ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС ПРИ ШЛИФОВАНИИ НА СТАНКЕ 5851 (MAAG)

СТАТЬЯ ИЗ РУБРИКИ: «АБРАЗИВНЫЙ ИНСТРУМЕНТ»

Якимов А. А., Бовнегра Л. В., Уминский С. М., Барчанова Ю. С.,

Одесский национальный политехнический университет

При шлифовании зубчатых колес на станке 5851 (MAAG) с нуле­вой настройкой кругов за период прохождения зоны контакта в направлении продольной подачи каждая точка боковой по­верхности зуба колеса подвергается многократному тепловому воз­действию. Например, при глубине шлифования t = 0,05 мм с подачей 1,5 мм на одно качание стола за период прохождения зоны контак­та вдоль зуба каждая точка боковой поверхности зуба подвергает­ся 12‑кратному тепловому воздействию. Многократное тепловое воз­действие вызывает накопление тепла в теплопроводящем простран­стве обрабатываемого зубчатого колеса.

В промежутках времени между тепловыми импульсами боковая поверхность зуба не успевает охладиться до исходной температуры. В результате в поверхностном слое зуба за счет накопления тепла происходит повышение температуры, что приводит к появлению на обрабатываемых поверхностях прижогов, микротрещин и других температурных дефектов [Резников А. Н., Резников П. А. Основы расчета шлифоваль­ных процессов в технологических расчетах: учебное пособие. Куйбышев: КуАИ, 1996. 153 с.; Сипайлов В. А. Тепловые процессы при шлифовании и управлении качеством поверхности. М.: Машиностроение, 1988. 166 с.]. Для построения температурного поля важно изучить динамику нагрева и охлаждения поверхности за период об­каточного движения.

Остаточная температура поверхности за период обкаточного движения определяется по зависимости [Тепловые и механические процессы при резании металлов: учеб. пособие/Ф. В. Новиков, А. А. Якимов, Г. В. Новиков, С. Г. Зимин, В. А. Вайсман. Одесса: ОГПУ, 1997. 179 с.]:

где Тi — температура поверхности после предыдущего прохода; а — коэффициент теплообмена (1 кал/см2 · с ˚C) = 4,1 868 · 10 4 Bт/м2˚C); α — коэффициент температуропроводности, м2/с; λ — коэффициент теплопроводности (1 кал/см · с ˚C) = 4,1868 · 102Вт/м ˚C), τразр — время между двумя очередными тепловыми импульсами (время охлажде­ния поверхности).

С учетом рассеяния тепловой энергии суммарная остаточная температура поверхности определяется из выражения

где q — интенсивность теплового потока, Вт/м 2; Li — ширина зоны контакта, (r — радиус закругления режущий кромки круга); (m — модуль зубчатого колеса, p — число обкаточ­ных движений в минуту, γ — плотность материала кг/м3 ; n — общее количество обкаток за период прохождения зоны контакта в про­дольном направлении).

Суммарная температура поверхности с учетом накопления тепла от предыдущих проходов определяется из выражения

где l1, l2 — расстояние от точки на делительной окружности (точка 2) до точек 1 и 3 (рис. 1), при которых происходит реверсирование движения обкатки.

На рис. 1 показана зона контакта круга с боковой поверхностью зуба (заштрихованная зона) и схема обкатки зуба.

Длина зоны контакта X равна половине длины хорды, отсекаю­щей сегмент на окружности радиуса (Rкр — r), высота которого Q:

Высота сегмента Q равна половине длины хорды, отсекающей сегмент на окружности радиуса ρ, высота которого равна глубине ре­зания t. Окружность радиуса ρ описывает профиль боковой поверх­ности зуба колеса в зоне делительной окружности

За период одного обкаточного движения, т. е. перемещения кру­га из точки 1 в точку 3 и обратно зона контакта в продольном шлифо­вании перемещается на величину шага S. За этот период шлифоваль­ный круг два раза перерезает термопару: при движении от ножки к голове и при движении от головки к ножке. Произведены расчеты длины зоны контакта Х и числа обкаточных движений i = X/S.

В табл. 1 представлены расчетные значения параметров площа­ди контакта круга с боковой поверхностью зуба колеса (m = 6 мм; r = 0,3; m = 1,8 мм; Ркр = 100 мм; ρ = 34,7 мм) при зубошлифовании на станке 5851 с нулевой настройкой кругов.

Произведены расчеты температурных всплесков в момент про­хождения круга над термопарой и показаны остаточные температу­ры с учетом охлаждения. На рис. 2 представлена динамика нараста­ния температуры по мере перемещения зоны контакта в продоль­ном направлении. Показана суммарная температура поверхности с учетом накопления тепла от предыдущих проходов.

В табл. 2 показана динамика изменения ширины зоны контакта и соответствующие им величины температурных всплесков по мере перемещения зоны контакта над термопарой вдоль образующей зуба шестерни. Как видно, с увеличением количества тепловых импуль­сов i температура возрастает.

Выводы

В работе проведены теоретические и экспериментальные ис­следования температуры поверхности при зубошлифовании с уче­том динамики изменения ширины зоны контакта и величины темпе­ратурных всплесков по мере перемещения зоны контакта над термо­парой вдоль образующей зуба шестерни. Это позволило раскрыть закономерности изменения температуры поверхности, что является основой для определения условия её уменьшения и повышения ка­чества обработки.

Похожие статьи


Рекламодатели

Партнёры

Новостная рассылка

Будьте в курсе наших последних новостей. Оформите бесплатно персональную новостную рассылку.