Определение силы поджима комбинированного образца к режущей поверхности круга, ограниченной температурой плавления припоя п. Г. Матюха, д-р техн наук, профессор; А. В. Бурдин icon

Определение силы поджима комбинированного образца к режущей поверхности круга, ограниченной температурой плавления припоя п. Г. Матюха, д-р техн наук, профессор; А. В. Бурдин




НазваОпределение силы поджима комбинированного образца к режущей поверхности круга, ограниченной температурой плавления припоя п. Г. Матюха, д-р техн наук, профессор; А. В. Бурдин
Дата01.07.2012
Розмір80.4 Kb.
ТипДокументи

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛЫ ПОДЖИМА КОМБИНИРОВАННОГО

ОБРАЗЦА К РЕЖУЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ КРУГА, ОГРАНИЧЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ ПЛАВЛЕНИЯ ПРИПОЯ


П.Г. Матюха, д-р техн. наук, профессор;

А.В. Бурдин, аспирант,

Донецкий национальный технический университет, г. Донецк


При плоском врезном шлифовании по упругой схеме к режимам обработки, влияющим на выходные показатели процесса, относятся: отношение скоростей круга к заготовке, а также сила поджима заготовки к рабочей поверхности круга (РПК), которая определяет условия работы круга и физико-механические свойства обработанной поверхности. В связи с этим для обеспечения требуемых показателей качества шлифования значение силы поджима заготовки к РПК может быть ограничено температурой окисления алмазов, механической прочностью алмазных зерен и температурой на обрабатываемой поверхности.

Как показал анализ литературы, сила поджима заготовки к РПК назначается на основе априорной информации [1,2], а сведения об аналитическом определении силы поджима к РПК комбинированных образцов, соединенных припоем, в литературе отсутствуют.

Цель работы   разработка методики аналитического расчета силы поджима комбинированного образца «конструкционная сталь – твердый сплав» к РПК, ограниченной температурой плавления припоя при плоском врезном шлифовании по упругой схеме.

Определение силы поджима комбинированного образца к РПК рассмотрим на примере шлифования по упругой схеме образца из конструкционной стали и твердого сплава, соединенных припоем (рис. 1).

В этом случае в зоне резания одновременно находятся материалы, механические и теплофизические свойства которых существенно отличаются. В связи с этим при расчете воспользуемся следующими допущениями:

1. Температура на поверхности наиболее труднообрабатываемого компонента образца равна температуре плавления припоя.

2. Боковые поверхности компонентов образца, соприкасающиеся с припоем, являются адиабатическими, что вносит погрешность в расчет не более 0,06 % [3].





^ Рисунок 1 – Схема плоского шлифования комбинированного образца

Общую силу поджима комбинированного образца к РПК, ограниченную температурой плавления припоя, определим как сумму сил на каждой из компонент образца

, (1)

где Pу ТС – радиальная сила резания на твердосплавной части образца, ограниченная температурой плавления припоя, Н; Ру СТ – радиальная сила резания при шлифовании стали на одинаковых с твердым сплавом режимах, Н.

Расчет радиальной силы резания твердосплавной части выполним по зависимостям для расчета температуры на поверхности образца, при обработке которого возникает максимальная сила резания [4]

, (2)

где q – плотность теплового потока, Вт/м2; а – коэффициент температуропроводности обрабатываемого материала, м2/с;
? – коэффициент теплопроводности обрабатываемого материала, Вт/(м·°К); Vд – скорость детали, м/мин; Н – безразмерная полуширина источника тепла.

Плотность теплового потока [4]

, (3)

где ?в – коэффициент ввода тепла в заготовку; Pzк – тангенциальная составляющая силы резания на круге, Н; Vк – скорость круга, м/с;
S – площадь поверхности контакта образца с РПК.

После подстановки (3) в (2), приняв Tmax равной температуре плавления припоя и решения относительно Pzк, будем иметь

. (4)

Тогда формула для расчета радиальной силы шлифования твердого сплава, ограниченного температурой на поверхности образца с учетом размерностей системы СИ, примет вид

, (5)

где Tпл – температура начала плавления припоя, єК; Vд – скорость детали, м/мин; Vк – скорость круга, м/с; bТС – ширина твердого сплава, мм; Rк – радиус шлифовального круга, мм; tф – глубина шлифования, мм; HТС – безразмерная полуширина источника тепла; ?ТС – коэффициент теплопроводности твердого сплава, Вт/(м·°С); aТС – коэффициент температуропроводности твердого сплава, м2/с; ?в ТС – коэффициент ввода тепла в образец; kшл ТС – коэффициент шлифования для твердого сплава.

Безразмерная полуширина источника тепла HТС определяется по формуле

.

Коэффициент ввода теплоты в образец aв ТС

.


Коэффициент теплопроводности алмазоносного слоя шлифовального круга, Вт/м·град, рассчитывается по формуле

,

где Ya, Yo, Yм – процентное содержание алмаза, олова, меди в алмазоносном слое; ?ка, ?ко, ?км. – коэффициенты теплопроводности алмаза, олова и меди.

