ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ ПРИ ШЛИФОВАНИИ С НАЛОЖЕНИЕМ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ

Перспективным направлением повышения эффективности процесса шлифования является использование энергии ультразвуковых колебаний. Для оценки условий работы шлифовального круга и параметров качества поверхностного слоя заготовки необходимо знать локальные температуры. Однако аналитическое исследование локальных температур при шлифовании с ультразвуковыми колебаниями не выполнено.

Целью исследований является установление влияния параметров колебаний на температурное поле процесса шлифования.

Задачи исследования: разработка физических и математических моделей для расчета температурного поля, методики, алгоритма и программного обеспечения для расчета температур, выполнение численного моделирования температур.

Научная новизна: впервые аналитическим путем выполнено исследование температурного поля при шлифовании с ультразвуковыми колебаниями.

Разработаны физические и математические модели для расчета температурного поля при шлифовании, учитывающие изменение кинематики микрорезания абразивными зернами и механических характеристик материала заготовки при наложении ультразвуковых колебаний, а также зависимости параметров, характеризующих сопротивление материала заготовки диспергированию и теплофизических свойств материалов взаимодействующих объектов (абразивного зерна, заготовки, стружки, внешней среды), от температуры. Моделирование выполнено на основе совместного решения дифференциальных уравнений теплопроводности, записанных для каждого из взаимодействующих объектов. Для расчета уравнений использован метод конечных элементов. Разработана методика и программное обеспечение для расчета температурного поля. Приведены результаты численного моделирования температур при малых амплитудах колебаний, незначительно изменяющих кинематику микрорезания. При наложении ультразвуковых колебаний температура заготовки оказалась ниже на 10 %, а локальные температуры в зоне контакта абразивного зерна с заготовкой и со стружкой – на 14 % и 15 % соответственно.