Вплив температурного розширення абразивного зерна на напружений стан інструменту
DOI:
https://doi.org/10.26642/ten-2023-1(91)-34-41Ключові слова:
механічні властивості, сили, переміщення, теплове розширення, зв’язка, зерно, інструмент шліфуванняАнотація
Мета роботи полягає в розробці моделі та методу визначення напружено-деформованого стану інструменту абразивної обробки матеріалів як ортотропного композита з довільною кількістю регулярно розташованих дискретних зерен, з’єднаних матеріалом зв’язки за умови теплового збільшення розміру довільного зерна робочої поверхні. В роботі встановлено, що екстремальні напруження зсуву матеріалу зв’язки в площині, нормальній до робочої поверхні інструменту, майже удвічі менші за відповідні напруження в площині, паралельній робочій поверхні інструменту. Теплове збільшення розмірів зерна, відповідно до принципу Сен-Венана, локально збурює напружено-деформований стан інструменту. Розмір зони локального збурення, викликаного тепловим розширенням зерна в напрямі розширення, залежить від механічних властивостей складових інструменту (модулів пружності на розтяг матеріалу зерен та на зсув матеріалу зв’язки). В усіх напрямах розміри зон збурень напружено-деформованого стану залежать від кількості зерен в інструменті в напрямах, що ортогональні напряму теплової зміни розмірів зерна. Отримані результати надають можливість комплексного врахування композитної ортотропної побудови, механічних властивостей складових інструменту, в якому, за рахунок теплового розширення, збільшився розмір довільного зерна робочої поверхні. Лінійність постановки завдання дозволяє, шляхом складання результатів для змін розмірів окремих декількох довільно розташованих зерен, та за довільної температури нагрівання, визначати сумарний напружено-деформований стан. Отримані залежності, на стадії розробки технології обробки, дозволяють кількісно оцінити рівень напружень в інструменті, прогнозувати ймовірну кількість циклів навантаження до руйнування, впливати на значення напружень шляхом добору матеріалів на стадії виготовлення інструменту, обирати режими різання на стадії розробки технології, чим підвищити ефективність використання інструменту абразивної обробки.
Посилання
Kuzhelnyi, Ya.V. (2019), «Analiz metodiv doslidzhennia protsesu rizannia odynychnym abrazyvnym zernom pid chas shlifuvannia», Vcheni zapysky TNU im. Vernadskoho. Ser. Tekhnichni nauky, Vol. 30 (69), Part 1, No. 3, pp. 23–27.
Muzychka, D.H. (2015), Pidvyshchennia efektyvnosti shlifuvannia tverdykh splaviv spriamovanym obmezhenniam formozminy rizalnoi poverkhni shlifuvalnykh kruhiv, PhD Abstract of dissertation, 05.03.01, Chernihiv, 23 p.
Ming, Li, Xiaoguang, Guo, Song, Yuan et al. (2022), «An Analysis of the Effect of Abrasive/Tool Wear on the Ductile Machining of Fused Silica from the Perspective of Stress», Micromachines, No. 13 (6), pp. 820, doi: 10.3390/mi13060820.
Chen, H.L., Lin, W.C., Huang, C.Y. et al. (2019), «Study on wear behavior of grinding wheel for the generating process of UV grade fused silica», Int. Soc. Opt. Photonics, 11175.
Zhou, L., Wei, Q.C., Li, J. et al. (2019), «The effect of diamond wheel wear on surface and sub-surface quality in fused silica optics grinding», IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng., рр. 677, 022091.
Yang, M., Li, C.H., Zhang, Y.B. et al. (2019), «Effect of friction coefficient on chip thickness models in ductile-regime grinding of zirconia ceramics», Int. J. Adv. Manuf. Technol, No. 102, pp. 2617–2632.
