CC BY
0Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2024 Том 26 № 2 с. 158-173 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2024-26.2-158-173
Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты)
Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov
Моделирование конструкций сборного абразивного инструмента
Дмитрий Лобанов 1 а' , Вадим Скиба 2 ь, Иван Голюшов 1 с, Валентин Смирнов 1 а,
ТЕХНОЛОГИЯ ОБОРУДОВАНИЕ ИНСТРУМЕНТЫ
Егор Зверев
2, e
Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова, пр. Московский, 15, г. Чебоксары, 428015, Россия
2
Новосибирский государственный технический университет, пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073, Россия
" https://orcid.org/0000-0002-4273-5107. © [оЬапоус^ЙЫ.ги; Ь https://orcid.org/0000-0002-8242-2295. © вкееЬа ^ипЙтаП.! Ь https://orcid.org/0000-0001-9757-1368. ¡уап.§о1уи8Ьоу.97(а!таП.ги; Л https://orcid.org/0000-0003-2721-9849. © уп^ЗЙтЬох.ги https://orcid.org/0000-0003-4405-6623, © гуегемйсогрлЫи.т
АННОТАЦИЯ
ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ
УДК 621.9.047 Введение. Одним из самых распространенных видов финишной обработки является шлифование. _ Шлифование позволяет получать поверхности с требуемыми качественными параметрами, это один из доступных и производительных способов при обработке высокопрочных и труднообрабатываемых материалов. Наиболее широкое применение в машиностроении для обработки изделий находят шлифовальные круги. Использование данного абразивного инструмента способствует увеличению производительности обработки за счет обеспечения съема значительного слоя материала. Кроме того, шлифовальные круги имеют более продолжительный срок службы и находят широкое применение при реализации гибридных технологий, основанных на совмещении механического (абразивного), электрического, химического и теплового воздействий в различном их сочетании. Разнообразие форм корпуса инструмента и видов абразива позволяет использовать круги в самых разнообразных сферах производства. Одним из способов анализа и проектирования нового инструмента является численное моделирование. В рамках данной научной работы было выбрано графовое моделирование, поскольку оно более наглядно и понятно отображает будущую конструкцию инструмента, что позволяет упростить процесс концептуального проектирования объекта по сравнению с другими видами моделирования. Целью работы является разработка методики графового моделирования сборного абразивного инструмента, позволяющей повысить эффективность инструментального обеспечения производства. Методика исследований. Теоретические исследования выполнены с использованием основных положений системного анализа, геометрической теории формирования поверхностей, конструирования режущего инструмента, теории графов, математического и компьютерного моделирования. Для решения вышеописанной задачи нами были изучены имеющиеся конструкции сборных шлифовальных кругов. Производился анализ видов абразивной части, методов закрепления абразивной режущей части на корпусе круга, применяемых материалов для изготовления корпуса, характеристик корпуса круга и схем крепления. Результаты и обсуждения. Разработана методика моделирования, основанная на теории графов. В результате анализа известных конструкций сборных абразивных инструментов выявлены их основные особенности, позволяющие описать конструкцию кругов. На основании полученных данных представлена обобщенная графовая модель сборного абразивного инструмента, интегрирующая в себе все составляющие компоненты и отображающая условную конструктивную связь между ними. Произведена апробация разработанной методики на примере двух конструкций сборных шлифовальных кругов. В процессе теоретических исследований было установлено, что эффективность проектирования сборного абразивного инструмента может быть повышена в 2-4 раза за счет применения разработанной методики моделирования.
Для цитирования: Моделирование конструкций сборного абразивного инструмента / Д.В. Лобанов, В.Ю. Скиба, И.С. Голюшов, В.М. Смирнов, Е.А. Зверев // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2024. - Т. 26, № 2. - С. 158-173. - Б01: 10.17212/1994-6309-2024-26.2-158-173.
Введение
История статьи: Поступила: 07 марта 2024 Рецензирование: 21 марта 2024 Принята к печати: 27 апреля 2024 Доступно онлайн: 15 июня 2024
Ключевые слова: Абразивный инструмент Сборный шлифованный круг Конструкция инструмента Моделирование
Финансирование
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-29-00945, https://rscf.ru/ ртсдеС/23-29-00945/
Благодарности
Исследования выполнены на оборудовании ИЦ «Проектирование и производство высокотехнологичного оборудования» и ЦКП «Структура, механические и физические свойства материалов».
*Адрес для переписки
Лобанов Дмитрий Владимирович, д.т.н., профессор
Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова,
пр. Московский, 15,
428015, г. Чебоксары, Россия
Тел.: +7 908 303-47-45, e-mail: lobanovdv@list.ru
С каждым годом повышаются требования к качеству продукции, выпускаемой машиностроительными предприятиями. Это, в свою очередь, приводит к внедрению в производство большего количества традиционных и гибридных технологий чистовой и доводочной обра-
ботки. Одним из самых распространенных видов финишной обработки является шлифование, которое в процессе формообразования обеспечивает получение поверхности с требуемыми качественными параметрами и представляет собой доступный и производительный способ обработки высокопрочных и труднообрабатываемых материалов [1-6].
Основу номенклатуры абразивных инструментов, которые изготавливаются и применяются в производственных процессах, составляют шлифовальные и отрезные круги, головки, бруски, а также другие, более редкие типы конструкций инструментов [7].
В машиностроении шлифовальные круги являются одними из наиболее востребованных инструментов для обработки деталей благодаря их высокой эффективности. Использование такого инструмента обеспечивает возможность съема значительного слоя материала. Кроме того, шлифовальные круги имеют более продолжительный срок службы и находят широкое применение в современных гибридных технологиях [8-17], совмещающих в себе механическое (абразивное), электрическое, химическое и тепловое воздействие в различном их сочетании [18-31], что позволяет достигать уникальных результатов в обработке. Благодаря разнообразию форм и типов абразивных материалов шлифовальные круги могут быть адаптированы под широкий спектр производственных задач и использоваться в самых различных сферах производства.
Выбор сборных шлифовальных кругов в качестве объекта исследований обусловлен рядом стратегических преимуществ, которые делают их применение выгодным и эффективным решением в различных областях промышленности.
1. Экономия абразивного материала. В сборных шлифовальных кругах основная часть состоит из корпуса, который может быть изготовлен из стали или алюминиевых сплавов. Это означает, что абразивный материал используется лишь в той части, которая непосредственно участвует в процессе шлифовки. Следовательно, более дорогие и качественные абразивные материалы применяются там, где это действительно необходимо, что способствует снижению расходов на абразивы.
2. Возможность повторного использования корпуса. Благодаря тому, что корпус сборного шлифовального круга не изнашивается в процессе эксплуатации (не находится непосредственно в контакте с обрабатываемой поверхностью), его можно использовать повторно, т. е. после износа абразивной части корпус можно оснастить новой, что снижает необходимость в полной замене круга и способствует экономии конструкционных материалов корпуса.
3. Гибкость замены абразивной части. Ещё одним значимым преимуществом является возможность варьирования абразива или его зернистости в зависимости от текущих задач с сохранением того же корпуса круга. Это делает сборные круги чрезвычайно гибкими и универсальными, а также поддерживает высокую эффективность их применения для выполнения разнообразных операций обработки, минимизируя необходимость использования специализированных инструментов [32-35].
Учитывая вышесказанное, сборные шлифовальные круги являются предпочтительным выбором для многих производственных задач. Их экономическая и технологическая эффективность делает эти инструменты приоритетными в условиях постоянно растущих требований к качеству обработки для сокращения производственных издержек и увеличения долговечности инструментов.
Одним из перспективных путей совершенствования сборных шлифовальных кругов является разработка конструкций, которые позволяют снизить выделение тепла в зоне обработки при шлифовании. Конструкции кругов с прерывистой рабочей частью способны снизить температуру в зоне обработки до приемлемых значений, при которых не происходит структурных и фазовых изменений в обрабатываемом материале [36-41].
Выбор абразивного круга играет немаловажную роль в процессе обработки детали [42-44], так как от его правильного выбора зависят производительность, качество обработанной поверхности, стоимость инструмента и, как следствие, изготовляемой детали.
