Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

Имитационная динамическая модель процесса шлифования сложнопрофильных деталей. Модель инструмента и обрабатываемой детали

# 09, сентябрь 2015
DOI: 10.7463/0915.0814388
Файл статьи: SE-BMSTU...o016.pdf (950.09Кб)
авторы: Киселёв И. А.1,*, Воронова И. С.1, Ширшов А. А.1, Николаев С. М.1

УДК 621.92

1 Россия,  МГТУ им. Н.Э. Баумана

В работе представлена комплексная математическая модель динамики пространственного шлифования сложнопрофильных деталей, включающая модель динамики шлифовального круга, модель динамики обрабатываемой детали, а также численный алгоритм геометрического моделирования. Алгоритм геометрического моделирования основан на методе Z-буфера с авторскими модификациями и позволяет моделировать образование новой поверхности детали при удалении материала, а также определять толщину срезаемого слоя для каждого абразивного зерна шлифовального круга. Особенностью алгоритма является применение билинейной аппроксимации ячеек поверхности и одновременное использование нескольких направлений проецирования, что повышает качество моделирования обрабатываемой поверхности. Модель шлифовального круга представлена в виде совокупности микроразмерных режущих кромок (зерен), расположенных случайным образом на его внешней поверхности с учетом их размера, формы, а также характеристик структуры и зернистости круга. Для определения толщины слоя материала, срезаемого каждым зерном шлифовального круга, применяется алгоритм определения точки пересечения луча-направления толщины срезаемого слоя с моделью обрабатываемой поверхности. Силы шлифования определяются для каждого зерна на основе значения толщины срезаемого слоя с использованием феноменологических моделей, описанных в литературе. С использованием описанных в работе преобразований силы шлифования для каждого отдельного зерна приводятся к суммарной силе шлифования, действующей на инструмент и обрабатываемую деталь в соответствующих системах координат. Моделирование динамики обрабатываемой детали выполнено на основе метода конечных элементов с использованием квадратичных тетраэдральных элементов. Рассматриваемая модель динамики пространственного шлифования позволяет оценить уровень вибраций, сил шлифования, а также  отклонение формы и качество поверхности обработанной детали.

