Деформация материала и стружкообразование при действии единичного абразивного зерна

Целью работы является определение объема материала, разрушенного единичным зерном (единичным микровыступом), производящим упругое и пластическое деформирование материала при взаимодействии абразивного инструмента с обрабатываемой поверхностью. Для расчета интенсивности деформации пластически оттесняемого материала заготовки под действием единичного зерна использован метод линий скольжения (метод характеристик). Для определения объема материала, разрушенного единичным зерном в результате полидеформирования, при его перемещении в тангенциальном направлении определены: площадь деформированного материала, интенсивность деформации сдвига, интенсивность скорости деформации сдвига, количество циклов пластического деформирования, необходимое для разрушения материала в различных зонах поля линий скольжения. Решение этих задач выполнено с использованием радиусов кривизны линий скольжения в физических плоскостях и в плоскостях годографов скоростей для меридиональной и нормальной к оси плоскостях сечения зерна. Определена упругая деформация материала, которая учитывается при расчете шероховатости обрабатываемой поверхности. Рассмотрено стружкообразование при действии единичного зерна с определением площади поперечного сечения стружки. Это позволило перейти к определению съема материала при абразивной обработке. Теоретические положения по определению перечисленных выше показателей подтверждены экспериментальными данными. Таким образом, исследования, проведенные методом линий скольжения, позволили определить объем пластически деформированного материала, величины и скорости деформации при действии единичного зерна, объем удаленного материала в результате многократного пластического деформирования и в виде стружки. Проведенные исследования являются составной частью исследования производительности процесса и шероховатости обработанной поверхности при финишной обработке заготовок эластичными полимерно-абразивными инструментами и свободными абразивными частицами.

1. Li Ning, Ding Jinfu, Hu Liguang, Wang Xiao, Lu Lirong, Huang Jianmeng, et al. Preparation, microstructure and compressive properties of silicone gel/SiC composites for elastic abrasive // Advanced composites letters. 2018. Vol. 27. Iss. 3. P. 122–128. https://doi.org/10.1177/096369351802700305.

2. Dimov Yu.V., Podashev D.B. Machining forces exerted by an elastic abrasive wheel // Russian Engineering Research. 2018. Vol. 38. Iss. 12. P. 932–937. https://doi.org/10.3103/s1068798x18120341.

3. Soloviev A.N., Tamarkin M.A., Tho Nguyen Van. Finite element modeling method of contrifugally rotary processing // Applied Mechanics and Materials. 2019. Vol. 889. P. 140–147. https://doi.org/10.23947/1992-5980-2019-19-2-214-220.

4. Solovev A.N., Nguyen Van Tho, Tamarcin M.A., Panfilov I.A., Wang J.P. Modeling contact abrasive interactions in centrifugally rotary processing by finite element method // Physics and Mechanics of new Materials and their Applicanions (Busan, 9–11 Аugust 2018). Busan: Korea Maritime and Ocean University, 2018. Р. 334–336. EDN: XYXAVF.

5. Svirschev V.I., Trubitsyn A.V., Tarasov S.V. Technological support of the surface roughness of the spigots made from the tough Relit material with the help of the optimization of the centerless grinding mode parameters // International Journal of Applied Engineering Research. 2019. Vol. 14. № 4. P. 896–899.

6. Spirin V.A., Makarov V.F., Khalturin O.A. Calculation of thermodynamic parameters of geometrically complex parts at abrasive globoid gear machining // Proceedings of the 5th International Conference on Industrial Engineering. Sochi: Springer, 2020. Vol. 2. P. 857–864. https://doi.org/10.1007/978-3-030-22063-1_91. EDN: UVZNKU.

7. Свирщёв В.И., Трубицын А.В., Тарасов С.В. Оптимизация параметров режима бесцентрового шлифования втулок из высокотвердого материала «Релит», обеспечивающих требуемую шероховатость поверхности // Известия Самарского научного центра РАН. 2019. Т. 21. № 1. С. 25–30.

8. Нгуен Ван Тхо, Тищенко Э.Э., Панфилов И.А., Мордовцев А.А. Исследование влияния технологических параметров на съём металла при центробежноротационной обработке // Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don). 2020. Т. 20. № 4. Р. 397–404. https://doi.org/10.23947/2687-1653-2020-20-4-397-404.

9. Макаров В.Ф., Ворожцова Н.А., Песин М.В. Обработка зубчатых колес сборными шлифовально-полировальными кругами // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Серия: Машиностроение, материаловедение. 2020. Т. 22. № 1. С. 79–87. https://doi.org/10.15593/2224-9877/2020.1.09.

10. Спирин В.А., Макаров В.Ф., Халтурин О.А. Производительность глобоидного зубохонингования // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2020. № 3. С. 20–23. https://doi.org/10.30987/2223-4608-2020-3-20-23. EDN: IBVLVR.

11. Корчак С.Н. Производительность процесса шлифования стальных деталей. М.: Машиностроение, 1974. 280 с.

12. Петросов В.В. Гидродробеструйное упрочнение деталей и инструмента. М.: Машиностроение, 1977. 166 с. 13. Томленов А.Д. Некоторые задачи пластического формообразования металлов // Прочность металлов и конструкций: сб. статей. Киев: Академпериодика, 1975. С. 196–201.

13. Дударев А.С., Карманов В.В., Свирщев В.И. Моделирование формы единичного алмазного зерна // Современное машиностроение. Наука и образование. 2018. № 7. С. 545–557. https://doi.org/10.1872/MMF-2018-47. EDN: XRIAOL.

14. Димов Ю.В., Подашев Д.Б. Сила резания на единичном зерне // iPolytech Journal. 2023. Т. 27. № 1. С. 10–22. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2023-1-10-22.

15. Друянов Б.А. О движении цилиндрического индентора по поверхности полупространства // Теория трения и износа: сб. статей. М.: Наука, 1965. С. 62–72.

16. Абрамян Б.Л., Александров В.М., Аменадзе Ю.А. Развитие теории контактных задач в СССР. М.: Наука, 1976. 493 с.

17. Томленов А.Д. Теория пластического деформирования металлов. М.: Металлургия, 1972. 408 с.

18. Крагельский И.В., Харач Г.М. О расчете износа поверхностей трения // Расчетные методы оценки трения и износа: сб. статей. Брянск: Приокское книжное изд-во, 1975. С. 5–17.

19. Лоладзе Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. М.: Машиностроение, 1982. 320 с.