CC BY
22
МАШИНОСТРОЕНИЕ
УДК 621
#
С. М. МИХАЙЛИН, А. Н. ПАСТБИН
МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ АБРАЗИВНЫХ ЗЁРЕН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭВМ
Предлагается методика подготовки исходных данных для математического моделирования геометрической формы абразивных зёрен с помощью ЭВМ.
Как известно, непременным исходным условием для математического моделирования и анализа процессов абразивной обработки является математическое описание геометрической формы рабочей (режущей и давящей) части абразивного зерна. Для этого, в свою очередь, необходима достоверная информация о размерах и форме абразивных зёрен. Известные методики определения и анализа геометрических параметров абразивных зёрен и получения соответствующей математической модели [1,2] предусматривают необходимость выполнения большого объёма точных измерений и вычислений, что требует больших затрат труда квалифицированного исследователя. Современная вычислительная техника открывает широкие возможности для усовершенствования методики измерения геометрических параметров абразивных зёрен.
Для построения математических моделей абразивных зёрен, необходимых для анализа силовых и тепловых взаимодействий при абразивной обработке, для расчётов точности микро- и макрогеометрических параметров обработанных поверхностей деталей и заготовок и решения целого ряда других задач научного и прикладного планов необходима информация о значениях ряда геометрических параметров абразивных зёрен: углы при «вершинах» зёрен е; радиусы округления вершин р; ширина зерна Ъг на расстоянии от вершины (И2 - глубина врезания (внедрения) зерна в материал заготовки); периметр площадь сечения площадь рабочей поверхности и объём рабочей части абразивного зерна Первые пять параметров можно «снять» с профиля зерна, а значения и У2 рассчитать, используя полученную математическую модель рабочей части зерна в виде зависимости Ьг = ф(Ьг).
На основе исследования [1] авторы разработали методику измерения геометрических параметров абразивных зёрен с использованием ЭВМ.
На часовом проекторе контур абразивного зерна увеличивали в 20 раз и переносили на плотный прозрачный пластик острым инструментом (шилом).
© С. М. Михайлин, А. Н. Пастбин, 2005
Полученный таким образом контур с пластика сканировали с разрешением 600 dpi (600 точек на дюйм) в пакете программ для работы с графикой «Corel Graphics Suite 11» и получали электронное растровое цветное изображение профиля абразивного зерна.
Это изображение переводили в чёрно-белое с граничной величиной, равной 190 (условный показатель перевода, оптимальный по результатам предварительных построений). Если сразу сканировать в чёрно-белых тонах, то границы профиля (переходные зоны) получаются смазанными, тогда как цифровой перевод позволяет чётко передать профиль (контур) без каких-либо искажений.
Электронное чёрно-белое растровое изображение абразивного зерна переводили в электронное векторное изображение в «Corel Graphics Suite 11» (приложение «Corel TRACE 11», модулируя вектором по средней замкнутой линии. В итоге получили замкнутую реальную линию контура зерна. Этот формат изображения можно масштабировать в широком диапазоне (ограничения связаны только с мощностью и производительностью ЭВМ) с сохранением чёткого изображения профиля абразивного зерна. Построенное таким образом векторное изображение зерна содержит ряд вырожденных объектов (дефекты пластика и экрана сканера), которые необходимо удалить (очистить изображение для дальнейших действий) (рис.1).
Рис. 1. Векторное изображение профиля абразивного зерна без вырожденных
объектов
&
Измерение линейных и угловых размеров векторного электронного изображения можно производить в любом программном продукте, предназначенном для разработки чертежей. С помощью программы «КОМПАС» векторное изображение увеличили в 50 раз, в результате чего получили изображение профиля абразивного зерна, увеличенное в 1000 раз: один миллиметр на рисунке равен 1 мкм в реальности, что приемлемо для измерений размеров зерна.
Векторное электронное изображение абразивного зерна накладывали на шаблон в виде круга, разделённого на 24 равновеликих сектора, совмещая центр абразивного зерна с центром шаблона (рис. 2). Центр зерна (точку, равноудалённую от его границ) находили по схеме рис. 3: провели горизонтальные и вертикальные касательные к контуру зерна, через середины сторон полученного прямоугольника провели взаимоперпендикулярные оси, пересечение которых приняли за центр абразивного зерна (точка О на рис. 3).
Углы при вершинах абразивного зерна определяли на каждом участке контура, находящемся в пределах одного сектора, со следующими нюансами: если на участке контура находилась глубокая впадина (например, 18 сектор на рис. 2), то такой сектор не учитывали, так как на этом участке зерно не контактирует с обрабатываемой заготовкой; если в пределах одного участка контура находятся две местные вершины зерна, то замеряли углы при обеих вершинах и принимали в расчёт их среднее значение; если в пределах сектора находится относительно прямой участок контура, то угол Є; принимали равным 180° (например, 19 сектор).
Как правило, для каждого абразивного зерна получали 24 значения угла Єі (по числу секторов шаблона) и вычисляли затем среднее значение угла 8і . По результатам измерения нескольких абразивных зёрен вычисляли среднее значение угла при вершине абразивного зерна определённой зернистости.
