CC BY
7
Анализ схемы (рис. 1 ) показал, что снижение X и Д может быть достигнуто увеличением Эф и/или уменьшением Vp (скорости вращения ШК). Это обеспечит увеличение глубины внедрения РЗ в металл и, как следствие, эффективную глубину резания [2,5]. Увеличение Snon до близких по величине Snon=0,5T значений (например, в случае чернового или получистового шлифования) позволит обеспечить наиболее равномерные условия резания по высоте ШК. Увеличение глубины шлифования t позволит несколько улучшить показатель X, однако при этом произойдет возрастание общего числа режущих и давящих зерен (F ), что неблагоприятно скажется на силовых показателях процесса шлифования, Ra и t° в зоне резания.
Список литературы
1. ВаксерД.Б. Влияние геометрии абразивного зерна на свойства
шлифовального круга//Основные вопросы высокопроизводительного шлифования /Под ред. Е.Н.Маслова,- М.: Машгиз, 1960,-С. 94-126.
2. Введение в теорию шлифования материалов /А.К. Байкалов. - Киев:
Наукова думка, 1978. - 207 с.
3. Маслов Е.Н. Теория шлифования материалов. -М.: Машиностроение,
1974.-320 с.
4. Переладов А. Б., Кожевников И.В. Изучение геометрических парамет-
ров поверхности контакта с заготовкой для схем плоского и круглого шлифования с использованием пакетов твердотельного моделирования//Вестник Курганского государственного университета. Серия «Технические науки». -Вып. 2. -Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 2005.
5. Кццтд W., Lorts W. Pnoperties of cutting edges related to chip formation in
grinding.- CIRP, 1975, 24, №1.
А.Б. Переладов, И.В. Кожевников, А.Н. Некипелов, A.B. Биринцев
Курганский государственный университет, г. Курган
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДИСПЕРСНОЙ СИСТЕМЫ ШЛИФОВАЛЬНОГО КРУГА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ
К значимым показателям структуры шлифовального круга (ШК), определяющим его эксплуатационные характеристики, относят вид, зернистость, параметры рассева и объемное содержание материала абразивных зерен (Кз), связки (Ксв), количество фракций используемого шлифматериала (Кф). Вышеуказанные факторы определяют прочность каркаса образованного абразивными зернами (A3) инструмента, прочность их удержания на рабочей поверхности (Р ) и в конечном итоге работоспособность ШК. Основной целью расчетов при проектировании операции является определение оптимальных режимов обработки имеющимся ШК и/или решение обратной задачи - назначение структурных характеристик инструмента под заданные режимы и условия шлифования. Большинство известных расчетных методик основывается на соблюдении критериального условия, которое можно записать как:
Р <Р ,
рез — уд'
где Ррез - сила резания, действующая на активное зерно со стороны заготовки.
Различные значения соотношений сил (Р IP =
\ рез уд
0... 1) будут определять режим работы ШК (засаливание, самозатачивание, осыпание) и являться наиболее благоприятными в различных условиях. Следовательно, эф-
фективность расчетов будет в значительной степени зависеть от правильности определения средней величины, вида и показателей распределения Руд. Большинство исследователей, отмечая случайный характер распределения Руд, тем не менее используют модели, основанные на детерминированном подходе к описанию показателей абразивного пространства инструмента и определению только средних значений Руд. Это можно объяснить недостатком информации о внутреннем строении реальных ДС, что объективно приводит к значительному числу недостаточно обоснованных принятых допущений и разбросу получаемых расчетами результатов. Известно, что вероятностная природа величины Руд в значительной степени обусловлена дисперсией координационного числа Кч (число контактов АЗ с соседними) по причине неравномерного распределения АЗ в объеме инструмента, а абсолютное среднее значение Кч определяется значением К3. Изучение уже существующих теоретических зависимостей и различного рода моделей ДС не привело к однозначному пониманию законов формирования и динамики изменения их параметров. Задача значительно усложняется при определении показателей полифракционных систем, состоящих из смеси зерен с различными размерами и показателями рассева; прогнозирование значений К и К с использованием математических
3 ч
моделей в этом случае не представляется невозможным. С учетом вышеизложенного было принято решение о проведении собственных исследований по изучению параметров сформированных ДС при определенном сочетании факторов.
Для решения поставленных задач были разработаны методика, алгоритм моделирования ДС и компьютерная программа с использованием языка программирования С++. Созданная компьютерная модель позволяет численно оценить максимально возможные значения К3, Кч конкретной смеси, характер их распределения, неоднородность ДС, другие параметры, сформировать ДС с любым типом структуры и значениями Кз, Кч (цепочечной, арочной, открытой, нормальной, закрытой) в соответствии с заданием. В качестве допущений были приняты: форма зерна - шар, связка покрывает зерна равномерно толщиной аГ Модель является стохастической, что достигается случайным заданием координат положения очередной сферы в заданном объеме ДС, неоднородностью размеров частиц в пределах фракции в соответствии с заданным законом распределения, случайной последовательностью их размещения, полифракционным составом смеси. Неизбежно присутствующий краевой эффект оценивается в ходе обработки данных и исключается из общего объема полученной информации. Процессная схема работы моделирующей программы, рабочее окно и результаты моделирования представлены на рис. 1- 5.
