CC BY
10
ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ УДК 621.921.34
DOI: 10.26897/2687-1149-2022-3-56-63
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ АБРАЗИВНЫХ ЗЕРЕН ХОНИНГОВАЛЬНЫХ БРУСКОВ НА МИКРОГЕОМЕТРИЮ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ
НЕФЕДКИН АНАТОЛИЙ ИГОРЕВИЧм, соискатель
an.nefedkm@yandex.mн
ОДИНОКОВА ИРИНА ВЯЧЕСЛАВОВНА, канд. тех. наук, доцент
odinokova_iv@mail.ru
ГАЕВСКИЙ ВИТАЛИЙ ВАЛЕНТИНОВИЧ, д-р техн. наук, профессор
vit-life@rambler.ru
Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ); 125319, Российская Федерация, г Москва, Ленинградский проспект, 64
Аннотация. Статическая теория хонингования разработана недостаточно, поскольку процесс массового резания абразивными зернами имеет случайный характер, что усложняет математическое описание этого явления. Целью исследований являлась разработка методики моделирования хонингования, позволяющей вести расчёт параметров процесса с учётом упругих деформаций абразивного инструмента. Для решения задач статистической теории (расчёт микрогеометрии детали, съёма металла и усилий резания) в исследованиях применены теоретико-вероятностный анализ и моделирование методом Монте-Карло. Исходя из вероятности распределения абразивных зёрен по объёму режущего слоя инструмента и кинематики процесса рассчитывается закон распределения высот микронеровностей детали. С помощью закона распределения находятся параметры шероховатости поверхности детали и характеристики процесса резания: площадь срезов, количество контактных зёрен и т.д. Установлена математическая зависимость между распределением абразивных зёрен по высоте и распределением глубины царапин, оставленных инструментом на полированном образце. Проведён расчёт геометрических параметров режущей поверхности алмазных брусков с учетом их дискретной модели. Соизмерение расчётных и опытных значений параметров брусков свидетельствует о правильности предложенной методики. Получены в общем виде аналитические зависимости для расчёта параметров шероховатости поверхности детали, скорости съёма металла, усилий резания, площадей среза, числа контактных зёрен и др. Разработанная методика моделирования хонингования позволяет вести расчёт параметров процесса с учётом упругих деформаций абразивного инструмента. Учитывая характеристики брусков, усреднённый профиль зёрен и плотность их распределения по высоте, можно рассчитать все параметры микрогеометрии детали. Результаты проведённого теоретико-вероятностного исследования могут быть применены также к другим видам абразивной обработки.
Ключевые слова: микрогеометрия поверхности детали, высоты профиля абразивных зёрен, распределение вершин зёрен по высоте, усреднённый профиль вершин зёрен, площадь проекции поверхности контакта единичного зерна.
Формат цитирования: Нефедкин А.И., Одинокова И.В., Гаевский В.В. Исследование влияния геометрических параметров абразивных зерен хонинговальных брусков на микрогеометрию поверхности деталей // Агроинженерия. 2022. Т. 24. № 3. С. 56-63. https://doi.org/10.26897/2687-1149-2022-3-56-63.
