Абразивно-экструзионная обработка и силы прикладываемые к заготовке

На сегодняшний день для решения данной задачи проводится масса исследований, ведутся разработки режимов обработки, механизмов, позволяющих эффективно обрабатывать внутренние поверхности волноводных каналов. Одним из перспективных методов является метод абразивно-экструзионной обработки, при котором обработка внутренних поверхностей производится густой абразивной средой, продавливаемой через полости образованных обрабатываемыми поверхностями. В данном методе абразивная среда имеет высокую вязкость. Давление, с которым цилиндры продавливают данную смесь через волноводы, может достигать предельных допустимых значений, что часто приводит к разрыву волноводов.

Количество активных зерен при абразивно-экструзионной обработке можно оценить аналитически в зависимости от параметров процесса обработки. Активные зерна - это частицы абразивной смеси, непосредственно вступающие в контакт с обрабатываемой поверхностью. Распределение активных абразивных зерен в рабочей среде абразивноэкструзионной обработке можно сравнить с распределением на абразивном шлифовальном круге. Разница лишь в том, что шлифовальный круг представляет собой твердое тело, в то время как, при АЭО абразивные зерна находятся в вязко-эластичном полимере. Из этого вытекает следующее:

• •    не происходит износа абразивных зерен и отсутствует относительное смещение зерен в вязко-эластичной среде, особенно, в зоне обработки.

• •    каждое зерно абразивной смеси имеет только одну режущую кромку, имеет малые размеры;

• •    число абразивных зерен одинаково в любом сечении абразивной

среды, имеющих равную площадь;

• •    активные абразивные зерна находятся в контакте с обрабатываемой

поверхностью под давлением равным напряжению текучести материала заготовки;

в итоге, глубина внедрения абразивных зерен в материал обрабатываемой заготовки происходит на глубину h3 при этом значение данной величины распределяется от нуля до значения у, где d3-средний диаметр абразивных зерен. Глубину внедрения можно оценить по формуле:

Й з

2-n-S*

йз где йз-глубина внедрения; п-число абразивных зерен на единицу площади; S- площадь внутренней поверхности обрабатываемой заготовки.

Зная значение глубины, на которую абразивные зерна вдавливаются в поверхность заготовки, можно оценить силу, с которой абразивная смесь воздействует на поверхности обрабатываемой заготовки. Значение полная величина силы воздействия F_n является суммой сил воздействия каждого абразивного зерна т.е.:

Fn = SU Fi; (2)

где F i сила воздействия одного абразивного зерна на поверхность заготовки. С учетом количества активных абразивных зерен силу F_n можно теоретически оценить по формуле[2]:

F n =¹-7T-d 3 -o--^ 3 -n²; (3)

где d₃-диаметр абразивного зерна, ц-напряжение текучести материала заготовки, h₃- глубина с которой активные абразивные зерна продавливаются в материал обрабатываемого участка заготовки, п -количество активных абразивных зерен.

Направление потока

Рисунок 1 – Активные абразивные зерна при АЭО

Для упрощения подсчета числа активных абразивных зерен следует воспользоваться следующей теоретической формулой:

n = m^S,                     (4)

где ^_v -отношение объема абразива к полному объему рабочей среды. Учитывая выражение (1) и выражение (4) формула (3) приобретает вид:

F = ¹ • я • d₃ • а —^з— • ^_у 2 • S²;

^п 4        ³       2-^_vS 2

F n = ¹ • я • d₃² • а • ^;                      (5)

Выражение (5) показывает зависимость силы воздействия абразивной среды на стенки обрабатываемой детали при абразивно-экструзионной обработке от диаметра абразивного зерна, от доли объема абразивного зерна в рабочей смеси и напряжение текучести материала заготовки. То есть для оценки данной величины необходимо знать состав рабочей среды и физические свойства материала заготовки.

Подводя итоги следует отметить, что данный подход позволяет избежать необходимости моделирования процесса абразивноэкструзионной обработки с целью узнать воздействия на стенки заготовки, что несомненно важно при изготовлении тонкостенных изделий таких как волновод, где толщина стенок составляет 1мм. Данный подход также становится очередным шагом на пути к созданию методик определения режимов обработки АЭО и отработке технологии.