Отчет о выполнении 4 этапа Государственного контракта №14. 740. 11. 1071 от 24. 05. 2011 г. Исполнитель: Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тольяттинский государственный университет»

Интенсивность шума s отражает как интенсивность флуктуаций скорости врезной подачи, так и интенсивность флуктуаций постоянной времени. Для реализации вероятностной модели цикла шлифования разработано программа в среде MatLAB 7, листинг которой представлен в Приложении 1. 2.4. Результаты обработки экспериментальных данных шлифования с учетом случайных погрешностей После выполнения экспериментального исследования процесса шлифования на протяжении 2, 3 и 4 этапов работы, был получен комплекс значений, сведенных в виде табличных данных. Образец представления экспериментальных данных приведен в табл. 2. Указанные экспериментальные значения были использованы для получения детализированных зависимостей показателей шлифования и правки. Далее, на основе программы в системе MATLAB (табл. 3), были получены значения параметров цикла с учетом флуктуаций во время цикла шлифования. Таблица 2 представление экспериментальных данных №001 n,об Py, Н Pz, Н Py/Pz N, кВт δ, мкм Vδ,мкм/с V,мкм/с УД, км 1 13,3 4,84 1,83 0,128 0,01 1,02 0,0251 0,397 2 67,3 25,2 2,41 0,512 0,24 13,6 0,605 5,57 3 124 47,4 2,48 1,14 0,9 11,7 2,27 9,3 4 172 64,9 2,64 1,86 1,7 11,2 4,46 11,9 5 231 88,1 2,57 2,51 2,4 12,9 6 14,6 6 288 109 2,55 3,07 2,9 14,1 7,2 17,4 7 345 129 2,47 3,71 3,4 13,8 8,48 19,5 8 386 144 2,45 4,37 3,9 14 9,61 21,3 9 416 155 2,43 4,67 4,3 13,6 10,6 22,6 10 439 163 2,4 4,91 4,5 13,5 11 23,6 11 469 172 2,42 5,23 4,8 14 11,8 24,5 12 509 185 2,43 5,58 5,05 17,9 12,4 26,7 13 552 199 2,41 5,94 5,45 19,4 14,5 28,6 14 571 205 2,39 6,19 6,1 17,1 15,1 29,4 15 591 212 2,4 6,53 6,25 17,5 15,3 30,3 16 602 215 2,37 6,58 6,35 17,6 15,3 31,2 17 593 214 2,36 6,59 6,75 15,2 16,5 30,7 18 585 210 2,36 6,67 6,75 15,2 16,4 30,2 19 581 210 2,36 6,5 6,3 15,1 15,3 30,1 20 584 211 2,34 6,5 6,35 15,9 15,4 30,4 21 582 209 2,32 6,54 6,4 15,6 16 30,2 22 588 211 2,32 6,54 6,35 16,9 16,3 30,4 23 577 207 2,31 6,54 6,5 14,4 15,9 29,8 24 571 206 2,28 6,43 6,5 15,6 15,8 29,7 25 588 214 2,27 6,61 6,6 18,1 16 30,6 26 601 218 2,28 6,66 6,75 17,9 16,5 31,1 27 604 220 2,26 6,69 6,75 17,2 16,3 31,5 28 611 223 2,25 6,86 7,1 19 17,2 32,2 29 602 221 2,25 6,8 6,75 16,2 17 31,9 30 587 219 2,24 6,66 6,5 15 16,6 31,3 31 572 212 2,24 6,69 6,7 14,7 16,3 30,6 32 574 212 2,24 6,54 6,5 16,6 15,9 30,9 33 591 216 2,23 6,59 6,75 19,1 16,4 32 34 597 219 2,22 6,77 7,25 17,8 17,7 32 35 599 217 2,2 6,77 7,1 17 17,4 31,9 36 611 219 2,2 6,83 6,55 20,2 17,3 33 37 605 220 2,18 6,78 6,55 16,6 16,1 33,2 38 560 206 2,15 6,7 6,3 10,9 15,5 31,3 39 482 180 2,1 6,22 5,9 4,81 14,5 27,4 40 417 158 2,02 5,38 4,75 4,8 11,6 24,6 41 364 139 1,92 4,83 3,6 4,48 9,07 22,8 42 317 124 1,82 4,21 6,85 5,19 10,2 20,9 43 278 111 1,77 3,78 6,6 4,06 9,11 18,9 44 241 98,7 1,62 3,25 3 4,47 7,54 17,7 45 210 86,2 1,58 2,86 2,9 4,04 7,3 16,4 46 192 80,3 1,5 2,62 2,4 4,6 6,2 15,7 47 169 70,7 1,39 2,34 2,4 3,74 6,3 14,8 48 150 63,9 1,41 2,08 2,65 4,05 6,69 13,7 49 125 53,2 1,29 1,84 2,05 1,82 5,24 12,4 50 99,2 44,5 1,2 1,55 1,65 0,899 4,17 11,1 51 74 34,8 1,09 1,23 1,4 0,462 3,64 9,86 52 59,9 30 0,744 1,01 1,55 1,44 4,19 8,85 Обозначения: n – номер оборота заготовки; Py, Pz – составляющие силы резания, Н; – отношение составляющих силы резания; N – мощность шлифования, кВт; δ – толщина слоя металла при шлифовании, мкм; Vδ – скорость перемещения шлифовальной бабки, мкм/сек; VМ – скорость съема металла при шлифовании, мкм/сек. Δ – упругая деформация системы СПИД, мкм. На рис. 12-26 представлены результаты расчета экспериментальных зависимостей: силы Ру от толщины срезанного за оборот заготовки металла δ; толщины δ от перемещения шлифовальной бабки x; удельной