Формулювання закону зношування інструменту при різанні полімерних композитів

Abstract

Численні експериментальні дослідження в області механічної обробки композиційних матеріалів для окремих матеріалів та інструментів, дозволили сформулювати приватні моделі для опису зношування інструменту, зміни його мікрогеометрії в процесі роботи і прогнозування стійкості. Для вимірювання поточного зносу і перерахунку в математичних моделях існують значні складності так, як вони включають в себе велику кількість параметрів. Це не дозволяє створювати простий технічний контроль зносу ріжучої кромки і передбачення стійкості інструменту. Надане формулювання ізносоконтактної задачі взаємодії вершини інструменту і матеріалу при точінні армованих композиційних пластиків. Ґрунтуючись на відомих дослідженнях, прийнято, що зношування має місце по задній поверхні інструменту, і супроводжується несиметричним зносом його вершини. Розглядається модель абразивного зношування при ковзанні задньої поверхні вершини інструменту з матеріалом армування полімерного композиту і продуктами руйнування. Передбачається, що закон зношування носить спадковий характер і має місце лінійна залежність швидкості зношування від швидкості контактної взаємодії та контактного тиску. Напруги зрізу через контактний тиск і коефіцієнт тертя нелінійно залежать від часу роботи інструменту через зміну внаслідок зносу геометричної форми інструменту і технологічних параметрів обробки виробу з часом. Введений коефіцієнт об'ємного зносу є функцією часу роботи інструменту. Він відбиває той факт, що взаємодія пари «інструмент-заготовка» з часом повинна як би забувати про етап приробітки, який має високу швидкість зношування і той факт, що залежність зносу від навантаження (контактного тиску) характеризується наявністю післядії. Одержано спрощене співвідношення закону зносу в припущенні відсутності зміни коефіцієнта тертя, температури і контактного тиску в часі. В кінцевому підсумку для опису закону зношування і передбачення стійкості інструменту необхідне знання ряду емпіричних постійних, значення яких визначаються зміною мікрогеометрії вершини інструменту в процесі взаємодії при обробці різанням.Numerous experimental studies in the field of mechanical processing of composite materials for individual materials and tools made it possible to formulate particular models for describing tool wear, changing its microgeometry during operation and predicting durability. There are significant difficulties in measuring current wear and recalculation in mathematical models, since they include a large number of parameters. This does not allow for simple technical control of cutting edge wear and predicting tool life. The formulation of the wear-contact problem of the tool tip and the material interaction during turning of reinforced composite plastics is presented. Based on known studies, it is assumed that wear occurs along the flank of the tool, and is accompanied by an asymmetric change in the geometry of its tip. A model of abrasive wear during sliding of a tool tip rear surface with a polymer composite reinforcement material and fracture products is considered. It is assumed that the wear law is hereditary and there is a linear dependence of the wear rate on the rate of contact interaction and pressure. Shear stresses through the contact pressure and the coefficient of friction nonlinearly depend on the operating time of the tool due to the change due to wear in the geometric shape of the tool and the processing parameters of the product over time. The volumetric wear factor is a tool run time function. It reflects the fact that the interaction of the “tool-workpiece” pair with time should, as it were, forget about the running-in stage, which has a high wear rate, and the fact that the dependence of wear on the load (contact pressure) is characterized by the presence of aftereffect. A simplified relationship is obtained for the wear law under the assumption that there is no change in the coefficient of friction, temperature and contact pressure over time. Ultimately, to describe the wear law and predict the tool life, it is necessary to know a number of empirical constants, the values of which are determined by the change in the microgeometry of the tool tip during interaction during cutting.