Распределение теплового потока при электроэрозионном алмазном шлифовании

Abstract

В работе показано, что увеличение скорости продольной подачи, также как и глубины шлифования приводит к росту плотности теплового потока. Это объясняется повышением уровня термодинамических нагрузок вследствие увеличения толщины слоя срезаемого одним зерном. Широкое распространение наряду с многопроходным (маятниковым) шлифова­нием получило однопроходное (глубинное) шлифование, когда весь припуск на обработку снимают за один рабочий ход. При этом происходит увеличение длины контакта круга с из­делием, и длительность теплового воздействия оказывается на один-два порядка больше, чем при маятниковом шлифовании. Особенностью шлифования является малое время воздей­ствия теплового источника при наличии больших удельных нагрузок в зоне контакта круга с обрабатываемой поверхностью. За время действия алмазного круга тончайшие слои матери­ала (до 1 мкм) нагреваются до температур 600...1000°С. Вслед за нагревом происходит быст­рый отвод тепла в глубинные слои материала со скоростями охлаждения поверхностных сло­ев примерно такими же, как и при нагреве. Такая кинетика тепловых процессов шлифования способствует формированию в поверхностных слоях деталей структурных изменений, внешне характеризующихся прижогами. Кроме прижогов на поверхностях деталей после шлифования часто наблюдаются трещины в результате действия мгновенных и суммарных остаточных внутренних напряжений, возникающих вследствие неоднородной пластической деформации в разных зонах поверхностного слоя. Как показали исследования, уменьшение скорости продольной подачи позволяет значительно снизить теплонапряженность процесса. Таким образом, анализ показывает, что наибольшее значение плотности теплового потока, также как и при маятниковом шлифовании, наблюдаются при у = 0°. В этом случае глубина шлифования будет максимальной, следовательно, сила резания и тепловой поток наиболь­шими. При глубинном шлифовании увеличение скорости изделия приводит к росту плотно­сти теплового потока. Это объясняется увеличением толщины срезаемого слоя одним алмаз­ным зерном. Анализ показывает, что при глубинном шлифовании плотность теплового пото­ка достигает больших значений, чем при маятниковом. Однако, соответствующей корректи­ровкой технологических режимов можно добиться уменьшения теплонапряженности про­цесса.

The paper shows that an increase in the speed of the longitudinal feed, as well as the depth of grinding, leads to an increase in the heat flux density. This is due to the increased level of thermodynamic loads due to an increase in the thickness of the layer being cut by a single grain. Along with multipass (pendulum) grinding, one-pass (deep) grinding became widespread, when the entire allowance for processing is removed in one working stroke. When this occurs, the increase in the length of the contact of the circle with the product, and the duration of thermal exposure is one to two orders of magnitude longer than with pendulum grinding. The peculiarity of grinding is the short time of exposure of the heat source in the presence of large specific loads in the zone of contact of the circle with the surface being treated. During the action of the diamond wheel, the thinnest layers of material (up to 1 micron) are heated to temperatures of 600 ... 1000 ° C. Following heating, there is a rapid heat removal to the deep layers of the material with the rates of cooling of the surface layers approximately the same as during heating. Such kinetics of thermal grinding processes contributes to the formation of structural changes in the surface layers of parts that are externally characterized by burns. In addition to prizhog, cracks are often observed on the surfaces of parts after grinding as a result of the action of instantaneous and total residual internal stresses resulting from non-uniform plastic deformation in different zones of the surface layer. Studies have shown that reducing the speed of the longitudinal feed can significantly reduce the thermal stress of the process. Thus, the analysis shows that the highest value of the heat flux density, as well as during pendulum grinding, is observed at у = 0 °. In this case, the depth of grinding will be maximum, therefore, the cutting force and heat flux are the greatest. During deep grinding, an increase in the speed of the product leads to an increase in the density of the heat flux. This is due to an increase in the thickness of the cut layer by a single diamond grain. The analysis shows that with deep grinding the heat flux density reaches higher values than with the pendulum. However, a corresponding adjustment of technological regimes can reduce the thermal stress of the process.