Список литературы
  1. Воронов С.А., Киселев И.А., Ма Вэйдун, Ширшов А.А. Имитационная динамическая модель процесса шлифования сложнопрофильных деталей. Развитие методов моделирования // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2015. № 5. С . 40-58. DOI:10.7463/0515.0766577
  2. Xuekun Li. Modeling and simulation of grinding process based on a virtual wheel model and microscopic interaction analysis. PhD thesis. Worcester Polytechnic Institute, 2010. 145 р .
  3. Voronov S., Kiselev I. Dynamics of flexible detail milling // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part K: Journal of Multi-body Dynamics. 2011. Vol. 225, no. 3. P. 299-309. DOI:10.1177/1464419311418735
  4. Chen X., Rowe W.B. Analysis and simulation of the grinding process. Part II: Mechanics of grinding // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 1996. Vol. 36, no. 8. P. 883-896. DOI: 10.1016/0890-6955(96)00117-4
  5. Li Kun, Liao Warren. Modelling of ceramic grinding processes Part I. Number of cutting points and grinding forces per grit // Journal of Materials Processing Technology. 1997. Vol. 65, is. 1-3. P. 1-10. DOI: 10.1016/0924-0136(95)02232-5
  6. 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 and Manufacture. 2003. Vol. 43, no. 15. P. 1579-1593. DOI: 10.1016/S0890-6955(03)00186-X
  7. Weinert K., Blum H., Jansen T., Rademacher A. Simulation based optimization of the NC-shape grinding process with toroid grinding wheels // Production Engineering. 2007. Vol. 1, no. 3. P. 245-252 . DOI: 10.1007/s11740-007-0042-8
  8. Werner K., Klocke F., Brinksmeier E. Modelling and simulation of grinding processes // Proc. of the 1st European Conf. on Grinding, Aachen, 6-7 November 2003. P. 8-1–8-27 .
  9. Kiselev I., Voronov S. Methodic of Rational Cutting Conditions Determination for 3-D Shaped Detail Milling Based on the Process Numerical Simulation // ASME 2014 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference. American Society of Mechanical Engineers, 2014. P. V006T10A075. DOI: 10.1115/DETC2014-34894
  10. Aurich J.C., Biermann D., Blum H., Brecher C., Carstensen C., Denkena B., Klocke F., Kroeger M., Steinmann P., Weinert K. Modelling and simulation of process: machine interaction in grinding // Production Engineering. Research and Development. 2009. Vol. 3, is. 1. P. 111-120. DOI: 10.1007/s11740-008-0137-x
  11. Warnecke G., Zitt U. Kinematic Simulation for Analyzing and Predicting High-Performance Grinding Processes // CIRP Annals - Manufacturing Technology. 1998. Vol. 47, no. 1. P. 265-270. DOI:10.1016/S0007-8506(07)62831-5
  12. Altintas Y. Manufacturing automation: Metal cutting mechanics, Machine tool vibrations and CNC Design. Camridge University Press, 2000. 286 p.
  13. Budak E., Altintas Y., Armarego E.J.A. Prediction of Milling Force Coefficients from Orthogonal Cutting Data // ASME Journal of Manufacturing Science and Engineering. 1996. Vol. 118, no. 2. P. 216-224. DOI: 10.1115/1.2831014
  14. Lamikiz A., Lopez de Lacalle L.N., Sanchez J.A., Bravo U. Calculation of the specific cutting coefficients and geometrical aspects in sculptured surface machining // Machining Science and Technology. 2005. Vol. 9, no. 3. P. 411-436. DOI: 10.1080/15321790500226614
  15. Voelcker H.B., Hunt W.A. The role of solid modeling in machining process modeling and NC verification. SAE Technical Paper no. 810195. Warrendale, PA, USA, 1981. DOI: 10.4271/810195
  16. El-Mounayri H., Elbestawi M.A., Spence A.D., Bedi S. General geometric modeling approach for machining process simulation // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 1997. Vol. 13, is. 4. P. 237-247. DOI: 10.1007/BF01179605
  17. Takata S., Tsai M.D., Inui M., Sata T. A cutting simulation system for machinability evaluation using a workpiece model // CIRP Annals - Manufacturing Technology. 1989. Vol. 38, no. 1. P. 417-420. DOI: 10.1016/S0007-8506(07)62736-X
  18. Kim G.M., Cho P.J., Chu C.N. Cutting force prediction of sculptured surface ball-end milling using Z-map // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2000. Vol. 40, no. 2. P. 277-291. DOI: 10.1016/S0890-6955(99)00040-1
  19. Киселев И.А. Геометрический алгоритм 3MZBL для моделирования процессов обработки резанием. Методика описания поверхности заготовки // Инженерный журнал: наука и инновации. 2012. № 6. DOI : 10.18698/2308-6033-2012-6-269
  20. Воронов С.А., Киселев И.А. Геометрический алгоритм 3mzbl для моделирования процессов обработки резанием. Алгоритм изменения поверхности и определения толщины срезаемого слоя // Инженерный журнал: наука и инновации. 2012. № 6. DOI:10.18698/2308-6033-2012-6-261
  21. Bathe K.-J. Finite element procedures. New Jersey: Prentice Hall, 1996. 1037 p.
  22. Nikolaev S.M., Kiselev I.A.,Voronov S.A. Mechanical system finite element model refinement using experimental modal analysis // Proceedings of the 5-th International Operational Modal Analysis Conference (IOMAC’13) (Guimaraes, Portugal, 13-15 May 2013). Vol. 5. 2013. P. 167-170. DOI: 10.13140/2.1.4739.3920

 



Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2020 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)