Однако в последнее время номенклатура сборных шлифовальных кругов стала настолько большой, что подобрать подходящий инструмент под конкретную задачу становится доста-
точно сложно. Для устранения данной проблемы требуется скрупулёзный анализ и верификация большого объема собранной информации. Иногда единственно возможным решением становится разработка новой уникальной конструкции инструмента, обеспечивающего требуемый результат.
Численное моделирование играет ключевую роль в анализе и разработке новых инструментов, оно включает в себя различные методы [45], каждый из которых имеет свои преимущества и области применения. В нашем исследовании в качестве предпочтительного метода мы выбрали графовое моделирование [46], поскольку созданная обобщенная модель позволяет не только эффективно анализировать и визуализировать взаимосвязи и зависимости между различными частями проектируемого абразивного инструмента, но и упрощает процесс идентификации ключевых элементов и их функционального назначения.
Целью работы является разработка методики графового моделирования сборного абразивного инструмента, позволяющей повысить эффективность инструментального обеспечения производства.
Методика исследований
Теоретические исследования выполнены с использованием основных положений системного анализа, геометрической теории формирования поверхностей, конструирования режущего инструмента, теории графов, математического и компьютерного моделирования.
При укомплектовании производственного процесса шлифовальными кругами выбор конструктивных особенностей абразивного инструмента осуществляется на разных этапах:
1) выбор абразивного материала в зависимости от поставленной задачи;
2) поиск необходимого типа профиля круга с учетом его промышленного назначения;
3) разработка новой конструкции сборного шлифовального круга.
Достижение требуемых показателей качества обрабатываемой поверхности и производительности в процессе шлифования в большинстве своем зависит от применяемого круга и его характеристик: сочетания обрабатываемого
и абразивного материалов, размеров, особенностей конструкции круга, а также условий и режимов обработки. Каждая из вышеописанных характеристик оказывает определенное влияние на процесс обработки изделия.
Особое влияние на процесс шлифования и достижение требуемых качественных показателей изделия оказывают выбор абразивного материала и определение оптимальной зернистости. При этом важно сохранить высокую производительность процесса шлифования [47-49].
Использование моделирования конструктивного решения обеспечивает возможность проведения выбора и анализа инструмента на различных этапах конструкторской, технологической и инструментальной подготовки производства. Нами была разработана методика моделирования, основанная на теории графов, с целью эффективного решения поставленных задач.
Для решения вышеописанной задачи нами были изучены существующие конструкции сборных шлифовальных кругов. Осуществлен анализ видов абразивной части, методов закрепления абразивной режущей части на корпусе круга, применяемых материалов для изготовления корпуса, характеристик корпуса круга и схем крепления [50]. В результате проведенного анализа выявлены основные элементы, которые позволят описать конструктивные особенности сборного шлифовального круга.
Абразивная часть шлифовального круга описывается следующими элементами: конструкция исполнения абразивной части - цельная или сегментная; размерные характеристики абразивной части, позволяющие определить размеры и точность изготовления шлифовальных абразивных элементов; абразивный материал; твердость круга; зернистость; связка; форма элементов и их количество.
Корпусную часть характеризуют тип профиля, размерные параметры корпуса, материал корпуса (стальные и алюминиевые сплавы), наличие или отсутствие покрытия.
Крепежная часть характеризуется способом крепления: вид соединения абразивной части с корпусной частью; наличие либо отсутствие регулировочных и крепежных винтов, их количество (при наличии); размерные параметры крепежной части.
160
Помимо этого, в модели имеется информация о назначении круга, классе неуравновешенности, классе точности, максимальной скорости, а также об изготовителе.
Исходя из изученных данных нами построена обобщенная графовая модель конструкций сборного шлифовального инструмента, содержащая все составляющие компоненты, которые входят в конструкции различных сборных шлифовальных кругов, и отображающая условную конструктивную связь.
Конструкция шлифовального круга представляет собой систему раздельных частей конструкции круга, взаимосвязанных между собой компонентов, и представлена в виде ориентированного графа
Г = (Х, Е),
где Х - вершины, Е - иллюстрация множества Х в X или взаимосвязи между вершинами графа (представленная линиями соединения).
Связь между элементами круга и их характеристиками показана вершинно-реберными связями {Х1, /х1}, {Х2, /х2}, ... и т. д. Каждое ребро связанного графа представляет собой множество вершин, которое описано подмножеством вершин и подмножеством ребер.
Ребро графа /. является набором вершин графа /. Х1 и одновременно состоит из элементов Х1, Х2, Хп, которые также могут быть множества-
п
ми (рис. 1). Таким образом, // = и X^.
I =1
Рассмотрим ориентацию ребер и вершин графа Г = (Х, Е).
Шлифовальный круг в нашем случае показан в виде следующих частей и характеристик: абразивной части (вершина Х1), корпуса (вершина Х2), крепления (вершина Х3), класса неуравновешенности (вершина Х4), класса точности (вершина Х5), максимальной скорости (вершина Х6), изготовителя круга (вершина Х7), прочих параметров (дополнения, примечания - вершина Х8) и иных элементов (вершины Х9...Хп). Эта совокупность представлена множеством /Х :
п
/X = и X-.
I=1
Абразивная часть (вершина Х1) описана параметрами /х1, которые являются вершинами ребра: Х11 - конструкция исполнения абразивной части; Х12 - геометрические размеры; Х13 - абразивный материал; Х14 - зернистость; XX - дру-
Рис. 1. Графовая модель сборного круга Fig. 1. Graph-based model of a modular wheel
гие параметры. Эта часть представлена множе-
ством l
/хх = и ХЦ .
/=1
Конструкция исполнения абразивной части (вершина Хп) описана параметрами, которые являются вершинами ребра 1х11'- Х111 - цельная
режущая часть; Х112 - прерывистая (сегментная); Хп1Хп - иные варианты исполнения. Эта часть представлена в виде множества /к
11
lxn = и X]
11/.
i=1
множества l
F12; Хш - F14; Хш - F16; Хмш - F20; Хип - F22 ХШ2 - F24; ХШз - F30; Хмм - F36; ХШ5 - F40
Х1416 - F46; Х1417 - F54 Х1418 - F60; Х1419 - F70
Х1420 - F80; Х1421 - F90; ХМ2а - F100; Хи2> - F120
Х1424 - F150; Х1425
Х1427 - F230; Х1428
- F180; ХМ2в - F220
- F240; Х1429 - F280
Х1430 - F320; Х1431 - F360; Х1432 - F400; Х1433 - F500
Х1434 - F600; Х1435 - F800; Х1436 - F1000; Х^ -F1200; Х1438 - F1500; Х1439 - F2000; ХпХи - другие варианты. Эта совокупность представлена в виде множества X14:
lX14 = U X14 i •
i=1
Размеры абразивной части (вершина Х12) описаны параметрами, которые являются вершинами графа /х12 ■ Х121 - форма вставки; Х122 -
размеры вставки; Х123 - высота абразивного слоя; Х124 - ширина абразивного слоя; Х125 - форма абразивного слоя; Х126 - конструкция вставки; ХпХ12 - другие параметры. Эта совокупность представлена в виде множества /х12 ■
п
1Х12 = и Х12/ . /=1
Абразивный материал (вершина Х13) целесообразно представить в виде следующих вариантов, являющихся вершинами графа /х13: Х131 -
природные (естественные); Х1311 - алмаз; Х1312 - корунд; Х1313 - наждак; Х1314 - пемза;
Х1315 - кварц; Х132 - искусственные (синтетические); Х1321 - синтетический алмаз; Х1322 - карбид кремния (карборунд); Х1323 - карбид бора; Х1324 -эльбор; Х1325 - кубический нитрид бора; Х1326 -электрокорунд; Х1327 - нормальный электрокорунд; Х1328 - белый электрокорунд; Х1329 - монокорунд; Х13210 - циркониевый электрокорунд; Х13211 - легированный электрокорунд. Эта совокупность представлена в виде
Твердость круга (вершина Х15) со стандартом DIN ISO 525 описывается следующими параметрами, служащими вершинами ребра lx15: Х151
- F; Х152 - G; Х153 - H; Х154 - I; Х155 - J; Х156 - K; Х157 - L; Х158 - M; Х159 - N; Х1510 - O; Х1511 - P; Х1512 - Q; Х1513 - R; Х1514 - S; Х1515 - T; Х1516 - U;
Х1517 Х; Х1518 Х1519 Х1520 Х1521
Хп1Х15 - другие варианты. Эта совокупность представлена в виде множества /х15 ■
п
1х15 = и х15/ .
