Вплив температурного розширення абразивного зерна на напружений стан інструменту

Abstract

Мета роботи полягає в розробці моделі та методу визначення напружено-деформованого стану інструменту абразивної обробки матеріалів як ортотропного композита з довільною кількістю регулярно розташованих дискретних зерен, з’єднаних матеріалом зв’язки за умови теплового збільшення розміру довільного зерна робочої поверхні. В роботі встановлено, що екстремальні напруження зсуву матеріалу зв’язки в площині, нормальній до робочої поверхні інструменту, майже удвічі менші за відповідні напруження в площині, паралельній робочій поверхні інструменту. Теплове збільшення розмірів зерна, відповідно до принципу Сен-Венана, локально збурює напружено-деформований стан інструменту. Розмір зони локального збурення, викликаного тепловим розширенням зерна в напрямі розширення, залежить від механічних властивостей складових інструменту (модулів пружності на розтяг матеріалу зерен та на зсув матеріалу зв’язки). В усіх напрямах розміри зон збурень напружено-деформованого стану залежать від кількості зерен в інструменті в напрямах, що ортогональні напряму теплової зміни розмірів зерна. Отримані результати надають можливість комплексного врахування композитної ортотропної побудови, механічних властивостей складових інструменту, в якому, за рахунок теплового розширення, збільшився розмір довільного зерна робочої поверхні. Лінійність постановки завдання дозволяє, шляхом складання результатів для змін розмірів окремих декількох довільно розташованих зерен, та за довільної температури нагрівання, визначати сумарний напружено-деформований стан. Отримані залежності, на стадії розробки технології обробки, дозволяють кількісно оцінити рівень напружень в інструменті, прогнозувати ймовірну кількість циклів навантаження до руйнування, впливати на значення напружень шляхом добору матеріалів на стадії виготовлення інструменту, обирати режими різання на стадії розробки технології, чим підвищити ефективність використання інструменту абразивної обробки.