Ieroshenko, A., Kuzhelnyi, Ya., Morochko, V. and Vynnyk, V. (2021), «Eksperymentalne doslidzhennia protsesu shlifuvannia tsylindrychnykh poverkhon valiv ta opornykh shyiok rozpodilchoho vala peryferiieiu oriientovanoho kruha v rezhymi zatuplennia», Tekhnichni nauky ta tekhnolohii, No. 3 (25), pp. 17–25.
Marchuk, V.I., Ravenets, L.M. and Eshteivi Abdulsalam Musbakh (2015), «Do vyznachennia sylovykh parametriv protsesu beztsentrovoho shlifuvannia kilets rolykopidshypnykiv pereryvchastymy shlifuvalnymy kruhamy», Visnyk ZhDTU. Ser. Tekhnichni nauky, No. 3 (74), pp. 34–39.
Hryniuk, S.V. (2021), Pidvyshchennia efektyvnosti operatsii beztsentrovoho shlifuvannia kilets rolykopidshypnykiv v umovakh seriinoho vyrobnytstva, PhD Thesis of dissertation, 05.02.08, Lutsk, 162 p.
Polianskyi, V.I. (2018), «Vyznachennia tekhnolohichnykh mozhlyvostei mekhanichnoi obrobky za temperaturnym kryteriiem», Visnyk Pryazovskoho derzhavnoho tekhnichnoho universytetu, No. 36, pp. 172–180.
Fedorenko, D.O. (2021), Udoskonalennia protsesu almaznoho shlifuvannia kruhamy na keramichnii zviaztsi za rakhunok zabezpechennia yikh samozatochuvannia, PhD Thesis of dissertation, 05.03.01, Kharkiv, 233 p.
Muzychka, D.H. (2018), «Analiz rozrakhunkovykh skhem ta metodiv doslidzhennia napruzhenoho stanu systemy "zerno-zviazka"», Novi materialy i tekhnolohii v metalurhii ta mashynobuduvanni, No. 1, pp. 113–118.
Burlakov, V.I. (2019), «Zmina napruzhen v nadtverdii keramitsi pry vibro-abrazyvnii obrobtsi», Rizannia ta instrument v tekhnolohichnykh systemakh, Issue 91, pp. 220–227.
Kravchenko, Yu.H. and Patsera, S.T. (2020), «Rozrakhunok skladovykh syly rizannia na perednii poverkhni abrazyvnoho zerna», Zbirnyk naukovykh prats natsionalnoho hirnychoho universytet, No. 62, pp. 168–176.
Novikov, F.V. and Polianskyi, V.I. (2017), «Sproshchenyi rozrakhunok temperatury rizannia pry shlifuvanni i lezvyinoi obrobtsi», Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu «KhPI», No. 17, pp. 87–92.
Kalchenko, V.V., Yeroshenko, A.M., Boiko, S.V. and Ihnatenko, P.L. (2019), «Determination of instantaneous temperature in the cutting zone during abrasive processing», Naukovyi visnyk natsionalnoho hirnychoho universytetu, No. 5, pp. 35–39.
Zabolotny, K.S., Belmas, I.V., Bilous, O.I. et al. (2022), «Stress state of the grinding tool loaded with tangential force», Naukovyi visnyk natsionalnoho hirnychoho universytetu, No. 3, pp. 94–99.
Список використаної літератури:
Кужельний Я.В. Аналіз методів дослідження процесу різання одиничним абразивним зерном під час шліфування / Я.В. Кужельний // Вчені записки ТНУ ім. Вернадського. Сер. : Технічні науки. – 2019.– Т. 30 (69), Ч. 1, № 3. – С. 23–27.
Музичка Д.Г. Підвищення ефективності шліфування твердих сплавів спрямованим обмеженням формозміни різальної поверхні шліфувальних кругів : автореф. дис. к.т.н. : 05.03.01 / Д.Г. Музичка. – Чернігів, 2015. – 23 с.
An Analysis of the Effect of Abrasive/Tool Wear on the Ductile Machining of Fused Silica from the Perspective of Stress / Ming Li, Xiaoguang Guo, Song Yuan and other // Micromachines. – 2022. – № 13 (6). – Р. 820. DOI: 10.3390/mi13060820.
