Моделирование процесса охлаждения режущего инструмента распыленными технологическими средствами

• Автор: Такташкин, Денис Витальевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 160 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ ТРЕБОВАНИЙ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫХ К РАЗРАБОТКЕ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ОХЛАЖДЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА.

1.1 Постановка задачи моделирования.

1.2 Анализ подходов к моделированию сложных динамических

1.3 Объектноориентированная декомпозиция процесса

охлаждения режущего инструмента.

1.4 Анализ требований, предъявляемых к программной реализации разрабатываемой объектноориентированной
Выводы

2 РАЗРАБОТКА ОБЪЕКТНООРИЕНТИРОВАННЫХ МОДЕЛЕЙ АЭРОГИДРОДИНАМИКИ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ СТРУИ

2.1 Математическая модель поведения объекта Воздушная

2.2 Математическая модель поведения объекта Капля СОТС
2.3 Математическая модель поведения объекта Воздушный
Выводы
3 РАЗРАБОТКА ОБЪЕКТНООРИЕНТИРОВАННЫХ МОДЕЛЕЙ ТЕПЛО И МАССОПЕРЕНОСА В ЗОНЕ РЕЗАНИЯ
3.1 Математическая модель процесса испарения капли аэрозоля в воздушном потоке
3.2 Математическая модель процесса дробления капли в
воздушном потоке и зоне резания.
3.3 Математическая модель поведения объекта Тепловой поток
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ П РОЦЕССА ОХЛАЖДЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА РАСПЫЛЕННЫМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ СРЕДСТВАМИ
4.1 Экспериментальное исследование аэродинамических и температурных характеристик воздушных струй.
4.2 Экспериментальное исследование диаметра мелких частиц в факеле аэрозоля методом дифракции Фраунгофера.
4.3 Экспериментальное исследование контактных температур в
зоне резания при токарной обработке.
Выводы.
5 ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ОБЪЕКТНООРИЕНТИРОВАННОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ОХЛАЖДЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА.
5.1 Реализация алгоритмов работы базовых компонентов программного средства
5.2 Программная реализация алгоритма работы компонента выполнения расчетов
5.3 Организация графического интерфейса пользователя программного средства
5.4 Организация тестирования программного средства.
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Благодаря высокой технологической универсальности процесса резания, обработка материалов лезвийными инструментами занимает до % трудоемкости изготовления' всех машиностроительных изделий в России - особенно при мелкосерийном типе производства, когда используются заготовки приближенных, форм со значительными припусками, напусками, допусками [2, 3]. Обработка металлов резанием обеспечивает высокую точность и- низкую шероховатость обрабатываемых поверхностей при незначительных усилиях резания и малой' металлоемкости оборудования. Однако при резании труднообрабатываемых сталей возникает проблема интенсивного изнашивания режущего инструмента, что приводит к необходимости существенного уменьшения параметров технологических режимов токарной обработки и в первую очередь скорости резания [4, 5]. В процессе обработки таких сталей лезвийным инструментом в результате трения поверхностных слоев заготовки о режущую кромку резца наблюдается интенсивное удаление микрочастиц дорогостоящего инструментального материала с его рабочих поверхностей, сопровождающееся микросколами режущей кромки. Изнашивание режущего инструмента’оказывает большое влияние на такие показатели качества поверхности, как шероховатость, глубина и степень наклепанного слоя [,]. В целом все это существенно удорожает механическую обработку и ограничивает ее эффективность. Поэтому задача уменьшения» интенсивности изнашивания режущих инструментов и увеличения срока их службы при токарной обработке труднообрабатываемых' сталей была и остается одной из главных задач металлообработки. В соответствии с современными представлениями о резании металлов выделяют следующие основные факторы, влияющие на процесс износа лезвийных инструментов: физико-механические свойства обрабатываемой заготовки и инструмента; геометрия резца; режимы резания; технология подготовки и подачи смазочно-охлаждающих технологических средств [, , , ]. Одним из самых распространенных методов борьбы со всеми видами износа режущего инструмента является применение СОТО. Использование технологических средств обеспечивает эффективный отвод теплоты от инструмента и заготовки, уменьшает энергетические затраты на упругопластические деформации, уменьшает трение между режущей кромкой резца и заготовкой, а также облегчает процесс стружкообразования. Выбор и применение смазочно-охлаждающих средств является одним из важнейших факторов повышения производительности труда при резании металлов [,]. Поэтому на смену их беспорядочному применению, основанному на случайных данных и некритически обработанном опыте, в последние годы пришел тщательный их выбор с учетом вполне определенных технических требований [, ,]. СОТС и другие [, ]. Объектом исследования и математического моделирования в данной диссертационной работе является процесс охлаждения зоны резания распыленными СОТС. Идея этого способа была впервые высказана Г. И. Покровским в году []. В последние годы исследованиями эффективности применения технологических средств в распыленном состоянии занимаются многие высшие учебные заведения, научно-исследовательские организации и промышленные предприятия России и других саран [, ]. Сущность этого метода заключается в том, что СОТС подается в зону обработки в виде воздушно-жидкостного потока, получаемого при распылении технологического средства сжатым воздухом в специальном устройстве. Использование в качестве СОТС мелкодисперсного аэрозоля значительно повышает физическую и химическую активность технологического средства и активизирует теплообмен и массообмен при обтекании нагретых тел или систем [, , ]. Эффективность технологических процессов, реализуемых при распылении жидкой фазы, в значительной мере зависит от правильного выбора распыляющего устройства и режимов его работы [ - ]. Рассмотрим более подробно физику самого процесса- охлаждения режущего инструмента распыленными СОТС [, , ]. Охлаждающий агент при данном способе охлаждения может быть представлен в виде, как минимум, двух составляющих — капель мелкодисперсного технологического средства и воздушной струи, являющейся активной средой для протекания всех процессов в зоне обработки.