энергии шлифования от толщины среза a. Зависимости Py(δ), a(x) и U(a) получены как после обычной правки круга, так и с применением дополнительной энергии колебаний. Рис. 12 Зависимости показателей цикла шлифования: образец № 3 (Режим правки T=0,01мм/ход; s=0,15м/мин). УЗ-правка АГ Рис. 13 Зависимости показателей цикла шлифования: образец № 1 (Режим правки T=0,01мм/ход; s=0,15м/мин). Обычная правка АГ Рис. 14 Зависимости показателей цикла шлифования: образец № 2 (Режим правки T=0,01мм/ход; s=0,15м/мин). УЗ-правка АГ Рис. 15 Зависимости показателей цикла шлифования: образец № 2 (Режим правки T=0,01мм/ход; s=0,15м/мин). Обычная правка АГ. Рис. 16 Зависимости показателей цикла шлифования: образец № 1 (Режим правки T=0,02мм/ход; s=0,1м/мин). УЗ-правка НК Рис. 17 Зависимости показателей цикла шлифования: образец № 1 (Режим правки T=0,02мм/ход; s=0,1м/мин). Обычная правка НК Рис. 18 Зависимости показателей цикла шлифования: образец № 1 (Режим правки T=0,02мм/ход; s=0,1м/мин). УЗ-правка АГ Рис. 19 Зависимости показателей цикла шлифования: образец № 1 (Режим правки T=0,02мм/ход; s=0,1м/мин). Обычная правка АГ С=50,100,150 N/мкм Рис. 20 Зависимости показателей цикла шлифования: образец № 2 (Режим правки T=0,03мм/ход; s=0,05м/мин). УЗ-правка НК Рис. 21 Зависимости показателей цикла шлифования: образец № 2 (Режим правки T=0,03мм/ход; s=0,05м/мин). Обычная правка НК С=50,100,150 N/мкм Рис. 22 Зависимости показателей цикла шлифования: образец № 2 (Режим правки T=0,01мм/ход; s=0,05м/мин). Обычная правка НК С=50,100,150 N/мкм Рис. 23 Зависимости показателей цикла шлифования: образец № 2 (Режим правки T=0,01мм/ход; s=0,05м/мин). Обычная правка НК Рис. 24 Зависимости показателей цикла шлифования: образец № 2 (Режим правки T=0,03мм/ход; s=0,15м/мин). УЗ-правка НК С=50,100,150 N/мкм Рис. 25 Зависимости показателей цикла шлифования: образец № 2 (Режим правки T=0,03мм/ход; s=0,15м/мин). Обычная правка НК С=50,100,150 N/мкм Рис. 26 Зависимости показателей цикла шлифования: образец № 1 (Режим правки T=0,03мм/ход; s=0,15м/мин). УЗ-правка АГ С=50,100,150 N/мкм Рис. 27 Зависимости показателей цикла шлифования: образец № 1 (Режим правки T=0,03мм/ход; s=0,15м/мин). Обычная правка АГ На основе оценки влияния энергии УЗК на процесс шлифования, можно сделать общие выводы: Составляющая Py силы шлифования практически во всех случаях больше после обычной правки круга. Максимальное значение толщины срезанного с заготовки слоя металла составляет около 7 мкм независимо от метода правки круга. Удельная энергия шлифования в условиях воздействия энергии ультразвукового поля существенно меньше, чем при традиционных условиях обработки. 3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ. Полученные в четвертом этапе результаты теоретических и экспериментальных исследований являются логическим продолжением результатов исследований второго и третьего этапов. Результаты экспериментальных исследований процессов шлифования и правки шлифовальных кругов позволили определить области технологических условий при которых имеет место наибольший эффект от применения дополнительной энергия ультразвуковых колебаний. Отработана система управления процессом функционирования комбинированной ультразвуковой обработки на станках с ЧПУ. Теоретические исследования позволили определить критические параметры ультразвуковой правки, при которых обеспечивается рельеф рабочей поверхности круга с наибольшей режущей способностью. Получены данные о стохастическом характере протекания автоматического цикла шлифования с применением энергии ультразвукового поля. В целом, результаты могут лечь в основу создания теории комбинированных технологий механической обработки кристаллических материалов с применением энергии ультразвуковых технологий. Результаты исследований позволят повысить производительность операций