Повышение эффективности шлифования заготовок на основе имитационного моделирования процесса формирования шероховатости поверхности

• Автор: Широков, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 05.02.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 171 с. : ил.

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
АЗ - абразивное зерно;
НС - наружный слой - часть шлифовального круга, ограниченная
поверхностью вершин зёрен и поверхностью, эквидистантной ей;
ПС - поверхностный слой - НС глубиной с!т,х. Параметр с!тах ра-
вен наибольшему размеру зерна в объёме круга;
РВ - резцовая вставка;
РП - рабочая поверхность;
РС - рабочий слой - НС глубиной /гРС. Параметр /гРС равен рас-
стоянию между поверхностью вершин и поверхностью впадин РП круга;
РЧ - рабочая часть;
ТП — технологический процесс;
ТТТТС - шлифовальный круг;
А - амплитуда колебаний ШК, мм;
ау — глубина внедрения /-го зерна в материал заготовки в рас-
сматриваемом поперечном сечении, мкм;
«шах - максимальная глубина внедрения зерна в материал заготовки
в рассматриваемом поперечном сечении, мкм; атах = гпах{а,};
Ъ и V - параметры аппроксимации РЧ зерна параболоидом враще-
ния;
4пах _ наибольший размер АЗ в объёме ШК, мм;
с/ср — средний размер АЗ в объёме ШК, мм;
тт — наименьший размер АЗ в объёме ШК, мм;
с?0 - размер зерна, соответствующий номеру зернистости по
ГОСТ 3647-80, мкм;
Су - номер структуры ШК;
#кр - высота ШК, мм;
АрС - глубина РС, мм;
hIlШJ - линейный износ РЧу'-го зерна, мм;
йНтах - максимальная высота навалов, образующихся по краям
шлифовочной канавки, в данном сечении заготовки, мкм;
Ьц - высота царапины, мкм;
Ь - длина, на которой оцениваются значения параметров шеро-
ховатости (ГОСТ 25142-82), мм.
А - зернистость ШК (ГОСТ 3647—80);
Ане - число зёрен в НС, шт.;
Аре - число зёрен в РС, шт.;
Пам ~ число зёрен в единице массы абразива, шт./г;
К3 - радиус заготовки, мм;

Якщ - радиус ШК после правки, мм;
і?кр - радиус ШК перед рабочим ходом, мм;
5о - продольная подача ШК на 1 оборот заготовки, мм/об;
5М - скорость продольной подачи ШК, мм/мин;
і - глубина шлифования за рабочий ход, мм;
и - радиальный износ ШК, мм;
Ккр - окружная скорость ШК, мм/с;
К - скорость заготовки, мм/с;
ЛР;(2') - микропрофиль поверхности после прохода у'-го зерна через рассматриваемое поперечное сечение заготовки; урч. (V) - уравнение контура РЧ зерна в рассматриваемом поперечном сечении заготовки;
Рам - плотность абразивного материала, г/мм3;
у и Г) - параметры закона -распределения вершин неровностей РП
круга по глубине;
0О - начальная фаза колебаний ШК, рад;
юк - частота колебаний ШК, рад/с;
©Кр - угловая скорость ШК, рад/с;
> Юз - угловая скорость заготовки, рад/с;
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1. Состояние вопроса о моделировании процесса формирования шероховатости шлифованной поверхности. Цель и задачи исследования
1.1 Анализ моделей рабочей части абразивного зерна
1.2 Современное состояние проблемы моделирования рабочей
поверхности шлифовального круга
1 3 Анализ моделей формообразования единичной абразивной

царапины
1.4 Анализ моделей процесса формирования шероховатости шлифованной поверхности
1.5 Выводы и результаты
2. Теоретические основы имитационного моделирования процесса формирования поперечного микропрофиля детали при различных
видах шлифования
2.1 Моделирование процесса формирования поперечного микропрофиля детали
2.2 Кинематическая модель процесса плоского шлифования
2.3 Кинематическая модель процесса круглого шлифования
2.3 Моделирование рабочего слоя шлифовального круга
2.4 Определение закона распределения вершин неровностей рабочей поверхности шлифовального круга по глубине
2.5 Алгоритмы реализации полученных моделей на ЭВМ
2.5.1 Алгоритм реализации модели рабочего слоя шлифовального круга
2.5.2 Алгоритм реализации кинематической модели процесса плоского шлифования
2.5.3 Алгоритм реализации кинематической модели процесса круглого шлифования
2.5.4 Алгоритм реализации модели процесса формирования поперечного микропрофиля детали
2.6 Выводы и результаты
3. Моделирование процесса формирования профиля
единичной царапины
3.1 Разработка модели процесса формирования поперечного профиля единичной царапины
3.2 Анализ влияния параметров микрорезания на высоту навалов и высоту абразивной царапины
3.3 Выводы и результаты
4. Экспериментальные исследования процесса формирования единичной царапины и шероховатости шлифованной поверхности
5 - ширина царапины, мкм; р - радиус округления РЧ зерна, мкм; к - ширина навалов в поперечном сечении, мкм; кф - коэффициент, характеризующий форму поперечного сечения навалов; у - угол наклона поверхности, прилегающей к царапине, рад; е„ - коэффициент навалов; к{) = ткр-р; ткр -критерий перехода от пластического деформирования металла к микрорезанию при шлифовании. Следует отметить, что параметры ен и тк определяются из эксперимента.
На наш взгляд, рассмотренные модели формообразования абразивной царапины имеют существенные недостатки. Во-первых, они базируются на модели РЧ зерна в виде конуса с округленной вершиной, о недостатках которой было указано ранее в п. 1.1. Во-вторых, для оценки высоты навалов с помощью вышеуказанных формул необходимо знать коэффициента навалов ен,
который сильно зависит от отношения —. Например, для одной и той же РЧ
зерна при 8] < — <82 будет наблюдаться только выдавливание материала Р
шлифовочной канавки в навалы. Следовательно, ен=1. При > 82 будет наблюдаться стружкообразование. Следовательно, коэффициент навалов ен<1, причем он будет уменьшаться с увеличением а. Использование среднего значения еа может привести к неверным результатам в оценке геометрических параметров единичной абразивной царапины.
Моделей формообразования царапины, основанных на модели РЧ зерна в виде параболоида вращения, обнаружено не было. Как видно из модели микрорезания А.П. Осипова [50], для оценки доли материала, переходящего в навалы, параметр ея не требуется. Пластические свойства обрабатываемого материала характеризуются относительным удлинением [8]е и относитель-