ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 24
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Курганский государственный университет»
Кафедра «Машиностроение»
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по дисциплине «Основы алмазно-абразивной обработки»
на тему: «Силы резания при шлифовании»
Выполнил: ___________ Ведёхин А.В.
Студент гр. ПТЗ-1550119
Проверил: ____________Курдюков В.И.
Курган 2023
Содержание
-
Силовые зависимости в процессе шлифования -
Экспериментальное определение силовых зависимостей -
Факторы, влияющие на силы резания
Список литературы
1.Силовые зависимости в процессе шлифования
Сила резания при шлифовании является результатом суммарных сил резания царапания отдельными абразивными зёрнами и сил сопротивления трению связки инструмента об обрабатываемый материал.
Суммарная сила резания P шлифовальным кругом считается составленной из сил нормальной или радиальной Py , тангенциальной Pz и подачи Px .
При этом так же, как при микрорезании Py , всегда больше Pz (рисунок 6.8).
Изменение величины силы резания
Исследования и практика шлифования позволяют установить, что при работе круга с затуплением изменение силы резания от времени работы круга
имеет вид 1 (рисунок 6.9), а при работе круга в режиме самозатачивания – вид 2. В начальный момент работы происходит интенсивное нарастание силы (T1 –период приработки), а в период T2 для случая 1 – постепенное её нарастание и далее снова интенсивность роста сил резко увеличивается. Круг катастрофически затупляется (засаливается). Во втором случае после приработки круга сила резания остаётся на постоянном уровне в течение всего времени работы круга.
Интенсивное нарастание силы резания в период приработки (T1) объясняется двумя причинами:
1) осыпанием невыгодно ориентированных зёрен и зёрен, слабо удерживающихся на рабочей поверхности круга, более высокой интенсивностью износа острых зёрен (последствия правки).
2) неустановившимся съёмом металла, когда фактическая глубина непрерывно возрастает по мере увеличения натяга в системе СПИД, т. е. отставанием фактической глубины резания от номинальной, определяемой подачей круга при врезании, из-за наличия податливости в системе СПИД.
Структурное уравнение для определения силы резания
В основу вывода этого уравнения принято положение о том, что для данного материала и максимально допустимой скорости круга сила микрорезания может быть определена как произведение условного напряжения резания р, толщины a и ширины b срезаемого слоя обрабатываемого материала.
где k – показатель степени;
A – постоянный коэффициент.
Суммарная же сила резания определяется умножением единичной силы
на число шлифующих зёрен в дуге контакта как функцию высоты круга T и
длины дуги контакта N.
2Экспериментальное определение силовых зависимостей
Для экспериментального определения величины силы резания при шлифовании применяют различные методы и измерительные средства, в частности:
1 Измерение эффективной мощности, потребляемой электродвигателем привода главного движения, с последующим расчетом величины тангенциальной составляющей силы резания по выражению:
2 Измерение составляющих силы резания с помощью динамометров.
Наиболее совершенные из них позволяют одновременно измерить все три
составляющие силы резания с достаточно высокой степенью точности и основаны на принципе преобразования механических параметров (чаще всего упругих деформаций несущих элементов) в электрические с регистрацией последних с помощью самописцев или стрелочных приборов. Наиболее удачной конструкцией динамометра считается универсальный динамометр Мухина (УДМ– 100) с максимально допустимой величиной составляющей силы резания в 1000 Н.
Основной задачей экспериментального определения сил резания является
получение эмпирических зависимостей этих сил от условий шлифования (обрабатываемость материала, характеристики круга, режимы резания). Обычно эти зависимости представляют степенными функциями.
СPz , X Pz ,YPz , ZPz , Pz , Pz – постоянные, учитывающие конкретные
условия шлифования: обрабатываемый материал, характеристику шлифовального инструмента, скорость резания, характеристику среды, станка, вида шлифования и многое другое. В зависимости от конкретных целей исследования в эти формулы добавляют дополнительные параметры, например, площадь контакта круга с деталью при торцевом шлифовании; структурные характеристики круга и т.п., влияющие на уровень сил при шлифовании.