© Нефедкин А.И., Одинокова И.В., Гаевский В.В., 2022
ORIGINAL PAPER
INFLUENCE OF THE GEOMETRIC PARAMETERS
OF ABRASIVE GRAINS OF HONING STICKS
ON THE SURFACE MICROGEOMETRY OF MACHINE PARTS
ANATOLIYI. NEFEDKINPhD seeker
an.nefedkin@yandex.ruH
IRINA V. ODINOKOVA, PhD (Eng), Associate Professor
odinokova_iv@mail.ru
VITALIY V. GAEVSKIY, DSc (Eng), Professor
vit-life@rambler.ru
Moscow Automobile and Road Construction State Technical University (MADI); 125319, Russian Federation, Moscow, Leningradskiy Ave., 64
Abstract. The static theory of honing has not been sufficiently developed, since the process of mass cutting with abrasive grains is random by its nature. This fact complicates the mathematical description of this phenomenon. The research aim was to develop
a technique for modeling honing to calculate the process parameters, taking into account the elastic deformations of the abrasive tool. To solve the problems of statistical theory (analyzing the microgeometry of a machine part, metal removal and cutting forces), the studies involved probabilistic analysis and Monte Carlo simulation. Based on the distribution probability of abrasive grains over the cutting layer of the tool and the process kinematics, the law of distribution of the heights of part microroughnesses was determined. Using the distribution law, the authors found the parameters of the surface roughness of the part and the cutting process characteristics: the area of cuts, the number of contact grains, etc. A mathematical relationship has been established between the distribution of abrasive grains along the height and the distribution of the depth of scratches left by the tool on a polished sample. The geometric parameters of the cutting surface of diamond bars were determined taking into account their discrete model. Comparison of the calculated and experimental values of the bar parameters proved the correctness of the proposed methodology. Analytical dependences were obtained in general form for determining the parameters of the surface roughness of the machine part, the metal removal rate, cutting forces, cut areas, the number of contact grains, etc. The developed honing modeling technique helps determine the process parameters taking into account elastic deformations of the abrasive tool. Taking into account the characteristics of the bars, the average profile of the grains and the density of their distribution along the height, we can determine all the parameters of the machine part microgeometry. The results of the conducted probabilistic research are also applicable to other types of abrasive processing.
Key words: microgeometry of the machine part surface, profile heights of abrasive grains, distribution of grain tops in height, average profile of grain tops, projected area of the contact surface of a single grain.
For citation: Nefedkin A.I., Odinokova I.V., Gaevskiy V.V. Influence of the geometric parameters of abrasive grains of honing sticks on the surface microgeometry of machine parts. Agricultural Engineering (Moscow), 2022; 24(3): 56-63. (In Rus.). https://doi.org/10.26897/2687-1149-2022-3-56-63.
Введение. Для улучшения и повышения эффективности процесса хонингования необходимо разработать адекватную теорию влияния поверхности абразивных брусков, имеющих случайную микрогеометрию, на обрабатываемую деталь.
Процесс массового резания абразивными зёрнами имеет случайный характер, что усложняет математическое описание этого явления, в связи с чем статическая теория хонингования разработана недостаточно.
Модель процесса резания, положенная в основу теории, основывается на допущении того, что любое зерно, контактирующее с деталью, удаляет слой металла, точно соответствующий его профилю и траектории. При данном допущении не учитываются навалы, созданные по кромкам царапин, и упругие деформации металла. Таким образом, данная модель достаточно полно отвечает процессу хонингования материалов малой пластичности - например, чугуна.
Исходя из расчёта вероятностей распределения абразивных зёрен по объему режущего слоя инструмента и кинематики процесса вычисляется закон распределения высоты микронеровностей детали. С помощью данного распределения находятся характеристики процесса резания: площадь срезов, количество режущих зёрен и т.д. [1].
Обширные возможности для изучения процесса резания и абразивной обработки открывает метод Монте-Карло.
Цель исследований: увеличить эффективность процесса хонингования; разработать адекватную теорию влияния поверхности абразивных брусков, имеющих случайную микрогеометрию, на обрабатываемую деталь.
Материалы и методы. Для решения главных задач статистической теории (расчёт микрогеометрии детали, съёма металла и усилий резания) авторами применены теоретико-вероятностный анализ и моделирование методом Монте-Карло [2].
Управление процессом хонингования реализуется разнообразными способами: подбором материала и конфигурации абразивных брусков, назначением режимов обработки, комбинированием абразивной обработки с электрохимико-физиче-скими методами и др. Одним из направлений повышения эффективности хонингования является улучшение конфигурации и устройства абразивных брусков - в частности, использования брусков с прерывистой режущей поверхностью [3].
Функциональная аппроксимация объемной плотности распределения вершин по высоте п(к) и функции 2(х), описывающей усреднённый профиль вершин зерен, показала, что степенные зависимости хорошо отвечают опытным данным и позволяют получить расчётные формулы для параметров процесса резания-царапания [4]:
\к • кр, при к > 0,
z ( X) = c|x|i
n ( X) =
0, при h < 0.
где п(к) - объёмная плотность распределения вершин по высоте к.