Расчет составляющих силы резания при плоском врезном шлифовании стальной части комбинированного образца периферией круга на одинаковых с твердым сплавом режимах выполним по методике, изложенной в работе [5].

При этом тангенциальная составляющая силы резания на круге определяется по формуле


, (6)

а радиальная составляющая – по формуле

. (7)

Здесь ^ М – соотношение нормальных и касательных напряжений вдоль условной плоскости сдвига; ? – угол сдвига, рад; az – толщина единичного среза, мкм; ? – угол действия, рад; С, ? – коэффициенты модификации МакГрегора-Фишера; кЗ – коэффициент контактирования задней поверхности зерна по поверхности заготовки; ? – коэффициент трения между зерном и заготовкой; b – ширина шлифования, мм;
? – коэффициент теплопроводности обрабатываемого материала, Вт/м·град; lз – величина контактной площадки на зерне, мкм;
zр – количество одновременно работающих зерен, шт.; S – площадь зоны контакта заготовки с кругом, мм2; Vд – скорость детали, м/мин;
Vк – скорость круга, м/c; Н – безразмерная полуширина источника тепла; a –коэффициент температуропроводности обрабатываемого материала, м2/с; ?в – коэффициент ввода теплоты в заготовку.

Расчет величин, входящих в формулы (6), (7), выполняется по следующим зависимостям [5].

Соотношение нормальных и касательных напряжений вдоль условной плоскости сдвига М

.

Угол сдвига ?, рад:

,

где KL – коэффициент усадки стружки.

Передний угол зерна, рад:

.

Толщина единичного среза az, мкм:

,

где RZ – параметр шероховатости на поверхности резания, мкм.

Максимальная толщина среза aZmax, мкм:

,

где Rк – радиус шлифовального круга, мм; tффактическая глубина резания, мкм; расстояние между двумя контактирующими зернами lф, мм.

Расстояние между контактирующими зернами определяется по формуле:

.

Здесь К1 = 2,46 – коэффициент, учитывающий критическую величину закрепления зерна в связке алмазоносного слоя. Значение коэффициента Kс, учитывающего разновысотное положение зерен, определяется по следующей формуле:

.

Значение функции распределения Вейбулла

,

где Х0, т – параметры распределения Вейбулла.

Кинематический коэффициент Kд, учитывающий влияние режимов шлифования на окружное расстояние между зёрнами:

,

где ?д, ?д – параметры уравнения регрессии.

Расстояние между зернами в сечении алмазоносного слоя плоскостью, мм:

,

где К – относительная концентрация алмазов в алмазоносном слое, %.

Расстояние между зернами на поверхности круга, мм:

.

Диаметр шаровой модели зерна dср, мкм [5]:

,

где Nz – среднее количество зерен в одном карате, шт.

Количество одновременно работающих зерен zр, шт.:

,

где b – ширина шлифования, мм; Кк – коэффициент контактирования. Длина дуги контакта детали со шлифовальным кругом L, мм:

.

Угол действия ?, рад:

.

Площадь зоны контакта заготовки с кругом S, мм2:

.

Величина контактной площадки на зерне lз, мкм:

,

где Т – время шлифования после правки круга, мин.

Ширина единичных срезов, мм:

.

Расчет силы поджима к РПК комбинированного образца «сталь 45-ВК8» с шириной компонентов 7 мм при плоском врезном шлифовании кругом 1А1 250х76х15х5 АС6 100/80-4 М2-01, ограниченного температурой начала плавления припоя марки Л63(Tпл=1173 єК [6]), на режимах Vк=35 м/с, Vд=6 м/мин, t=0,015 мм выполнен по разработанной программе в среде Mathcad, позволил установить, что радиальная сила шлифования твердосплавной части комбинированного образца будет равна

(Н),

а составляющая РуСТ на стальной части образца –

(Н).

Общая сила поджима комбинированного образца, ограниченная температурой плавления припоя, равна

(Н).

ВЫВОДЫ

Разработана методика расчета силы поджима комбинированного образца к РПК, ограниченная температурой плавления припоя, которая в дальнейшем будет использована в качестве технического ограничения при определении лимитированной силы поджима образца к РПК при шлифовании по упругой схеме.


SUMMАRY

In this article the authors propose the method for analytical design of grinding forces by elastic infeed mode grinding on complex workpiece “steel – hardmetal” with surface temperature limitation.


^ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Семко М.Ф. Работоспособность алмазных кругов / М.Ф. Семко, М.Д. Узунян,
    Ю.А. Сизый, М.С. Пивоваров. – К.: Техника, 1983. – 95 с.

  2. Узунян М.Д. Алмазно-искровое шлифование твердых сплавов / Узунян М.Д. – Харьков: НТУ «ХПИ», 2003. – 359 с.

  3. Матюха П.Г. Определение усилия поджима комбинированного образца „конструкционная сталь – твердый сплав” к рабочей поверхности круга при шлифовании по упругой схеме / П.Г. Матюха, В.В. Габитов, Р.В. Кондрашов // Надежность инструмента и оптимизация технологических систем: сборник научных трудов.   Краматорск, 2007.  Вып. №21.   С. 52-56.