шлифования и улучшить качество шлифуемых изделий. В рамках учебного процесса на лабораторных и практических занятий, применяются модернизированные шлифовальный станок Walter CNC50, оснащенные ультразвуковым колебательными системами. Выполнение этих работ на данном модернизированном автоматизированном оборудовании позволят развить навыки проектирования комбинированных технологий с применением дополнительной энергии ультразвука на автоматизированном оборудовании, повысить качественный уровень проработки программных циклов на современных станках с ЧПУ. Отметим, что результаты исследований нашли отражение при изготовлении образцов техники и технологии ультразвуковой обработки, отмеченных двумя дипломами на международной выставке «Техника» в г. Белград (Сербия). Получено положительное решение на получение патента «Способ определения функции распределения вершин абразивных зерен в поверхностном слое шлифовального круга. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Выполненные в четвертом этапе теоретические и экспериментальные исследования подтвердили положение о повышении эффективности обработки при переходе от традиционной монотехнологии шлифования к инновационным технологиям с использованием концентрированных потоков дополнительной энергии ультразвуковых колебаний. Исследования подтвердили также положение о том, что одним из эффективных способов использования дополнительной энергии при шлифовании кристаллических материалов является ультразвуковая правка шлифовальных кругов. Заявленная цель проекта: 1.Повышение эффективности абразивной обработки труднообрабатываемых материалов путем направленного воздействия на инструмент и/или технологическую среду дополнительной энергии ультразвуковых колебаний (УЗК) на базе исследования кинетики фрактальной перестройки кристаллической микроструктуры обрабатываемого материала. 2. Подготовка и закрепление в сфере науки и образования высококвалифицированных научных и научно-педагогических кадров способных решать конкурентоспособные инновационные задачи Работа по четвертому этапу были направлены для решения задач по достижению поставленной цели. В результате проведенных исследований показано, что наложение на инструмент дополнительных колебаний УЗ-частоты обеспечивает повышение режущей способности шлифовального круга. Особенности формирования рабочей поверхности круга при ультразвуковой правке создает возможность повышения ресурса работы правящего инструмента по сравнению с обычной правкой. Анализируя результаты первых трех этапов исследований, можно констатировать, что задачи четвертого этапа проекта полностью выполнены. На базе анализа результатов можно теперь сформулировать задачи пятого заключительного этапа проекта. В самом общем виде эти задачи представлены в календарном плане НИР. Основные задачи: Оптимизация параметров комбинированных технологий шлифования труднообрабатываемых кристаллических материалов в автоматическом цикле с воздействием УЗК. Имитационное моделирование шлифования и правки УЗК как системы «правящий инструмент – шлифовальный круг – деталь». Фрактальный анализ динамики образования профиля шлифованной поверхности при шлифовании УЗК. Еще одной важной задачей, вытекающих из результатов четвертого этапа и проекта в целом является внедрение результатов исследований в учебный процесс с целью как освоения студентами методологии научных исследований, так и применения комбинированных гибридных технологий при курсовом и дипломном проектировании, в дальнейших научных исследованиях и научной практике. Результаты работы четвертого этапа внедрены в учебный процесс подготовки магистрантов по специальности 151000.68 «Технология машиностроение» и бакалавров по профилю 150700.62 «Технология и оборудования автоматизированных машиностроительных производств». Ряд положений и выводов, полученных в ходе исследования нашли отражение в трех зарубежных публикациях и положительном решении на получение патента. