МОДЕЛИРОВАНИЕ ИЗНОСА ДЕРЕВОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
Буглаев А. М. (БГИТА, г. Брянск, РФ)
Сложность оценки и прогнозирования износа дереворежущего инструмента – круглых пил, ножей для фрезерования, насадных фрез вызывает необходимость применения для таких расчетов методов моделирования. Эти методы позволяют установить модель износа и определить основные параметры, необходимые для расчета его величины.
Величину износа инструмента можно оценить объемом материала, удаленного с режущих кромок в процессе резания (трения). Объем материала, удаленного в процессе трения, определить по формуле:
(1)
где Lh – линейная интенсивность изнашивания; Ar – фактическая площадь контакта; Lm – путь трения.
Анализ зависимостей для расчета износа деталей машин и инструментов позволяет интенсивность изнашивание представить моделью:
(2)
где Z1, Z2, Z3, Z4 – факторы , влияющие на интенсивность изнашивания; С0, С1, С2, С3, С4– коэффициенты модели.
Для расчета интенсивности изнашивания целесообразно выбрать основное уравнение, предложенное И. В. Крагельским и В. В. Алисиным, так как авторы отмечают возможность использования этого уравнения для расчета лезвийного инструмента. С учетом изменения давления по мере затупления режущей кромки уравнение преобразовано следующим образом:
где
,
–
коэффициенты, зависящие от конструкций и условий эксплуатации инструмента; K –
коэффициент, зависящий от шероховатости контактируемых поверхностей; Pr(Lm) – функция изменения давления по мере увеличения пути
трения; ty – параметр кривой фрикционной усталости; E –
модуль упругости; v – параметры опорной кривой; D - безразмерный комплекс шероховатости; k – коэффициент,
характеризующий напряженное состояние на контакте; fm –
молекулярная составляющая коэффициента трения; s0 – разрушающее напряжение при однократном растяжении.
Приняв
В связи с различаем механических свойств инструментальных сталей, твердых сплавов и сверхтвердых материалов целесообразно установить свою модель для каждой группы исследуемых материалов. Так для вольфрамокобальтовых твердых сплавов можно ввести следующие ограничения факторов и коэффициентов:
16 < Pr < 135 кПа ; 471 < E < 633 ГПа ; 5*10-3 < D < 16*10-3 ; K = 3 ; 0,1 < f < 0,6;
1 < s < 2,26 ГПа ; 1 > n > 3
Для отыскания коэффициентов модели 2 использовали метод покоординатного поиска ( метод Гаусса – Зейделя). В результате обработки данных получена сведущая зависимость для расчета объемного износа.
(4)
Аналогичные модели могут быть получены для стального инструмента и инструмента с режущими элементами из сверхтвердых материалов
Литература
1. Трение, изнашивание и смазка : Справочник. В 2 – х кн. /под ред. И. В. Крагельского, В. В. Алисина. – М.: Машиностроение, Кн1. 1978. 400 с.
2. Пижурин А. А. , Роземблит М. С. Основы моделирования и оптимизации процессов деревообработки : учебник для вузов. М.: Лесн. промышленость, 1988.-296 с.