Направление отсчёта высоты зёрен меняем на противоположное, приняв его в тело инструмента.
Закон распределения высоты микронеровностей имеет вид [1, 5]:
Р(к) = ехр|--2к--•(к-г)р+1 • ссА
У' Р1Ь • ст+1) ^ ' ' ]
где Р - высота микронеровностей, мкм; Ь - интенсивность съёма металла, мкм/мин; с, т - параметры, описывающие параболическую форму абразивного зерна; к - глубина внедрения в металл абразивного зерна, мкм; в - показатель степени распределения зёрен по высоте к.
Интеграл, входящий в (1), выражается через гамма-функцию Г(х), поэтому
P(h) = exp(-р-hp) при h >0, где р - угол трения:
2 - к - Г (m +1)-Г (Р +1)
р=
b - cm - Г (Р +1) p = p + m + 2.
(2)
(3)
(4)
Математическое ожидание высоты профиля (над уровнем наиболее глубоко внедрившегося зерна) равно
M = Г
p +1) (1 ^ p
(5)
Среднеквадратическая высота неровностей -
1 ï p
или
Иск = ,,Г|Р±2 |-Г2
p +1
(6)
S„ =-
'3
sin а
b )) kl
m-(P+2) p
Безразмерную высоту профиля можно определить где г3 - коэффициент, зависящий от в и т;
по выражению:
h* = -
И
(7)
P(h*) = exp
-|h * , /г|Р+2 1-Г2 Г Р +1
p J V p = exp [-(h * -Ç)p ],
(8)
где
ç ,Г| £±* 1-Г 2 rp+1
И = r
11 CK '1
b - cm ï p
(9)
Аналогично среднеарифметическая высота неровностей Ra -
Ra = Г,
b - cm
(10)
k - M
P+2
_(P + 2)-(P + 1)
Закон распределения высоты микронеровностей при этом -
p + 1
2-Г (m + 2) - г (Р + 1)"
Р+2
Р+2 Г
OA 0,3 0,2 0,1 0
Г (p+1)
p
-exp Г | I
[ V p J]
(12)
(13)
n
Р ) V Р
Такая запись удобна тем, что конфигурация кривой распределения зависит от одного параметра р.
На графиках распределения высот микронеровностей Р(Н*) можно увидеть, что с ростом Р асимметрия распределения повышается (рис. 1).
^ 2 3 4 5
Рис. 2. Расчет коэффициентов r1 и r2 Fig. 2. Calculating coefficients r1 and r2
Рис. 1. Распределение высот микронеровностей Fig. 1. Distribution of microroughness heights
Опорная поверхность на относительно высоких уровнях увеличивается, и это благоприятно сказывается на работоспособности детали [1, 5]. Выражение (6) записываем в виде:
Рис. 3. Расчет коэффициента r3 Fig. 3. Calculating coefficient r3
Анализ показателей степеней параметров, входящих в формулу (11), показывает, что режимы обработки и распределение зёрен по высоте мало воздействуют на шаг неровностей Sm, в то время как с увеличением размеров зёрен шаг Sm значительно увеличивается [1].
Полученные формулы позволяют предсказать шероховатость поверхности детали, и при знании микрогеометрии детали - выбрать режим хонингования [1, 4].
Математическое ожидание площади проекции поверхности контакта единичного зерна высотой H можно выразить как
Sp ( Иç ) = cm-i zm - exp [-р-( г + И ç)p ]-Jz,
S» ( Иç ) = C^] г2m-1 - exp [-р-( z + Иç)p ]-dZ,
(14)
Для удобства произведен расчет коэффициентов г1 и г2, зависимых лишь от в и независимых от конфигурации абразивного зерна т (рис. 2), и г3 - коэффициента, зависящего от в и т (рис. 3).
