РАСЧЕТ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ИЗНОСА ДЕРЕВОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

 

Буглаев А.М., Гайсаров Р.Э., Галков Д.В. (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 материал, удаленного в процессе трения, можно определить по формуле:

           (1)

         где  - линейная интенсивность изнашивания;  - фактическая площадь контакта;  - путь трения.

         Анализ зависимостей для расчета износа деталей машин и инструментов позволяет интенсивность изнашивания представить моделью:

           (2)

         где Z_1, Z_2, Z_3, Z₄ – факторы, влияющие на интенсивность изнашивания; C_0, C_1, C_2, C_3, C₄ – 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:

    (3)

         где ,  - коэффициенты, зависящие от конструкций и условий эксплуатации инструмента; К – коэффициент, зависящий от шероховатости контактируемых поверхностей; P_r(L_m) – функция изменения давления по мере увеличения пути трения; t_y – параметр кривой фрикционной усталости; Е – модуль упругости; ν– параметр опорной кривой; Δ – безразмерный комплекс шероховатости; k – коэффициент, характеризующий напряженное состояние на контакте; f_m – молекулярная составляющая коэффициента трения; σ₀ – разрушающее напряжение при однократном растяжении.

         Приняв

      

   Можно привести формулу 3 к модели 2

       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 < P_r < 135 кПа ; 471 < E < 633 ГПа ; 5*10^-3 < Δ < 16*10^-3 ; K = 3;

0,1 < f < 0,6 ; 1 < σ < 2,26 ГПа ; 1 > ν > 3

Для отыскания коэффициентов модели 2 использовали метод покоординатного поиска ( метод Гаусса – Зейделя ). В результате обработки данных получена следующая 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.- 400с.

2. Пижурин А.А. , Роземблит М.С. Основы моделирования и оптимизации процессов деревообработки : учебник для вузов. М.: Лесн. промышленность, 1988.-296 с.