/=1
Вид связки (вершина Х16): Х161 - металлические, Х1611.. ,Х161п - маркировка; Х162 - керамические, Х1621 ,.Х162п - маркировка; Х163 - силикатные, Х1631...Х163п - маркировка; Х164 - магнезиальные, Х1641.. Х164п - маркировка; Х165 - бакелитовая, Х1651—Х165п - маркировка; Х166 - вулканитовая, Х1661.Х166п - маркировка; Х167 - грифталевая, Х1671.Х167п - маркировка. Эта совокупность параметров представлена в виде множества /х16 ■
п
1х1б = и х1б/.
i =1
X13:
1хи = и х13/ . /=1
Зернистость (вершина Х14) представлена различными вариантами исполнения, являющимися вершинами графа /хи: Х141 - Т4; Х142 - Б5;
Х143 - ^ Х144 - F7; Х145 - F8; Х146 - F10; Х147 -
Для кругов с абразивным материалом алмазом (синтетическим или природным) учитываются также концентрация алмаза (вершины Х13111 и Х13211) и параметры, образующие вершину графа /х13111: Х131111 - 25 %; ХШ112 - 50 %;
Х131113 - 75 %; Х131114 - 100 %; Х131115 - 150 %;
Хп]Х13111 - другие варианты.
п Корпус сборных кругов (ГОСТ Р 52781-2007) (вершина Х2) описывается следующими параметрами, образующими вершины ребра /х2 ■ Х21 -
n
тип профиля; Х22 - размерные параметры корпуса; Х23 - материал корпуса; Х^ - износостойкое покрытие и упрочнение; Хп/Х21 - другие параметры. Эта совокупность описывается множеством /х2:
п
/Х2 = и X.
/=1
Х21 - тип профиля, где Х211 - тип 1; Х212 -тип 2; Х213 - тип 3; Х214 - тип 4; Х215 - тип 5; Х216 - тип 6; Х217 - тип 7; Х218 - тип 10; Х219 - тип 11; Х21101 - тип 12; Х21102 - тип 14; Х2111 - тип 20; Х2112 - тип 21; Х2113 - тип 22; Х2114 - тип 23; Х2115 - тип 24; Х2116 - тип 25; Х2117 - тип 26; Х2118 - тип 35; Х2119 - тип 36; Х2120 - тип 37; Х2121 - тип 38; Х2122 - тип 39. Типы профиля описываются множеством /х
21'
lX21 = U X
21/ •
i=1
23
жества l
Крепление абразивной части сборных шлифовальных кругов (вершина Х3) описывается параметрами, образующими вершину графа /хз:
Х31 - вид соединения абразивной части с корпусом, Х32 - регулировочные винты, Х33 - крепежные винты. Крепежная часть представлена в виде множества X:
п
/Х3 = и Хз/.
i =1
Х22 - размерные параметры корпуса: Х221 -наружный диаметр круга; Х222 - диаметр посадочного отверстия; Х223 - диаметр опорного торца; Х224 - толщина базовой части корпуса; Х225 - диаметр внутренней выточки; Х226 - радиус; Х227 - внешний угол корпусного конуса; Х228 - высота круга; Х229 - высота рабочей части; Х2210 - ширина рабочей части; Х2211 - рабочий угол. Эта совокупность параметров представлена в виде множества /х22 :
п
/Х22 = и Х22/ . /=1
Х23 - материал корпуса: Х231 - стали конструкционные; Х2311 - сталь 3; Х2312 - Ст-20;
Х2313 - Ст-25; Х2314 - Ст-30; Х2315 - Ст-35; Х2316 -
Ст-45; Х2317 - У8А; Х2318 - 9ХФ; Х232 - алюминиевые сплавы; Х2321 - АК6; Х2322 - Д16. Перечисленные параметры описываются множеством X
п
/Х23 = и Х23/. / =1
Х24 - износостойкое покрытие и упрочнение: Х241 - вид упрочнения; Х242 - глубина упрочнения; Х243 - материал покрытия; Х244 - толщина покрытия; Хп/Х24 - другие варианты. Эта совокупность параметров представлена в виде мно-
Х24:
п
/Х24 = и Х24/ . / =1
Х31 - вид соединения абразивной части с корпусом: Х311 - механическое; Х3111 - крепление радиальным винтом; Х3112 - крепление осевой гайкой; Х3113 - крепление осевым болтом; Х3114 -крепление радиальной гайкой; Х312 - паяное; Х3121 - припой ПСр 40; Х3122 - припой ПСр 50; Х313 - клеевое; Х3131 - фенолкаучуковый клей (ВК-32-20); Х3132 - эпоксидная смола (ЭД-6). Перечисленные способы соединения представлены в виде множества /х
31
1Хз1 = U X
31i •
i =1
Х32 - регулировочные винты: Х321 - количество винтов; Х322 - параметры резьбы. Описыва-
322
ются множеством l
l
X32 '
X32 = U X32i i =1
Х33 - крепежные винты: Х331 - количество винтов; Х332 - параметры резьбы; Хп/Х33 - другие составляющие. Описываются множеством /х. '
33
l
X33 = U X33i i =1
Класс неуравновешенности (1, 2, 3, 4) обозначен вершиной Х4.
Класс точности (АА, А, Б) обозначен вершиной Х5.
Максимально разрешенная скорость обработки обозначена вершиной Х6.
Завод-изготовитель обозначен вершиной Х7.
Дополнительные параметры (примечания, дополнения) представлены вершиной Х8.
Графовая структура, предложенная для описания вариантов конструкций шлифовальных кругов, позволяет разбить любую конструкцию на составляющие компоненты для получения полного представления о круге.
n
n
Как было отмечено раннее, при точном определении вершин графа любую конструкцию круга можно представить в виде матрицы В, которая соответствует графовой модели:
B
¿11 b 21
¿12 ¿22
bi1 bi2
b1j b j
bij
где bij =
Г1, если iij e in; |0, если ij nn.
Чтобы показать связь между процессом проектирования шлифовального круга и задачами, для решения которых подбираются оптимальные параметры, и служит в данном случае матрица В.
Преобразование графовой модели в матричную форму позволит создать единую базу данных конструкций шлифовальных кругов, что, в свою очередь, будет способствовать систематизации имеющихся в наличии у предприятий шлифовальных кругов. Кроме того, данная модель может быть расширена при разработке кон -струкций с новыми компонентами.
Результаты и их обсуждение
С использованием вышеописанной методики проведено моделирование двух конструкций сборных шлифовальных кругов с различными размерами, способами крепления абразивной части и другими особенностями конструкции.
Первая конструкция сборного шлифовального круга представлена кругом алмазным типа 6А2 (рис. 2).
Рис. 2. Круг алмазный плоскошлифовальный типа 6А2
Fig. 2. Surface diamond grinding wheel type 6A2
Этот круг имеет цельную абразивную часть в виде кольца, закрепленную на корпусе при помощи фенолкаучукового клея. Абразивная часть состоит из бакелитовой В2-01 связки и синтетического алмаза. Корпусная часть изготовлена из алюминиевого сплава Д16 и имеет тип 6 с размерами корпуса 200*20x4*29x76 мм. Круг имеет максимальную разрешенную скорость обработки 50 м/с.
Модель данного круга показана на рис. 3.
