Повышение эксплуатационных свойств абразивных кругов на основе исследования процесса стружкообразования при шлифовании

• Автор: Кадильников, Александр Викторович
• Шифр специальности: 05.02.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 178 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. МЕХАНИЗМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АБРАЗИВНОГО ЗЕРНА И ОБРАБАТЫВАЕМОГО МАТЕРИАЛА
1.1. Взаимодействие абразивного зерна и обрабатываемого материала
1.2. Влияние различных факторов на свойства материала
Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АБРАЗИВНОГО ЗЕРНА И ОБРАБАТЫВАЕМОГО
МАТЕРИАЛА
2.1. Методика исследования
2.2. Обоснование применяемой модели
2.3. Исследование процесса взаимодействия абразивного зерна и обрабатываемого материала
Глава 3. УДЕЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ ШЛИФОВАНИЯ
Глава 4. ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ АБРАЗИВНОГО ЗЕРНА НА ПРОЦЕСС
ШЛИФОВАНИЯ
Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ШЛИФОВАНИЯ СТАЛЕЙ АБРАЗИВНЫМИ КРУГАМИ С ЗЕРНОМ РАЗЛИЧНОЙ ФОРМЫ
5.1. Влияние формы абразивного зерна на коэффициент шлифования сталей кругами ПП 100x20x20
5.2. Влияние формы абразивного зерна на интенсивность съема металла
5.3. Влияние формы абразивного зерна на износ кругов
5.4. Результаты испытания шлифовальных кругов в производственных условиях
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время улучшение свойств абразивного инструмента уже практически достигло предела своих возможностей и здесь начинают проявляться некоторые тенденции застоя. Последнее связано с тем, что оптимизация состава абразивных изделий осуществлялась, в основном, опираясь на эмпирические данные. При этом считалась неуправляемой форма зерна, так как создается случайным образом при дроблении абразива. Между тем каждое зерно имеет индивидуальную форму и, вследствие хаотического расположения в связке, обладает индивидуальными режущими свойствами. При взаимодействии зерна с обрабатываемым материалом последнему сообщается энергия в виде нагрева и пластической деформации. Рассеяние энергии в приповерхностных объемах должно влиять на эффективность шлифования. Характер рассеяния энергии определяется параметрами взаимодействия, в том числе скоростью резания, наклоном поверхности зерна в точке контакта к поверхности обрабатываемого материала.
В работах А.К. Байкалова, В.И. Островского, Л.Н. Филимонова исследовано влияние скорости резания на начальную глубину съема металла при шлифовании. В работе Н.В. Байдаковой получены некоторые экспериментальные данные эффективности шлифования (коэффициент шлифования, износ) кругами из зерен с различным коэффициентом формы. В то же время на микроуровне не раскрыт механизм взаимодействия зерна с обрабатываемым материалом. Не изучено влияние формы абразивных частиц на энергетику процесса. До сих пор нет четкого объяснения тому факту, что шлифование является адиабатическим процессом. Не описан механизм стружкообразова-ния, объясняющий появление различных форм стружек (например, в форме полых шаров). Солидный запас для повышения эффективности шлифования, заключенный в правильном применении геометрических параметров зерна, остается неиспользованным.

Целью диссертационной работы является повышение эксплуатационных свойств абразивных кругов на основе исследования процесса стружкооб-разования при шлифовании.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Построение математической модели, описывающей механизм взаимодействия абразивного зерна и обрабатываемого материала на микроуровне.
2. Построение схемы стружкообразования при шлифовании.
3. Исследование влияния формы и ориентации зерна на начальную глубину стружкообразования при его заглублении в материал заготовки.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. На основе лучевых методов теории распространения и рассеяния волн разработана математическая модель, описывающая на микроуровне механизм взаимодействия зерна и обрабатываемого материала, позволяющий определить влияние параметров геометрической формы абразивных частиц и скорости резания на энергетические процессы, происходящие в приповерхностных объемах материала.
2. Построена схема стружкообразования при шлифовании, описывающая процесс формирования различных форм стружек и позволяющая объяснить механизм резания кромкой абразивного зерна с углом резания больше 900.
3. Исследовано влияние коэффициента формы и ориентации абразивного зерна на момент начала стружкоотделения при микрорезании, что позволяет на стадии изготовления абразивного круга повысить эффективность использования геометрических параметров режущих частиц.
Положения выносимые на защиту:
1. Математическая модель взаимодействия абразивного зерна с обрабатываемым материалом при шлифовании и результаты моделирования на ЭВМ.
2. Схема стружкообразования при шлифовании.
3. Результаты исследования влияния формы зерна и его ориентации в связке на начальную стадию процесса стружкообразования.

Р - давление;
В - постоянная;
Г-температура;
Ъ - параметр адиабаты (Б = а+Ьи).
Результат решения которого представлен на рисунке 1.19.
Рисунок 1.19. Сравнение тепловых эффектов деформационного и ударноволнового разогрева. 1 - Ударноволновой разогрев; 2 - Деформационный макроразогрев
Вопрос распространения ударных волн рассмотрен в [4, 10, 55, 78, 79, 104, 145].
При решении задач о распространении и рассеянии нестационарных волн, несущих на фронте скачок параметров поля, наиболее эффективны методы, использующие лучевые ряды. Нулевой член такого ряда в линейном приближении точно описывает изменение скачка параметров поля вдоль луча, а остальные члены в пределах радиуса сходимости ряда описывают изменение поля за фронтом волны. В работе Ю.Н. Подильчука [86] показано применение метода к исследованию распространения звуковых импульсов, а также температурных волн в осесимметричной задаче о тепловом ударе на поверхности сферической полости. Лучи понимаются как кривые в пространстве, ортогональные к волновым фронтам.
К настоящему времени в физике, химии, биологии, а также экологии установлено существование класса различных диссипативных систем, в которых при значительном удалении от термодинамического равновесия однородное в пространстве состояние становится неустойчивым и возникает спонтан-