Підвищення ефективності технології круглого зовнішнього врізного шліфування шляхом вибору раціональної структури та параметрів робочого циклу

Abstract

У роботі подані рішення щодо підвищення ефективності технології кру-глого зовнішнього врізного шліфування на основі його імітаційного моделю-вання за рахунок вибору раціональної структури та параметрів робочого цик-лу з урахуванням динамічних явищ, які супроводжують процес обробки. Роз-роблено динамічну модель із джерелом порушення у вигляді вихідної некру-глості заготовки. Виконано аналіз умов шліфування у взаємозв`язку з геомет-ричною формою деталі. Визначено закономірності перехідних етапів робочо-го циклу шліфування. Виявлено узагальнений показник жорсткості замкненої технологічної системи (ТС), розроблено інженерну методику експеримента-льного визначення його значення, що дозволяє врахувати пружні властивості ТС найбільш повно і вести розрахунок робочого циклу з високою точністю. Розроблено алгоритм і програмне забезпечення для вибору раціональної структури та параметрів робочого циклу шліфування. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3331

При общей тенденции в машиностроении к уменьшению удельного веса механической обработки, а также в результате все более широкого примене-ния высоколегированных сталей и сплавов, обработка которых резанием за-труднена, возрастает объем применения методов абразионно-алмазного шлифования, из которых в настоящее время 25-35% представляют операции круглого наружного шлифования. При этом круглое наружное врезное шли-фование (КНВШ) является одним из наиболее распространенных процессов, которые используются на чистовом этапе обработки деталей машин, поэтому его исследование является довольно актуальным. Целью исследования является повышение эффективности технологии КНВШ на основе выбора рациональной структуры и параметров рабочего цикла с учетом динамических явлений, сопровождающих процесс обработки. Для достижения указанной цели в работе были поставлены следующие задачи: 1. Разработать динамическую модель КНВШ с учетом подсистемы привода вращения детали для выявления закономерностей между условиями обработки, колебательными явлениями в технологической системе и геомет-рическими показателями качества поверхности детали. 2. Разработать модель переходных этапов на основе расчета глубины шлифования для оценки про-должительности отдельных фаз и всего рабочего цикла КНВШ. 3. Выявить обобщенный показатель жесткости замкнутой технологической системы «станок-деталь-процесс шлифования» и разработать методику его экспери-ментального определения. 4. Разработать алгоритм выбора рациональной структуры и параметров рабочего цикла КНВШ и методики определения ог-раничений, связанных с обеспечением заданного качества обрабатываемой поверхности и наибольшей производительности процесса обработки. 5. Вы-полнить экспериментальную проверку разработанных моделей. 6. Разрабо-тать программное обеспечение и подходы практической реализации пред-ставленных методик. Научная новизна полученных результатов заключается в том, что на ос-нове теоретических и экспериментальных исследований относительно повы-шения эффективности технологии круглого наружного врезного шлифования получено следующее: 1) разработана динамическая модель системы врезного шлифования, в которой одновременно учтены радиальная и крутильная схемы колебаний и которая отличается от известных тем, что за одну из обобщенных координат системы принято отклонение глубины шлифования от статического равнове-сия с входным воздействием в виде некруглости заготовки; 2) определены условия устранения возрастания амплитуды волн на по-верхности детали, имеющие место при шлифовании “по следу”, формируе-мому собственными колебаниями системы, которые состоят в уменьшении скорости вращения изделия в 2,5-3 раза при переходе к постоянному контак-ту между кругом и заготовкой, обеспечивают повышение качества обрабо-танной поверхности и получены в результате модельного эксперимента на основе указанной в п. 1 научной новизны динамической модели системы врезного шлифования; 3) выявлена физическая и математическая взаимосвязь между элемента-ми динамической системы врезного шлифования, которая позволила полу-чить оригинальные математические зависимости для расчета глубины шли-фования на всех этапах рабочего цикла и использовать их как основу выбора его рациональной структуры и параметров; 4) впервые предложено жесткость замкнутой ТС «станок-деталь-процесс шлифования» характеризовать единым числовым показателем q, функцией которого является глубина шлифования, который учитывает режущую спо-собность шлифовального круга, жесткость ТС станка и может быть опреде-лен экспериментально на основе решения оригинального трансцендентного уравнения, которое связывает указанный показатель q с условиями обработки и позволяет проектировать рабочий цикл врезного шлифования с высокой точностью. Результаты работы получены на основе теоретических и эксперимен-тальных исследований. Теоретические исследования базируются на научных основах теории шлифования, ТАУ, динамики станков. Адекватность теоре-тических моделей и результатов моделирования проверена экспериментально в лабораторных условиях. Экспериментальные исследования проведены на основе современных методик. Расчеты и математическое моделирование проводились на ЭВМ с применением пакета MathCAD, анализ динамической системы КНВШ методами ТАУ проводился с применением пакетов СС и MatLAB, имитационное моделирование динамической модели системы КНВШ проводилось в пакете VisSim. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3331

Approaches to increase of infeed external cylindrical grinding technology efficiency based on the process simulation by means of a choice of rational struc-ture and working cycle parameters taking into account the dynamic phenomena accompanying the process are presented in the thesis. The dynamic model with an excitation source in the form of initial nonroundness is developed. The analysis of grinding conditions taking into account the workpiece geometrical shape is made. Mechanisms of transient stages of the grinding duty cycle are determined. The ge-neralized stiffness index of the closed-loop technological system is discovered, the technique of its experimental determination that allows considering the elastic properties of technological system comprehensively and provides high simulation accuracy is developed. The algorithm and the software for a choice of rational structure and grinding working cycle parameters is developed. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3331