Шаг неровностей по средней линии Бт представлен в виде:
^ . М1±Ш2±£>.ехр(Р.мр) ,11,
где 8р (И3) - проекция сечения недеформированной стружки;
(И3) - проекция вдавленного абразивного зерна; И3 - высота абразивного зерна при контакте с металлом; С, т - параметры, описывающие параболическую форму абразивного зерна. Для удобства введём нормирование высоты
И * =-И 3
И з-Р
- sin а
И п
(15)
h
тогда
sp (H : )=■
да
•Jzm • exp[-(z + H: -в))]• dz,
Cm ~
•P
nm
s. (h : -J
z 2m-1 • exp
[-(z + H* •в))]• dz.
(16)
C2m • p p 0
m+1 m(p+1)
)
s,(H:Ь2-f(h;.p.m)p •(()
2m 2m (p+2)
S, (H : ) = n mf0 (H:. p. m )•(( ) •(( )
(17)
Г ( p +1)
f (H:. p. m ) =
3 P ' [ 2 • Г (m +Г (p + 1)J
да
x Jzm •exp[-(z + H: •в))]dz.
m+1 )
f (H:, p. m) =
Г ( p +1)
J z2m-1 • exp
_ 2 •Г (m +1) T (p +1). [-(z+h: •в))]dz.
Ъ m )
(18)
2 ] i 5 6 7 Н3 Рис. 4. График функции f,(H*, ß, m) Fig. 4. Function Graph fp(H*, ß, m)
fB 1.2
O.B
OA О
/ ß=! - точно m-0.6 -- приближенно
ß- 5 —M
\\ \ - 4s. -W S
2 3 4 5 6 7 H,
Рис. 5. График функции fo(H*, ß, m) Fig. 5. Function Graph fo(H*, ß, m)
Сравнивая формулы (18) с приближенным расчетом площадей Sp (И3) недеформированной стружки и S0 (И3) вдав-
ливания зерна в металл, не учитывающим шероховатость поверхности детали, считаем, что высота профиля детали неизменна и равна математическому ожиданию М, тогда
Выразить эти интегралы в конечном виде через элементарные функции невозможно, поэтому запишем:
(M - H3 )
с (НЛ 1 f ( ) л 2 • ( M - H3 )m+
^ ( H3 )œ ^ J ^ dz
S. ( H3 [x ( M - H3 )]2 = n (M c H r'
(19)
Значения функций f (И*,ß,m) и fo (И*,ß,m) определяются по формулам:
где fp (И*,ß,m) и f0 (И*,ß,m) выражаются системой уравнений:
fp (HГ.p.m)
p +1
(m +1)
Г ( p +1)
_ 2 •Г (m +1) T (p +1).
m+1 p
в H 3:
p+1
fî (H:. p.m)
p+1
2 •m
(20)
Г ( p +1)
_ 2 • Г ( m +1) •Г (p +1).
2^ m p
в H 3:
p+1
Для оптимизации практического применения зависимостей на рисунках 4 и 5 представлены графики этих функций.
На рисунках 4, 5 приближенные функции £ и £ изображены пунктиром. Для зёрен, глубоко проникающих в металл (Н* имеет малые значения), правильность приближения является неплохой, а для зёрен с незначительной глубиной внедрения (Н** имеет большие значения) разногласие является значительным.
Проведем анализ суммарных площадей проекций Бр поверхностей контакта всех зёрен, имеющихся на единице площади брусков.
Поскольку = Ь независимо от вида функций п(И) распределения вершин по высоте и z(x) функции, обрисовывающей усреднённый профиль вершин зерен, то вычисляем лишь
£ = . | Н . | . ехр 2 + н у ] . ^ . Шз _ (21)
so =
или
где
C2
После ряда преобразований получим ß + 2- m + 1^
p J k
n • m • Г(2^ m) • Г ф + 1> Г
p^ Гф + 2 m + 1)
p+2^ m+1
•¿m • l-l . (22)
p+2m+1 1-m
Sî = n • r •b
m (p+3)
(23)
m •Г(2 • m)• Г(p +1>Г
p + 2^ m + 1
p •Г(p + 2 • m +1)
p+2^ m+1
Г (p+1) -
(24)
_ 2 •Г (m +1) •Г (p +1).
x
x
X)
4 =
X
Коэффициент г4 зависит от показателя степени распределения зёрен по высоте (в) и параметра, описывающего форму зерна (т) (рис. 6).