Теперь представим эту модель в виде упрощенной матрицы B1. Матрица имеет только те элементы, которые присутствуют в данной конкретной модели круга, а компоненты, которые не входят в конструкцию, не учитываем. За счет этого матрица сокращается:
X1 X111 X121 X122 X123 X124 X126 X1321 X13214 X1423 X152 X1652
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
X2
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
X3
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
X216 X 221 X 222 X 223 X 224 X 225 X 228 X 229 X 2210 X 2322 X 3131
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
Далее по аналогии проанализируем другую Следующий круг предназначен для алмазно-абра-конструкцию сборного абразивного инструмента. зивной обработки [8, 51-52] и представлен на рис. 4.
Рис. 3. Графовая модель круга 6А2 200x20x4x29x76 АС6 200/160 В2-01
Fig. 3. Graph-based model of the wheel type 6A2 200x20x4x29x76 AC6 200/160
B2-01
Рис. 4. Шлифовальный круг для алмазно-абразивной обработки
Fig. 4. Grinding wheel for diamond abrasive machining
Этот круг имеет прерывистую (сегментную) абразивную часть в виде цилиндрических головок, закрепленных в корпусе при помощи радиальных винтов. Абразивная часть состоит из бакелитовой В2-01 связки и синтетического алмаза. Корпусная часть изготовлена из стали и имеет тип 36 с размерами корпуса 250x10x7*34x51 мм. Круг имеет максимальную разрешенную скорость обработки 270 м/с.
Графовая модель данного круга показана на рис. 5.
Теперь по аналогии строим матрицу В2, описывающую данную конструкцию круга:
Xi
Вт= X2
X3
X112 X121 X122 X123 X124 X126 X1321 X13214 X1423 X152 X1652
1111111 1 111
0000000 0 000
0000000 0 000
X216 X 221 X 222 X 223 X 224 x225 X 228 X 229 X 2210 X 2322 X3111 X321 X 322
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1
Рис. 5. Графовая модель шлифовального круга для алмазно-абразивной обработки Fig. 5. Graph-based model of the wheel for diamond abrasive machining
При сравнении этих моделей можно наглядно увидеть конструктивную разницу. В рассматриваемом случае на модели отличаются ветви Х3 (рис. 3 и 5), которые описывают крепежную часть, поскольку крепление абразивной части кардинально отличается. Это видно как на графах, так и на матрицах и В2, которые описывают данные модели. Таким образом, показано, что каждая конструкция круга индивидуальна и при смене хотя бы одного конструктивного элемента модель круга также меняется.
Заключение
Предложена методика моделирования сборного абразивного инструмента, основанная на теории графов и матричного анализа, позволяющая проводить анализ, синтез конструктивных решений и повышать эффективность инструментального обеспечения производства изделий из высокопрочных и труднообрабатываемых материалов традиционными или гибридными технологиями обработки.
Обобщенная графовая модель представляет собой инновационный подход к проектированию и анализу сборного абразивного инструмента. Она включает в себя все ключевые конструкционные элементы ихарактеристики, ко -
торые могут применяться в таких инструментах. Основное преимущество модели - ее гибкость и расширяемость, благодаря чему она может быть легко обновлена или дополнена новыми компонентами, соответствующими текущим или будущим требованиям к сборному абразивному инструменту. Эта модель позволяет не только визуализировать существующие конструкции абразивного инструмента, но и экспериментировать с созданием новых вариантов конструкций путем добавления, изменения или удаления определенных элементов. Подобный графический подход облегчает понимание взаимодействия между различными компонентами инструмента и их влияния на общие характеристики и эффективность инструмента. Одной из наиболее важных характеристик обобщенной графовой модели является ее способность к представлению конечной информации о конструктивном решении в матричном виде. Это не только позволяет систематизировать и структурировать информацию об абразивных инструментах, но и облегчает процесс анализа, синтеза и выбора оптимального инструментария. Матричная форма представления информации обеспечивает возможность учета специфических характеристик каждого инструмента, она является эффективным средством для управления ассор-
тиментом инструментального обеспечения на предприятии. Это играет ключевую роль в оптимизации производственных процессов и повышении их эффективности за счет максимально обоснованного подбора инструментов.
Произведена апробация разработанной методики проектирования на примере реализации модели для двух конструкций сборных шлифовальных кругов. В результате проведенных теоретических исследований было установлено, что применение разработанной методики моделирования может повысить эффективность проектирования сборного абразивного инструмента в 2-4 раза (в зависимости от сложности конструкции инструмента).
Список литературы
1. Старков В. К. Шлифование высокопористыми кругами. - М.: Машиностроение, 2007. - 688 с. -ISBN 978-5-217-03386-7.
2. Влияние на вероятность удаления материала относительных вибраций абразивного инструмента и заготовки при чистовом шлифовании / С.М. Братан, С.И. Рощупкин, А.С. Часовитина, К. Гупта // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2022. - Т. 24, № 1. - С. 33-47. -DOI: 10.17212/1994-6309-2022-24.1-33-47.
3. Керамические нанокомпозиты на основе диборида циркония / Е.Г. Скрипняк, Д.В. Лобанов,
B.В. Скрипняк, А.С. Янюшкин, В.А. Скрипняк, Д.А. Рычков // Системы. Методы. Технологии. -2011. - № 2 (10). - С. 95-98.
4. Саютин Г.И., Носенко В.А., Богомолов Н.И. Выбор инструмента и СОЖ при шлифовании титановых сплавов // Станки и инструмент. - 1981. -№ 11. - С. 15-17.
5. Шлифовальный инструмент на основе си-ликокарбида титана / Г.И. Смагин, В.Н. Филимо-ненко, Н.Д. Яковлев, М.А. Корчагин, В.Ю. Скиба // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2011. - № 1 (50). - С. 27-30.
6. Новоселов Ю.К., Братан С.М., Богуцкий В.Б. Влияние случайной составляющей отклонений профиля инструмента на динамику процесса круглого наружного шлифования // Наукоемкие технологии в машиностроении. - 2016. - № 5 (59). - С. 10-17.
7. Повышение эффективности концевого алмазного абразивного инструмента на металлической связке за счет совершенствования технологии изготовления / В.М. Смирнов, Д.В. Лобанов, В.Ю. Скиба, И.С. Голюшов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2021. - Т. 23, № 2. -
C. 66-80. - DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.2-66-80.
8. Высокоскоростное шлифование жаропрочного никелевого сплава ЖС6-К / А.Ю. Попов, Д.С. Реченко, К.В. Аверков, В А. Сергеев // СТИН. - 2012. - № 2. -
C.32-34.
9. Макаров В.М. Комплексированные технологические системы: перспективы и проблемы внедрения // Ритм: Ремонт. Инновации. Технологии. Модернизация. - 2011. - № 6 (64). - С. 20-23.
10. Yanyushkin A.S., Lobanov D.V., Arkhipov P.V. Research of influence of electric conditions of the combined electro-diamond machining on quality of grinding of hard alloys // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2015. - Vol. 91. - P. 012051. -DOI: 10.1088/1757-899X/91/1/012051.
11. Mitsuishi M., Ueda K., Kimura F. Manufacturing systems and technologies for the new frontier: the 41st CIRP Conference on Manufacturing Systems, May 26-28, Tokyo. - London: Springer-Verlag, 2008. -556 p. - ISBN 978-1-84800-267-8. - DOI: 10.1007/9781-84800-267-8.
12. Hybrid processes in manufacturing / B. Lauw-ers, F. Klocke, A. Klink, A.E. Tekkaya, R. Neugebauer,
D. Mcintosh // CIRP Annals. - 2014. - Vol. 63 (2). -P. 561-583. - DOI: 10.1016/j.cirp.2014.05.003.
13. Garro O., Martin P., Veron M. Shiva a multiarms machine tool // CIRP Annals - Manufacturing Technology. - 1993. - Vol. 42 (1). - P. 433-436. - DOI: 10.1016/ S0007-8506(07)62479-2.
14. Скиба В.Ю. Гибридное технологическое оборудование: повышение эффективности ранних стадий проектирования комплексированных металлообрабатывающих станков // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2019. -Т. 21, № 2. - С. 62-83. - DOI: 10.17212/1994-63092019-21.2-62-83.
