УДК 621.92
DOI: 10.18503/1995-2732-2021-19-4-98-106
Аннотация
Прогнозирование точности обработки на стадии проектирования операции шлифования с ЧПУ в цифровой среде является актуальной задачей в силу отсутствия у различных производителей САПР инструмента, позволяющего контролировать управляющие программы на возможность обеспечения заданной точности обработки при изготовлении партии деталей. Для решения данной задачи предложено использовать цифровой двойник формообразования обрабатываемой поверхности, который позволяет прогнозировать погрешности обработки по расчетным значениям радиусов в конце цикла круглого врезного шлифования с учетом влияния переменных технологических факторов. В данной статье представлена модель формообразования радиусов шлифуемой поверхности, позволяющая вести расчет переменной глубины резания на всех участках обрабатываемой поверхности на каждом обороте заготовки в зависимости от податливости каждого участка вала по всей длине шлифования с учетом колебания припуска и затупления шлифовального круга. Внедрение цифрового двойника позволит решить задачу прогнозирования точности обработки на стадии проектирования операции шлифования с ЧПУ. Представленные в статье модели получены на основе имитационного моделирования с использованием аналитических методов математического моделирования, базирующихся 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 нежесткого вала с эллипсным профилем, который впервые учитывает взаимосвязь и влияние на точность обработки глубины резания, режимов резания, физико-механических свойств обрабатываемого металла, силы резания, упругих деформаций технологической системы, кинематики процесса круглого врезного шлифования, геометрии зоны резания, колебания припуска, затупления круга, переменной жесткости вала по длине обработки. В результате в статье представлена часть разработанного впервые методологического и математического обеспечения для цифрового двойника формообразования обрабатываемой поверхности. Применение цифрового двойника формообразования обрабатываемой поверхности в производстве имеет большую практическую значимость, так как позволяет вести автоматизированный контроль управляющих программ для станков с ЧПУ на возможность обеспечения достижимой точности обработки при изготовлении партии деталей.
Ключевые слова
Круглое врезное шлифование, цифровой двойник, погрешность обработки, формообразование обрабатываемой поверхности, переменные условия обработки.
Для цитирования
Акинцева А.В., Переверзев П.П., Дегтярева-Кашутина А.С. Цифровой двойник формообразования обрабатываемой поверхности нежесткого вала с эллипсным профилем при круглом врезном шлифовании // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2021. Т.19. №4. С. 98–106. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2021-19-4-98-106
1. Спирин В.А., Красильников М.А., Михайлов А.А. Методология комплексного расчета точности обработки для токарных станков с ЧПУ // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. 2012. Т. 14. № 2. С. 77–89.
2. Кольцов А.Г. Методика построения математической модели точности технологического оборудования на базе многооперационного станка // Вестник УГАТУ. 2013. Т. 17. № 8(61). С. 106–116.
3. Кондрашов А.Г., Сафаров Д.Т. Прогнозирование точности при обработке резанием // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2014. № 12. С. 63–69.
4. Chiu H.W., Lee C. Hung. Prediction of machining accuracy and surface quality for CNC machine tools using data driven approach // Advances in Engineering Software. 2017. Vol. 114. Pp. 246–257.
5. Hangzhuo Yu, Shengfeng Qin, Guofu Ding, Lei Jiang, Lei Han Integration of tool error identification and machining accuracy prediction into machining compensation in flank milling // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2019. Vol. 102. Pp. 3121–3134.
6. Soori M., Arezoo B., Habibi M. Accuracy analysis of tool deflection error modelling in prediction of milled surfaces by a virtual machining system // Int. J. Computer Applications in Technology. 2017, vol. 55(4), pp. 308–321.
7. 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.
8. Hecker R.L., Liang S.Y. Predictive modeling of surface roughness in grinding / International Journal of Machine Tools & Manufacture. 2003. Vol. 43. Pp. 755–761.
9. 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.
10. Soler Ya.I., Nguyen Van Le, Nguyen Chi Kien Рrediction of shape precision of hardened steel flat parts at pendular grinding with periphery of the abrasive wheel // Международный научно-исследовательский журнал. 2013. №12–1. C. 128–134.
11. Soler Ya.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.
12. Лурье Г.Б. Теория рабочего цикла при круглом шлифовании и его автоматизация / Г.Б. Лурье // Основные вопросы высокопроизводительного шлифования. М.: Машгиз, 1960. С. 87–108.
13. Акинцева А.В., Переверзев П.П., Ардашев Д.В. Силовая модель процесса внутреннего шлифования / СТИН. 2019. №11. С. 34–37.
14. Акинцева А.В., Переверзев П.П., Ардашев Д.В. Расчет диапазонов затупления шлифовальных кругов различных характеристик между правками // СТИН. 2019. №11. С. 37–40.
15. Переверзев П.П., Акинцева А.В. Моделирование ограничений по точности обработки при проектировании оптимальных циклов // Вестник ЮУрГУ. 2016. №2. С. 61–71.