Разработка вероятностно-статистической модели распределения зерен на рабочей поверхности абразивного инструмента при шлифовании с учетом разновидностей изнашивания

• Автор: Федотов, Евгений Владимирович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 158 с. : ил.

Глава 1. Современное состояние проблемы моделирования рабочей поверхности абразивного инструмента

1.1. Методы моделирования рабочей поверхности

абразивного инструмента

1.2. Теоретические основы моделирования рабочей

поверхности абразивного инструмента

1.3. Методы экспериментального исследования

микрорельефа поверхностного слоя круга

1.4. Геометрическая форма абразивных зерен

Заключение

Выводы и задачи исследования

Глава 2. Экспериментальное определение закона

распределения износа вершины абразивного зерна
при скалывании
2.1. Описание проведения эксперимента
2.2. Определение закона распределения и его параметров
Выводы
Глава 3. Определение вероятностей изнашивания
вершины зерна в результате истирания скалывания и
вырывания зерна из связки круга
3.1. Анализ закона распределения сил вырывания
и скалывания зерен
3.2. Анализ закона распределения силы резания
3.3. Вывод формул вероятностей изнашивания
3.4. Исследование влияния вида абразивного материала
и твердости круга вероятности видов изнашивания
3.5. Влияние дисперсии прочности абразивного
материала на вероятности видов изнашивания
Выводы
Глава 4. Вероятностно-статистическая модель распределения зерен на рабочей поверхности круга при шлифовании с учетом различных видов изнашивания
Выводы
Глава 5. Влияние различных факторов на распределение вершин зерен и шероховатость обработанной поверхности
5.1. Методика определения шероховатости поверхности
5.2. Влияние различных факторов на шероховатость поверхности 124 Выводы
Общие выводы по работе
Литература
Приложение
Повышение производительности процесса шлифования с обеспечением необходимых требований к качеству обработанной поверхности является приоритетным направлением развития абразивной обработки материалов. Одним из наиболее распространенных показателей качества поверхности относится шероховатость, во многом определяющая эксплуатационные свойства деталей машин.
Образование микронеровностей происходит в результате взаимодействия в определенных условиях абразивного инструмента и обрабатываемой поверхности. При разработке математических моделей параметров шероховатости образование микрорельефа в большинстве случаев рассматривают, как результат копирования рельефа рабочей поверхности абразивного инструмента. Исходными данными для прогнозирования и определения параметров шероховатости являются параметры рабочей поверхности инструмента.
Все имеющиеся теоретические расчеты для определения шероховатости обработанной поверхности, силы резания и многих других параметров шлифования, определяющих производительность процесса и качество обработки, включают в себя такие переменные факторы, как число активных режущих кромок ЛГР и радиус округления их вершин р [105,33].
Состояние рельефа рабочей поверхности абразивного инструмента определяет не только шероховатость, но и другие показатели качества обработанной поверхности, эксплуатационные показатели абразивного инструмента, то есть процесс абразивной обработки в целом. Поэтому исследование и разработка моделей рабочей поверхности инструмента считается актуальной задачей абразивной обработки.
Исходное состояние рельефа рабочей поверхности абразивного инструмента при шлифовании формируется в процессе правки. В процессе шлифования рельеф рабочей поверхности изменяется в результате

изнашивания круга. Основными видами изнашивания при шлифовании считаются истирание и скалывание зерен, вырывание их из связки, что необходимо учитывать при разработке модели рельефа рабочей поверхности круга.
Глава 1.
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ АБРАЗИВНОГО
ИНСТРУМЕНТА
1.1. Методы моделирования рабочей поверхности абразивного инструмента.
Наиболее важными статистическими параметрами профиля рабочей поверхности круга являются радиус закругления вершин абразивных зерен и плотность их распределения по глубине рабочей поверхности [105].
Все имеющиеся теоретические расчеты для определения шероховатости обработанной поверхности, силы резания и многих других параметров шлифования, определяющих производительность процесса и качество обработки, включают в себя такие переменные факторы, как число активных режущих кромок Ар и радиус округления их вершин р [33].
В отношении определения законов распределения зерен существуют самые различные выводы [11, 105, 33]. Ранее некоторые исследователи [57] считали, что абразивные зерна равномерно расположены в теле круга, а процессы шлифования и правки не изменяют их положения и геометрии. При этом в качестве закона распределения принимался закон равной вероятности. Согласно этому закону режущие кромки распределены по глубине рабочего слоя с одинаковой вероятностью.
Некоторые исследователи, в качестве плотности распределения принимают нормальный закон [40], закон гамма-распределения, бета-распределения [105, 33] и т.д. Расхождения в выборе законов распределения

вершин зерен по глубине во время обработки в результате различных видов изнашивания, основными из которых считаются истирание, скалывание вершин и вырывание зерен из связки. Необходимость учета таких случайных факторов как расположение вершин на рабочей поверхности, их контакт с обрабатываемым материалом и изнашивание после каждого оборота круга заставляют создавать модели на основе вероятностно-статистических методов.
2. При моделировании процессов шлифования параметры работы абразивных зерен определяют в зависимости от положения их вершин. Положение вершины зерна и его изменение связывается с размером износа и увеличением площадки износа на его задней поверхности. Поэтому, для создания модели рабочей поверхности круга при шлифовании необходимо определение изменения положения вершин зерен при их изнашивании после каждого оборота круга.
3. Для определения изменения состояния вершин зерен при шлифовании необходимо количественно оценить возможность протекания каждой из разновидностей изнашивания и определить её вклад в суммарный износ. В настоящее время накопленный теоретический и экспериментальный материал о шлифовании не позволяет однозначно ответить на эти вопросы. В общем случае можно говорить лишь о тенденции протекания того или иного процесса. В связи с этим актуальной задачей является определение вероятностей видов изнашивания вершин зерен, контактирующих с обрабатываемым материалом при шлифовании.
4. Вершины зерен, подвергнувшиеся определенному виду изнашивания изменяют свое состояние на рабочей поверхности круга. Новое положение вершины является случайным событием, вероятность которого определяется величиной износа при данном виде изнашивания. Поэтому возникает необходимость описания вероятностными методами перемещения вершин в результате различных видов изнашивания.