15. Brecher C., Özdemir D. Integrative production technology: theory and applications. - Cham: Springer International, 2017. - 1100 p. - ISBN 978-3-31947451-9. - ISBN 978-3-319-47452-6. - DOI: 10.1007/ 978-3-319-47452-6.
16. Moriwaki T. Multi-functional machine tool // CIRP Annals - Manufacturing Technology. -2008. - Vol. 57 (2). - P. 736-749. - DOI: 10.1016/j. cirp.2008.09.004.
17. Иванцивский В.В., Скиба В.Ю. Гибридное металлообрабатывающее оборудование. Технологические аспекты интеграции операций поверхностной закалки и абразивного шлифования. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2019. - 348 с. - ISBN 978-5-7782-3988-3.
18. Yamazaki T. Development of a hybrid multitasking machine tool: integration of additive manufacturing technology with CNC machining // Procedia CIRP. - 2016. - Vol. 42. - P. 81-86. - DOI: 10.1016/j. procir.2016.02.193.
19. Sun S., Brandt M., Dargusch M.S. Thermally enhanced machining of hard-to-machine materials - A review // International Journal of Machine Tools and Manufacture. - 2010. - Vol. 50 (8). - P. 663-680. -DOI: 10.1016/j.ijmachtools.2010.04.008.
20. Advances in laser assisted machining of hard and brittle materials / K. You, G. Yan, X. Luo, M.D. Gilchrist, F. Fang // Journal of Manufacturing Processes. - 2020. - Vol. 58. - P. 677-692. - DOI: 10.1016/j. jmapro.2020.08.034.
21. Скиба В.Ю., Иванцивский В.В. Повышение эффективности поверхностно-термического упрочнения деталей машин в условиях совмещения обрабатывающих технологий, интегрируемых на единой станочной базе // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2021. - Т. 23, № 3. -С. 45-71. - DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.3-45-71.
22. БорисовМ.А., ЛобановД.В., Янюшкин А.С. Гибридная технология электрохимической обработки сложнопрофильных изделий // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2019. -Т. 21, № 1. - С. 25-34. - DOI: 10.17212/1994-63092019-21.1-25-34.
23. Макаров В.М., Лукина С. В. Уникальная синергия гибридных станков // Ритм: Ремонт. Инновации. Технологии. Модернизация. - 2016. - № 8. -С. 18-25.
24. Madhavulu G., Ahmed B. Hot machining process for improved metal removal rates in turning operations // Journal of Materials Processing Technology. - 1994. - Vol. 44. - P. 199-206. -DOI: 10.1016/0924-0136(94)90432-4.
25. Laser-assisted grinding of silicon nitride ceramics: Micro-groove preparation and removal mechanism / C. Wu, T. Zhang, W. Guo, X. Meng, Z. Ding, S.Y. Liang // Ceramics International. - 2022. - Vol. 48 (21). -P. 32366-32379. - DOI: 10.1016/j.ceramint.2022.07.180.
26. Rao T.B. Reliability analysis of the cutting tool in plasma-assisted turning and prediction of machining characteristics // Australian Journal of Mechanical Engineering. - 2020. - Vol. 20. - P. 1020-1034. - DOI: 10.1 080/14484846.2020.1769458.
27. Cryogenic and hybrid induction-assisted machining strategies as alternatives for conventional machining of refractory tungsten and niobium / M. Olsson, V. Aku-jarvi, J.-E. Stahl, V. Bushlya // International Journal ofRe-fractory Metals and Hard Materials. - 2021. - Vol. 97. -P. 105520. - DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2021.105520.
28. Boivie K., Karlsen R., Ystgaard P. The concept of hybrid manufacturing for high performance parts // South African Journal of Industrial Engineering. -2012. - Vol. 23, iss. 2. - P. 106-115.
29. Патент на полезную модель № 145108 U1 Российская Федерация, МПК B23H 5/10. Абразив-
ный круг для электрохимического шлифования с параллельным расположением токопроводящих вставок: № 2014105639/02: заявл. 14.02.2014: опубл. 10.09.2014 / А.С. Янюшкин, Д.А. Рычков, Д.В. Лобанов, В.Ю. Попов, А.А. Сурьев, П.В. Архипов, А.М. Кузнецов, О.И. Медведева; заявитель Братский государственный университет.
30. The research into the effect of conditions of combined electric powered diamond processing on cutting power / D.V. Lobanov, P.V. Arkhipov, A.S. Yanyushkin, V.Yu. Skeeba // Key Engineering Materials. - 2017. -Vol. 736. - P. 81-85. - DOI: 10.4028/www.scientific.net/ KEM.736.81.
31. Патент № 2489236 C2 Российская Федерация, МПК B23H 5/06. Способ электроабразивной обработки токопроводящим кругом: № 2011122895/02: заявл. 06.06.2011: опубл. 10.08.2013 / В А. Мишин, М.А. Борисов, Д.В. Александров.
32. Албагачиев А.Ю., Яшков В.А. Внутреннее шлифование на основе сборных абразивных кругов // РИТМ: Ремонт. Инновации. Технологии. Модернизация. - 2014. - № 5 (93). - С. 102-104.
33. Козлов А.М., Долгих П.П., Косых А.Е. Влияние несимметричности хвостовика на работу сборного прерывистого шлифовального круга // Современные фундаментальные и прикладные исследования. -2011. - № 3. - С. 72-76.
34. Косых А.Е. Влияние угла поворота сегмента сборного круга с упруго-демпфирующим элементом на производительность шлифования // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. - 2011. - № 2-3 (286). - С. 3-6.
35. Худобин Л.В., Муслина Г.Р., Правиков Ю.М. Сборные шлифовальные круги и их технологические возможности // Справочник. Инженерный журнал. - 2019. - № 6 (267). - С. 21-29. - DOI: 10.14489/ hb.2019.06.pp.021-029.
36. Богуцкий В.Б. Оценка применения абразивного инструмента с прерывистой поверхностью для заточки инструментов из быстрорежущих сталей // Журнал технических исследований. - 2019. - Т. 5, № 4. - С. 3-8.
37. Roshchupkin S., Kharchenko A. Method of building dynamic relations, estimating product and grinding circle shape deviations // MATEC Web of Conferences. - 2018. - Vol. 224. - P. 01001. -DOI: 10.1051/matecconf/201822401001.
38. Козлов А.М., Косых А.Е. Определение критической ширины сегмента сборных прерывистых шлифовальных кругов // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. - 2011. -№ 4-3 (288). - С. 19-23.
39. Домбрачев А.Н. Разработка автоматизированной системы определения сложности и прогнозной
168
трудоемкости изготовления деталей инструментального производства: дис. ... канд. техн. наук. - Ижевск, 2005. - 128 с.
40. Голобурдин Д.А., Козлов А.М. Анализ абразивного инструмента прерывистого резания // За нами будущее: взгляд молодых ученых на инновационное развитие общества : сборник научных статей Всероссийской молодежной научной конференции: в 4 т., Курск, 5 июня 2020 года. - Курск, 2020. - Т. 3. -С. 227-231.
41. Реченко Д.С. Повышение качества высокоскоростного затачивания твердосплавных инструментов алмазными кругами с прерывистой поверхностью: дис. ... канд. техн. наук. - Омск, 2009. - 162 с.
42. Лукина С.В. Повышение эффективности проектирования сборного режущего инструмента на базе установленных взаимосвязей конструкторско-технологических и экономических решений: дис. ... д-ра техн. наук. - М., 1999. - 448 с.
43. Лялин В.Е. Математические модели и интеллектуальные информационные технологии для повышения эффективности организации производства: автореф. дис. ... д-ра экон. наук. - М., 2006. - 48 с.
44. Рычков Д.А. Совершенствование процесса подготовки режущего инструмента при фрезеровании стеклотекстолита: дисс. ... канд. техн. наук. -Иркутск, 2011. - 190 с.
45. Чемборисов Н.А. Профилирование дисковых режущих инструментов для обработки винтовых поверхностей цилиндрических и конических деталей: дис. ... д-ра техн. наук. - Казань, 2003. - 399 с.