Инструментальная панель измерений программы «КОМПАС» позволяет производить измерения расстояний (периметра, длины кривой и т.п.) и площади сечения плоских фигур (в нашем случае профиля абразивного зерна) с учётом задаваемого масштаба. Для измерения того или иного параметра необходимо просто вызвать соответствующую функцию измерения и указать на изображении границы, результат - реальное значение появится в диалоговом окне.
Радиусы округления вершин абразивного зерна р измеряли следующим образом: по трём ближайшим точкам к профилю вершины строили дугу
и замеряли её радиус р (рис. 4).
Автоматическое определение линейных и угловых размеров позволяет проставить их реальное физическое значение на векторное изображение профиля абразивного зерна, причём погрешность измерений не превышает 10'6 мм (мм2, град.).
Произведя замеры абразивных зёрен белого электрокорунда зернистостью 40 (400 мкм, зерновой состав по ГОСТ 3647-80), получили среднее значение угла при вершине є 143,5°. В работе [1] получены значения 147° и 145°.
Предложенная методика позволяет значительно ускорить процесс измерения геометрических параметров геометрических зёрен и существенно повысить точность измерений.
133*26'
10219' К
16549'
Рис. 2. Схема измерения углов при вершинах абразивного зерна
Рис. 3. Схема определения центра зерна
10219'
Рис.4. Схема измерение радиуса округления вершины зерна (в мкм)
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Худобин, Л. В. Анализ геометрии абразивных
зёрен / Л. В. Худобин // Труды Ульяновского политехнического института. - 1966. - № 1. - С. 6-20.
2. Ваксер, Д. Б. Пути повышения производительности абразивного инструмента при шлифовании / Д. Б. Ваксер. - М.-Л.: Машиностроение. 1964. - 124 с.
Михаилам Сергей Михайлович, кандидат технических паук, генеральный директор ОАО «Димитровградхиммаш». Руководит НИР в области совершенствования абразивного производства.
Пастбии Александр Николаевич, начальник бюро ОАО «Димитровградхиммаш». аспират кафедры «Технология машиностроения» Ул/ТУ. Ведёт НИР в области совершенствования технологий изготовления шлифовальных кругов.
УДК 621.9.01.013 В. В. ДЕМИДОВ
УГЛОВЫЕ СИСТЕМЫ ПОЛОЖЕНИЯ ОПОРНОЙ плоскости РЕЖУЩЕЙ МНОГОГРАННОЙ ПЛАСТИНЫ
Обобщены три угловые системы задания положения опорной плоскости сменных многогранных пластин на корпусе режущего инструмента. Получены зависимости, позволяющие перейти от одной системы задания положения опорной плоскости сменной многогранной
пластины к другой.
Режущие инструменты (РИ) со сменными многогранными пластинами (СМП) находят всё более широкое применение в металлообработке из-за известных их преимуществ по сравнению с составными и цельными инструментами. Полный период стойкости РИ с СМП с задним углом ас = 0 в два раза больше,
Ф
чем у аналогичных РИ с ас> 0 из-за возможности
установки СМП на корпусе РИ сначала одной их торцовой плоскостью, а затем другой. Для получения требуемых значений главного а и вспомогательного а, задних углов РИ с пластинами, имеющими ас= 0,
необходимо устанавливать их на корпусе РИ с определённым наклоном к основной плоскости.
С этой целью у торцовых фрез с СМП обычно задают два угла - ш0 и оот (угловая система 1), определяющих положение опорной плоскости СМП на корпусе РИ относительно его основной плоскости. Положение опорной плоскости СМП, при котором она параллельна основной плоскости РИ, проходящей через рабочую вершину рассматриваемой пластины, назовём исходным положением СМП. Угол оо0 - это угол поворота СМП из исходного положения вокруг радиуса торцовой фрезы, проведённого в рабочую вершину пластины; сот - угол поворота СМП из исходного положения вокруг прямой, проходящей через рабочую вершину пластины параллельно оси вращения фрезы [1].
У токарных резцов, а иногда и у торцовых фрез, положение опорной плоскости СМП задают углами 0 и и (система 2): 0 - угол между проекцией главной режущей кромки на основную плоскость РИ и следом ОБ плоскости поворота опорной плоскости СМП на этой же плоскости РИ; и угол между опорной плоскостью СМП и основной плоскостью [2]. Иногда целесообразно вместо угла 0 указывать угол у между следом ОБ плоскости поворота опорной плоскости СМП на основной плоскости и осью РИ прямой ОС, расположенной в этой же плоскости. На рис. 1 рабочая часть РИ показана в проекции на его основную плоскость (вид в плане): ОА и ОВ - главная и вспомогательная режущие кромки соответственно; Б - направление движения подачи РИ; ср - главный
угол в плане РИ; Т-Т - след пересечения опорной плоскости СМП с основной
плоскостью (ось поворота опорной плоскости СМП). Связь между углами 0 и \|/ при известном угле ф
определяется по формуле [2]
у = ф + 0 - 90 .
Положение опорной плоскости СМП также однозначно определяется значениями углов У| И у 2
(система 3) [2] - углами наклона опорной плоскости СМП в осевой плоскости РИ, перпендикулярной его
© В. В. Демидов, 2005 34