  4. Сипайлов В.А. Тепловые процессы при шлифовании и управление качеством поверхности. – М.: Машиностроение, 1978 – 167 с.

  5. Матюха П.Г. Високопродуктивне шліфування ванадієвих штампових та інструментальних сталей. – Донецьк: ДВНЗ «ДонНТУ», 2008. – 222 с.

Хряпин В.Е. Справочник паяльщика. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1981. – 348 с.

Схожі:

Определение силы поджима комбинированного образца к режущей поверхности круга, ограниченной температурой плавления припоя п. Г. Матюха, д-р техн наук, профессор; А. В. Бурдин iconГосударственный стандарт союза сср конструкции и изделия железобетонные радиационный метод определения толщины защитного слоя бетона, размеров и расположения
Л. Г. Родэ, канд техн наук; В. А. Клевцов, д-р техн наук; Ю. К. Матвеев; И. С. Лифанов; В. А. Воробьев, д-р техн наук; Н. В. Михайлова,...
Определение силы поджима комбинированного образца к режущей поверхности круга, ограниченной температурой плавления припоя п. Г. Матюха, д-р техн наук, профессор; А. В. Бурдин iconМіжнародна науково-технічна конференція, присвячена 80-річчю Дніпропетровської області та 90-річчю
В. а д-р техн наук, проф.; Перегудов В. В., д-р техн наук, проф.; Рудь Ю. С., д-р техн наук, проф.; Сидоренко В. Д., д-р техн наук,...
Определение силы поджима комбинированного образца к режущей поверхности круга, ограниченной температурой плавления припоя п. Г. Матюха, д-р техн наук, профессор; А. В. Бурдин iconСтроительные нормы и правила отопление, вентиляция и кондиционирование сниП 04. 05-91*
Ссср (д-р техн наук Е. Е. Карпис, М. В. Шувалова), вниипо мвд СССР (канд техн наук И. И. Ильминский), мниитэп (канд техн наук М....
Определение силы поджима комбинированного образца к режущей поверхности круга, ограниченной температурой плавления припоя п. Г. Матюха, д-р техн наук, профессор; А. В. Бурдин iconП падение тела
П. т происходит под действием силы тяготения, за­висящей от расстояния r до центра Земли, и силы сопротивления среды {воздуха или...
Определение силы поджима комбинированного образца к режущей поверхности круга, ограниченной температурой плавления припоя п. Г. Матюха, д-р техн наук, профессор; А. В. Бурдин iconА. Г. Шалимов, д-р техн наук; С. А. Голованенко
А. Г. Шалимов, д-р техн наук; С. А. Голованенко, д-р техн наук, В. Т. Абабков, канд техн наук; Н. Н. Киселев; В. В. Зайцев; Е. Д....
Определение силы поджима комбинированного образца к режущей поверхности круга, ограниченной температурой плавления припоя п. Г. Матюха, д-р техн наук, профессор; А. В. Бурдин iconМ. І. Волков, д-р техн наук; О. М. Алексєєв, канд техн наук; О. М. Кочевський, канд техн наук
Створення бібліотеки електронних підручників для студентів спеціальностей напряму “інженерна механіка”
Определение силы поджима комбинированного образца к режущей поверхности круга, ограниченной температурой плавления припоя п. Г. Матюха, д-р техн наук, профессор; А. В. Бурдин iconА. С. Гордеев, д-р техн наук, профессор; А. Г. Басова
Влияние скорости и температуры частиц напыляемого материала на получение покрытий газоплазменным напылением порошков
Определение силы поджима комбинированного образца к режущей поверхности круга, ограниченной температурой плавления припоя п. Г. Матюха, д-р техн наук, профессор; А. В. Бурдин iconПо делам строительства москва разработан министерством промышленности строительных материалов СССР исполнители
В. А. Лопатин, канд техн наук; Н. Н. Бородина, канд техн наук; Т. А. Мелькумова; В. И. Голикова; Л. Г. Грызлова, канд техн наук;...
Определение силы поджима комбинированного образца к режущей поверхности круга, ограниченной температурой плавления припоя п. Г. Матюха, д-р техн наук, профессор; А. В. Бурдин iconГосударственный стандарт союза сср трапы чугунные эмалированные технические условия гост 1811-81
О. П. Михеев, канд техн наук (руководитель темы); В. И. Фельдман, канд техн наук; В. И. Горбунов, канд техн наук
Определение силы поджима комбинированного образца к режущей поверхности круга, ограниченной температурой плавления припоя п. Г. Матюха, д-р техн наук, профессор; А. В. Бурдин iconГосударственный стандарт союза сср трубы чугунные канализационные и фасонные части к ним сортамент гост 6942. 1-80
О. П. Михеев, канд техн наук (руководитель темы); В. И. Фельдман, канд., техн наук; В. Н. Бехалов, канд техн наук
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи