выводы
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ШЛИФОВАНИЯ АЛМАЗНЫМ ПРЕРЫВИСТЫМ КРУГОМ
3.1. Исследования процесса стружкообразования
3.2. Распределение СОТС по поверхности круга при периферийном шлифовании плоских поверхностей прерывистыми кругами
3.3. Распределение гидродинамического давления по поверхности заготовки относительно зоны резания при плоском шлифовании
3.4. Динамика сил резания при шлифовании прерывистыми кругами
3.5. Экспериментальное исследование температур в зоне резания при
работе прерывистым шлифовальным кругом
Выводы
ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ШЛИФОВАНИЯ
ПРЕРЫВИСТЫМИ КРУГАМИ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРИЛОЖЕНИЕ 2

р <л-[аи]-Ь1 = я-[а 1(~} :Ма)3 }
32-а 32 • (0,3 -10-3 •№?)
Для обеспечения надежной работы зерна должно выполняться условие прочности на срез:
Р ,л-Ъ2 ■[т]_л\0-' -т)' т] (2.21)
‘*4
На основании разработанной модели решается задача оптимизации критерия динамического силового воздействия со стороны обрабатываемого материала на алмазное зерно прерывистого круга:
Кд = Рв>

т .а .-г-+т ■X .А.
^ ср з1п(9
2-р-р-х-ьту соъу-ътуу-ср)
По причине того, что возникающие динамические нагрузки при алмазном шлифовании прерывистыми кругами на металлической связке приводят к потере инструментом режущей способности, была установлена зависимость (2.17) динамической силы резания единичным зерном от режимов обработки с учетом сил трения. Данная зависимость при выполнении условий, описанных неравенствами (2.19) - (2.21), позволяет определить оптимальную зернистость инструмента при заданных ’ режимах шлифования, обеспечивающую его надежную работу - без механического разрушения и вырывания из связки зерен до достижения ими предельно допустимого износа. Можно также решить и обратную задачу - по определению оптимального диапазона режимов шлифования для заданной зернистости и структуры, на основании разработанного алгоритма, представленного в главе 4 (рис. 4.1). Данный алгоритм позволяет определить область режимов обработки, обеспечивающих выполнение всех заданных критериев процесса шлифования.
Снизить силу воздействия на режущие зерна можно за счет подачи СОТС в зону обработки. При этом происходит снижение сил трения на площадке контакта обрабатываемый материал - алмазное зерно. Кроме того, проходя через поверхность резания, СОТС образует на поверхности заготовки адсорбционные пленки, которые препятствуют засаливанию, адгезии и