Современные информационные технологии/1. Компьютерная инженерия

к.т.н., доцент Малышев В.И.

Тольяттинский государственный университет, Россия

А.Н. Попов

Тольяттинский государственный университет, Россия

стохастическая имитационная модель рабочей поверхности шлифовального круга с учетом вибрационной правки

Одним из эффективных путей повышения качества обработки при шлифовании является правка алмазным правящим инструментом, совершающим высокочастотные механические колебания, в результате, которых рабочая поверхность круга (РПК) получает более высокую режущую способность по сравнению с обычной правкой [1].

Оптимизация взаимосвязанных процессов вибрационной правки и шлифования представляется в создании стохастической имитационной модели РПК процесса шлифования с вибрационной правкой круга, позволяющей прогнозировать выходные показатели шероховатости шлифованных поверхностей в широком диапазоне режимов обработки и характеристик шлифовального и правящего инструментов.

Стохастическая имитационная модель РПК представляет совокупность абразивных зерен расположенных в трехмерном пространстве на основе их стохастического распределения. В отличие от известных схем, описывающих параметры рельефа РПК на основе представления абразивных зерен в виде сфер, параболоидов, цилиндров и др. тел, в предложенной модели учтено кинематическое и ударно-импульсное воздействие алмазного правящего инструмента [1] на состояние РПК, выраженное процентным соотношением объемно-разрушенных и целых зерен, полученное в результате вибрационной правки. При моделировании объемно-разрушенные зерна с относительно острыми кромками принимали в виде конуса, целые - в виде сферы (рис. 1 а.б.). При этом учитывали вероятный размер самого зерна (в сотых долях миллиметра), определяемый характеристикой шлифовального круга.

Исходными данными являлись: характеристика шлифовального круга; амплитудно-частотные характеристики правки; режим процесса шлифования; обрабатываемая поверхность детали.

В качестве средства имитационной модели процесса шлифования выбрана интерактивная среда разработки MATLAB.

Визуальное представление стохастической имитационной модели рельефа РПК приведено на рис. 1.а.б.

а	б
Рис. 1. Модель рельефа участка рабочей поверхности круга: а – после обычной правки; б – после вибрационной правки.

На рис. 2 а. приведена фотография участка реального рельефа РПК после правки без наложения вибраций на алмазный правящий инструмент, а на рис. 2. б. такой же участок, но после вибрационной правки с амплитудой колебания 10 мкм и частотой 22 кГц. Фотографии выполнены на электронном микроскопе Tesla-ls при увеличении ×50.

Как видно, модель участка РПК и реальная поверхность участка РПК имеют принципиальную аналогию и показывают наличие особенностей формы зерен обусловленных обычной и вибрационной правкой круга.

а	б
Рис. 2. Реальный рельеф участка рабочей поверхности круга: а – после обычной правки; б – после вибрационной правки.

На рис. 3.а. представлен участок шлифованной поверхности, а на рис. 3.б поверхность, полученная в результате стохастического имитационного моделирования. Визуальное представление обоих изображений говорит о принципиальном тождестве этих поверхностей. Это дает основания полагать, что разработанная имитационная модель с достаточной достоверностью воспроизводит процесс формирования шлифованной поверхности детали.

а	б
Рис. 4. Графическое представление участка шлифованной поверхности детали: а – результат шлифования; б – результат моделирования.

Основные результаты моделирования были проверены в процессе производственных испытаний вибрационной (ультразвуковой) правки электрокорундовых шлифовальных кругов на операциях шлифования деталей двигателя в производстве ОАО «АВТОВАЗ» [2], которые показали их достаточного сходимость.

Работа выполнена при поддержке Федерального агентства по образованию в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры России на 2009-2013 годы» (мероприятие 1.2.2, контракт П990).

Литература:

1. Малышев, В.И. Формирование рабочей поверхности шлифовального круга при ультразвуковой правке / В.И. Малышев, С.В. Мурашкин, Р.В. Комлев // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. – 2010. – Вып. 2. – С. 40-43.

2. Малышев, В.И. Влияние ультразвуковой правки круга на качество шлифованных поверхностей в условиях автоматизированного производства / В.И. Малышев, С.В. Мурашкин, А.Н. Попов // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. – 2010. – Вып. 3. – С. 101-105.