Study on wear behavior of grinding wheel for the generating process of UV grade fused silica / H.L. Chen, W.C. Lin, C.Y. Huang and other // Int. Soc. Opt. Photonics. – 2019. – 11175.
The effect of diamond wheel wear on surface and sub-surface quality in fused silica optics grinding / L.Zhou, Q.C. Wei, J.Li and other // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. – 2019. – Р. 677. – 022091.
Effect of friction coefficient on chip thickness models in ductile-regime grinding of zirconia ceramics / M.Yang, C.H. Li, Y.B. Zhang and other // Int. J. Adv. Manuf. Technol. – 2019. – № 102. – Р. 2617–2632.
Експериментальне дослідження процесу шліфування циліндричних поверхонь валів та опорних шийок розподільчого вала периферією орієнтованого круга в режимі затуплення / А.Єрошенко, Я.Кужельний, В.Морочко, В.Винник // Технічні науки та технології. – 2021. – № 3 (25). – С. 17–25.
Марчук В.І. До визначення силових параметрів процесу безцентрового шліфування кілець роликопідшипників переривчастими шліфувальними кругами / В.І. Марчук, Л.М. Равенець, Ештеіві Абдулсалам Мусбах // Вісник ЖДТУ. Сер. : Технічні науки. – 2015. – № 3 (74). – С. 34–39.
Гринюк С.В. Підвищення ефективності операцій безцентрового шліфування кілець роликопідшипників в умовах серійного виробництва : дис. … к.т.н. : 05.02.08 / С.В. Гринюк. – Луцьк, 2021. – 162 с.
Полянський В.І. Визначення технологічних можливостей механічної обробки за температурним критерієм / В.І. Полянський // Вісник Приазовського державного технічного університету. – 2018. – № 36. – С. 172–180.
Федоренко Д.О. Удосконалення процесу алмазного шліфування кругами на керамічній зв’язці за рахунок забезпечення їх самозаточування : дис. … к.т.н. : 05.03.01 / Д.О. Федоренко. – Харків, 2021. – 233 с.
Музичка Д.Г. Аналіз розрахункових схем та методів дослідження напруженого стану системи «зерно-зв’язка» / Д.Г. Музичка // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні. – 2018. – № 1. – С. 113–118.
Бурлаков В.І. Зміна напружень в надтвердій кераміці при вібро-абразивній обробці / В.І. Бурлаков // Різання та інструмент в технологічних системах. – 2019. – Вип. 91. – С. 220–227.
Кравченко Ю.Г. Розрахунок складових сили різання на передній поверхні абразивного зерна / Ю.Г. Кравченко, С.Т. Пацера // Збірник наукових праць національного гірничого університет. – 2020. – № 62. – С. 168–176.
Новіков Ф.В. Спрощений розрахунок температури різання при шліфуванні і лезвийной обробці / Ф.В. Новіков, В.І. Полянский // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». – 2017. – № 17. – С. 87–92.
Determination of instantaneous temperature in the cutting zone during abrasive processing / В.В. Кальченко, А.М. Єрошенко, С.В. Бойко, П.Л. Ігнатенко // Науковий вісник національного гірничого університету. – 2019. – № 5. – С. 35–39.
Stress state of the grinding tool loaded with tangential force / K.S. Zabolotny, I.V. Belmas, O.I. Bilous and other // Науковий вісник національного гірничого університету/ – 2022. – № 3. – С. 94–99.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Іван Васильович Бельмас, Олена Іванівна Білоус, Ганна Іванівна Танцура, Сергій Іванович Чухно, Тимофій Олегович Танцура
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автор, який подає матеріали до друку, зберігає за собою всі авторські права та надає відповідному виданню право першої публікації, дозволяючи розповсюджувати даний матеріал із зазначенням авторства та джерела первинної публікації, а також погоджується на розміщення її електронної версії на сайті Національної бібліотеки ім. В.І. Вернадського.
