Режимно-инструментальное оснащение операций шлифования с использованием автоматизированной системы проектирования

• Автор: Агапова, Наталия Викторовна
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 188 с. : ил.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Взаимосвязи системы: “вид операции шлифования

характеристики абразивного инструмента - интенсивность съема припуска - параметры режима шлифования”

1.2. Основные математические модели поверхностного слоя и его характеристик

1.3. Анализ существующих автоматизированных технологических систем

2. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА

2.1. Подход к созданию модели

2.2. Выбор единой модели формы абразивных зерен и математического описания их геометрических параметров
2.3. Моделирование закона распределения зерен в поверхностном слое шлифовального круга

2.4. Разработка алгоритма формирования поверхностного слоя абразивного инструмента

3. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА С ПОВЕРХНОСТЬЮ РЕЗАНИЯ
3.1. Математическая модель расчета сил удержания зерна связкой
3.2. Математическая модель расчета сил на зерне шлифовального круга
3.3. Прочность абразивных зерен
3.4. Определение взаимосвязи «шероховатость поверхности — характеристики абразивного инструмента - режимы резания»
3.5. Методика имитационного моделирования взаимодействия поверхности шлифовального круга с поверхностью резания
4. РАЗРАБОТКА САПР РЕЖИМНО-ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ОСНАЩЕНИЯ ОПЕРАЦИИ ШЛИФОВАНИЯ
4.1. Подготовка данных для моделирования
4.2. Расчет характеристик поверхностного слоя в экспериментальном графическом блоке
4.3. Результаты расчетов, выполненные с помощью модели взаимодействия поверхностного слоя и поверхности резания
5. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ОПТИМАЛЬНОГО РЕЖИМНОИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ОСНАЩЕНИЯ ОПЕРАЦИЙ ШЛИФОВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ РАЗРАБОТАННОЙ САПР
5.1. Критерий оптимальности и система ограничений целевой функции
5.2. Алгоритм оптимального режимно-инструментального оснащения операций шлифования
5.3. Описание работы САПР оптимального режимноинструментального оснащения операций шлифования
5.3.1. Алгоритм решения задачи оснащения операций шлифования инструментом оптимальных характеристик
5.3.2. Алгоритм решения задачи подбора оптимальных режимов резания
5.3.3. Алгоритм решения задачи поиска максимально возможной
производительности и оптимальных режимов резания
5.4. Промышленные испытания
Общие выводы и основные результаты
Список литературы
Приложения

Снижение затрат на обработку, в том числе шлифованием, при обеспечении требуемого качества обработанной поверхности, относится к наиболее актуальным задачам металлообработки. Степень же реализации потенциальных возможностей метода шлифования зависит от того, насколько удачно сочетаются характеристики инструмента с условиями обработки. Известные рекомендации в форме общемашиностроительных нормативов и других справочных материалов на основе эмпирических данных, не позволяют рассчитывать ни оптимальные характеристики абразивного инструмента под условия реализации конкретной операции, ни максимально возможную производительность операции шлифования, достижимую для сочетания известных характеристик инструмента с физико-механическими свойствами обрабатываемого материала. Универсальной модели шлифования на базе обобщения накопленного научного и производственного опыта не создано. А в условиях все более 'ч быстрого обновления номенклатуры выпускаемых деталей и более широкого
применения новых конструкционных материалов использования только эмпирических моделей становится недостаточно.
В последние годы с развитием средств вычислительной техники и программирования сложилось альтернативное направление исследований, основанное на математическом моделировании процессов. Эти средства позволяют использовать для описания взаимосвязи физических характеристик не только простейшие функции, но и сложные вычислительные и итерационные алгоритмы, а также ставить математические эксперименты, в которых учитывается случайность процессов. Появилась возможность создания автоматизированных систем (АС), решающих отдельные задачи режимно-инструментального оснащения операций шлифования. Однако АС, проектирующих в целом оптимальное

Таблица 2
Значения углов |у) при вершине зерна 40 зернистости для различных абразивных материалов и при постоянном коэффициенте изометрии
Марка Зерна К изомет- рии ь0 Ао ср. d3 а2=0.001мм Отн. погреш ность, % аг=0.010мм Отн. погреш- ность, %
w О о. ы,° Ыср,°
14А 1,41 0,47 75,6 0,3 72,4 0,8
25А 1,41 0,451 75,6 0,3 72,2 0,6
44А 1,42 0,541 0,4 75,7 75,4 0,4 72,8 71,8 1,4
54С 1,3 0,513 75,7 0,4 72,6 1Д
64С 1,47 0,456 75,5 од 72,2 0,6
Однако в процессе шлифования длина площадки износа меняется, поэтому исследуем влияние нарастания площадки износа на абсолютное У значение переднего угла абразивного зерна. На рисунке (2.11 б) приведен
график изменения средних передних углов от величины фаски износа. При изменении А3 от rfj/4 до А3 = dj 1,3 при az- dJAQQ |у| изменяется от 66,2° до 43,4°, т.е. на 34%. Для этих же условий, но при az=b0/40 |у) уменьшится с 63,6° до 42,9°, что составляет 33%. Это существенные изменения. Однако для фиксированной h3 величина az почти не влияет на |Д на всем диапазоне изменения (рис.2.11 а).
Проанализируем, насколько существенно выявленное изменение переднего угла влияет на величину угла сдвига Д, которая используется, например, в расчетах силы резания на зерне.
Угол сдвига Д по схеме с криволинейной плоскостью сдвига рассчитывается по формуле /119/:
Д = arctg (cos у/ sin ?)), (2.3)