ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ЭФФЕКТИВНЫХ ЦИКЛОВ ШЛИФОВАНИЯ

Дьяконов А.А., Ермилов С.А.

ФГБОУ ВПО «ЮУрГУ» (НИУ), г. Челябинск, Россия

В настоящее время для машиностроительной отрасли прослеживается четкая тенденция разработки и применения САЕ-модулей, как отдельных программ, так и в составе систем сквозного проектирования, для решения в основном только конструкторских задач – прочностные расчеты, кинематика механизмов и т. д. С позиций технологии машиностроения в этом направлении можно выделить только решение задач, связанных с теорией резания – моделирование продвижения режущего клина в обрабатываемой поверхности заготовки, напряженно-деформированное состояние режущего и обрабатываемого материала и т. д., что в итоге, при ряде допущений и использовании дополнительных математических моделей в какой-то степени позволяет выходить на решение задач проектирования технологии обработки.

Такая ситуация, очевидно, вызвана тем, что практически отсутствуют многофакторные физические (гносеологические) модели процессов резания, которые и являются математической базой для разработки CAE-модуля. В большинстве случаев, по аналогии с решением задач теории резания в CAE-модуле, ограничиваются лишь разработкой базовой модели доминирующего технологического ограничения [1].

Решен и другой сдерживающий фактор для реализации физических моделей процессов резания – вычислительные ресурсы. Разработано и постоянно совершенствуется мощное средство для решения подобных задач – применение суперкомпьютерных кластеров и разработка программ на основе технологии параллельного программирования [2]. В этом случае уникальным является и то, что отсутствует необходимость повсеместного внедрения такого дорогостоящего технического, программного обеспечения и привлечения соответствующих высококвалифицированных специалистов. Применение ГРИД-технологий и облачных вычислений позволяет создать географически распределённую инфраструктуру, объединяющую множество ресурсов разных типов, доступ к которым пользователь может получить из любой точки, независимо от места их расположения.

В настоящее время на кафедре технологии машиностроения Южно-Уральского государственного университета впервые принята попытка разработки CAE-модуля технологического назначения для решения задач проектирования эффективной технологии абразивной обработки.

В качестве математической базы программного комплекса выступают – физические обобщенные пространственные теплофизическая и силовая стохастические модели, которые реализованные на имитационном уровне. В данных моделях впервые отражены следующие особенности процессов абразивной обработки: все виды теплопереноса, что впервые позволило наряду с традиционной схемой свободного резания описать схему несвободного резания; дифференциация единичных тепловых источников – абразивных зерен на две группы: режущие и трущие; форма зоны шлифования, позволившая в одной модели охватить все рассматриваемые виды и наладки процессов абразивной обработки [3].

Реализация проведена на суперкомпьютерных кластерах «СКИФ Урал» и «СКИФ-Аврора ЮУрГУ» и применена двухуровневая схема распараллеливания [4], что в настоящее время позволило провести абсолютную оценку технологической обрабатываемости материалов в процессах абразивной обработки [5], на базе которой разработан алгоритм проектирования эффективных циклов круглого врезного шлифования.

Алгоритмическая структура комплекса принята к внедрению группой компаний «ADEM» для реализации CAE-модуля технологического назначения в составе системы ADEM CAD/CAM/CAPP.

Список литературы

1. Кошин, А.А. Применимость параллельных вычислительных процессов в расчетных задачах технологии машиностроения / А.А. Кошин, А.А. Дьяконов // Технология машиностроения. – 2010. – №1 – С. 45–47.

2. Воеводин, В.В. Параллельные вычисления / В.В. Воеводин, Вл.В. Воеводин. – СПб.: БХВ-Петербург, 2004. 608 с.

3. Дьяконов, А.А. Стохастический подход к решению теплофизических и силовых задач теории шлифования / А.А. Дьяконов // Металлообработка. – 2008. – №2(44). – С.2–6.

4. Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ 2010610052 Российская Федерация. Пространственная многокритериальная модель процессов абразивной обработки / А.А. Дьяконов, А.В. Геренштейн, А.А. Кошин. – № 2009616027; заявл. 28.10.2009; зарегистр. 11.05.2010.

5. Дьяконов, А.А. Практическая реализация теории технологической обрабатываемости материалов в процессах абразивной обработки / А.А. Дьяконов, А.А. Кошин // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. – 2011. – № 6-3(290). – С. 18–25.