Совершенствование методики проектирования операций плоского шлифования периферией круга на основе комплексного имитационного моделирования процесса

• Автор: Шипулин, Леонид Викторович
• Шифр специальности: 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 187 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. СОВРЕМЕННАЯ МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОПЕРАЦИЙ ПЛОСКОГО ШЛИФОВАНИЯ ПЕРИФЕРИЕЙ КРУГА
1.1. Проектирования операций плоского шлифования периферией круга по нормативным справочникам
1.2. Проектирование операций шлифования в виде циклов
1.3. Особенности процессов абразивной обработки
1.4. Формообразование поверхности при абразивной обработке
1.4.1. Механизм взаимодействия единичного абразивного
зерна с обрабатываемой поверхностью
1.4.2. Подходы к описанию рабочей поверхности абразивного инструмента
1.4.3. Моделирование шероховатости обработанной поверхности при резании абразивным инструментом
1.5. Теплофизика абразивной обработки
1.6. Силовое взаимодействие инструмента и заготовки
1.7. Выводы по главе 1. Цель и задачи исследования
Глава 2. ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ ШЛИФОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ И СЪЕМА ПРИПУСКА
2.1. Постановка задачи
2.2. Расчетная схема и декомпозиция задачи
2.3. Резание единичным абразивным зерном
2.3.1. Компьютерное моделирование поверхностей единичных рисок и срезанных слоев и выбор способа их описания
2.3.2. Описание идеальной формы риски, образованной единичным абразивным зерном
2.3.2.1. Представление риски последовательным положением поперечного сечения зерна
2.3.2.2. Интерполяция поверхности риски сплайн функциями
2.3.2.3. Выбор оптимального способа описания
2.3.3. Определение требуемого шага сетки детали
при интерполировании поверхности единичной риски
2.3.4. Описание срезаемого единичным зерном слоя
2.3.5. Периодичность срезания стружек единичным зерном
за один рабочий ход стола с деталью

2.4. Формирование рельефа поверхности заготовки в результате взаимодействия с абразивным инструментом
2.4.1. Вероятностное моделирование трехмерного шлифовального круга
2.4.2. Формирование рельефа поверхности заготовки
в результате взаимодействия с абразивным инструментом
2.4.3. Параметры шероховатости обработанной поверхности
2.4.4. Изменение размера заготовки в процессе множественного микрорезания
2.5. Адекватность разработанной модели формирования шлифованной поверхности
2.5.1. Адекватность модели единичной риски
2.5.1.1. Методика проводимого эксперимента
2.5.1.2. Сравнение данных моделирования и результатов эксперимента
2.5.2. Адекватность модели формирования шлифованной поверхности
2.5.2.1. Методика проводимого эксперимента
2.5.2.2. Сравнение данных моделирования и результатов эксперимента
2.6. Формирование микропрофиля обработанной поверхности
на рабочих ходах
2.6.1. Организация переноса микрорельефа обработанной поверхности между рабочими ходами
2.6.2. Ориентирование шлифовального круга относительно заготовки в момент начала резания
2.6.3. Имитационное моделирование прямого и обратного ходов стола с заготовкой
2.6.4. Имитационное моделирование стадии выхаживания
2.7. Выводы по главе
Глава 3. ФОРМИРОВАНИЕ КОМПЛЕКСНОЙ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ
ПЛОСКОГО ШЛИФОВАНИЯ ПЕРИФЕРИЕЙ КРУГА
3.1. Обоснованный выбор частных моделей для сопряжения
3.1.1. Теплофизическая модель процесса шлифования
3.1.2. Силовая модель процессов абразивной обработки
3.2. Разработка математических взаимосвязей между частными моделями

3.2.1. Расчетный переход от абразивных зерен
к единичным контактным взаимодействиям
3.2.2. Параметры единичных взаимодействий
3.2.2.1. Среднеинтегральная глубина резания
3.2.2.2. Размер теплового источника
3.2.2.3. Координаты воздействия теплового источника
3.2.2.4. Время контакта абразивного зерна с заготовкой
3.2.3. Расчет интенсивности теплового источника
3.3. Компоновка комплексной модели процессов шлифования
3.4. Проблемы реализации комплексной модели
3.5. Программная реализация комплексной модели
3.5.1. Параллельный расчет нескольких редукций
3.5.2. Распараллеливание внутрицикловых итераций
3.5.3. Динамическое распараллеливание
3.5.4. Ускорение и эффективность работы параллельной
версии программы
3.6. Сопоставление результатов моделирования с известными решениями и экспериментальными данными
3.7. Выводы по главе
Глава 4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОПЕРАЦИЙ ПЛОСКОГО
ШЛИФОВАНИЯ ПЕРИФЕРИЕЙ КРУГА
4.1. Проектирование операций плоского шлифования в виде
стадий обработки
4.2. Расчетное формирование комплекса технологических ограничений
4.2.1. Ограничение по допустимой глубине прижога
4.2.2. Ограничение по осыпаемости абразивного инструмента
4.2.3. Ограничение по точности обработки
4.2.4. Ограничение по мощности привода станка
4.2.5. Ограничение по шероховатости обработанной поверхности..
4.3. Критерий оптимальности на области допустимых
режимов резания
4.4. Методика назначения количества рабочих ходов и выбор режимов резания на стадиях обработки
4.4.1. Методика проектирования черновой стадии обработки
4.4.2. Методика проектирования чистовой стадии обработки
4.4.3. Методика проектирования стадии выхаживания

верхностных слоях (до 0,02 мм), то целесообразно применение схемы дискретного контакта.
Таблица 1.
Математические модели температурного поля по сплошной схеме контакта
Автор(ы) Математическая модель
A.A. Маталин [70] r-=i-o64WÏ
А.И. Исаев, С.С. Силин [30] Т(у) = тм y2 e 4aT° -0,885-- Y f J 1 О ' ллі Y ]|
<2л/ат0 JJJ
М.П. Шатунов, В.Ф. Совкин [129] Ч: II /—Ч £ En 2 і- erfc(ç) -4-Ç-i2 ■ erfc(ç)
В.А. Сипайлов, A.B. Якимов [1111 tcL l-erfc ГУ lfc+Гд)]
2 v ah v J
П.И. Ящерицын, А.К. Цокур [138, 139] т(у) - • g • VZ _ тІяЯсуГд K2yfar J
А.Н. Резников [102] 2 at iczn л/BmPzv f du -1*“2—7 0(x, y) = 36,5(1 b ) ,v і V, r^—~e Л ЦуиФв4т
Д.Г. Евсеев [24] j г m— -^rrfflx ~ü / r‘=— f е~!к0^Є+ггЩ X^-H
Важнейшей особенностью математических моделей теплофизики шлифования, построенных по дискретной схеме контакта, является их связь с моделью инструмента с зернами, точность описания которого влияет непосредственно на точность прогнозирования температур. Иерархия теплофизических моделей процесса шлифования [25] такова, что более ранние модели строятся на существенно упрощенных схемах, но в них раскрывается физическая природа процесса, а более поздние модели формируются на базе сложных пространственных структур инструмента. Такая иерархия обусловлена тем, что более сложные математические формулировки описания струк-