Технические науки/8. Обработка материалов в машиностроении

К.т.н. Фролов В.К., к.т.н. Гладський М.М., Герасименко Є.П., Матюхін О.В.

Національний технічний університет України «КПІ»

Тепловий аналіз процесу внутрішнього шліфування одиничним зерном

Для моделювання процесу шліфування одиничним зерном розроблено об’ємну модель [1]. Для аналізу змодельовані теплові поля, що виникають на поверхні деталі від тертя зерна. Для пришвидшення розрахунків виділено циліндричний сегмент (рис.1).

Необхідні дані розраховано за допомогою програми на мові Паскаль. Для моделювання використовувалась програма ANSYS.

Рис. 1. Модель для аналізу процесу різання одиничним зерном

Час різання одиничним зерном можна розрахувати наступним чином:

де: L – шлях, що пройдено одиничним зерном, м;

V_k – швидкість руху зерна відносно заготовки, м/сек.

В результаті моделювання отримано температурні поля (рис.2):

а)

б)

Рис. 2. Температурні поля на поверхні оброблюваної заготовки: а) – при вході, б) – при виході зерна з контакту з поверхнею

Аналіз температурних полів показує, що в процесі шліфування одиничним зерном поверхня деталі не встигає охолонути до того, як зерно вийде з контакту. Таким чином, існує реальна можливість появи припалів у вигляді штрихів на поверхні оброблюваної деталі.

Великі значення отриманих температур (більше 1100˚К при критичній 1088˚К) можна пояснити, зокрема, тим, що первісна математична модель процесу не враховує використання мастильно-охолоджувальної рідини (МОР) в процесі шліфування. Математичну модель скориговано – вбудовано модуль, що дозволяє аналізувати температурні поля при використанні МОР різного складу.

Розподіл температурних полів на поверхні оброблюваної заготовки з використанням МОР (2-3% емульсія з емульсору «Аквол 10») приведений на рис.3.

Для більш точного визначення температур, що діють при різанні одиничним зерном, було взято дані про температуру вздовж сліду від одиничного зерна для випадків з використанням МОР і без використання МОР (рис.4).

Як видно з отриманих даних, при шліфуванні одиничним зерном температура в зоні різання перевищує майже в 2 рази температуру при обробленні шліфувальним кругом [2]; при використанні МОР ця тенденція також зберігається. Це можна пояснити тим, що при шліфуванні кругом певна кількість тепла поглинається зв’язкою, оскільки теплопровідність зв’язки більша теплопровідності повітря.

а)

б)

Рис. 3. Температурні поля на поверхні оброблюваної заготовки з використанням МОР: а) – при вході, б) – при виході зерна з контакту з поверхнею

Рис. 4. Розподіл температур на поверхні оброблюваної заготовки (1 – без використання МОР, Т_max = 1130,73˚К; 2 – з використання МОР, Т_max = 820,452˚К)

Література:

1. Фролов В.К., Гладський М.М., Антонченко В.О. Математичне моделювання процесу внутрішнього шліфування. Материали за IX Международна научна практична конференция «Новината за напреднали наука – 2013», 17-25 май 2013 г., Том 58, Технологии, Подсекция Разработката на материалите е на инженер. София, «Бял ГРАД-БГ» ООД, С.78-81.

2. Фролов В.К., Гладський М.М., Сабибіна О.О. Вплив температурних деформацій на точність внутрішнього шліфування кілець. Materialy X Miedzinarodovej naukowi-praktycznej konferencji “Europejska nauka XXI powieka - 2014”, 07 - 15 maja 2014 roku, Volum 32, Techniczne nauki, Obrobka materialov w budowie maszyn, Sp.z o.o. “Nauka i studia“, Przemysl, Polska, С.3-6.