НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o064.pdf (1529.85Кб)

УДК 621.92

1 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия

В работе изложена расчетно-экспериментальная методика определения коэффициентов модели сил шлифования с использованием алгоритма Нелдера-Мида. В качестве функции ошибки предложена мера отклонения расчетных и экспериментальных сил шлифования с осреднением за 1 рабочий проход шлифовального круга. На примере линейной модели, в которой  силы шлифования являются функцией геометрических параметров абразивного зерна и толщины срезаемого слоя, определены коэффициенты модели. Для определения коэффициентов используются экспериментальные данные замеров сил при плоском шлифовании. Эксперименты были проведены при 3х значениях подачи 4х значениях радиальной глубины шлифования.  При расчетном определении сил шлифования была выбрана форма зерна в виде треугольного острия. При моделировании сил шлифования учитывается податливость закрепления заготовки на измерительной системе. С использованием найденных коэффициентов проведено моделирование сил шлифвания, показавшее качественное и количественное соответствие проведенным экспериментам. Далее, на основе полученных коэффициентов модели сил шлифования выполнено моделирование динамики обработки консольной пластины поперечными проходами шлифовального круга на разном расстоянии от заделки. При выбранных технологических параметрах шлифования был отмечен автоколебательный процесс, сопровождающийся прерывистым резанием. Показано, что интенсивность развивающегося при обработке автоколебательного процесса зависит от жесткости детали в зоне обработки. Возбуждение автоколебаний при обработке приводит к ухудшению качества поверхности, увеличению сил шлифования и возможности формирования прижогов. Для выявления областей параметров техпроцесса, соответствующих устойчивым и неустойчивым динамическим режимам требуется проводить многовариантный расчет в различных зонах поверхности обрабатываемой детали при изменении параметров обработки.

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 . 40-57. DOI:10.7463/0515.0766577.
2. Киселёв И.А., Воронова И.С., Ширшов А.А., Николаев С.М. Имитационная динамическая модель процесса шлифования сложнопрофильных деталей. Модель инструмента и обрабатываемой детали // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2015. № 9. С. 1-16. DOI :10.7463/0915.0814388
3. 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, iss. 1. P. 111-120. DOI: 10.1007/s11740-008-0137-x
4. 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
5. Altintas Y. Manufacturing automation: Metal cutting mechanics, Machine tool vibrations and CNC Design. Camridge University Press, 2000. 286 p.
6. 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
7. 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
8. Voronov S., Kiselev I., Yakovlev M. Identification of the Cutting Forces Coefficients via Milling Process Simulation // Proceedings of ASME International Design Engineering Technical Conference & Computer and Information in Engineering Conference (IDETC/CIE) (Washington, DC, USA, August 28-31, 2011). ASME Publ., 2011. Paper no. DETC2011-48216. P. 127-133. DOI: 10.1115/DETC2011-48216