Гаращенко Ярослав Миколайович. Основи конструювання робочої поверхні алмазно-абразивних інструментів на базі 3D статистичного об'єктно-орієнтованого моделювання

Короткий опис

Гаращенко Ярослав Миколайович. Основи конструювання робочої поверхні алмазно-абразивних інструментів на базі 3D статистичного об'єктно-орієнтованого моделювання: дис... канд. техн. наук: 05.03.01 / Національний технічний ун-т "Харківський політехнічний ун- т". - Х., 2004

Гаращенко Я.М. Основи конструювання робочої поверхні алмазно-абразивних інструментів на базі 3D статистичного об'єктно-орієнтованого моделювання. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.01 процеси механічної обробки, верстати та інструменти. Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2004.
Дисертацію присвячено розробці основ конструювання робочої поверхні алмазно-абразивних інструментів для розширення їхніх технологічних можливостей шляхом регулювання статистичних характеристик робочої поверхні. Вивчено основні методи регулювання: на етапі виготовлення кругів визначенням зернового складу наважки, змішуванням наважок різних зернистостей; на етапі експлуатації примусовою зміною геометричних характеристик поверхні зв'язки.
Дослідження виконано на основі статистичної об’єктно-орієнтованої методології з використанням системи 3D моделювання алмазно-абразивних кругів, розробленої на кафедрі різання матеріалів та різальних інструментів НТУ «ХПІ».

Дисертаційна робота присвячена створенню основ конструювання робочої поверхні алмазно-абразивних інструментів на етапах виготовлення й експлуатації, в рамках якої зроблені наступні висновки:
1. Дослідження методів і способів регулювання статистичних характеристик робочої поверхні кругів у рамках єдиної концепції статистичної об‘єктно-орієнтованої методології 3D моделювання алмазно-абразивних кругів дозволило створити основи конструювання їхньої робочої поверхні. Регулювання статистичних характеристик робочої поверхні кругів забезпечується завданням необхідних властивостей елементів робочої поверхні зерен наважки (при виготовленні кругів) і поверхні зв'язки (у процесі шліфування). На етапі виготовлення інструменту - визначенням вимог до зернового складу наважки, використанням суміші наважок зерен. На етапі експлуатації - спрямованим формоутворенням поверхні зв'язки в ході робочого процесу.
2. Виявлений взаємозв'язок параметрів розподілу розмірів алмазних зерен із вмістом зернових фракцій наважки дозволяє реалізувати регулювання статистичних характеристик розподілу їхніх вершин на робочій поверхні круга на етапі його виготовлення за допомогою завдання вимог до зернового складу алмазно-абразивного порошку.
3. Підбір зернового складу наважки дозволяє істотно збільшити щільність розподілу найбільш виступаючих вершин зерен при несуттєвій зміні моментних статистичних характеристик. Для вузького діапазону зернистостей шліфпорошків збільшення вмісту основної фракції з 70 % до 100 % дозволяє зменшитиkm{yВС} на 3.8 % іkv{yВС} на 2.4 %.
4. Виготовлення алмазно-абразивних кругів на основі змішаних наважок дозволяє розширити технологічні можливості регулювання статистичних характеристик робочої поверхні кругів на етапі їхнього виготовлення. Додаткові можливості забезпечуються збільшенням області регулювання статистичних характеристик за рахунок суміщення методів регулювання, що протилежно впливають на характер формування щільності розподілу вершин зерен. Змішані наважки зерен забезпечують формування найбільшої щільності розподілу для вершин зерен у поверхні зв'язки. Завдання вимог на зерновий склад наважки забезпечує формування більшої щільності для найбільш виступаючих зерен.
5. Використання параметрів закону розподілу розмірів зерен відповідно до існуючих вимог на зерновий склад наважки дозволяє забезпечити реалістичність моделювання при вивченні статистичних характеристик робочої поверхні кругів. Адекватність моделі робочої поверхні алмазних кругів на металевій зв'язці підтверджено шляхом порівняння їх модельних статистичних характеристик з експериментальними, отриманими лазерним скануванням.
6. Найбільш реалістичною моделлю алмазних зерен є тривісний еліпсоїд з незалежним розподілом розмірів по кожній з осей за логарифмічно-нормальним законом. Такий висновок підтверджує теоретичне припущення А.М. Колмогорова (про логарифмічно-нормальний закон розподілу розмірів часток при дробленні).
7. Запропонована конструкція шліфувального круга з глибиною нерівностей (задається в залежності від конкретних умов шліфування - коефіцієнта відносного критичного заглиблення зерен у зв'язці і параметрів зносу) 0.2 - 1.2 характеристичного розміру зернистості дозволяє забезпечувати раціональні статистичні характеристики розподілу вершин зерен. Практичне використання алмазних кругів з раціональними статистичними характеристиками робочої поверхні дозволило підвищити продуктивність шліфування мітчиків у 1.5 - 2.2 рази (різальних пластин у 1.3 - 1.8 рази) і зменшити витрату алмазних кругів у 1.4 - 2.1 рази (різальних пластин у 1.5 - 2.3 рази) при забезпеченні необхідної якості обробленої поверхні. Економічний ефект від впроваджень на ЗАТ "Харківський інструментальний завод" і МНТК "Практика" складає більше 30 тис. грн.
8. Комплексне регулювання статистичних характеристик робочої поверхні алмазно-абразивних кругів при їхньому виготовленні й експлуатації дозволяє сполучати позитивні фактори методів і способів регулювання. Спрямоване формоутворення поверхні зв'язки алмазних кругів на базі змішаної наважки підтвердило ефективність такого підходу. При шліфуванні багатогранних різальних пластин вдалося забезпечити високу продуктивність (22 24 мм3/с), характерну при спрямованому формоутворенні стандартних кругів, і зменшити кількість браку по відколам і припікам поверхонь з 0.7 % до 0.3 %.