LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Прогнозування робочих характеристик абразивних інструментів на основі статистичного моделювання їх структури

відповідає середньої відстані між центрами сусідніх зерен. Об'єм абразивної фази в області, яка обмежена радіус-вектором відносною довжиною e2, приблизно відповідає половині об'єму контактуючих зерен, якщо при цьому не враховується зерно, розташоване у центрі. Таким чином, середнє число контактів зерна з іншими зернами може бути визначено за залежністю

(6)

де e2 - відносна відстань, що відповідає розташуванню третього екстремуму парної кореляційної функції; - значення парної кореляційної функції для відносної відстані ρi; Qi - область "сканування" абразивного простору (рис. 6); - середній об'єм зерна, визначений на етапі моделювання наважок зерен.

Для експериментально визначених значень були знайдені коефіцієнти рівняння регресії , що забезпечують максимальну відносну похибку розрахунку 2.4%

, (7)

Другий екстремум e1 функції відповідає умовній області контакту зерен. З ростом концентрації зерен (і зменшенням відносної відстані e1) за рахунок їх взаємної орієнтації і більш щільного упакування збільшується область контакту зерен.

Концентрація абразивної фази в області контакту зерна із сусідніми зернами є часткою площі сфери відносним радіусом e1, що відповідає значенню на цій відстані. Звідси, величина KZ, що характеризує щільність прилягання зерен одне до одного (рис. 9), може визначатися за залежністю

, (8)

де kKz = 5.71; - значення парної кореляційної функції для відносної відстані e1; - середнє число контактів зерна з іншими зернами.

У роботі приймалася гіпотеза, що під час часткового чи повного розплавлювання зв'язка концентрується у місцях контакту абразивних зерен пропорційно їх об'єму. Середній об'єм зв'язки WZ, що приходиться на один контакт, визначався як

, (9)

де q - емпіричний коефіцієнт, що характеризує концентрацію зв'язки у місцях контакту зерен (q = 0.500.65); W - об'єм зв'язки, що приходиться на одне зерно; середнє число контактів зерна з іншими зернами.

Для містка зв'язки циліндричної форми формула, що пов'язує середній діаметр зерен , половину товщини містка зв'язки H і перетин зв'язки у місці контакту dзв, може бути представлена у наступному вигляді

(10)

де - середній діаметр зерен ; H - половина товщини містка зв'язки.

Сила зчеплення зерен у контакті

, (11)

де σВ - міцність зв'язки.


Рис. 10. Залежність міцності абразивного інструменту на згин від зернистості і концентрації зв'язки (концентрація абразивної фази φG = 0.5, шліфувальний матеріал – електрокорунд 25А, зв'язка К5)



Згідно (1) міцність абразивного інструменту визначалася залежністю

. (12)

Таким чином, на основі статистичного моделювання і мікроскопічного аналізу визначається міцність абразивного інструменту (рис. 10) - базова характеристика, що дозволяє прогнозувати його експлуатаційні властивості.

У п'ятому розділі представлені результати використання теоретичних залежностей, які були отримані при статистичному моделюванні та аналізі структури абразивного інструменту.

На основі розрахованих значень міцності інструменту визначені розривні і робочі кутові швидкості обертання круга. Залежність для розрахунку розривної кутової швидкості обертання може бути представлена у наступному вигляді

(13)

де g - прискорення вільного падіння; γ - βага одиниці матеріалу; μ - коефіцієнт Пуассона (μ = 0.15); RЗ - зовнішній радіус круга; RВ - внутрішній радіус круга (чи зовнішній радіус планшайби).

Визначено залежність, що зв'язує ступінь твердості абразивного інструменту (глибину лунки, прорізуваної в абразивному інструменті в умовах регламентованих ГОСТ 18118-79) з характеристиками структури

(14)

де Fc - сила зчеплення зерен у контакті; Z - питоме число контактів (число контактів в одиниці об'єму); - середній діаметр зерен.

Точність оцінки твердості при використанні розробленої моделі перевірялася шляхом порівняння стандартних і розрахункових значень глибини лунки hл для типових абразивних інструментів на зв'язці К5, виготовлених з електрокорунду 25А зернистістю №1263, з різною концентрацією абразивної фази і зв'язки. Показано, що запропонована статистична модель структури дозволяє прогнозувати робочі властивості абразивного інструменту при варіюванні концентрації зв'язки, зерен та зернистості шліфувального матеріалу.

Крім забезпечення заданих робочих характеристик абразивного інструменту перед українськими виробниками також стоїть задача гармонізації стандартів ГОСТ і FEPA на шліфувальні матеріали. Відповідно до розробленої методики здійснено імітаційний контроль зернового складу моделей наважок зерен, сформованих відповідно до вимог FEPA (ряди F і P), але з використанням номінальних розмірів вічок сит за ГОСТ 3647-80.

Аналіз співвідношень фракційного складу зерен для близьких варіантів зернистостей шліфувальних матеріалів за ГОСТ і FEPA дозволив уточнити рекомендовану у Додатку 6 стандарту ГОСТ 3647-80 відповідність зернистостей для FEPA ряд F.

Вибір зернистості відповідно до ГОСТ заснований на неперевищенні розмірів вічок сита для основної фракції по FEPA вічками сита основної фракції за ГОСТ. Тобто, використовуються матеріали меншої зернистості, однак при цьому не враховується ступінь відповідності зернових складів по фракціях і критерії вибору зернистості.

Встановлено відповідність зернистостей ГОСТ і FEPA ряд P. Показано можливість розширення відповідності зернистостей ГОСТ 3647 80 і FEPA ряд F на основі додаткового використання шліфувальних інструментів більшої зернистості, якщо клас шорсткості не є головним критерієм обробки, але необхідно забезпечити більшу її продуктивність (табл. 1).

На основі результатів досліджень з використанням об'єктно-орієнтованого підходу розроблені робочі процеси шліфування криволінійних поверхонь (пат. 71382) і доведення лезового інструменту (пат. 71373), що дозволяють знизити систематичні і випадкові технологічні похибки на етапах проектування і виконання абразивної обробки.

Для реалізації схеми робочого процесу шліфування криволінійних поверхонь утворююча абразивного інструменту розбивалася на ряд ділянок, сполучених з відповідною ділянкою профілюючого інструменту. У середині кожної ділянки задавалося знімання по нормалі до поверхні In при абразивній обробці. Відступ tn на границі кожної ділянки абразивного інструменту визначався за формулою

, (15)

де k - технологічний коефіцієнт, що залежить від оброблюваного матеріалу; In ваговий знос оброблюваного матеріалу у точці по нормалі до поверхні при абразивній обробці, г; - середній діаметр зерен, мкм; Rz- задана шорсткість поверхні деталі, що шліфується, мкм; а = 0.30.5 мпіричний коефіцієнт, що залежить від оброблюваного матеріалу і твердості шліфувального круга; b= 0.10.4 мпіричний коефіцієнт, що залежить від структури круга; Pn - нормальне навантаження у точці, Н; V - швидкість різання, м/с; Т