ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Данная разработка является результатом выполнения научно-исследовательской работы. На основе законов механики и теплофизики, с использованием термодинамической теории необратимых процессов, получена система формул и уравнений для описания процессов на контактных поверхностях режущего клина учетом динамики его формоизменения в процессе изнашивания. Метод основан на принципе взаимовлияния тепловых и механических явлений в процессе резания. Практическая реализация метода основана на принципах построения имитационных моделей сложных динамических систем. А именно: принцип декомпозиции сложной системы на более простые составляющие, принцип двунаправленной связи между компонентами системы, т.е. учет влияние изменения параметров на следующем уровне для предыдущего уровня.

На основе системы формул и уравнений разработана имитационная модель изменения формы режущей части резца по мере его изнашивания со стороны передней и задней поверхностей.

Чтобы аналитически определить форму изношенной поверхности, ее предельные значения с учетом ограничения по прочности режущего клина и период стойкости режущего инструмента были решены следующие частные задачи:

·определение контактных напряжений и коэффициента трения на передней и задней поверхностях режущего клина (нормальные и касательные напряжения на передней и задней гранях);

·расчета контактных температур и тепловые потоки в зоне фрикционного контакта;

·расчета геометрической формы поверхностей резца в зависимости от времени резания (фаска износа по задней грани, глубина лунки на передней грани режущего клина и др.);

·расчета механических напряжений в теле резца (поле напряжений, напряжение в опасных точках и др.);

При моделировании контактных явлений при резании учитывались факторы, которые оказывают влияние на выходные характеристики процесса резания (режимные факторы, изменяющаяся геометрия инструмента, влияние СОЖ, влияние износостойких покрытий, жесткости технологической системы). Взаимное влияние этих факторов учитывалось в итерационном алгоритме решения систем уравнений, описывающих физические, механические, теплофизические и трибологические явления, сопровождающие процесс резания. Итерационный алгоритм позволил получить более точное определение фрикционных характеристик контакта на передней и задней гранях резца.

Процесс изнашивания режущего клина моделировался на основе энергетической теории износа. Предложен численно-аналитический метод определения величин износа контактных поверхностей.

Для определения предельной формы режущего клина использовано техническое ограничение по прочности. Напряжения в опасных точках определялось с учетом изменяющейся во времени формы режущего клина. При этом рассматривалась как хрупкая, так и пластическая прочность режущего инструмента.

По моменту достижения инструментом предельной формы прогнозируется стойкость режущего инструмента.