46. Емельянов С.Г., Куц В.В. Графовые модели конструирования и изготовления сборных дисковых фрез // СТИН. - 1999. - № 5. - С. 20-22.
Конфликт интересов
47. Патент № 2644225 С1 Российская Федерация, МПК В24Б 3/06, В24Б 3/34. Связка на основе меди для изготовления алмазного инструмента: № 2017114103: заявл. 24.04.2017: опубл. 08.02.2018 / В.М. Смирнов, Е.П. Шалунов, Д. А. Тимофеев; заявитель Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова.
48. ГОСТ Р 52381-2005 (ИСО 8486-1:1996, ИСО 6344-2:1998, ИСО 9138:1993, ИСО 9284:1992). Материалы абразивные. Зернистость и зерновой состав шлифовальных порошков. Контроль зернового состава. - М.: Стандартинформ, 2005. - 15 с.
49. ГОСТ 21445-84 (СТ СЭВ 4403-83). Материалы и инструменты абразивные. Термины и определения. - М.: Стандартинформ, 1984. - 26 с.
50. ГОСТ Р 52781-2007. Круги шлифовальные и заточные. Технические условия. - М.: Стандартин-форм, 2020. - 32 с.
51. Патент на полезную модель № 55665 Ш Российская Федерация, МПК В24Б 17/00. Шлифовальный круг для алмазно-абразивной обработки: № 2006111080/22: заявл. 05.04.2006: опубл. 27.08.2006 / Д.С. Реченко, Ю.Р. Нуртдинов, А.Ю. Попов; заявитель Омский государственный технический университет.
52. Патент на полезную модель № 101666 Ш Российская Федерация, МПК В24Б 7/06. Шлифовальный круг для высокоскоростной обработки: № 2010139548/02: заявл. 24.09.2010: опубл. 27.01.2011 / А.Ю. Попов, Д.С. Реченко, К.В. Авер-ков; заявитель Омский государственный технический университет.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
© 2024 Авторы. Издательство Новосибирского государственного технического университета. Эта статья доступна по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0).
Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty) = Metal Working and Material Science. 2024 vol. 26 no. 2 pp. 158-173 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2024-26.2-158-173
Obrabotka metallov -
Metal Working and Material Science
Journal homepage: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov
Design simulation of modular abrasive tool
Dmitry Lobanov 1 a, Vadim Skeeba 2'b, Ivan Golyushov 1 c, Valentin Smirnov 1 d, Egor Zverev 2'e
1 I. N. Ulianov Chuvash State University, 15 Moskovsky Prospekt, Cheboksary, 428015, Russian Federation
2
Novosibirsk State Technical University, 20 Prospekt K. Marksa, Novosibirsk, 630073, Russian Federation
a O https://orcid.org/0000-0002-4273-5107, © lobanovdv@list.ru; b © https://orcid.org/0000-0002-8242-2295, © skeeba_vadim@mail.ru; b O https://orcid.org/0000-0001-9757-1368, ivan.golyushov.97@mail.ru; d € https://orcid.org/0000-0003-2721-9849, © vms53@inbox.ru; e © https://orcid.org/0000-0003-4405-6623, © zverev@corp.nstu.ru
ARTICLE INFO
ABSTRACT
Article history: Received: 07 March 2024 Revised: 21 March 2024 Accepted: 27 April 2024 Available online: 15 June 2024
Keywords: Abrasive tools Modular grinding wheel Tool design Simulation
Funding
This research was funded by Russian Science Foundation project N 23-29-00945, https://rscf.ru/en/ project/23-29-00945/
Acknowledgements The research was carried out at the equipment of the Engineering Center "Design and Production of High-Tech Equipment" and the shared research facility" Structure, mechanical and physical properties of materials".
Introduction. Grinding is one of the most common types of finishing. It allows the production of surfaces with the required quality parameters and is one of the most available and productive methods for machining high-strength and difficult-to-machine materials. Grinding wheels represent the most prevalent application of grinding technology in mechanical engineering. The use of this abrasive tool helps to increase processing productivity by ensuring the removal of a significant layer of material. In addition, grinding wheels have a longer service life and are widely used in the implementation of hybrid technologies based on the combination of mechanical (abrasive), electrical, chemical, and thermal effects in various combinations. A variety of tool body shapes and types of abrasives allow the use of wheels in a wide variety of production areas. One of the ways to analyze and design a new tool is numerical simulation. In this research, graphic modeling was selected as the most appropriate method for representing the future design of the tool. This approach allows for a more straightforward conceptualization process compared to other modeling techniques. The purpose of the work is to simulate a modular abrasive tool in order to analyze and synthesize structures to increase the efficiency of tool support for the manufacture of products made of high-strength and difficult-to-process materials using traditional or hybrid processing technologies. Research methodology. Theoretical studies are carried out using the basic principles of system analysis, geometric theory of surface formation, cutting tool design, graph theory, mathematical and computer simulation. To solve the problem, we have studied the available designs of modular grinding wheels. There has also been the analysis of the types of abrasive parts, methods of fastening of the abrasive cutting part on the wheel's body, the materials used for the manufacture of the body, the characteristics of the body of the wheel, and fastening schemes. Results and discussions. A simulation technique based on graphic modelling theory has been developed. A comprehensive investigation of the existing design of the grinding wheel has enabled the identification of the key structural elements that define its design. The data obtained has been used to create a generalized graphic simulation of a modular abrasive tool. This simulation integrates all the components and displays a conditional constructive relationship between them. The developed design methodology was tested on an example of two designs of modular grinding wheels. The theoretical studies established that the design efficiency of modular abrasive tools can be increased by 2-4 times by using the developed simulation technique.
For citation: Lobanov D.V., Skeeba V.Yu., Golyushov I.S., Smirnov V.M., Zverev E.A. Design simulation of modular abrasive tool. Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty) = Metal Working and Material Science, 2024, vol. 26, no. 2, pp. 158-173. DOI: 10.17212/1994-6309-2024-26.2-158-173. (In Russian).
References
1. Starkov V.K. Shlifovanievysokoporistymikrugami [Gringing ofhigh-porous wheels]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 2007. 688 p. ISBN 978-5-217-03386-7.
2. Bratan S.M., Roshchupkin S.I., Chasovitina A.S., Gupta K. Vliyanie na veroyatnost' udaleniya materiala otnositel'nykh vibratsii abrazivnogo instrumenta i zagotovki pri chistovom shlifovanii [The effect of the relative vibrations of the abrasive tool and the workpiece on the probability of material removing during finishing grinding].
* Corresponding author
Lobanov Dmitry V., D.Sc. (Engineering), Professor
I.N. Ulianov Chuvash State University,
15 Moskovsky Prospekt,
428015, Cheboksary, Russian Federation
Tel.: + 7 908 303-47-45, e-mail: lobanovdv@list.ru
170 Vol. 26 No. 2 2024
Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty) = Metal Working and Material Science, 2022, vol. 24, no. 1, pp. 33-47. DOI: 10.17212/1994-6309-2022-24.1-33-47.
3. Skripnyak E.G., Lobanov D.V., Skripnyak V.V., Yanyushkin A.S., Skripnyak V.A., Rychkov D.A. Keramicheskie nanokompozity na osnove diborida tsirkoniya [Ceramic nanocomposites on the basis of zirconium diboride]. Sistemy. Metody. Tekhnologii = Systems. Methods. Technologies, 2011, no. 2, pp. 95-98.
4. Sayutin G.I., Nosenko V.A., Bogomolov N.I. Vybor instrumenta i SOZh pri shlifovanii titanovykh splavov [Choice of tools and coolant for grinding titanium alloys]. Stanki i instrument = Machines and Tooling, 1981, no. 11, pp. 15-17. (In Russian).
5. Smagin G.I., Filimonenko V.N., Yakovlev N.D., Korchagin M.A., Skeeba V.Y. Shlifoval'nyi instrument na osnove silikokarbida titana [The grinding tool on a basis titan silicon karbid]. Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty) = Metal Working and Material Science, 2011, no. 1 (50), pp. 27-30.
