Obrabotka Metallov 2014 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (63) 2014 65 ОБОРУДОВАНИЕ передние углы во всех точках контура зерен и получать исходные данные для построения их геометрических моделей. Непосредственное по- строение геометрических моделей зерен можно осуществлять в любом графическом редакторе, например, «Компас», «AutoCAD» и другие, ко- торые обеспечивают преобразование получае- мых изображений в формат bmp. Полученные изображения моделей зерен посредством упомянутых выше программ для ЭВМ поворачиваются под различными углами относительно плоскости резания, и для каждо- го варианта их ориентации определяются вели- чины передних углов. Получаемые результаты позволяют построить двухфакторные графики зависимости передних углов шлифовальных зе- рен в исследуемой фракции от коэффициента их формы K ф и угла ориентации Θ. Анализ получаемых зависимостей позволяет спрогнозировать ряд эксплуатационных показа- телей шлифовальных инструментов. Так, извест- но, что величины передних углов шлифовальных зерен напрямую влияют на режущую способ- ность инструментов, температуру в зоне резания, деформации обрабатываемого материала, шеро- ховатость и другие показатели качества обраба- тываемых поверхностей [1–5, 8, 9, 10, 13, 16]. Для прогнозирования уровня износа проек- тируемого шлифовального инструмента целесо- образно оценить величины напряжений в шли- фовальных зернах в зависимости от их формы и пространственного расположения в теле инстру- мента. С этой целью необходимо установить характер и величины силовой нагрузки, воздей- ствующей на базовый шлифовальный инстру- мент в процессе эксплуатации, а именно тре- буется измерить составляющие силы резания, определить количество зерен, одновременно участвующих в работе, и рассчитать величины нагрузок, воздействующих на единичные зерна. Измерение составляющих силы резания производится либо напрямую с помощью ди- намометров, либо косвенно, например, через эффективную мощность резания. Для подсчета количества зерен на единице площади рабочей поверхности круга необходимо получить ее уве- личенное изображение при помощи микроскопа или современного цифрового фотоаппарата с ре- жимом макросъемки. Число зерен, одновремен- но участвующих в работе, определяется через известную площадь пятна контакта шлифоваль- ного инструмента с обрабатываемой заготовкой. Картина распределения напряжений в ори- ентированных шлифовальных зернах с контро- лируемой формой может быть получена при по- мощи различных программных комплексов для прочностных расчетов, например, «SolidWorks», «Ansis» и др. Для этого в выбранном програм- мном комплексе к полученным ранее моделям зерен с различными коэффициентами формы и при различных вариантах их ориентации при- кладываются составляющие силы резания, воз- действующие на единичное зерно при работе. Получаемые результаты позволяют построить двухфакторные графики зависимости напряже- ний в шлифовальных зернах от коэффициента их формы K ф и угла ориентации Θ. Совместный анализ графиков зависимостей передних углов и напряжений у шлифовальных зерен от коэффициента их формы угла ориента- ции относительно плоскости резания позволяет выбрать оптимальное сочетание количествен- ных показателей формы и пространственного расположения зерен для достижения требуемого сочетания эксплуатационных показателей в про- ектируемом шлифовальном инструменте. Исследование взаимосвязи величин пе- редних углов шлифовальных зерен с параметрами их формы и ориентации в теле инструмента Практическая отработка описанной выше методики исследований осуществлялась на при- мере шлифовальных зерен, использованных для изготовления опытных отрезных шлифоваль- ных кругов с контролируемой ориентацией зе- рен и характеристикой 230×4×22 13А40Н Т2 БУ 80 м/с [10]. Указанные шлифовальные инстру- менты были изготовлены в соответствии с разра- ботанным и запатентованным способом [17] без применения описанной методики. Результаты их испытаний послужили отправной точкой для установления взаимосвязи величин передних углов ориентированных шлифовальных зерен с разновидностями их формы, а также использо- ваны для сравнения с результатами анализа на- пряжения в ориентированных зернах с контро- лируемой формой. При проектировании и изготовлении отрез- ных кругов форма шлифовальных зерен коли-