Введение 3
1. Применение технологии сухого электростатического охлаждения при
механической обработке для повышения эффективности 5
1.1 Применение сухого электростатического охлаждения 5
1.2 Принципы технологии сухого электростатического охлаждения 11
1.3 Влияние электростатического охлаждения на износ инструмента 16
1.4 Влияние электростатического охлаждения на силу резания 20
1.5 Влияние электростатического охлаждения на геометрическую
точность 22
1.6 Влияние электростатического охлаждения на поверхность 24
2. Газодинамическое моделирование сопла установки сухого
электростатического охлаждения 28
2.1 Постановка задачи 28
2.2 Построение сетки 38
2.3 Назначение исходных данных 45
2.4 Представление результатов 50
2.5 Анализ результатов 58
3. Экспериментальная часть 63
3.1 Описание экспериментальной установки 63
3.2 Влияние сухого электростатического охлаждения на силу резания 65
3.3 Влияние сухого электростатического охлаждения на коэффициент
деформации стружки 66
3.4 Влияние сухого электростатического охлаждения на температуру
резания 68
3.5 Влияние сухого электростатического охлаждения на форму стружки 71
3.6 Влияние сухого электростатического охлаждения на износ инструмента 73
Заключение 76
Список используемых источников 77
Цель работы: повышение эффективности токарной обработки заготовок с помощью применения технологии сухого электростатического охлаждения.
Для достижения цели в работе решены следующие задачи:
1. Проведен обзор и анализ современного уровня исследований в области сухого электростатического охлаждения.
2. Разработаны рекомендации к геометрическим параметрам сопла установки СЭО на основе результатов газодинамического моделирования.
3. Экспериментально исследовано влияние СЭО на показатели процесса резания при точении.
Установлена эффективность СЭО с точки зрения стойкости инструмента, силы резания, геометрических параметров обработанной поверхности, таких как точность и шероховатость. Установлено, что СЭО представляет собой экологически безопасный метод охлаждения и превосходит сухую обработку и обработку с жидким охлаждением.
По результатам моделирования получены поля скоростей и давлений при истечении воздуха из сопла для различных вариантов геометрии сопла, отличающихся смещением иглы относительно среза сопла.
В качестве критерия оптимальности использована интегральная сумма скоростей по пути от острия иглы до ближайшей точки сопла.
Методами численного моделирования установлены параметры газового течения сопла СЭО при различных смещениях коронирующего электрода (иглы) и определена величина смещения, обеспечивающая повышение переноса модифицированной коронным разрядом воздушной среды в зону резания.
Использована экспериментальная система, состоящая из установки подачи сжатого воздуха, высоковольтного источника питания, коронного разрядника (ионизатора) и сопла.
Результаты экспериментов подтверждают эффективность технологии СЭО, в частности получено снижение силы резания по сравнению с обработкой без охлаждения на 18%, коэффициента усадки стружки на 5%, температуры резания на 10%.