0,8 0,7 0,6 0,5 OA
/
т=Щ
m=W
2
6
10
Уф = -arctg
1-m l-m m-(p+3)
(25)
Число режущих зерен на единицу площади брусков -
n
p = k -J zp. exp [-p.(z + ÄKp ) ]• dz.
Выполнив преобразования, получим
p+1 m+1 m(p+3)
np fc ) = f„ (h* , p, m ) • b^ • k^ • ,
(26)
(27)
где
fn ( , p, m ) =
Г ( p +1)
M p
(28)
[ 2 • Г (m +1). Г (p + 1)J
да
xJ zp • exp [-(z + h* -е)Р J- dz.
0
Графики функции fn (h* , p, m) представлены на рисунке 7.
-точно -- приближенна
\ / 5
\ Ж// j
s~
Рис. 7. Определение функцииfn(h"Kp, ß, m) Fig. 7. Function definition fn(h'Kp, ß, m)
Предположив, что высота профиля детали равна математическому ожиданию M, найдем приблизительное количество режущих зёрен. При этом формула (27) сохраняется, а приблизительное значение f (h!*,, ß, m) будет рассчитываться по формуле:
f (( ,ß, m)«
iP+1 г -|ß+i (29)
_ß+i _,
Г( p + 1)
p+1
p+1
22-Г (m + 1)-r(p + 1).
h* -e
1 -
'p + 1
Приближенные значения /п для некоторых значений в показаны пунктиром на рисунке 7.
Общее число контактных зерен определим из формул 27 и 28, полагая, что Л* = 0:
p+1 m+1 m-(p+1)
nk = r5 • bp • k p • C p ,
где r5 - коэффициент, зависящий от ß и m (рис. 8):
Г
p+1
Г ( p +1)
_ 2 • Г (m +1). Г (p +1)_
p+1 p
(30)
(31)
Рис. 6. Определение коэффициента r4 Fig. 6. Determining coefficient r4
Зная площади проекций поверхности контакта бруска с деталью, можно определить среднее значение переднего угла уср зёрен при стационарном съеме:
Ы.0
т=ав
т=0.6
т=ОЛ
2 i 6 S 10 р
Рис. 8. Определение коэффициента r5 Fig. 8. Determining coefficient r5
Полученные зависимости позволяют провести расчёт усилий резания, температурных зависимостей [4].
Приняв допущение того, что условные напряжения среза постоянны и одинаковые пределом текучести cs металла, а коэффициент трения по задней поверхности равен тангенциальную Fv и нормальную Q, составляющие силы резания, определяем по формулам:
Р+2 m+1 1-
я-r4 - b p -k
Fp =8,.(( +цг .S0) = 8,.
Q = 8S .SB =8S
m-(p+3)
_ C p
p+2 .m+1 1-m
л.г .b p .k p
'.(p+3)
(32)
(33)
C
При хонинговании с заданным давлением абразивных зёрен на металл Q интенсивность съёма Ь будет равна
b=
Q
p+2 m+1
1-m
p+2 m+1
m(p+3) C p+2 m+1
(34)
Результаты и их обсуждение. Алгоритм вычислений (формулы 1-34) позволил определить влияние отдельных факторов на микрогеометрию детали и процесс резания при хонинговании. Проведено сравнение результатов моделирования с аналитической теорией [5, 6].
Использовался принцип последовательного варьирования каждого из рассматриваемых факторов, что дало возможность изучить их влияние. Экспериментальным путём определить влияние каждого из рассматриваемых факторов фактически невозможно, поскольку происходит изменение сразу нескольких величин. Например, увеличив скорость вращательного движения, мы одновременно изменим абсолютную скорость резания и угол скрещивания, а изменяя марку хонинговальных брусков, сразу варьируем как форму зерен, так и законы распределения по высоте.
