Obrabotka Metallov 2012 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (56) 2012 45 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ ставляет Θ = 67º 30`...90º. Следует также отметить, что полученная картина напряжений в основном ха- рактеризует контактные напряжения на вершинах зе- рен и отражает интенсивность процессов их микро- скалывания. Для определения объемной прочности зерен проведены исследования по оценке напряженного состояния на границе их заделки в связку. Для этого в связи с особенностями функционирования про- граммного комплекса SolidWorks контур моделей зерен (см. рис. 4) преобразован по характерным точкам в единую криволинейную поверхность без разбивки на секторы. К полученной модели зерна прикладывались силы, действующие на реальное единичное шлифовальное зерно ( P y = 0,5333 Н; P z = 0,141 Н), при различных вариантах ориента- ции и заделки в связку. При этом установлено, что в зависимости от конкретного варианта ориента- ции максимальные напряжения возникают на раз- личных участках модели зерна по границе заделки в связку. Для более полного представления о напряжен- ном состоянии модели шлифовального зерна при всех вариантах ее ориентации снимались и анали- зировались данные в трех характерных зонах по границе заделки зерна в связку: слева, по центру и справа (рис. 7 и 8). а б Рис. 7. Схема нагружения ( а ) и картина напряжений по границе заделки в связку ( б ) в модели шлифовального зерна 13А40Н с K ф = 2,4 и углом ориентации Θ = 45º до 1/2 L , закрепленной в связке Рис. 8. Напряжения в модели шлифовального зерна 13А40Н, закрепленной до 1/2 L , с K ф = 2,4 по границе заделки в связку при различных углах ориентации Данные графика (рис. 8) показывают, что наи- меньшие напряжения возникают при тангенциаль- ной ориентации модели зерна. Далее в диапазоне от Θ = 11º15΄ до Θ = 45º происходит существенный рост напряжений, при этом максимальные значения до- стигаются в «зоне справа» под свесом выступающей части зерна. В следующем диапазоне от Θ = 45º до Θ = 67º30΄ происходит снижение максимальных на- пряжений до значений, приближенных к варианту тангенциальной ориентации. При этом очевидно, что снижение максимальных напряжений при Θ = 67º30΄ происходит в результате равномерного распределе- ния напряжений в объеме зерна (слева, по центру и справа) по границе заделки в связку. В свою очередь, такое распределение напряжений достигается за счет того, что угол ориентации зерна Θ = 67º30΄ близок к направлению вектора результирующей силы P от действия сил P y и P z . В данном случае P y = 0,5333 Н, P z = 0,141 Н, т. е. эти силы имеют соотношение 3,78:1, и вектор результирующей силы P совпада- ет с продольной осью зерна при его ориентации с Θ = 75º12΄. Расчет и последующее сравнение напря- жений для углов ориентации Θ = 67º30΄ и Θ = 75º12΄ показывают, что более рациональным для снижения максимальных напряжений является угол ориента- ции Θ = 67º30΄. При последующем увеличении угла ориентации в диапазоне от Θ = 67º30΄ до Θ = 123º45΄ происходит значительный рост напряжений до наибольших на- блюдаемых значений. Максимально нагруженная зона здесь – «зона слева» под свесом выступающей части зерна. Вместе с тем полученные данные показывают, что во всех случаях более рациональным является ориентирование зерна вершиной навстречу направ- лению действия силы P z . Это находит объяснение, так как при ориентации зерна навстречу P z вектор ре-