СИЛОВЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПРИ ШЛИФОВАНИИ

 

Заяц И.М., Кушпит А.С. (УкрДЛТУ, Львов, Украина)

 

The analysis of power parameters at abrasive handling of timber was conducted. The dependences of influencing of parameters of a cutting mode on power indexes were retrieved

 

Проведен анализ силовых параметров  при обработке древесины. Найдены зависимости влияния параметров режима резания на силовые показатели.

 

Процесс резания древесины при шлифовании сопровождается работой, которая расходуется на пластическую и упругую деформацию и измельчение снятой с обрабатываемого материала стружки, ее трение о грани резцов абразивных зерен и тому подобное. Явлениям, которые происходят при резании металлов, посвящены фундаментальные работы В. Д. Кузнецова [2] и других.

По данным [2], работа резания  состоит:

,                      (1)

где       - робота сил упругих деформаций в стружке обрабатываемого материала и режущего инструмента;

 - работа, затрачиваемая на пластические деформации в срезанном слое и обрабатываемом материале;

 - работа сил диспергирования, т.е. на разрушение обрабатываемой поверхности и вывод внутренних молекул на поверхность;

 - работа, которая идет на изменение структуры обрабатываемого материала вследствие давления и нагревания;

 - работа сил, затраченных на сдвиг (срезание) стружки;

 - работа сил трения на передней, задней и боковых гранях резца.

Оценивая удельный вес перечисленных работ, авторы [1], [2] указывают, что , т.е. работа упругих деформаций, работа диспергирования и работа на структурные превращения чрезвычайно малы и, при обработке всех металлов, ими можно пренебречь.

Выводы [1], [2] можно с определенным приближением распространить на резание древесины абразивами. Следовательно, в этом случае получим

.                                   (2)

Рассмотрим каждый с параметров отдельно.

Для определения удельной работы пластической деформации необходимо, в первую очередь, знать скорость этой деформации. Процесс снятия стружки отдельными абразивными зернами происходит при определенной скорости резания. Таким образом, при приближенном рассмотрении этого вопроса можно считать, что скорость деформации адекватно отвечает скорости резания. Но это не так, ибо скорость деформации численно не отвечает значению скорости резания и определения ее сопряжено с определенными трудностями.

Вместе с тем скорость деформации, бесспорно, связана со скоростью резания, поэтому последняя определяет величину тех отрезков времени, за которые удаленные элементы стружки проходят через все степени деформации. На это указывает [2] и другие авторы. Поэтому с определенным приближением можно считать, что скорость пластической деформации численно равна скорости резания.

На рис. показано абразивное зерно, которое воздействует на обрабатываемый материал, снимая с него стружку определенной толщины. При этом вектор скорости деформации V_пл сдвига направлен параллельно скорости сдвига, а вектор скорости трения V_f направленный параллельно передней грани зерна.

Рисунок- Схема скоростей резания

 

Используя теорему синусов, получим

,                                    (3)

где    V - скорость резания;

 - передний угол абразивного зерна;

 - угол между вектором скорости деформации и скоростью резания.

Удельная работа пластической деформации при сдвиге определится

                                   (4)

где    А - удельная производительность абразивного инструмента;

S - площадь, с которой происходит снятие стружки.

Однако в свою очередь

,                                            (5)

где    m - коэффициент трения.

Выразив d через Р, получим

,                              (6)

Как указывает [2], удельная работа сдвига пока что не поддается точному определению. Вместе с тем, проведенный графоаналитический метод исследований позволил с определенным приближением определить численное значение удельной работы сдвига при шлифовании:

при сливной стружке

К_сд=(0,01–0,02) × К_пл                                     (7)

при ломаной стружке

К_сд=0,05× К_пл                                       (8)

 

Удельная работа трения состоит из удельной работы трения на передней зерна и на его вершине.

Рассматривая схему скоростей резания (см. рис.) получим

.                                    (9)

Тогда удельная работа трения на передней гране зерна равна

:                                   (10)

Поскольку

,                                                      (11)

Тогда

,                              (12)

Если принять, что скорость трения на вершине зерна численно равна скорости резания, то

,                           (13)

 

где    g_д - плотность материала, который обрабатывается;

g - удельное давление при шлифовании.

Три составные удельной работы, т.е. удельная работа пластичной деформации, удельная работа сдвига и удельная работа трения вместе составляют удельную работу шлифования.

 

Литература

1. Кузьмин С.Л. Теория стружкообразования при прямолинейном резании древесины вдоль волокон. Автор. дис. … канд. техн. наук. Л., 1954. 22с.

2. Кузнецов. В.Д. Физика твердого тела , т.3, Томск: Красное знамя, 1944. 274 с.