Определение нагрузки по ширине абразивного круга при внутреннем шлифовании наклонным кругом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Азербайджанский технический университет

УДК.621.924

Определение нагрузки по ширине абразивного круга при внутреннем шлифовании наклонным кругом

Самедов Мухаддин к.т.н.,

г. Баку,

Аннотация. В статье рассмотрено влияние схемы шлифования на формировании обработанных поверхностей при технологических операций внутреннем шлифовании наклонными кругами. В результате теоретических исследований установлено, что фактором равномерного распределения работы резания можно управлять на основе совершенствования кинематики относительных движений, рабочей поверхности круга. С применением новой схемы резания получены формулы, которые описывают закономерности распределения нагрузок между зернами по ширине абразивного круга и образующей обрабатываемой поверхности.

Ключевые слова: абразивная обработка, формирование внутренних поверхностей, схемы резания, совершенствование кинематики резания при внутреннем шлифовании.

шлифование поверхность нагрузка зерно

Известно [1,4], что в условиях автоматизированного производства особенно важно управлять рабочим процессом, обеспечить его наибольшую надежность и стабильность. Это возможно только при наличии достаточно точной информации о закономерности протекания процесса, учитывающей влияние всех основных условий работы на характеристики процесса резания, определяющие его практические результаты. Рассматривая с этих позиций процесс внутреннего шлифования деталей машин отметим, что он еще изучен недостаточно.

Внутреннее шлифование является наиболее распространенным методом финишной обработки. Высокая геометрическая точность, производительность, возможность получения высококачественного поверхностного слоя приводит к непрерывному росту доли этого способа в металлообработке.

Однако ряд специфических особенностей этого способа обработки ограничивает ее технологические возможности [2,4].

Одним из существенных особенностей процесса внутреннего шлифования является неравномерность распределения нагрузок как по ширине круга, так и по образующей обрабатываемой поверхности вращения. Неравномерность распределения нагрузок присуща не только внутреннему шлифованию, но и также всем видам абразивной обработки [2,6].

Однако, недостатки шлифования обусловленные неравномерностью абразивного воздействия на обрабатываемую поверхность изучены недостаточно. Хотя, в подавляющих случаях, они имеют доминирующее значение при формировании геометрии износа шлифовальных кругов и погрешности формы обработанных поверхностей [1,3,4].

Проведенный анализ позволяет заключить, что фактором равномерного распределения работы резания в какой-то степени можно управлять на основе совершенствования кинематики относительных движений рабочей поверхности круга и обрабатываемой поверхности детали.

Исходя из вышеизложенного поставлена задача изучения закономерностей распределения нагрузок по ширине круга и образующей обрабатываемой поверхности и на этой основе разработка схемы шлифования обеспечивающей выравнивание этих нагрузок.

Нами рассмотрено распределение нагрузок между зернами по ширине рабочей части при внутреннем шлифовании наклонным кругом.

Известно [6 ], что нагрузка на зерно характеризуется толщиной среза или объемом снимаемого металла одним зерном, которые для внутреннего шлифования наклонным кругом рассчитан по формуле:

(1)

Средневероятный объем металла снимаемого одним активным абразивным зерном характеризует интенсивность процесса шлифования, но не раскрывает закономерность распределения нагрузки по ширине рабочей части абразивного круга. Для уточнения этой закономерности на различных участках абразивного инструмента рассмотрим изменение А_xi во времени - ().

Общее время требуемое на один рабочий ход (рис. 1.1):

(2)

где ₁ - время входа абразивного круга в отверстие установления контакта по всей длине абразивного круга, - мин;

₂ - время установившегося процесса,, когда шлифовальный круг контактируется с изделием по всей длине круга, - мин;

₃- время выхода абразивного круга из контакта с обрабатываемой поверхностью, - мин.

Изменение текущего значения объема металла по времени определяется по формуле:

при входе круга в изделие:

(3)

Учитывая _{I ,} где; при 0<_i<_I, текущее значение длины контакта круга с обрабатываемой поверхностью изменяется в пределах 0< х_iB+Dtg, находим изменение текущего значения A_xi по текущей длине рабочего хода круга:

(4)

Аналогично находим закономерности распределения текущего значения средневероятного объема металла снимаемого активным зерном при установившемся процессе:

(5)

т.к. когда:

.

Известно [3,5], что формирование геометрии обработанной поверхности в значительной степени зависит от закономерности изменения величины фактической глубины шлифования - t_ф, зависящей от текущего значения времени контакта в этапах входа и выхода абразивного круга в зону и из зоны резания.

Для определения зависимости , рассмотрим процесс снятия металла за один рабочий ход шлифовального крута (рис 1.1.).

В начале процесса когда =0, фактическая глубина резания равна заданной величины .

Рис.1.1. Расчетная схема распределения нагрузки по ширине абразивного инструмента при внутреннем шлифовании наклонным кругом

По мере входа круга увеличивается площадь контакта с изделием, что приводит к росту радиальной силы резания Р_у и увеличение текущей величины, упругого отжатая технологической системы У(x), которые определяется по формуле:

(6)

Где; - текущее значение радиальной силы шлифования, - н; Е-модуль упругости материала оправки абразивного круга, - н/мм²; J-момент инерции поперечного сечения оправки (для упругости сечения J= 0,005d⁴), - мм⁴; L -величина вылета кансольно закрепленной оправки, мм; х_i - текущее значение длины рабочего хода.

В процессе резания в результате эластической деформации технологической системы фактическая глубина резания t_ф - уменьшается на величину - У(х).

