Математическая модель определения температуры при шлифовании на основе учета баланса тепла, уходящего в образующиеся стружки и обрабатываемую деталь

Abstract

Приведены результаты теоретических исследований температуры при шлифовании и определены основные условия ее уменьшения. Разработана новая математическая модель формирования температуры при шлифовании, основанная на учете баланса тепла, уходящего в образующиеся стружки и обрабатываемую деталь. Она позволила аналитически определить доли тепла, уходящего в образующиеся стружки и обрабатываемую деталь, и установить их связь с температурой при шлифовании и толщиной поверхностного слоя обработанной детали, в котором концентрируется образующееся при шлифовании тепло. На основе разработанной математической модели получено принципиально новое теоретическое решение о характере изменения температуры при шлифовании, выражающееся в том, что с увеличением времени контакта шлифовального круга с фиксированным сечением обрабатываемой детали, в отличие от известного решения, температура увеличивается не бесконечно, а примерно по экспоненциальному закону, асимптотически приближаясь к значению, равному отношению условного напряжения резания к удельной теплоемкости и плотности обрабатываемого материала, и с физической точки зрения определяющему установившийся тепловой процесс. Определены основные условия уменьшения температуры и повышения качества обработки, состоящие в уменьшении доли тепла, уходящего в образующиеся стружки, и увеличении доли тепла, уходящего в обрабатываемую деталь, за счет уменьшения произведения глубины шлифования и скорости перемещения теплового источника вглубь поверхностного слоя обрабатываемой детали.

Mathematical model of determining the temperature in grinding taking into account of the balance of heat that goes into the chips produced and workpiece / / Journal of Kharkov National Technical University of Agriculture. Petro Vasilenko. - "Technical service of agriculture, engineering and technology in agricultural engineering." - 2007. - Vol. 61. - P. 23-33. The results of theoretical investigations of the temperature during the grinding and the basic conditions for its reduction. A new mathematical model of the temperature during the grinding, based on the account balance of the heat generated in the outgoing chips and workpiece. She let analytically determine the proportion of the heat generated in the outgoing chips and workpiece, and to establish their connection with the temperature during the grinding and the thickness of the surface layer of the treated parts, which concentrates the heat produced when grinding. On the basis of the developed mathematical model obtained fundamentally new theoretical solution of the nature of temperature variation in grinding, reflected in the fact that with increasing the contact time of the grinding wheel with a fixed cross-section of the workpiece, in contrast to the known solution, the temperature does not increase indefinitely, and approximately exponentially asymptotically approaching the value equal to the ratio of conditional cutting voltage to the specific heat and density of the material, from the physical point of view of determining the steady thermal process. The main condition of decreasing temperature and increasing the quality of treatment, consisting in reducing the proportion of the heat generated in the outgoing chips, and increasing the proportion of heat, leaving the workpiece, by reducing the work of grinding depth and velocity of the heat source deep into the surface layer of the workpiece.

Математична модель визначення температури в процесі шліфування на основі урахування балансу тепла, що йде в стружки і оброблювану деталь // Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства ім. Петра Василенка. – “Технічний сервіс АПК, техніка та технології у сільськогосподарському машинобудуванні”. – 2007. – Вип. 61. – С. 23-33. Наведено результати теоретичних досліджень температури в процесі шліфування й визначені основні умови її зменшення. Розроблено нову математичну модель формування температури в процесі шліфування, засновану на урахуванні балансу тепла, що йде в стружки, що утворюються, і оброблювану деталь. Вона дозволила аналітично визначити частки тепла, що йдуть в стружки і оброблювану деталь, та встановити їхній зв'язок з температурою в умовах шліфування й товщиною поверхневого шару обробленої деталі, у якому концентрується тепло, що утворюється при шліфуванні. На основі розробленої математичної моделі отримано принципово нове теоретичне рішення про характер зміни температури при шліфуванні, яке виражається в тому, що зі збільшенням часу контакту шліфувального круга з фіксованим перетином оброблюваної деталі, на відміну від відомого рішення, температура збільшується не нескінченно, а приблизно за експонентним законом, асимптотично наближаючись до значення, рівного відношенню умовного напруження різання до питомої теплоємності й щільності оброблюваного матеріалу, і з фізичної точки зору визначає сталий тепловий процес. Визначено основні умови зменшення температури й підвищення якості обробки, які полягають в зменшенні частки тепла, яка йде в стружки, що утворюються, і збільшенні частки тепла, яка йде в оброблювану деталь, за рахунок зменшення добутку глибини шліфування й швидкості переміщення теплового джерела вглиб поверхневого шару оброблюваної деталі.