ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 621.92
DOI: 10.18503/1995-2732-2022-20-1-95-104
Аннотация
Прогнозирование точности на операциях круглого шлифования с ЧПУ является сложной и до сих пор полностью не решенной задачей. Актуальность задачи обуславливается отсутствием у различных производителей цифрового инструмента, позволяющего контролировать управляющие программы на возможность обеспечения заданной точности обработки. Для решения данной задачи предложено использовать цифровой двойник операции круглого шлифования, который описывает процесс формообразования поверхности. Целью работы является разработка модели расчета глубины резания, которая позволит рассчитывать глубину резания в разных сечениях обрабатываемой поверхности при круглом врезном шлифовании вала с переменной податливостью по всей длине шлифования. Модель расчета глубины резания в разных сечениях представляет собой «цифровой двойник» процесса шлифования, который симулирует процесс съема слоя металла переменной толщины одновременно по всей длине шлифуемой поверхности на каждом обороте заготовки с учетом переменной податливости технологической системы. В результате становится возможным расчет текущих значений размеров шлифуемой поверхности, по которым можно рассчитать погрешность обработки диаметральных размеров, формы и взаимного расположения поверхностей. Для разработки модели использованы методы имитационного моделирования, аналитические методы математического моделирования, базирующиеся на фундаментальных физических законах и основных положениях механики резания и теории пластической деформации металла в зоне стружкообразования. Научная новизна приведенных в данной статье исследований заключается в разработке цифрового двойника формообразования обрабатываемой поверхности, который впервые устанавливает взаимосвязь между глубиной резания, режимами резания, упругими деформациями, силами резания и т.д. с точностью обработки. Представленную в данной статье модель расчета глубины резания возможно использовать не только для прогнозирования точности обработки в системе контроля управляющей программы ЧПУ, но и для оптимизации режимов резания проектируемой операции. Это обуславливает большую практическую значимость полученных результатов в производстве.
Ключевые слова
круглое шлифование, цифровой двойник, модель глубины резания, жесткость технологической системы, погрешность обработки.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (грант № FENU-2020-0020).
Для цитирования
Акинцева А.В., Переверзев П.П. Моделирование изменения глубины резания в разных сечениях обрабатываемой поверхности в цифровом двойнике операции круглого врезного шлифования с ЧПУ // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2022. Т. 20. №1. С. 95–104. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2022-20-1-95-104
1. Gong Y.D., Wang B., Wang W.S. The simulation of grinding wheels and ground surface roughness based on virtual reality technology // Journal of Materials Processing Technology. 2002. Vol. 129. Pp. 123–126.
2. Hecker R., Liang S.Y. Predictive modeling of surface roughness in grinding // I. J. of Machine Tools and Manufacture. 2003. Vol. 43(8). Pp. 755–761.
3. Zhou X., Xi F.Modeling and predicting surface roughness of the grinding process // International Journal of Machine Tools & Manufacture. 2002. Vol. 42. Pp. 969–977.
4. Kumar S., Paul S. Numerical modelling of ground surface topography: effect of traverse and helical superabrasive grinding with touch dressing // Production Engineering. 2012. Vol. 6 (2). Pp. 199–204.
5. Широков А.В., Осипов А.П. К вопросу о прогнозировании и обеспечении параметров шероховатости шлифованной поверхности // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2007. №6. C. 76–88.
6. Воронов С.А., Вэйдун Ма, Воронова И.С. Стохастическая модель процесса абразивной обработки. Кинематика плоского шлифования // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2017. №11. C. 68–78.
7. Козлов А.М., Ефремов В.В. Формирование микрорельефа при обработке абразивным инструментом // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2004. №1. C. 59–64.
8. Новоселов Ю.К., Богуцкий В.Б., Дзюбаба Р.Н. Прогнозирование параметров шероховатости поверхности при абразивной обработке // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. №8. C. 262–269.
9. Voronov S.A., Veidun M. Mathematical Modeling of the Cylindrical Grinding Process // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2017. Vol. 46(44). Pp. 394–403.
10. SolerYa.I., Nguyen Van Le Modeling and predicting flatness deviations under plane grinding of parts made of 30HGSA hardened steel // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2016. № 4 (111). Pp. 54–65.
11. Колтунов И.И., Лобанов А.С. Зависимость точности шлифования от параметров наладки // Известия Московского государственного технического университета МАМИ. 2012. №1(13). C. 223–226.
12. Osipov A.A., Osipov A.P. Theoretical research of workpiece surface forming in grinding // Materials Today: Proceeding. 2020. Vol. 38. Pp. 1–3.
13. Акинцева А.В. Основные этапы моделирования послойного съема металла с применением цифрового двойника операции круглого шлифования с ЧПУ // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение. 2020. №3. C. 48–58.
14. Переверзев П.П. Модель формирования погрешностей внутришлифовальной обработки // СТИН. 2016. № 6. C. 25–30.
15. Akintseva A.V., Pereverzev P.P. Complex optimization of parameters for controlling the cycle of internal grinding by the method of dynamic programming // J. MATEC Web of Conferences. 2017. Vol. 129. No. 01019.