ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ЛОКАЛЬНЫЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРИ ШЛИФОВАНИИ С НАЛОЖЕНИЕМ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ

  • Александр Николаевич Унянин Ульяновский государственный технический университет
Ключевые слова: шлифование, ультразвуковые колебания, локальные температуры, смазочно-охлаждающая жидкость

Аннотация

Одним из средств снижения тепловой напряженности процесса шлифования является использование энергии ультразвуковых колебаний (УЗК). Однако известные исследования не раскрывают механизм влияния УЗК на локальные температуры. Для установления значимости технологических факторов, влияющих на температуру процесса шлифования с УЗК, необходимо разработать физические и математические модели для расчета коэффициентов теплоотдачи, методику, алгоритм и программное обеспечение для расчета локальных температур; выполнено численное моделирование температур. Установлены факторы, оказывающие превалирующее влияние на локальные температуры при шлифовании с наложением УЗК. Даны зависимости для расчета скорости движения смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зоне контакта шлифовального круга с заготовкой, расхода СОЖ через зону контакта и коэффициентов теплоотдачи от заготовки, абразивных зерен и связки круга к СОЖ. Разработаны методика и программное обеспечение для расчета температурного поля и методика численного моделирования температур. Приведены результаты численного моделирования локальных температур в зоне контакта зерна с заготовкой и со стружкой при микрорезании первым из последовательно работающих зерен. При наложении УЗК температуры уменьшаются, главным образом, в результате изменения напряженно-деформированного состояния в зоне обработки за счет уменьшения прочностных характеристик, в том числе временного сопротивления материала заготовки, и изменения кинематики микрорезания материала заготовки единичными абразивными зернами шлифовального круга. Увеличение расхода СОЖ через зону обработки и интенсификация ее охлаждающего действия оказывают незначительное влияние на локальные температуры. Установлено влияние параметров УЗК (амплитуды и фазы) на изменение локальных температур в зависимости от продолжительности контакта зерна с заготовкой. В результате впервые аналитическим путем установлена степень влияния технологических факторов на локальные температуры при шлифовании с УЗК. Установлено, что использование УЗК позволяет уменьшить локальные температуры в среднем на 12 … 24 %.

Биография автора

Александр Николаевич Унянин, Ульяновский государственный технический университет
доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Технология машиностроения»

Литература

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.
Агапов С.И. Интенсификация процесса обработки труднообрабатываемых материалов при введении ультразвуковых колебаний в зону резания. Волгоград: ВолгГТУ, 2009. 78 с.
Агапов С.И., Головкин В.В. Повышение эффективности механической обработки путем применения ультразвука. Самара: Изд-во СНЦ РАН, 2010. 134 с.
Унянин А.Н. Кинематика микрорезания абразивными зернами при шлифовании с наложением ультразвуковых колебаний на заготовку // Современные наукоемкие технологии: приоритеты развития и подготовка кадров: сб. ст. междунар. науч.-техн. конференции. Казань: Изд-во Казанского гос. техн. ун-та, 2014. С. 92–97.
Унянин А.Н. Исследование температур при шлифовании с наложением ультразвуковых колебаний // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2015. № 2-2. С. 191–195.
Кумабэ Д. Вибрационное резание. М.: Машиностроение, 1985. 424 с.
Подураев В.Н. Обработка резанием с вибрациями. М.: Машиностроение, 1970. 353 с.
Киселев Е.С., Ковальногов В.Н. Механическая обработка заготовок в условиях критического тепломассопереноса. М.: РАН, 2008. 250 с.
Резников А.Н. Теплофизика процессов механической обработки материалов. М.: Машиностроение, 1981. 279 с.
Резников А.Н., Резников Л.А. Тепловые процессы в технологических системах. М.: Машиностроение, 1990. 288 с.
Болгарский А.В., Мухачев Г.А., Щукин В.К. Термодинамика и теплопередача. М.: Высшая школа, 1975. 495 с.
Унянин А.Н. К вопросу о теплообмене контактирующих при шлифовании объектов с окружающей средой // Физические и компьютерные технологии в народном хозяйстве: сб. трудов 4-й междунар. науч.-техн. конференции. Харьков: ХГПУ, 2001. С. 79–82.
Худобин Л.В., Унянин А.Н. Минимизация засаливания шлифовальных кругов. Ульяновск: УлГТУ, 2007. 298 с.
Киселев Е.С. Теплофизика правки шлифовальных кругов с применением СОЖ. Ульяновск: УлГТУ, 2001. 170 с.
Технологические свойства новых СОЖ при обработке резанием / под ред. М.И. Клушина. М.: Машиностроение, 1979. 192 с.
Киселев Е.С., Унянин А.Н., Ковальногов В.Н. Эффективность применения новой ультразвуковой техники подачи СОЖ при совмещенном и фасонном шлифовании // Вестник машиностроения. 2001. № 1. С. 48–50.
Ковальногов Н.Н. Пограничный слой в потоках с интенсивными воздействиями. Ульяновск: УлГТУ, 1996. 246 с.
Худобин Л.В., Котельникова В.И., Полянсков Ю.В. Ультразвуковая активация СОЖ при абразивной обработке // Вестник машиностроения. 1975. № 4. С. 51–53.
Ефимов В.В. Научные основы техники подачи СОЖ при шлифовании. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1985. 140 с.
Ребиндер П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах. Физико-химическая механика. М.: Наука, 1979. 381 с.
Колдаев В.Д. Численные методы и программирование. М.: ИНФРА-М, 2009. 544 с.
Опубликован
2016-03-30
Выпуск
Раздел
Технические науки

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)