К вопросу исследования контактного взаимодействия уплотненной абразивной среды с обрабатываемой поверхностью Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ДолотинА.И.

Пензенский государственный университет

К ВОПРОСУ ИССЛЕДОВАНИЯ КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ УПЛОТНЕННОЙ АБРАЗИВНОЙ СРЕДЫ С ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

При любом виде обработки шлифовальным материалом на обрабатываемую поверхность оказывает воздействие совокупность единичных зерен. В связи с этим исследования были направлены на изучение закономерностей резания единичным абразивным зерном.

Отдельное абразивное зерно имеет определенные геометрические размеры, радиус округления вершины р и угол j между гранями, образующими вершину абразивной частицы.

Внедрение вершины абразивного зерна в обрабатываемую поверхность определяется приложенной к зерну нагрузкой, свойствами абразивного материала и геометрическими характеристиками зерна. В проведенных исследованиях [1] показано, что деформация материала обрабатываемой поверхности при микрорезании абразивной частицей зависит от глубины внедрения вершины частицы h и радиуса округления вершины зерна р. Увеличение отношения h/р приводит к увеличению угла резания 5х (рисунок 1), а передний угол Ух будет иметь отрицательное значение. Величина фактического переднего угла в некоторой точке х выступа абразивной частицы определяется из выражения:

р- hx

Y = arcan---,

x р

где hx - толщина снимаемого слоя в точке х.

Значение фактического угла резания 5х можно определить по выражению:

х p . р- hx

& = — + area n---—

x 2 р

Значение углов у* и 5х зависит от параметров h и р. МикровыступыМ и субмикровыступыЯ, образующие профиль вершины зерна, выступают в роли самостоятельных режущих элементов, снимающих мельчайшие стружки металла.

Рисунок 1 - Схема микрорезания абразивным зерномА - основной режущий элемент; М - микровыступ; N - субмикровыступ

При значительном уменьшении глубины внедрения h величины углов Ух и 5х увеличиваются до такой степени, что резание становится практически невозможным и микрорезание переходит в процесс пластического деформирования. При дальнейшем уменьшении величины h возникает только упругая деформация металла.

Исследованиями [2] установлен переход от пластического деформирования к резанию в виде:

h > 1 (1 - 21, Р 2 [ ? J

Гдет - прочность на срез адгезионной связи; От - предел текучести материала.

По данным исследований [3] процесс стружкообразования для резания без смазки осуществляется при h/p> 0,1, а со смазкой - при h/p> 0,2...0,5.

Таким образом, в зависимости от соотношения h и р при абразивном воздействии на обрабатываемую поверхность происходит упругое деформирование, пластическое деформирование или микрорезание.

На процесс стружкообразования при абразивной обработке большое влияние оказывают пластическое деформирование и физико-механические свойства металла детали. Для оценки доли объема срезаемого металла по всему объему царапины, в работе [4] предложен коэффициент стружкообразования Кс, представляющий собой отношение объема металла, удаляемого в виде микростружки VC, к теоретическому объему царапины Vu, т.е.

K,

ц

c

Богомолов Н.И. указывает, что в условиях реальной обработки с увеличением глубины микрорезания не наблюдается скачкообразного перехода от процесса снятия металла к отделению стружки. Процесс диспергирования металла начинается в этом случае при относительной глубине микрорезанияh / р = 0,04.0,08 и осуществляется микровыступами на вершинах абразивных зерен. Микронеровности и субмикронеровности на рабочей поверхности зерен даже при малых глубинах осуществляют микрорезание, поэтому очень трудно зафиксировать момент перехода от трения к резанию.

При камерной обработке глубина внедрения абразивной частицы в обрабатываемую поверхность определяется внешним давлением на эластичную стенку. Сила Pn (рисунок 2) от давления эластичной стенки на абразивное зерно, может быть разложена на две составляющие: нормальную силу Ру, прижимающую зерно к обрабатываемой поверхности, и тангенциальную силу Pz, возникающую при перемещении абразивного зерна и вызывающую резание металла. При обработке связанным абразивом соотношение этих

сил зависит от фактическогозначения переднего угла g и коэффициента трения m при микрорезании

[5] .

Рисунок 2 - Схема действующих сил при резании единичным абразивным зерном

В соответствии с изложенным, весьма актуальной является задача по теоретическому и экспериментальному исследованию контактного взаимодействия обрабатывающей абразивной среды с поверхностью детали при камерном способе абразивной обработки.

При определении величины давления частиц абразивного материала на обрабатываемую поверхность детали в исследованиях принимается допущение, что оно равно давлению, которое действует на эластичную оболочку.

ЛИТЕРАТУРА

1. Маслов, Е.Н. Теория шлифования материалов / Е.Н.Маслов. - М.: Машиностроение, 1974. - 320с.

2. Крагельский, И.В.Основы расчетов на трение и износ / И.В.Крагельский, М.Н.Добычин, В.С.Комбалов. - М.: Машиностроение, 1977.- 526 с.

3. Крагельский, И.В. Трение и износ. Издание 2 - е, перераб. и доп. /И.В.Крагельский. М.: Машиностроение, 1968.- 480 с.

4. О роли адгезии при взаимодействии абразива и металла / Н.И.Богомолов, // Физико-химическая механика материалов - Киев: Наукова думка. - 1971 - Т.7, №3. -С. 42-45

5. Ящерицын, П.И. Финишная обработка деталей уплотненным потоком свободного абразива / П.И.Ящерицын, А.Н.Мартынов, А.Д.Гридин. - М.: Наука и техника,1978. - 224 с.