Рис.1. Процессная схема работы моделирующей программы
Рис. 2. Окно программы (исходные данные - слева, расчетные параметры - справа) для смеси из 2-х фракций 0/
0=0,4
Рис. 3. Определение краевого эффекта и неоднородности ДС в различный слоях (дисперсия суммарной площади полученных плоскостями сечений частиц)
6,5 6,25
для сфер диаметром D
среднее Кч
для сфер диаметром d
15 20
25 Ксв 30
Рис.4. График среднего числа контактов зерна с соседними для 2-фракционной смеси при различном объемном содержании Ксв (У/Ч=2/1\ 0/0=0,6)
7
4
0
5
10
Кч
1 13 25 37 49 61 73 В5 97 1 09 121 133 145 1 57 169 161 N
Рис. 5. Определение координационного числа каждого элемента ДС для 2-фракционной смеси (У/У0=1/2; Ь/й=0,5; Кч(й)=9; Кч(Ь)=5)
В настоящее время проводится работа по расширению возможностей модели: снижению числа принятых допущений (форма частиц и т.д.) и увеличению количества анализируемых показателей ДС (неоднородность распределения Кч по поверхности частиц, средний размер пор, координаты положения частиц и другие).
Список литературы
1. Попильский Р.Я., Кондратов Ф.В. Прессование керамических
порошков. -М.: Металлургия, 1968. - 272 с.
2. Дульнев Г.Н., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композици-
онных материалов. -Л.: Энергия, 1974. -264 с.
3. Стрелов К.К. Структура и свойства огнеупоров. -М.: Металлургия,
1982.- 298 с.
4. Скороход В.В., Солонин С.М. Физико-металлургические основы
спекания порошков. - М.: Металлургия, 1984. -159 с.
5. Курдюков В.И., Переладов А.Б., Кожевников И.В. Моделирование
дисперсной системы шлифовального круга на керамической связке //Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы. Сб. трудов научно-технической конференции.-Волжский, 2004.
6. Переладов А.Б., Кожевников И.В. Исследование параметров трехком-
понентной дисперсной системы с использованием разработанной компьютерной модели //Вестник Курганского государственного университета. Серия «Технические науки» -Вып. 2. -Ч. 1. 2006. -С. 87-88.
Ю.А. Розенберг, М.Ю. Малышев, Г.В. Менщиков Курганский государственный университет, г. Курган
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ПРИ РАБОТЕ КОНЦЕВЫХ ФРЕЗ
Современный этап развития машиностроения характеризуется широким использованием в сфере производства технологического оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ). Перед промышленностью стоит задача повышения производительности и точности обработки корпусных деталей контурным фрезерованием концевыми фрезами на станках с ЧПУ.
Автоматизация проектирования технологических операций в приложении к процессу контурного фрезерования концевым инструментом требует, в первую очередь, создания аппарата математического описания закономерностей формообразования обработанной поверхности, так как при решении большинства технологических задач для этого вида обработки точностные ограничения являются лимитирующими. Актуальность указанного направления подтверждается и большим количеством посвященных ему исследований и разработок, выполнен-
ных за последние десятилетия как в нашей стране, так и за рубежом (Брукс [1], Клайн [2], Девор [3]).
Уже в первых исследованиях точности контурного фрезерования на станках с ЧПУ показано, что доминирующими в общем балансе погрешностей обработки являются в этом случае погрешности, вызываемые упругими деформациями технологической системы СПИД под действием усилий резания. В ряде работ предложены математические модели, описывающие процесс образования этой составляющей погрешности и методы ее компенсации, основанные на управлении формой траектории движения инструмента и скоростью контурной подачи.
Анализ предлагаемых математических моделей позволяет выявить присущий им общий недостаток - практически все модели не учитывают переменности деформирующей нагрузки в течение периодов профилирования обработанной поверхности и оперируют средними за оборот фрезы силами резания, используя лишь различные зависимости для их описания. Такие упрощенные представления о нагружении технологической системы СПИД и, следовательно, о ее упругих деформациях в процессе формообразования не позволяют ни объяснить причин образования геометрически сложной обработанной поверхности, ни дать количественную оценку параметров ее макрогеометрии с требуемой точностью. Ипользование подобных моделей при решении традиционных задач технологического проектирования, таких, например, как расчет режимов резания, ограничивается достаточно узкой областью изменения исходных условий, обеспечивающих режим фрезерования, близкий к равномерному. При решении же более сложных задач, таких, например, как выбор и оптимизация геометрических параметров инструмента, распределение припуска между рабочими ходами и ряда других, указанные модели оказываются практически малопригодными.
В этом направлении наиболее полной и объективной является работа В.К.Волка [4]. На основании теоретических положений данной работы разработана математическая модель (расчет проводится на ЭВМ), реализующая расчет погрешности и поля погрешности с учетом величины износа инструмента при контурном фрезеровании.
Рассмотрим основные этапы данного расчета. Формообразование обработанной поверхности происходит в процессе вращения и перемещения фрезы с винтовым зубом, когда каждый ее зуб формирует реальный профиль. Описание процесса профилирования заключается в моделировании поворота фрезы в пределах угла профилирования и определении условий зацепления каждого из его зубьев со срезаемым припуском.
Математическая модель состоит из следующих частей:
1.Определение, задание и расчет необходимых исходных данных.
2.Расчет угловых координат каждого зуба, находящегося под стружкой.
3. Расчет сил на зубьях фрезы, а также суммарной силы, действующей на фрезу.
4.Определение координаты точки приложения суммарной силы.
5. Расчет отклонений реального профиля обработанной поверхности от номинального с учетом износа инструмента.
1. Определение, задание и расчет необходимых исходных данных.
Для расчета необходимы следующие исходные данные:
а) параметры фрезы:
R - радиус фрезы [мм];