6. Novoselov Yu.K., Bratan S.M., Bogutskii V.B. Vliyanie sluchainoi sostavlyayushchei otklonenii profilya instrumenta na dinamiku protsessa kruglogo naruzhnogo shlifovaniya [Effect of random component in tool profile deviations upon dynamics of external circular grinding]. Naukoemkie tekhnologii v mashinostroenii = Science Intensive Technologies in Mechanical Engineering, 2016, no. 5 (59), pp. 10-17.
7. Smirnov V.M., Lobanov D.V., Skeeba V.Yu., Golyushov I.S. Povyshenie effektivnosti kontsevogo almaznogo abrazivnogo instrumenta na metallicheskoi svyazke za schet sovershenstvovaniya tekhnologii izgotovleniya [Improving the efficiency of metal-bonded diamond abrasive end tools by improving manufacturing technology]. Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty) = Metal Working and Material Science, 2021, vol. 23, no. 2, pp. 66-80. DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.2-66-80.
8. Popov A.Yu., Rechenko D.S., Averkov K.V., Sergeev V.A. Vysokoskorostnoe shlifovanie zharoprochnogo nikelevogo splava ZhS6-K [High-speed grinding of ZhS6-K high-temperature nickel alloy]. STIN = Russian Engineering Research, 2012, no. 2, pp. 32-34. (In Russian).
9. Makarov V.M. Kompleksirovannye tekhnologicheskie sistemy: perspektivy i problemy vnedreniya [Well integrated technological systems: prospects and problems of implementation]. Ritm: Remont. Innovatsii. Tekhnologii. Modernizatsiya = RITM: Repair. Innovation. Technologies. Modernization, 2011, no. 6 (64), pp. 20-23.
10. Yanyushkin A.S., Lobanov D.V., Arkhipov P.V. Research of influence of electric conditions of the combined electro-diamond machining on quality of grinding of hard alloys. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2015, vol. 91, p. 012051. DOI: 10.1088/1757-899X/91/1/012051.
11. Mitsuishi M., Ueda K., Kimura F. Manufacturing systems and technologies for the new frontier: the 41st CIRP Conference on Manufacturing Systems, May 26-28, Tokyo. London, Springer-Verlag, 2008. 556 p. ISBN 9781-84800-267-8. DOI: 10.1007/978-1-84800-267-8.
12. Lauwers B., Klocke F., Klink A., Tekkaya A.E., Neugebauer R., Mcintosh D. Hybrid processes in manufacturing. CIRP Annals, 2014, vol. 63 (2), pp. 561-583. DOI: 10.1016/j.cirp.2014.05.003.
13. Garro O., Martin P., Veron M. Shiva a multiarms machine tool. CIRP Annals - Manufacturing Technology, 1993, vol. 42 (1), pp. 433-436. DOI: 10.1016/S0007-8506(07)62479-2.
14. Skeeba V.Yu. Gibridnoe tekhnologicheskoe oborudovanie: povyshenie effektivnosti rannikh stadii proek-tirovaniya kompleksirovannykh metalloobrabatyvayushchikh stankov [Hybrid process equipment: improving the efficiency of the integrated metalworking machines initial designing]. Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty) = Metal Working and Material Science, 2019, vol. 21, no. 2, pp. 62-83. DOI: 10.17212/19946309-2019-21.2-62-83.
15. Brecher C., Özdemir D. Integrative production technology: theory and applications. Cham, Springer International, 2017. 1100 p. ISBN 978-3-319-47451-9. ISBN 978-3-319-47452-6. DOI: 10.1007/978-3-319-47452-6.
16. Moriwaki T. Multi-functional machine tool. CIRP Annals - Manufacturing Technology, 2008, vol. 57 (2), pp. 736-749. DOI: 10.1016/j.cirp.2008.09.004.
17. Ivantsivsky V.V., Skeeba V.Yu. Gibridnoe metalloobrabatyvayushchee oborudovanie. Tekhnologicheskie as-pekty integratsii operatsii poverkhnostnoi zakalki i abrazivnogo shlifovaniya [Hybrid metal working equipment. Technological aspects of integrating the operations of surface hardening and abrasive grinding]. Novosibirsk, NSTU Publ., 2019. 348 p. ISBN 978-5-7782-3988-3.
18. Yamazaki T. Development of a hybrid multi-tasking machine tool: integration of additive manufacturing technology with CNC machining. Procedia CIRP, 2016, vol. 42, pp. 81-86. DOI: 10.1016/j.procir.2016.02.193.
19. Sun S., Brandt M., Dargusch M.S. Thermally enhanced machining of hard-to-machine materials -A review. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2010, vol. 50 (8), pp. 663-680. DOI: 10.1016/ j.ijmachtools.2010.04.008.
20. You K., Yan G., Luo X., Gilchrist M.D., Fang F. Advances in laser assisted machining of hard and brittle materials. Journal of Manufacturing Processes, 2020, vol. 58, pp. 677-692. DOI: 10.1016/j.jmapro.2020.08.034.
21. Skeeba V.Yu., Ivancivsky V.V. Povyshenie effektivnosti poverkhnostno-termicheskogo uprochneniya detalei mashin v usloviyakh sovmeshcheniya obrabatyvayushchikh tekhnologii, integriruemykh na edinoi stanochnoi baze [Improving the efficiency of surface-thermal hardening of machine parts in conditions of combination of processing technologies, integrated on a single machine tool base]. Obrabotkametallov(tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty) =Metal WorkingandMaterialScience, 2021, vol. 23, no. 3, pp. 45-71. DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.3-45-71.
22. Borisov M.A., Lobanov D.V., Yanyushkin A.S. Gibridnaya tekhnologiya elektrokhimicheskoi obrabotki slozhnoprofil'nykh izdelii [Hybrid technology of electrochemical processing of complex profiles]. Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty) = Metal Working and Material Science, 2019, vol. 21, no. 1, pp. 25-34. DOI: 10.17212/1994-6309-2019-21.1-25-34.
23. Makarov V.M., Lukina S.V. Unikal'naya sinergiya gibridnykh stankov [Unique synergy of hybrid machines]. Ritm: Remont. Innovatsii. Tekhnologii. Modernizatsiya = RITM: Repair. Innovation. Technologies. Modernization, 2016, no. 8, pp. 18-25.
24. Madhavulu G., Ahmed B. Hot machining process for improved metal removal rates in turning operations. Journal of Materials Processing Technology, 1994, vol. 44, pp. 199-206. DOI: 10.1016/0924-0136(94)90432-4.
25. Wu C., Zhang T., Guo W., Meng X., Ding Z., Liang S.Y. Laser-assisted grinding of silicon nitride ceramics: Micro-groove preparation and removal mechanism. Ceramics International, 2022, vol. 48 (21), pp. 32366-32379. DOI: 10.1016/j.ceramint.2022.07.180.
26. Rao T.B. Reliability analysis of the cutting tool in plasma-assisted turning and prediction of machining characteristics. Australian Journal of Mechanical Engineering, 2020, vol. 20, pp. 1020-1034. DOI: 10.1080/14484 846.2020.1769458.
27. Olsson M., Akujarvi V., Stahl J.-E., Bushlya V. Cryogenic and hybrid induction-assisted machining strategies as alternatives for conventional machining of refractory tungsten and niobium. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 2021, vol. 97, p. 105520. DOI: 10.1016/j.ijrmhm.2021.105520.
28. Boivie K., Karlsen R., Ystgaard P. The concept of hybrid manufacturing for high performance parts. South African Journal of Industrial Engineering, 2012, vol. 23, iss. 2, pp. 106-115.
29. Yanyushkin A.S., Rychkov D.A., Lobanov D.V., Popov V.Yu., Sur'ev A.A., Arkhipov P.V., Kuznetsov A.M., Medvedeva O.I. Abrazivnyi krug dlya elektrokhimicheskogo shlifovaniya s parallel'nym raspolozheniem tokoprovodyashchikh vstavok [Abrasive wheel for electrochemical grinding with parallel arrangement of conductive inserts]. Patent RF, no. 145108 U1, 2014.
