Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.
Харьков, Национальный технический университет "Харьковский
политехнический институт", 2004. - 263 стр.
Специальность 05.03.01 - Процессы механической обработки, станки и
инструменты
Научный руководитель: д.т.н., профессор Доброскок В.Л.
Цель работы: Настоящая работа посвящена созданию основ
конструирования рабочей поверхности алмазно-абразивных кругов и
изучению методов регулирования статистических характеристик рабочей
поверхности на базе современной объектно-статистической методологии
3D моделирования алмазно-абразивных инструментов.
Научная новизна: Впервые в рамках единой методологии
статистического объектно-ориентированного 3D моделирования изучены
особенности трансформации и методы регулирования распределения
вершин зерен на рабочей поверхности алмазно-абразивных кругов. На
этапе изготовления инструмента - задание требований на зерновой
состав навески и/или использование смеси навесок зерен и/или
направленная ориентация зерен в абразивном слое. На этапе
эксплуатации - направленное изменение геометрических параметров
поверхности связки в ходе рабочего процесса.
Созданы основы конструирования алмазосодержащего слоя и рабочей поверхности алмазно-абразивных кругов на базе системы функциональных зависимостей связывающих между собой их основные статистические свойства: статистические характеристики распределения размеров зерен = требования к зерновому составу исходной навески; параметры композиционного закона распределения вершин зерен = параметры распределения размеров зерен и коэффициент относительной критической заделки зерен в связке; статистические характеристики распределения вершин зерен = параметры композиционного закона распределения.
Предложена обобщающая схема износа зерен основанная на корреляции величины износа зерна с глубиной залегания его вершины от уровня наиболее выступающих зерен. Изучено влияние параметров износа зерен на статистические характеристики распределения вершин зерен на рабочей поверхности алмазно-абразивных кругов. Получены уравнения регрессии для статистических характеристик распределения вершин зерен с учетом процессов их выпадения и износа.
На базе единого системного подхода определены параметры законов распределения размеров зерен для всех зернистостей шлифпорошков, микро- и субмикропорошков с обеспечением зернового состава по ДСТУ 3292-95.
Предложены и исследованы новые конструкции рабочей поверхности алмазно-абразивных кругов на токопроводных связках и рабочие процессы на их основе, обеспечивающие эффективность их использования путем регулирования рабочей поверхности в процессе работы. Практическая ценность: Исходя из результатов модельных и экспериментальных исследований, предложена конструкция рабочей поверхности алмазно-абразивных кругов (пат. 37898). Для регулирования в процессе шлифования статистических характеристик распределения вершин зерен разработаны способы электрохимического формообразования рабочей поверхности кругов на токопроводных связках (пат. 37932, 37898) и устройства для их реализации (пат. 37908, 37973). Разработанные технические решения реализованы при шлифовании многогранных сменных пластин (МНТК "Практика", г. Харьков) и метчиков (ЗАО "Харьковский инструментальный завод"). Экономический эффект от внедрений результатов работы составляет более 30 тыс. грн. Результаты исследований используются в учебном процессе кафедры "Резание материалов и режущие инструменты" НТУ "ХПИ" в дисциплине "Объектно-ориентированное моделирование рабочих процессов". Методологические подходы к изучению и совершенствованию рабочих процессов алмазного шлифования инструментальных материалов
Анализ подходов к совершенствованию рабочих процессов алмазного шлифования труднообрабатываемых материалов
Методы регулирования статистических характеристик параметров рабочей поверхности абразивно-алмазных кругов
Объектно-ориентированная методология статистического 3D моделирования и возможности комплексного исследования алмазно-абразивных кругов
Цель и задачи исследования
Общая характеристика использованных методов и методик исследований алмазно-абразивных кругов и процесса шлифования
Общие условия исследования, применяемые инструменты, оборудование и приборы
Определение выходных показателей процесса шлифования
Статистическая оценка выходных показателей процесса шлифования
Методика лазерного топографирования рабочей поверхности алмазно-абразивных кругов при экспериментальном изучении статистических характеристик
Методика моделирования реального процесса формообразования рабочей поверхности шлифовальных кругов в процессе шлифования
Общая характеристика методологии исследований на основе 3D статистического объектно-ориентированного моделирования
Обоснование и применение аналитико-статистических методов повышения уровня реалистичности 3D моделирования алмазно-абразивных кругов
Обоснование необходимости модификации известных статистических законов распределения применительно к поставленным задачам статистического моделирования шлифовальных кругов
Определение вида и степени взаимосвязи статистических характеристик распределения размеров зерен в навеске алмазного порошка с его зерновым составом
Комплексный анализ алмазно-абразивных шлиф-, микро- и субмикропорошков по ГОСТ 9206-80 и ДСТУ 3292-95 на основе модифицированных параметров распределения размеров зерен
Анализ применимости модельной формы зерен и статистических законов распределения их размеров по коэффициенту заполнения модельного объема
Выводы
Системный анализ статистических характеристик параметров рабочей поверхности шлифовального круга и методов их регулирования
Основные параметры рабочей поверхности и условия, влияющие на их формирование в процессе изготовления и эксплуатации кругов
Репрезентативность параметров абразивного слоя и рабочей поверхности при 3D моделировании
Верификация методологии 3D моделирования рабочей поверхности алмазно-абразивного инструмента
Комплексный подход к регулированию статистических характеристик распределения вершин зерен на этапах изготовления и эксплуатации кругов
Выводы
Практическая реализация принципов направленного регулирования статистических характеристик шлифовальных кругов
Шлифование метчиков с регулированием статистических характеристик кругов путем размерного формообразования рабочей поверхности в процессе работы
Практическое применение разработанных процессов алмазного шлифования при обработке многогранных режущих пластин по периферии
Технико-экономические показатели внедрения разработанных рабочих процессов
Выводы
Общие выводы по работе
Список использованных источников
Приложения
Созданы основы конструирования алмазосодержащего слоя и рабочей поверхности алмазно-абразивных кругов на базе системы функциональных зависимостей связывающих между собой их основные статистические свойства: статистические характеристики распределения размеров зерен = требования к зерновому составу исходной навески; параметры композиционного закона распределения вершин зерен = параметры распределения размеров зерен и коэффициент относительной критической заделки зерен в связке; статистические характеристики распределения вершин зерен = параметры композиционного закона распределения.