Г5 =
Таблица 1
Результаты моделирования процесса хонингования методом Монте-Карло
Table 1
Results of simulation of the honing process by the Monte Carlo method
№ хода Number Число контактных зёрен, zK, шт. Number of contact grains, z^ pcs. Число режущих зёрен zp, шт. Number of cutting grains, zP Pcs. Математическое ожидание высоты профиля, М, мкм Mathematical expectation of the profile height, М, ¡m Среднеквадратическая высота неровностей, Нск, мкм Root-mean-square irregularity height, Нск, ¡m Среднеарифметическая высота неровности, Ra, мкм Arithmetic mean roughness height, Ra, ¡m « M ^ £ s u g л g a S s £ S s. « S M ts о ^ й ° Нормальная составляющая силы резания, Q, МПа Normal component of cutting force, MPa Тангенциальная составляющая силы резания, Fp, МПа Tangential component of cutting force, MPa Шаг неровностей, SM, мкм Irregularity pitch, microns
1 151 67 -3,81 1,401 1,152 22,33 0,9951 0,3366 51,89
2 75 36 -6,05 1,662 1,298 27,44 0,5640 0,1989 49,23
3 106 55 -8,94 1,598 1,264 25,59 0,7932 0,2697 49,23
4 98 57 -12,24 1,600 1,294 29,54 0,8265 0,2848 53,33
5 96 49 -14,74 1,484 1,230 23,11 0,6858 0,2261 51,89
6 112 61 -17,85 1,709 1,352 25,24 0,8278 0,2812 56,47
7 88 51 -20,60 1,566 1,276 27,89 0,7099 0,2428 49,23
8 97 57 -23,60 1,557 1,256 27,86 0,7797 0,2671 46,83
9 94 54 -26,55 1,620 1,311 28,02 0,7612 0,2605 42,67
10 85 42 -28,64 1,354 1,102 21,80 0,5750 0,1892 49,23
11 108 57 -31,86 1,551 1,313 26,52 0,8295 0,2835 51,89
12 95 53 -34,92 1,809 1,433 29,58 0,7995 0,2760 45,71
13 102 51 -37,36 1,613 1,287 22,07 0,6738 0,2261 49,23
Рассчитаем среднеквадратическую высоту неровностей для Моделированием с помощью метода Монте-Карло по-хонингования с параметрами, отвечающими базовым условиям: лучено НСК = 1,59 мкм.
1 Сравнительные результаты расчётов при других ис-
Нгк = г (—1' = 0,45 • (7,1'10 6-0,0 1730'5= 1,58 мкм. ходных данных сведены в таблицу 2.
Таблица 2
ск 11 k ) 'I 5,69-10"9
Сравнение аналитических расчетов и результатов моделирования методом Монте-Карло
Table 2
Comparison of analytical calculations and Monte Carlo simulation results
№ п/п No. Варьируемые факторы Variable factors Теоретические расчеты Theoretical calculations Моделирование Modeling Отклонение, % Deviation, %
нск Ra НСК Ra НСК Ra
1 Базовый / Control 1,58 1,26 1,59 1,28 +0,7 +1,7
2 0,01 1,48 1,18 1,45 1,16 -2,1 -1,7
3 C = 0,04 1,76 1,4 1,74 1,40 -1,1 -0,7
4 C = 0,08 1,91 1,53 1,93 1,54 +1,0 +0,6
5 b = 3-1010 1,28 1,02 1,24 0,99 -3,2 -3,0
6 b = 5-10-10 1,45 1,16 1,41 1,13 -2,7 -2,6
7 b = 10 1010 1,72 1,38 1,69 1,37 -1,5 -0,7
8 z0 = 2-10~7 2,06 1,65 2,16 1,72 +4,6 +4,0
9 z0 = 10-10"7 1,38 1,10 1,36 1,09 -1,4 -0,9
10 z0 = 20-10~7 1,16 0,93 1,16 0,93 0,0 0,0
Средняя погрешность, % / Average error, % -0,067 -0,033
Анализ таблицы 1 выявил воздействие некоторых факторов на процесс резания и микрогеометрию детали при разнообразных условиях хонингования. В частности, высотные характеристики шероховатости детали (Яа, ИСК) зависят в основном от закона распределения абразивных зёрен по высоте, а шаг неровностей (8м) - от формы профиля вершин зёрен. Установлено, что при алмазном хонингова-нии чугунных деталей брусками на металлических связках упругие деформации инструмента невелики и не оказывают существенного влияния на процесс резания.