30. Lobanov D.V., Arkhipov P.V., Yanyushkin A.S., Skeeba V.Yu. The research into the effect of conditions of combined electric powered diamond processing on cutting power. Key Engineering Materials, 2017, vol. 736, pp. 81-85. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.736.81.
31. Mishin V.A., Borisov M.A., Aleksandrov D.V. Sposob elektroabrazivnoi obrabotki tokoprovodyashchim krugom [Method of electroabrasive processing with a conductive wheel]. Patent RF, no. 2489236 C2, 2013.
32. Albagachiev A.Yu., Yashkov V.A. Vnutrennee shlifovanie na osnove sbornykh abrazivnykh krugov [Internal grinding based on prefabricated abrasive wheels]. Ritm: Remont. Innovatsii. Tekhnologii. Modernizatsiya = RITM: Repair. Innovation. Technologies. Modernization, 2014, no. 5 (93), pp. 102-104.
33. Kozlov A.M., Dolgikh P.P., Kosykh A.E. Vliyanie nesimmetrichnosti khvostovika na rabotu sbornogo preryvistogo shlifoval'nogo kruga [Effect nonsymmetric shank for work team flash grinding wheels]. Sovremennye fundamental'nye i prikladnye issledovaniya = Modern Fundamental and Applied Researches, 2011, no. 3, pp. 72-76.
34. Kosykh A.E. Vliyanie ugla povorota segmenta sbornogo kruga s uprugo-dempfiruyushchim elementom na proizvoditel'nost' shlifovaniya [Effect of the angle of rotation of segment with elastic damping elements on grinding performance]. Fundamental'nye i prikladnye problemy tekhniki i tekhnologii = Fundamental and Applied Problems of Engineering and Technology, 2011, no. 2-3 (286), pp. 3-6.
35. Khudobin L.V., Muslina G.R., Pravikov Yu.M. Sbornye shlifoval'nye krugi i ikh tekhnologicheskie vozmozhnosti [Builld-up combined abrasive wheels and their the technology possibilities]. Spravochnik. Inzhenernyi zhurnal = Handbook. An Engineering Journal, 2019, no. 6, pp. 21-29. DOI: 10.14489/hb.2019.06.pp.021-029.
36. Bogutsky V.B. Otsenka primeneniya abrazivnogo instrumenta s preryvistoi poverkhnost'yu dlya zatochki instrumentov iz bystrorezhushchikh stalei [Evaluation of the application abrasive tool with a discontinuous surface for sharpening tools from high-speed steels]. Zhurnal tekhnicheskikh issledovanii = Journal of Technical Research, 2019, vol. 5, no. 4, pp. 3-8.
37. Roshchupkin S. Kharchenko A. Method of building dynamic relations, estimating product and grinding circle shape deviations. MATEC Web of Conferences, 2018, vol. 224, p. 01001. DOI: 10.1051/matecconf/ 201822401001.
38. Kozlov A.M., Kosykh A.E. Opredelenie kriticheskoi shiriny segmenta sbornykh preryvistykh shlifoval'nykh krugov [Definition of critical width in segment of collection intermittent grinding disks]. Fundamental'nye i prikladnye problemy tekhniki i tekhnologii = Fundamental and Applied Problems of Engineering and Technology, 2011, no. 4-3, pp. 19-23.
39. Dombrachev A.N. Razrabotka avtomatizirovannoi sistemy opredeleniya slozhnosti iprognoznoi trudoemkosti izgotovleniya detalei instrumental'nogoproizvodstva. Diss. kand. tekhn. nauk [Development of an automated system for determining the complexity and predictive labor intensity of manufacturing parts for tool production. PhD eng. sci. diss.]. Izhevsk, 2005. 128 p.
40. Goloburdin D.A., Kozlov A.M. [Analysis of abrasive intermittent cutting tools]. Za nami budushchee: vzglyad molodykh uchenykh na innovatsionnoe razvitie obshchestva [Proceedings of the All-Russian youth scientific conference "The future is ours: the view of young scientists on the innovative development of society"]. Kursk, 2020, vol. 3, pp. 227-231. (In Russian).
41. Rechenko D.S. Povyshenie kachestva vysokoskorostnogo zatachivaniya tverdosplavnykh instrumentov al-maznymi krugami spreryvistoipoverkhnost'yu. Diss. kand. tekhn. nauk [Improving the quality of high-speed sharpening of carbide tools with diamond wheels with an intermittent surface. PhD eng. sci. diss.]. Omsk, 2009. 162 p.
42. Lukina S.V. Povyshenie effektivnosti proektirovaniya sbornogo rezhushchego instrumenta na baze ustanovlennykh vzaimosvyazei konstruktorsko-tekhnologicheskikh i ekonomicheskikh reshenii. Diss. dokt. tekhn. nauk [Increasing the efficiency of designing prefabricated cutting tools on the basis of established relationships between design, technological and economic solutions. Dr. eng. sci. diss.]. Moscow, 1999. 448 p.
43. Lyalin V.E. Matematicheskie modeli i intellektual'nye informatsionnye tekhnologii dlya povysheniya effektivnosti organizatsii proizvodstva. Avtoref. diss. dokt. ekon. nauk [Mathematical models and intelligent information technologies for increasing the efficiency of production organization. Author's abstract of Dr. of econ. Sci. diss.]. Moscow, 2006. 48 p.
44. Rychkov D.A. Sovershenstvovanie protsessa podgotovki rezhushchego instrumenta pri frezerovanii steklotekstolita. Diss. kand. tekhn. nauk [Improving the process of preparing cutting tools when milling fiberglass. PhD eng. sci. diss.]. Irkutsk, 2011. 190 c.
45. Chemborisov N.A. Profilirovanie diskovykh rezhushchikh instrumentov dlya obrabotki vintovykh poverkhnostei tsilindricheskikh i konicheskikh detalei. Diss. doct. tekhn. nauk [Profiling of disk cutting tools for processing screw surfaces of cylindrical and conical parts: Dr. tech. sci. diss.]. Kazan, 2003. 399 p.
46. Emel'yanov S.G., Kuts V.V. Grafovye modeli konstruirovaniya i izgotovleniya sbornykh diskovykh frez [Graph models for the design and manufacture of prefabricated disk cutters]. STIN = Russian Engineering Research, 1999, no. 5, pp. 20-22. (In Russian).
47. Smirnov V.M., Shalunov E.P., Timofeev D.A Svyazka na osnove medi dlya izgotovleniya almaznogo instrumenta [Copper-based bond for making diamond tools]. Patent RF, no. 2644225 C1, 2018.
48. GOST R 52381-2005 (ISO 8486-1:1996, ISO 6344-2:1998, ISO 9138:1993, ISO 9284:1992). Materialy abrazivnye. Zernistost'izernovoisostavshlifoval'nykhporoshkov. Kontrol'zernovogo sostava [State standard 523812005. Abrasive materials. Grain and grain size distribution of grinding powders. Test of grain size distribution]. Moscow, Standartinform Publ., 2005. 15 p.
49. GOST 21445-84. Materialy i instrumenty abrazivnye. Terminy i opredeleniya [State standard 21445-84. Abrasive materials and tools. Terms and definitions]. Moscow, Standartinform Publ., 1984. 26 p.
50. GOST R 52781-2007. Krugi shlifoval'nye i zatochnye. Tekhnicheskie usloviya [Grinding and tool-grinding wheels. Specifications]. Moscow, Standartinform Publ., 2020. 32 p.
51. Rechenko D.S., Nurtdinov Yu.R., Popov A.Yu. Shlifoval'nyi krug dlya almazno-abrazivnoi obrabotki [Grinding wheel for diamond abrasive machining]. Patent RF, no. 55665 U1, 2006.
52. Popov A.Yu., Rechenko D.S., Averkov K.V. Shlifoval'nyi krug dlya vysokoskorostnoi obrabotki [Grinding wheel for high speed machining]. Patent RF, no. 101666 U1, 2011.
Conflicts of Interest
The authors declare no conflict of interest.
© 2024 The Authors. Published by Novosibirsk State Technical University. This is an open access article under the CC BY license (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0).