Предложена обобщающая схема износа зерен основанная на корреляции величины износа зерна с глубиной залегания его вершины от уровня наиболее выступающих зерен. Изучено влияние параметров износа зерен на статистические характеристики распределения вершин зерен на рабочей поверхности алмазно-абразивных кругов. Получены уравнения регрессии для статистических характеристик распределения вершин зерен с учетом процессов их выпадения и износа.
На базе единого системного подхода определены параметры законов распределения размеров зерен для всех зернистостей шлифпорошков, микро- и субмикропорошков с обеспечением зернового состава по ДСТУ 3292-95.
Предложены и исследованы новые конструкции рабочей поверхности алмазно-абразивных кругов на токопроводных связках и рабочие процессы на их основе, обеспечивающие эффективность их использования путем регулирования рабочей поверхности в процессе работы. Практическая ценность: Исходя из результатов модельных и экспериментальных исследований, предложена конструкция рабочей поверхности алмазно-абразивных кругов (пат. 37898). Для регулирования в процессе шлифования статистических характеристик распределения вершин зерен разработаны способы электрохимического формообразования рабочей поверхности кругов на токопроводных связках (пат. 37932, 37898) и устройства для их реализации (пат. 37908, 37973). Разработанные технические решения реализованы при шлифовании многогранных сменных пластин (МНТК "Практика", г. Харьков) и метчиков (ЗАО "Харьковский инструментальный завод"). Экономический эффект от внедрений результатов работы составляет более 30 тыс. грн. Результаты исследований используются в учебном процессе кафедры "Резание материалов и режущие инструменты" НТУ "ХПИ" в дисциплине "Объектно-ориентированное моделирование рабочих процессов". Методологические подходы к изучению и совершенствованию рабочих процессов алмазного шлифования инструментальных материалов
Анализ подходов к совершенствованию рабочих процессов алмазного шлифования труднообрабатываемых материалов
Методы регулирования статистических характеристик параметров рабочей поверхности абразивно-алмазных кругов
Объектно-ориентированная методология статистического 3D моделирования и возможности комплексного исследования алмазно-абразивных кругов
Цель и задачи исследования
Общая характеристика использованных методов и методик исследований алмазно-абразивных кругов и процесса шлифования
Общие условия исследования, применяемые инструменты, оборудование и приборы
Определение выходных показателей процесса шлифования
Статистическая оценка выходных показателей процесса шлифования
Методика лазерного топографирования рабочей поверхности алмазно-абразивных кругов при экспериментальном изучении статистических характеристик
Методика моделирования реального процесса формообразования рабочей поверхности шлифовальных кругов в процессе шлифования
Общая характеристика методологии исследований на основе 3D статистического объектно-ориентированного моделирования
Обоснование и применение аналитико-статистических методов повышения уровня реалистичности 3D моделирования алмазно-абразивных кругов
Обоснование необходимости модификации известных статистических законов распределения применительно к поставленным задачам статистического моделирования шлифовальных кругов
Определение вида и степени взаимосвязи статистических характеристик распределения размеров зерен в навеске алмазного порошка с его зерновым составом
Комплексный анализ алмазно-абразивных шлиф-, микро- и субмикропорошков по ГОСТ 9206-80 и ДСТУ 3292-95 на основе модифицированных параметров распределения размеров зерен
Анализ применимости модельной формы зерен и статистических законов распределения их размеров по коэффициенту заполнения модельного объема
Выводы
Системный анализ статистических характеристик параметров рабочей поверхности шлифовального круга и методов их регулирования
Основные параметры рабочей поверхности и условия, влияющие на их формирование в процессе изготовления и эксплуатации кругов
Репрезентативность параметров абразивного слоя и рабочей поверхности при 3D моделировании
Верификация методологии 3D моделирования рабочей поверхности алмазно-абразивного инструмента
Комплексный подход к регулированию статистических характеристик распределения вершин зерен на этапах изготовления и эксплуатации кругов
Выводы
Практическая реализация принципов направленного регулирования статистических характеристик шлифовальных кругов
Шлифование метчиков с регулированием статистических характеристик кругов путем размерного формообразования рабочей поверхности в процессе работы
Практическое применение разработанных процессов алмазного шлифования при обработке многогранных режущих пластин по периферии
Технико-экономические показатели внедрения разработанных рабочих процессов
Выводы
Общие выводы по работе
Список использованных источников
Приложения