Preview

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ ПРИ ТОЧЕНИИ С НАЛОЖЕНИЕМ ВИБРАЦИЙ

https://doi.org/10.18323/2073-5073-2018-3-63-69

Полный текст:

Аннотация

Температура процесса резания оказывает существенное влияние на качество обработанной поверхности и работоспособность инструмента. Одним из средств повышения эффективности процесса резания является рациональное использование вибраций (колебаний), в том числе ультразвуковой частоты. Однако аналитические исследования температуры точения с наложением вибраций отсутствуют. Приняли, что суммарная мощность тепловыделения при точении равна сумме мощностей тепловыделения источников, возникающих как результат перехода в теплоту работы деформирования и работы сил трения на передней и задней поверхностях инструмента. Приведены математические зависимости для расчета составляющих суммарной мощности тепловыделения. Приняли во внимание, что напряжение текучести, определяющее силы резания и трения на контактных поверхностях резца, заготовки и стружки, зависит от температуры в области пластической деформации. Закон распределения плотности тепловыделения на плоскости сдвига приняли равномерным; на поверхности контакта стружки с передней поверхностью резца приняли комбинированный закон; на поверхности контакта резца с заготовкой - несимметричный нормальный. Дана зависимость для расчета глубины резания при наложении колебаний в направлении, перпендикулярном обрабатываемой поверхности. Теплообмен на границах объектов, контактирующих с технологической жидкостью или воздухом, задан в форме закона Ньютона - Рихмана. Уравнения теплопроводности контактирующих объектов решали совместно с общими граничными условиями в зоне контакта, используя метод конечных элементов. Методика расчета на основе дискретных аналогов уравнений теплопроводности реализована в оригинальных программах. Результаты расчета температур при точении без наложения колебаний сравнивали с результатами, полученными экспериментальным путем, при этом расхождение расчетных и экспериментальных значений не превышает 10 %. Моделирование процесса точения с наложением ультразвуковых колебаний показало, что главная составляющая силы резания Pz снижается в среднем на 11 %, максимальная температура в зоне контакта задней поверхности резца с заготовкой - на 20 %, максимальная температура в зоне контакта передней поверхности резца со стружкой - на 26 %.

Об авторах

А. Н. Унянин
Ульяновский государственный технический университет
Россия

Унянин Александр Николаевич - доктор технических наук, доцент.
432027, Ульяновск, ул. Северный Венец, 32. Тел.: +7 903 320-53-51



П. Р. Финагеев
Ульяновский государственный технический университет
Россия

Финагеев Павел Рамдисович - аспирант.
432027, Ульяновск, ул. Северный Венец, 32. Тел.: +7 904 184-74-63



Список литературы

1. Петраков Ю.В., Драчев О.И. Моделирование процессов резания. Старый Оскол: ТНТ, 2011. 240 с.

2. Железнов Г.С., Схиртладзе А.Г. Процессы механической и физико-химической обработки материалов. Старый Оскол: ТНТ, 2011. 456 с.

3. Резников А.Н. Теплофизика процессов механической обработки материалов. М.: Машиностроение, 1981. 287 с.

4. Abhang L.B., Hameedullah M. Chip-Tool Interface Temperature Prediction Model for Turning Process // International Journal of Engineering Science and Technology. 2010. Vol. 2. P. 382-393.

5. Воронцов А.Л. Исходные положения и критические замечания о современных методах теоретического исследования теплофизических процессов // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2016. № S3. С. 2-8.

6. Марочник сталей и сплавов / под общ. ред. А.С. Зубченко. 2-е изд., доп. и испр. М.: Машиностроение, 2003. 784 с.

7. Воронцов А.Л. Определение температурных полей и контактных температур при резании. Часть 1 // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2016. № S8. С. 9-15.

8. Киселев Е.С., Ковальногов В.Н. Механическая обработка заготовок в условиях критического тепломассопереноса. М.: РАН, 2008. 250 с.

9. Unyanin A.N., Khusainov A.S. The ultrasonic grinding process temperature field study // MATEC Web of Conferences. 2017. Vol. 129. P. 10-11.

10. Nath C., Rahman M. Effect of machining parameters in ultrasonic vibration cutting // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2008. Vol. 48. № 9. P. 965-974.

11. Унянин А.Н. Аналитическое исследование температурного поля при фрезеровании с наложением ультразвуковых колебаний // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева. 2017. № 2. С. 229-235.

12. Резников А.Н., Резников Л.А. Тепловые процессы в технологических системах. М.: Машиностроение, 1990. 288 с.

13. Воронцов А.Л. Основные физико-математические положения новой теории. Часть 1 // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2016. № S7. С. 14-23.

14. Талантов Н.В. Физические основы процесса резания, изнашивания и разрушения инструмента. М.: Машиностроение, 1992. 240 с.

15. Воронцов А.Л., Султан-Заде Н.М., Албагачиев А.Ю. Разработка новой теории резания. 9. Практические расчеты параметров резания при точении // Вестник машиностроения. 2008. № 9. С. 67-76.

16. Воронцов А.Л., Султан-Заде Н.М., Албагачиев А.Ю. Разработка новой теории резания. 7. Математическое описание образования стружки разных видов, пульсации сил резания и параметров контакта обработанной поверхности заготовки с задней поверхностью резца // Вестник машиностроения. 2008. № 7. С. 56-61.

17. Ящерицын П.И., Фельдштейн Е.Э., Корниевич М.А. Теория резания. Минск: Новое знание, 2006. 512 с.

18. Вологин М.Ф., Калашников В.В., Нерубай М.С., Штриков Б.Л. Применение ультразвука и взрыва при обработке и сборке. М.: Машиностроение, 2002. 264 с.

19. Колдаев В.Д. Численные методы и программирование. М.: ИНФРА-М, 2009. 544 с.

20. Васин С.А., Верещака А.С., Кушнер В.С. Резание материалов: Термомеханический подход к системе взаимосвязей при резании. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. 448 с.

21. Воронцов А.Л. Практические расчеты температуры резания. Часть 1 // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2017. № S2. С. 14-23.


Для цитирования:


Унянин А.Н., Финагеев П.Р. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ ПРИ ТОЧЕНИИ С НАЛОЖЕНИЕМ ВИБРАЦИЙ. Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2018;(3):63-69. https://doi.org/10.18323/2073-5073-2018-3-63-69

For citation:


Unyanin A.N., Finageev P.R. THE RESEARCH OF A TEMPERATURE FIELD WHEN TURNING WITH VIBRATIONS SUPERPOSITION. Science Vector of Togliatti State University. 2018;(3):63-69. (In Russ.) https://doi.org/10.18323/2073-5073-2018-3-63-69

Просмотров: 5


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2073-5073 (Print)
ISSN 2712-8458 (Online)