Файл: Механические, термодинамические и электрофизические процессы при шлифовании.docx

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Н.П. ОГАРЁВА»

(ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарёва»)
Рузаевский институт машиностроения (филиал)
Кафедра конструкторско-технологической информатики

КУРСОВАЯ РАБОТА

по теме:

МЕХАНИЧЕСКИЕ, ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ШЛИФОВАНИИ
Вариант № 19
Наименование дисциплины Физика
Автор курсовой работы М.А. Яковлев

подпись, дата
Обозначение курсовой работы КР–02069964–15.03.05–76–23
Направление подготовки 15.03.05 Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств
Профиль Технология машиностроения
Руководитель работы

канд. физ.-мат. наук, доц. _________________________ М.А. Васютин

подпись, дата
Оценка _________________
Рузаевка 2023

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Н.П. ОГАРЁВА»

(ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарёва»)
Рузаевский институт машиностроения (филиал)
Кафедра конструкторско-технологической информатики
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ (ПРОЕКТ)
Студенту Яковлеву Максиму Аркадьевичу
1 Тема Механические, термодинамические и электрофизические процессы при шлифовании
2 Срок представления работы к защите 01.06.2023
3 Исходные данные для научного исследования: условие задачи, учебные пособия, научно-методическая литература, труды отечественных и зарубежных авторов по исследуемой проблеме
4 Содержание курсовой работы

4.1 Введение

4.2 Теоретическая часть

4.3 Практическая часть

4.4 Заключение

4.5 Список использованных источников


Руководитель работы (проекта) 24.01.23 М.А. Васютин

подпись, дата
Задание принял к исполнению 24.01.23 М.А. Яковлев

подпись, дата

Условие задачи

---

Точильный камень изготовлен из материала с плотностью , имеет диаметр D и ширину h. Мотором, потребляющим ток I при напряжении U и камень раскручивается до частоты за время . Посте того, как мотор выключили, к камню прижали с силой F металл массой m, с удельной теплоемкостью . Через время температура металла повысилась на . На нагрев, металла пошло от выделившейся энергии. Определить диаметр и удельную теплоемкость камня. Данные для решения задачи представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Данные для решения задачи

D

h

I

U

F

m

кг/м3

м

м

А

В

1/с

с

Н

кг

Дж/К*кг

c

град

%

2000

?

0,03

2

220

0,7

50

1

100

2

?

2

5

0,4

---

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Процесс шлифования является сложной системой, состоящей из взаимосвязанных подпроцессов: удаления материала, упругого деформирования технологической системы, относительного перемещения элементов технологической системы, теплообмена, изнашивания шлифовального круга, макро- и микроформообразования. На следующей ступени классификации каждый из указанных подпроцессов можно, в свою очередь, разделить на компоненты – более простые процессы. Для эффективного управления процессом шлифования необходимы математические модели, отражающие наиболее важные связи между показателями его компонентов. Каждая модель отражает сложную систему в определенном диапазоне условий и требований, включая только те параметры и отношения, которые необходимы для решения инженерной технологической задачи.

Цель курсовой работы – получить навыки научно-исследовательской работы по теме механические, термодинамические и электрофизические процессы при шлифовании с применением математических вычислений.

Задачи курсовой работы:

– рассмотреть теоретические основы процессов шлифования,

– решить практическую задачу согласно своему варианту.

1 Теоретические основы процессов шлифования

1.1 Особенности процесса шлифования

Шлифование – технологический метод обработки при помощи абразивных инструментов, режущими элементами которых явля­ются твердые зерна абразивных материалов.

Шлифование является процессом массового скоростного резания с образованием очень мелких стружек.

Шлифование чаще всего выполняется на окончательной стадии обработки (на чистовых и отделочных операциях), выполняемой после лезвийных операций резания (точения, фрезерования, строгания и др.), т.к. позволяет обеспечивать 6…7 квалитеты точности размеров при малой шероховатости поверхностей (R

---

_а = 0,08...0,32 мкм).

Особенности процесса шлифования:

– срезание абразивным зерном небольшого слоя металла, в виде ограниченной длины и малого поперечного сечения,

– в процессе резания участвует одновременно большое число зерен,

– повышенное трение и нагрев детали, т.к. зерна на поверхности инструмента ориентированы по разному (хаотично), поэтому часть из них не режут, а упруго деформируют обрабатываемую поверхность,

– необходимо непрерывное обильное охлаждение (СОЖ) зоны резания.

Инструментом при шлифовании могут быть: абразивные круги, головки, бруски, сегменты, листы, ленты, пасты и свободные зерна.

Наибольшее применение из них имеют шлифовальные круги.