Показатели степени при различных элементах режима шлифования, по
данным различных исследований, колеблются в широком диапазоне. Например, для круглого шлифования эти показатели составляют:
Анализ имеющихся формул показывает, что с увеличением скорости детали глубины шлифования, продольной и поперечной подач силы и мощность шлифования возрастают. Кроме того, сила резания зависит и от физико-механических свойств обрабатываемого материала, СОТС, характеристик круга, времени работы. Так, с повышением твёрдости круга сила растёт, т. к. уменьшается пористость кругов, что увеличивает трение связки об обрабатываемую поверхность. Для алмазных кругов сила резания падает с повышение концентрации алмазов. Повышение зернистости также ведёт к увеличению силы резания.
Методика экспериментального получения силовых зависимостей
Методика получения степенных выражений типа А заключается в следующем. Поочередно изменяют один из параметров и фиксируют на постоянном уровне остальные, сводя таким образом задачу к получению зависимости функции, например, силы резания, каждый раз только от одного аргумента, Vд :
Графически такая зависимость аппроксимируется в двойных логарифмических координатах прямой линией, а тангенс угла наклона этой линии к оси абсцисс дает значение показателя степени Х Pz , т.к. после логарифмирования степенная функция превращается в линейную:
Известно, что если для построения прямой линии достаточно двух точек,
то и значения функции экспериментально определяют для 25 значений переменного параметра (увеличение числа значений повышает точность, но увеличивает трудоемкость эксперимента).
Аналогичную процедуру выполняют для всех переменных, входящих в
выражение А, получая значения показателей степеней при каждом из них. Значение постоянных CPz вычисляют по уравнению А, которое получают после проведения дополнительного эксперимента по определению значения функции для произвольно выбранного сочетания параметров режима резания. Используя эти экспериментальные данные и полученные ранее значения показателей степеней, записывают уравнение А, где неизвестным будет только постоянная CPz .
Теперь, имея выражение А, можно вычислить ожидаемые значения составляющих силы резания для любого сочетания параметров режима шлифования.
3Факторы, влияющие на силы резания
Несмотря на большое разнообразие способов и условий шлифования, можно сделать ряд общих выводов для всех случаев шлифования:
а) с увеличением Vкр тангенциальная составляющая силы резания не сколько увеличивается (≈10 %), в то время как радиальная составляющая возрастает почти прямо пропорционально;
б) при работе с охлаждением сила резания меньше, чем при работе всухую;
в) с уменьшением зернистости круга сила резания, приходящаяся на одно зерно, уменьшается, но вместе с тем суммарная сила резания при работе мелкозернистым кругом увеличивается, т.к. число зерен на единицу площади контакта круга с заготовкой увеличивается в квадрате степени уменьшения зернистости круга;
г) шлифование более твердыми кругами протекает обычно с большими силами резания из-за увеличения: во-первых, прочности закрепления зерен на рабочей поверхности инструмента, которая позволяет удерживать зерна с
большей степенью затупления и, во-вторых, площади контакта связки с поверхностью резания, что приводит к росту сил трения в зоне резания;
д) с увеличением номера структуры увеличивается расстояние между зернами, сила резания, приходящаяся на одно зерно, увеличивается, а суммарная сила резания несколько падает из-за уменьшения числа зерен,
участвующих в резании;
е) при работе карборундовыми (карбид кремния) кругами силы резания больше, чем при шлифовании электрокорундовыми, что объясняется различной формой и остротой зерен карбида кремния и электрокорунда. Зерна карбида кремния той же степени зернистости при одинаковых режимах снимают стружки большего сечения, чем зерна электрокорунда, что также вызывает рост силы резания;
ж) чем тверже и прочнее обрабатываемый материал, тем выше силы резания;
и) при шлифовании кругами на органических связках силы резания больше, чем при шлифовании подобными кругами на керамической связке;
к) на силы резания влияет метод и режим правки.
Мощность при шлифовании
Необходимая для осуществления процесса шлифования мощность (кВт) определяется по следующим формулам:
а) для привода главного движения (вращение круга)
Список литературы
Курдюков В.И. Основы абразивной обработки: учебное пособие. Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 2014. 195 с.