Стохастическая модель процесса абразивной обработки. Динамика плоского шлифования

Предложена динамическая модель плоского шлифования инструментом при заданном распределении абразивных зерен со случайными геометрическими характеристиками. Предполагается, что инструмент крепится на упруго закрепленной подвеске, совершая колебания в плоскости под действием сил резания, которые определяются как результат взаимодействия отдельных абразивных зерен с обрабатываемым материалом заготовки. Получены уравнения колебаний инструмента, соотношения для расчета толщины срезаемого слоя и уравнения образования новых поверхностей. Рассчитаны силы резания с учетом динамических смещений инструмента, оценены текстуры поверхности, сформированной после прохождения абразивными зернами шлифовального круга. Проведена оценка качества обработанной поверхности путем статистической обработки параметров образованной текстуры с учетом влияния динамики процесса шлифования. Приведены данные сравнения результатов моделирования характеристик обработанной поверхности с учетом и без учета динамики. Исследовано влияние жесткости крепления и скорости вращения инструмента на его динамические смещения в процессе шлифования. Показано, что в системе существуют различные источники возбуждения вибраций, характерных как для вынужденных колебаний на частоте прохождения зубьев, так и для регенеративных колебаний на собственных частотах динамической системы.

Литература

[1] Воронов С.А., Ма В. Математическое моделирование процесса плоского шлифования. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2017, № 3, с. 12–22.

[2] Komanduri R. Machining and Grinding: a Historical Review of the Classical Papers. Applied Mechanics Reviews, 1993, vol. 46, pp. 80–132.

[3] Malkin S., Guo C. Grinding Technology: Theory and Applications of Machining with Abrasives. New York, Industrial Press publ., 2008. 320 p.

[4] Воронов С.А., Киселёв И.А., Ма В., Ширшов А.А. Имитационная динамическая модель процесса шлифования сложнопрофильных деталей. Развитие методов моделирования. Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015, № 5, с. 40–58. URL: http://technomag.edu.ru/jour/article/view/283/285 (дата обращения 09 сентября 2017).

[5] Hou Z.B., Komanduri R. On the mechanics of the grinding process — Part I. Stochastic nature of the grinding process. International journal of machine tools & manufacture, 2003, vol. 43, pp. 1579–1593.

[6] Маслов Е.Н. Теория шлифования материалов. Москва, Машиностроение, 1974. 318 с.

[7] Кащеев В.Н. Абразивное разрушение твердых тел. Москва, Наука, 1970. 245 с.

[8] Воронов С.А., Ма В. Стохастическая модель процесса абразивной обработки. Кинематика плоского шлифования. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2017, № 11, с. 69–79.

[9] Воронов С.А., Ма В. Влияние геометрии абразивного зерна на силы резания при шлифовании. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2017, № 5, с. 52–63.

[10] Zherebtsov S., Salishchev G., Galeyev R. Mechanical Properties of Ti–6Al–4V Titanium Alloy with Submicrocrystalline Structure Produced by Severe Plastic Deformation. Materials Transactions, 2005, vol. 46, no. 9, pp. 2020–2025.