При этом текущая величина фактической глубины резания определяется по формуле:

при входе:

(7)

при установившемся режиме:

(8)

где, и

- величина радиальной силы шлифования при установившемся режиме, -н ;

При выходе абразивного круга из зоны контакта происходит обратное явление, текущая величина фактической глубины резания увеличивается от величины , до величины t_зад которая определяется по формуле:

(9)

Подставляя значение , в формулах (4), (5) и получаем:

при входе:

(10)

при установившемся режиме:

(11)

Эти формулы описывают закономерности распределения величины средне вероятного объема металла снимаемого одним активным зерном, а следовательно нагрузок между зернами по ширине абразивного круга и образующей обрабатываемой поверхности.

Неравномерность распределения нагрузок наблюдается особенно резко в этапах рабочего хода при входе и выходе. В наших расчетах не учтена неравномерность распределения нагрузок по ширине круга при установившемся режиме. Она имеет место, но по абсолютной величине значительно меньше чем в этапах входа и выхода и ею можно пренебречь.

Из вышеизложенного следует, что схема шлифования, при которой отсутствуют этапы входа и выхода круга в изделие, должно обеспечивать более равномерное распределение нагрузок по ширине круга.

Такой схемой является внутреннее шлифование врезанием круга в изделие, где отсутствует продольная подача и ширина круга равна длине обрабатываемого отверстия.

Конечно, такая схема не могла найти широкого применения в практике в силу, того, что длина обрабатываемого отверстия регламентируется шириной шлифовальных кругов. Схема внутреннего шлифования с врезанием круга в изделие может обеспечивать точность в зависимости от точности рабочей поверхностей круга. Кроме того , в условиях реализации этой схемы теплонапряженность в зоне обработки значительно выше и ухудшается условия тепло и стружкоотвода.

Нами предложено новая схема внутреннего шлифования наклонным кругом, которая обеспечивает частичное устранение недостатков схемы внутреннего шлифования с перебегами и со врезанием [2,5].

При этой схеме шлифование, шлифовальный круг совершает возвратно-поступательное движение с длиной хода шпиндельной головки равной длины обрабатываемого отверстия -l, (рис.1.1).

Поперечная подача осуществляется в начале рабочего хода шпиндельной головки, когда шлифовальный круг находится в контакте с обрабатываемой поверхностью на длине, равной - (Dctg). При обработке наклонными кругами, за каждый оборот круга шлифуемая поверхность освобождается от контакта с абразивным инструментом. Создается благоприятное условие стружко и теплоотвода. За каждый оборот круга СОЖ попадает на шлифуемую поверхность, смазывает, и охлаждает эту поверхность. Вследствие этого уменьшается силы трения, температура резания и интенсивность износа. Кроме того, равномерность распределения нагрузок по ширине круга по нашему мнению в значительной степени способствует повышению эффективности использования абразивного инструмента и создает благоприятные условия для обеспечения точности формообразования обрабатываемой поверхности.

Библиографический список

1. Мовла-заде В.З., Мамедов А.М. Способ повышения эффективности абразивной обработки. /Материалы Международной научно-технической конференции “ Актуальные проблемы фундаментальных наук”, СССР, Москва, 28 октября - 3 ноября: //Сборник докладов, Т. 4, Секция “Новая технология”. - М.: МГТУ, 1991.- С. 16-19 .

2. Мовла-заде В.З., Самедов М.К. Промышленное испытание способа внутреннего шлифования наклонными кругами.// Машиностроитель. № 7. Москва , 2002.- С.18-19.

3. Резников А.Н. Теплофизика процессов механической обработки материалов. // М. Машиностроение, 1981. 279с.

4. Кантор И.В. и др. Оптимальное управление точностью обработки деталей в условиях АСУ. // М. Машиностроение. 1981. 256 с.

5.Самедов М.К. Исследование влияние схемы внутреннего шлифования на точность и качество обработанной поверхности./ Технологическое обеспечение машиностроительных производств.// Сборник научных трудов I международных заочной научно-технической конференции. Челябинск, 2013. С.451-455.

6.Самедов М.К. Определение средневероятного объема металла снимаемого одним активным зерном при внутреннем шлифовании наклонным кругом. //Машиноведение,- международный научно-технический журнал. Баку.2013. №3. С.40-42.

Определение нагрузки по ширине абразивного круга при внутреннем шлифовании наклонным кругом

Самедов Мухаддин

Азербайджанский технический университет

Аннотация. В статье рассмотрено влияние схемы шлифования на формировании обработанных поверхностей при технологических операций внутреннем шлифовании наклонными кругами. В результате теоретических исследований установлено, что фактором равномерного распределения работы резания можно управлять на основе совершенствования кинематики относительных движений, рабочей поверхности круга. С применением новой схемы резания получены формулы, которые описывают закономерности распределения нагрузок между зернами по ширине абразивного круга и образующей обрабатываемой поверхности.

Ключевые слова: абразивная обработка, формирование внутренних поверхностей, схемы резания, совершенствование кинематики резания при внутреннем шлифовании.

Determination of load onwidth abrasive wheels with internal grinding inclined circle

Samedov Mukhaddin

Azerbaijan technical university

Abstract. The article discusses the impact of the scheme on the formation of grinding surfaces treated with manufacturing operations internal grinding inclined circles. As a result of theoretical studies have shown that factor even distribution of cutting can be controlled by improving the kinematics of relative motions , the working surface of the circle . With the application of the new scheme is obtained by cutting formula that describes the patterns of distribution of load between the grains across the width of the abrasive wheel and forming the machined surface.

Keywords: abrasive processing, formation of the internal surfaces, schemes cutting, improvement of the kinematics cutting at internal grinding.

Размещено на Allbest.ru