Механики XXI веку №15 2016

Механики XXI веку. №15 2016 г.

150

Коэффициент распределения теплового потока согласно отношению Вернотта для пары

TiAlN/42CrMo4 0,65, из этого следует, что 61 % теплового потока на границе контакта обрабатывае-

мого материала и режущей пластины направленно в сторону обрабатываемого материала. Учтём

также коэффициент теплопроводности контактной зоны (размер h = 1 мкм) для пары обрабатываемо-

го и инструментального материала



= 108 Вт/(м

·°C) [13].

Рис. 2. Модель термомеханического состояния мате-

риала и режущего инструмента

Рис. 3. Модель распределения тепловых полей в

режущем инструменте

Имитация процесса резания первых 0,0025 с, позволила дать картину распределения тепловых

полей в режущей пластине, представленную на рисунке 2. После приложения контактного теплового

нагружения вторая модель позволила сымитировать распределение тепловых полей после 20 с ими-

тации процесса резания, после чего тепловой баланс системы может рассматриваться как установив-

шийся (рис. 3).

Заключение. Разработанная комплексная модель, состоящая из двух имитационных блоков

МКЭ Abaqus: термомеханического состояния материала и режущего инструмента (Dynamic, Temp-

disp, Explicit) и распределения тепловых полей в режущем инструменте (Heat transfert) позволила по-

лучить распределение тепловых полей в твердосплавной режущей пластине с TiAlN-покрытием для

продольного точения стали 42CrMo4 с заданным режимом резания. При этом представленный метод

может обеспечивать высокую точность за относительно короткое время расчёта.

Метод применим также для других видов обработки резанием, режущих инструментов и об-

рабатываемых материалов.

Литература:

Табаков, В.П. Оценка теплового состояния токарных резьбовых резцов с износостойкими покры-

тиями / Табаков В.П., Сагитов Д.И. // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2015. № 2-

2. С. 185-190.

Сидорова, Е.В. Моделирование тепловых процессов при черновом точении с применением сма-

зочно-охлаждающих технологических сред / Е.В. Сидорова, В.А. Богуславский, В.В. Польченко, А.А. Каплю-

хин // Машиностроение и техносфера XXI века: cборник трудов XV международной научно-технической кон-

ференции, 15-20 сентября 2008 г., г. Севастополь. – Донецк: ДонНТУ, 2008. – Т.3. - С. 151-154.

Pantalé, O. Modélisation et simulation tridimensionnelles de la coupe des métaux: thèse présentée pour

obtenir le grade de docteur: mécanique / Pantalé Olivier; Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tarbes. – Soutenue 10.07.96.

– Tarbes, 1996. – 177 p.

Kalay, F. Simulation numérique de l’usinage Application à l’aluminium AU4G (A2024-T351) [Элек-

тронный ресурс] / F. Kalay // Techniques de l’ingénieur : les bases documentaires techniques et scientifiques. – Режим

доступа:

http://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/mecanique-th7/travail-des-materiaux-assemblage-

ti153/simulation-numerique-de-l-usinage-bm7002 - (20.12.2015).

Bacaria, J.-L. Un modèle comportemental et transitoire pour la coupe des métaux: thèse présentée pour

obtenir le grade de docteur: génie mécanique / Bacaria Jean-Louis; Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tarbes. – Soutenue

13.11.01. – Tarbes, 2001. – 232 p.

Sydorova, H. Pratique de la modélisation des processus de coupe avec assistance / H. Sydorova // HAL:

l’archive ouverte du Centre pour la communication scientifique directe. - 2014.

Bouzakis, K.-D. Ambient and elevated temperature properties of TiN, TiAlN and TiSiN PVD films and

their impact on the cutting performance of coated carbide tools / K.-D .Bouzakis, G. Skordaris, S. Gerardis, G. Katirt-

zoglou, S. Makrimallakis, M. Pappa, E. LilI, R. M'Saoubi // Surface & Coatings Technology. – 2009. - № 204. – P.

1061–1065.