DESIGN OF TECHNOLOGICAL POSSIBILITIES ON PROVIDING OF QUALITY DESCRIPTIONS OF SUPERFICIAL LAYER OF CONICAL WARES ON FINISH OPERATIONS

Анотація

The paper considers a temperature field model that forms in the surface layer of conical products during their processing at finishing operations. These operations are associated with the appearance in the surface layers of defects such as burns, cracks, tensile stresses. Which significantly affects the reliability and durability of these parts during their operation. Being local stress concentrators under operating conditions, these defects lead to premature failure of products, even though the load on them forms stresses, the magnitude of which does not exceed the limiting values. The model is based on the initial boundary thermal conductivity problem for a product in a truncated circular cone. The functional connections of technological parameters with the grinding temperature obtained based on the model reflect the condition of the treated surfaces for conical products and eliminate burns on the treated surfaces of the products through appropriate techniques. The study of the conditions for improving the quality of treated surfaces by eliminating defects such as cracks and scorching was carried out mainly at identifying the relationship of the formed temperature fields with technological parameters, physical and mechanical properties of polished materials, and product geometry. It was found that when grinding conical products from a larger radius to a smaller one, the temperature increased in proportion to the angle of inclination of the treated surface. The adequacy of the constructed model was checked on the example of grinding conical steel products, with known physical and mechanical characteristics, the choice of tool, and the purpose of processing modes. Analysis of the simulation results shows that the temperature of the machined surface increases as the machining tool approaches the conical surface to a smaller diameter. This area of the machined surface of conical products is most prone to defect formation at the finishing operations. Therefore, when assigning modes of processing of such surfaces, they should be assigned on the condition that when approaching the machining tool to a part of a conical surface of smaller diameter, the temperature formed on it should not exceed the allowable values that provide the required quality. Analysis of the numerical calculations of temperature fields showed sufficient accuracy under the boundary conditions of modeling.

У роботі розглядається модель температурного поля, яке формується у поверхневому шарі конічних виробів при обробці їх на фінішних операціях. Із застосуванням цих операцій пов’язана поява у поверхневому шарі виробів дефектів типу припіків, тріщин, розтягуючих напружень, що значно впливає на надійність і довговічність цих деталей в процесі їх експлуатації. Ці дефекти, будучи локальними концентраторами напружень, в експлуатаційних умовах призводять до передчасного виходу виробів з ладу, попри те, що навантаження на них формує напруження, величина яких не перевищує граничних значень. Модель будується на основі розв’язку початково-крайової задачі теплопровідності для виробу у вигляді усіченого кругового конуса. Отримані на підставі моделі функціональні зв'язки технологічних параметрів з температурою шліфування відображають стан оброблених поверхонь для виробів конічної форми і дозволяють за допомогою відповідних прийомів усувати припіки на оброблюваних поверхнях виробів. Дослідження умов підвищення якості оброблюваних поверхонь шляхом усунення дефектів типу тріщин і припіків проводилося, в основному, на рівні виявлення зв'язків температурних полів, що формуються, з технологічними параметрами, фізико-механічними властивостями шліфованих матеріалів і геометрією виробів. Встановлено, що при шліфуванні конічних виробів від більшого радіусу у напрямі до меншого, температура збільшувалася пропорційно куту нахилу оброблюваної поверхні. Адекватність побудованої моделі перевірялася на прикладі шліфування конічних виробів із сталі з відомими фізико-механічними характеристиками, вибором інструменту і призначенням режимів обробки.Аналіз результатів моделювання показує, що температура оброблюваної поверхні зростає по мірі наближення обробляючого інструменту по конічній поверхні до меншого діаметру. Саме ця область оброблюваної поверхні конічних виробів найбільше схильна до дефектоутворення на фінішних операціях. Тому при призначенні режимів обробки таких поверхонь, їх слід призначати за умови, що при наближенні обробляючого інструменту до частини конічної поверхні меншого діаметру температура, що формується на ній, не повинна перевищувати допустимих значень, які забезпечують необхідну якість. Аналіз результатів чисельних розрахунків температурних полів показав достатню точність за граничними умовами моделювання.