Условия за подобряване на процеса на микрорязане с един зъб, Статия в списание "Млад учен"

Категория: Инженерни науки

Библиографско описание:

В допълнение към основните параметри на процеса на рязане, статията разглежда взаимното влияние на микрозъбите на острието на режещия инструмент с материала, който се реже, механизма на разделяне на части, а също така предоставя информация за възможността за подобряване на процеса на рязане, като се вземат предвид явленията, възникващи в процеса на горните действия.

Ключовиддуми: режещ инструмент, макро и микрогеометрични параметри на режещия инструмент, остриета, микрозъб, височина на работния зъб, условия на рязане, износване, издръжливост, шлифоване, заточване, якост на опън, стабилност, енергийни разходи, производителност на труда.

В статията е дадена информация за основните параметри на процеса на рязане, взаимодействието на микрозъбите на ръба на режещия инструмент с материала, който се реже, механизма за разделяне на части и информация за възможността за усъвършенстване на процеса на рязане.

Ключовидуми: режещ инструмент, микро и макрогеометрични параметри на режещия ръб, микрозъб, работна височина на зъба, режим на рязане, стабилност, полиране, заточване, линия на твърдост, предимство, производителност на труда.

Разкрояването на хранителни материали се изучава главно от гледна точка на установяване на емпирични зависимости на параметрите на процеса (производителност, енергийни разходи, количество отпадъци и др.) от фактори, обусловени от вида на разрязвания материал, режима на обработка и режещия инструмент. Тази посока на изследване е важна, тъй като позволява в рамките на изследваната област на факторното пространство да се подходи по-обективно към въпросите на избора.рационални режими на рязане, характеристики на съществуващия режещ инструмент, както и конструктивни параметри на режещите машини. Наличните емпирични зависимости обаче не винаги дават задоволително решение по отношение на радикално подобряване на процеса на рязане, като не разкриват в достатъчна степен особеностите на взаимодействието на острието с режещия материал, механизма на разрушаване и съпътстващите го явления.

При плъзгащо рязане микрозъбите на острието са основният елемент, съпътстващ образуването на нови повърхности [1, 2]. Разположението на микрозъбите върху остриетата, тяхната форма предопределят режещите и съпротивителните свойства на ножовете и зависят преди всичко от марката стомана, нейната микроструктура, режимите на заточване, характеристиките на абразивния инструмент и др. [2,3,4]. Като цяло профилограмата на лопатката, взета в надлъжна посока, може да се разглежда като реализация на стационарна произволна функция [5].

От методологична гледна точка изследването на физическата природа на процеса на плъзгащо рязане е най-ефективно чрез моделирането му чрез взаимодействието на единичен микрозъб с материала, който се реже под формата на непрекъсната среда, надарена с еластично-пластични свойства.

Като основни параметри, характеризиращи ъгловите и линейните размери на единичен микрозъб с конична форма със сферичен връх, можем да вземем: ъгълът на върха 2ε, радиусът на заобляне ρ, диаметърът на кръга dh, в участъка на микрозъба, разположен на работната височина h:

в ч

за h>(ρ - ρsinε)

Работната височина на микрозъба зависи от кинематиката на плъзгащото рязане и определя контактната зона под формата на изпъкнала криволинейна повърхност с конична форма [6].

За да опростим анализа, ще заменим пространственото силово взаимодействие на микрозъбите и материала с плоско. Отделяме вматериал, елемент, съседен на повърхността на микрозъба в точка X (фиг. 1). Върху даден елемент от материала микрозъбът взаимодейства в нормална и тангенциална посока.

Фигура 1. Силова диаграма на взаимодействието на микрозъб с полуфабрикат (в хоризонталната равнина)

Стойността на нормалната сила N1 при равни други условия зависи от посоката на рязане. В този случай силата на триене F1 зависи от стойността на N1 и коефициента на триене:

(1)

Силите F1 и N1 дават резултантната S1. Тази сила изразява въздействието на микрозъба върху материалния елемент в точката X. Той образува ъгъл φ с вектора N1, като tgφ=ƒ. В допълнение, векторът S1 образува ъгъл с посоката на плъзгане на острието. Този ъгъл се нарича ъгъл φ на действие [7] и ако ƒ не зависи от N1, тогава той определя ъгъла между посоката на въздействие на работната зона на микрозъба върху материала и посоката на плъзгане.

От условието за баланс на силите в точка X имаме:

(2)

(3)

където N1, F1 са съответно нормалните и тангенциалните реактивни сили на действието на материала върху микрозъба в точка X;

P1 е силата на удара на микрозъба върху материала в точка X по посока на рязане;

Q1 е силата на странично натиск на материала в точка X, действаща нормално спрямо посоката на плъзгане;

γ е текущият ъгъл за горния контур на микрозъба.

След заместване на (1) в (2) и трансформации, получаваме формула за определяне на ъгъла на действие:

Ако tg γ =ƒ, ъгълът ψ става равен на 0. Това означава, че силата Q1 също е равна на 0. Ако tgγ 0, материалът ще бъде разрушен от микрозъб (микроразрязване според класификацията [8]).

В противен случай материалът се смачква от микрозъб, т.е. изпитва еластично-пластично изместване. Ако средната вероятна стойност на ъгъла ε на микрозъбците еповече от 45°, което, както показват измерванията, отговаря на реалните стойности, тогава тяхната конична част няма да може да извършва микрорязане. В този случай образуването на нова повърхност ще се извърши с многократна деформация на пистата на триене, което ще доведе до увеличаване на количеството продукти на износване [8, 9] и намаляване на показателите за качество на плъзгащото рязане. При всяка работна височина h и радиус на върха ρ, сферичният връх на микрозъба също ще действа върху материала по същия начин.

По този начин анализът на плъзгащото рязане с единичен микрозъб показва, че в хоризонталната равнина ширината на зоната на микрорязане зависи от коефициента на триене и работната височина на зъба, което определя размера на диаметъра на кръга на неговото сечение. По правило във вертикалната равнина няма зона на микроразрязване и образуването на нова повърхност ще се случи под последователното действие на системата от микрозъбци на острието в режим на еластопластичен контакт.

Хромеенков В. М., Соловьов Н. Н., Рензяев О. П. Оценка на заточване на ножове за плъзгащо рязане // Хлебна и сладкарска промишленост, 1985. № 7 - С. 25.
Чижикова Т. В. Машини за смилане на месо и месни продукти. - М .: Лека и хранителна промишленост, 1982. - С. 304.
Корчак С. Н. Производителност на процеса на шлайфане на стоманени части. — М.: Машиностроене. 1974. - С. 279.
Маслов Е. Н. Теория на смилането на материали. М.: Машиностроене. 1974. - С. 320.
Витенберг Ю. Р. Грапавост на повърхността и методи за нейната оценка. - Л .: Корабостроене, 1971. - стр.208.
Хроменков В. М., Рензяев О. П., Климов Ю. А. Индикатори за заточване на ножове за плъзгащо рязане // Хлебна и сладкарска промишленост, 1985. - № 2. - стр.26.
Armarego I.J.A., Браун Р.X. Обработка на метали чрез рязане. - М .: Машиностроение, 1977. - стр.369.
Крагелски IV Триене и износване. - М .: Машиностроение, 1968. - стр. 450.
Бартенев Г. М., Зуев Ю. С. Якост и разрушаване на високоеластични материали. - М.-Л.: Химия, 1964. - С.287.
Качанов Л. М. Основи на механиката на счупването. - М .: Наука, 1974. - С. 312.