1.2 Характеристика и маркировка абразивного инструмента
Абразивный инструмент представляет собой массу абразивных зерен, связанных между собой связующим веществом (связкой).

Абразивный инструмент характеризуется следующими параметрами: формой и размерами, материалом и размерами зерен, связкой, твердостью и структурой.

Абразивный инструмент изготовляется в соответствии со стандартами и техническими условиями.

1) Абразивные материалы

Абразивные материалы могут быть природного происхождения (естественные) и искусственные.

Природные абразивные материалы (корунд, наждак, кварцевый песок, гранат, кремень, алмаз и др.) имеют ограниченное применение из-за нестабильности их физико-механических характеристик.

В машиностроении в основном используют искусственныеабразивные материалы, такие как: электрокорунды, карбиды кремния и бора, синтетические алмазы и эльбор.

Электрокорунд– искусственный корунд на основе оксида алю­миния (Аl₂О₃), выпускается в виде нескольких разновидностей (маркируется двумя цифрами и буквой «А»):

– нормальный: марок 13А, 14А, 15А, 16А,

– белый: 22А, 23А, 24А, 25А,

– хромистый: 32А, 33А, 34А,

– хромотитанистый: 91А, 92А., 93А, 94А,

– монокорунд: 43А, 44А, 45А,

– сферокорунд: ЭС.

Карбид кремния (карборунд) состоит из SiC и имеет две

разновидности:

– черный: 52С, 53С, 54С, 55С,

– зеленый: 62С, 63С, 64С.

Карбид бора (содержит до 94% В₄С) – марки КБ.

Синтетические алмазы выпускаются в виде:

– шлифпорошков: АСО, АСР, АРВ, АРК, АРС,

– микропорошков: АСМ, АСН,

– эльбор (кубический нитрид бора): ЛО, ЛП, ЛКВ, ЛВМ, ЛПМ.

---

2) Зернистость абразивных материалов

Зернистость характеризует размеры зерен в поперечнике. В зависимости от размера различают 4 группы зерен:

– шлифзерна (номера от 16 до 200) – размеры от 160 до 2000 мкм,

– шлифпорошки (от 3 до 12) – размеры от 40 до 125 мкм,

– микропорошки (от Ml 4 до М63) – размеры от14 до 63 мкм,

– тонкие микропорошки (от М5 до M10) – размеры от 3 до 10 мкм.

Зернистость алмазных и эльборных порошков обозначается дробью: в числителе – наибольший размер, в знаменателе – наименьший размер зерен данной фракции, в микрометрах (например: 200/160).

Содержание основной фракции зерен указывается после зернистости буквенным индексом В, П, Н, Д (в %).

3) Связка абразивных инструментов

Связка – вещество, применяемое для закрепления в абразивном инструменте и придания необходимой формы и размеров инструмента. Связка определяет прочность и твердость инструмента, оказывает влияние на геометрию рельефа рабочей поверхности инструмента, износ инструмента, производительность и качество обработки.

Связки бывают: неорганические, органические и металлические.

Неорганическими связками являются:

– керамическая: марки К0...К8,

– силикатная (С),

– магнезиальная (МГ).

Органическиесвязки:

– бакелитовая: марки Б, Б1...Б4, БУ, БП2,

– вулканитовая: В, В1, В2, ВЗ, В5, СКН,

– глифталевая (ГФ),

– поропластовая,

– вспененный поливинилформаль (ПФ),

– эпоксидно-каучуковая (ЭК).

Металлические связки:

– из порошков медных сплавов: М1, М1П,

– на основе алюминиево-цинковых сплавов: М5, МО13, МВ1,

– гальванические на никелевой основе: МН и др.

Металлические связки используют для изготовления алмазных и эльбор- ных шлифовальных и заточных кругов.

Наиболее распространены керамические и бакелитовые связки.

4) Твердость абразивных инструментов

Твердость характеризует прочность закрепления абразивных зерен в инструменте с помощью связки, поэтому она определяется количеством и свойствами связки, введенной в инструмент.

Твердость абразивных инструментов разделяют на 18 номеров (с 0 по 17), условно разделенных на 8 групп:

– весьма мягкая (ВМ1, ВМ2),

– мягкая (М1, М2, МЗ),

– среднемягкая (СМ1, СМ2,),

– средняя (С1, С2),

– среднетвердая (СТ1, СТ2, СТЗ),

– твердая (Т1, Т2),

– весьма твердая (ВТ1, ВТ2),

– чрезвычайно твердая (ЧТ1, ЧТ2).

5) Структура абразивного инструмента

Структура абразивного инструмента характеризуется соотношением объемов абразивных зерен, связки, пор и наполнителя. Структура обозначается номерами (с 1 по 20).

---