Сходные расчеты проведены также для других условий хонингования, и построены графики (рис. 9), показывающие воздействие различных факторов на основные показатели процесса. В каждом расчёте варьировался лишь один фактор (отмеченный стрелкой на графиках рисунка 9), а остальные факторы оставались неизменными.
Рис. 9. Влияние отдельных факторов на параметры процесса хонингования
Fig. 9. Influence of individual factors on the parameters of the honing process
Изменение формы зёрен (коэффициент C) воздействует на все параметры процесса (рис. 96). Чем более острыми являются зёрна (C увеличивается), тем больше число
Библиографический список
1. Нефедкин А.И., Одинокова И.В. Исследование закономерностей воздействия абразивных зерен хонингольных брусков на поверхность обрабатываемой детали // Вестник ФГОУ ВПО «МГАУ имени В.П. Горячкина». 2018. № 2 (84). С. 37-43. https://doi.oig/10.26897/1728-7936-2018-2-37-43
2. Нефедкин А.И., Одинокова И.В., Томилина А.А., Сидоренко Т.А. Оптимизация процесса хонингования алмазными брусками с использованием методики полного
режущих зёрен и меньше нагрузка на одно зерно. Следовательно, процесс резания протекает в более благоприятных условиях. При уменьшении C за счет как затупления зёрен, так и применения абразива с более округленными вершинами, резание затрудняется, но качество обрабатываемой поверхности повышается (рис. 9б).
Соразмерное изменение количества зёрен z0 на всех уровнях режущего слоя оказывает противоположное воздействие на качество обрабатываемой поверхности в сравнении с интенсивностью съёма (рис. 9е).
С уменьшением C неровности становятся более пологими, как бы растягиваясь в длину и уменьшаясь по высоте. Это увеличивает опорную поверхность и эксплуатационные свойства детали. Анализ зависимости параметров хонингования от показателя ß (рис. 9г) показал, что с ростом ß повышается процент режущих и контактных зёрен, уменьшаются нагрузка на одно зерно и шероховатость поверхности детали [7].
Роль упругих деформаций в процессе хонингования иллюстрируется графиками на рисунке 9д. При росте коэффициента деформирования средняя площадь среза на одно зерно и шероховатость падают, в то же время увеличивается число контактных зёрен. Продольные характеристики шероховатости зависят в большей степени от формы зёрен, чем от интенсивности съёма.
Выводы
1. Разработанная методика моделирования хонингова-ния позволяет вести расчёт параметров процесса с учётом упругих деформаций абразивного инструмента.
2. Полученные формулы и алгоритм моделирования позволяют предсказать параметры процесса хонингова-ния, назначить оптимальные режимы обработки в соответствии с требуемой микрогеометрией детали. Зная характеристики абразивных брусков и свойства обрабатываемого металла, можно определить интенсивность съема, а также другие параметры процесса хонингования.
3. Результаты моделирования процесса хонингования методом Монте-Карло показали, что шероховатости детали (Ra, НСК) зависят в основном от закона распределения абразивных зёрен по высоте, а шаг неровностей (SM) -от формы профиля вершин зёрен.
4. Результаты выполненных экспериментальных исследований могут быть использованы при оценке эксплуатационных свойств и разработке новых хонинговальных брусков с учетом термических и силовых явлений, а также при исследовании воздействия обратных связей по усилию прижима брусков к детали на процесс хонингования.
5. Результаты проведённого теоретико-вероятностного изучения могут быть применены также к другим видам абразивной обработки.
References
1. Nefedkin A.I., Odinokova I.V. Issledovanie zakonomer-nostey vozdeystviya abrazivnykh zeren khoningol'nykh bruskov na poverkhnost' obrabatyvaemoy detail [Study of the impact patterns between the abrasive grit of honing stones and workpiece surface]. Vestnik of Moscow Goryachkin Agroengineering University, 2018; 2 (84): 37-43. https://doi.org/10.26897/1728-7936-2018-2-37-43 (In Rus.)