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ Корчак, С.Н. Производительность процесса шлифования стальных деталей - М.: Машиностроение, 1975. Михелькевич, В.Н. Автоматическое управление шлифованием./В.Н. Михелькевич. - М.: Машиностроение, 1975 - 304 с. Решетов, А.Г. Автоматизация шлифования и размерного контроля деталей. Учебное пособие - СПб Политехника, 2003 -193 с. Федосеев, О.Б. Анализ цикла врезного шлифования с учетом случайных погрешностей /. О.Б. Федосеев, В.И. Малышев. Учебно-методическое пособие – Тольятти, Тольяттинский государственный университет. 2010, с. Fedoseev О. B. The Effect of Noise on Grinding Cycles. Transactions of the ASME, Journal of Engineering for Industry. Vol. 113, November 1991, pp. 474-476. Маслов, Е. Н. Теория шлифования / Е. Н. Маслов – М.: Машиностроение, 1978-318с. Худобин, Л.В. Минимизация засаливания шлифовальных кругов / Л. В. Худобин, А. Н. Унянин –Уотяновск, УлГТУ, 2007-298с. ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение 1

Похожие:

	Отчет о выполнении 2 этапа Государственного контракта №14. 740. 11.... «Московский государственный университет экономики, статистики и информатики (мэси)»		Отчет о выполнении 1 этапа Государственного контракта №14. 740. 11.... Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кабардино-Балкарский государственный университет...
	Отчет о выполнении 2 этапа Государственного контракта №16. 740. 11.... Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кабардино-Балкарский государственный университет...		Отчет о выполнении 2 этапа Государственного контракта № П371 от 07... Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кабардино-Балкарский государственный университет...
	Отчет о выполнении 1 этапа Государственного контракта № П710 от 12... Исполнитель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кабардино-Балкарский государственный...		Отчет о выполнении 1 этапа Государственного контракта № п 716 от... Исполнитель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кабардино-Балкарский государственный...
	Отчет о выполнении 1 этапа Государственного контракта № П1676 от... Исполнитель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кабардино-Балкарский государственный...		Отчет о выполнении 1 этапа Государственного контракта № П869 от 18... Исполнитель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кабардино-Балкарский государственный...
	Отчет о выполнении 1 этапа Государственного контракта № П1084 от... Исполнитель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кабардино-Балкарский государственный...		Отчет о выполнении 1 этапа Государственного контракта №16. 740. 11.... Программа (мероприятие): Федеральная целевая программа «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013...
	Отчет о выполнении 2 этапа Государственного контракта № П782 от 24... Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кабардино-Балкарский государственный университет...		Отчет по исполнению I этапа Государственного контракта №05. 043.... Исполнитель (Поставщик): Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования города Москвы...
	Отчет по исполнению I этапа Государственного контракта №05. 043.... Исполнитель (Поставщик): Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования города Москвы...		Отчет о выполнении работ по шестому этапу государственного контракта... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	Программа (мероприятие): Федеральная целевая программа «Научные и... Исполнитель: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тольяттинский...		Программа (мероприятие): Федеральная целевая программа «Научные и... Исполнитель: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тольяттинский...