2. Nefedkin A.I., Odinokova I.V., Tomilina A.A., Sidoren-ko T.A. Optimizatsiya protsessa khoningovaniya almaznymi
факторного эксперимента // Механизация строительства. 2017. Т. 78. № 1. С. 55-58.
3. Leonov O.A., Shkaruba N.Z., Vergazova Y.G., Golinits-kiy P.V, Antonova U.Y. Quality control in the machining of cylinder liners at repair enterprises. Russian Engineering Research, 2020; 40 (9): 726-731.
4. Бабичев А.П. Хонингование / А.П. Бабичев, Ю.Н. По-лянчиков, А.В. Славин, В.М. Шумячер, М.Ю. Полянчико-ва, Л.В. Гусакова; Под общ. ред. А.П. Бабичева. Волгоград: ВолгГАСУ 2013. 245 с.
5. Нефедкин А.И. Исследование закономерностей повышения давления шлама и СОЖ в подбрусковом пространстве на процесс хонингования // Механизация строительства. 2016. Т. 77. № 12. С. 24-27.
6. Buj-Corral I., Alvarez-Florez J., Dominguez-Fernande A. Effect of grain size and density of abrasive on surface roughness, material removal rate and acoustic emission signal in rough honing processes. Metals. 2019; 9 (8): 860. https://doi.org/10.3390/met9080860
7. Хонинговальная головка: Пат. 182190 Российская Федерация, МПК B24B33/08 / А.И. Нефедкин, И.В. Одиноко-ва, А.В. Суходоля. № 2017128435; заявл. 09.08.2017; опубл. 07.08.2018, Бюл. № 22.
Критерии авторства
Нефедкин А.И., Одинокова И.В., Гаевский В.В. выполнили теоретические исследования, на основании полученных результатов подготовили рукопись. Нефедкин А.И., Одинокова И.В., Гаевский В.В. имеют на статью авторские права и несут ответственность за плагиат. Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Статья поступила в редакцию 09.11.2021 Одобрена после рецензирования 09.03.2022 Принята к публикации 14.03.2022
bruskami s ispol'zovaniyem metodiki polnogo faktomogo eksperi-menta [Optimization of honing with diamond bars using the methodology of a full factorial experiment]. Mekhanizatsiya stroitelstva, 2017; 78(1): 55-58. (In Rus.)
3. Leonov O.A., Shkaruba N.Z., Vergazova Y.G., Golinits-kiy P.V., Antonova U.Y Quality control in the machining of cylinder liners at repair enterprises. Russian Engineering Research, 2020; 40(9): 726-731.
4. Babichev A.P., Polyanchikov Yu.N., Slavin A.V., Shumy-acher VM., Polyanchikova M.Yu., Gusakova L.V. Khoningov-anie [Honing]. Ed. by A.P. Babichev. Volgograd, VolgGASU, 2013. 245 p. (In Rus.)
5. Nefedkin A.I. Issledovanie zakonomernostey povysheniya davleniya shlama i SOZH v podbruskovom prostranstve na protsess khoningovaniya [Study of the patterns of increasing the pressure of sludge and coolant in the under-bar space on the honing process]. Mekhanizatsiya stroitel 'stva, 2016; 77(12): 24-27. (In Rus.)
6. Buj-Corral I., Alvarez-Florez J., Dominguez-Fernande A. Effect of grain size and density of abrasive on surface roughness, material removal rate and acoustic emission signal in rough honing processes. Metals, 2019; 9 (8): 860. https://doi.org/10.3390/met9080860
7. Nefedkin A.I., Odinokova I.V., Sukhodolya A.V. Khoningoval'naya golovka [Honing head]: Pat. 182190 Russian Federation, IPC B24B33/08. No. 2017128435, 2018. (In Rus.)
Contribution
A.I. Nefedkin, I.V. Odinokova, V.V. Gaevskiy performed theoretical studies and, based on the results obtained wrote the manuscript. A.I. Nefedkin, I.V. Odinokova, V.V. Gaevskiy have equal author's rights and bear equal responsibility for plagiarism.
Conflict of interests
The authors declare no conflict of interests regarding the publication of this paper.
The article was received 09.11.2021 Approved after reviewing 09.03.2022 Accepted for publication 14.03.2022
