МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«Харьковский политехнический институт»

А. И. Грабченко, В. А. Федорович

3D МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ АЛМАЗНО-АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ

Монография

Харьков НТУ «ХПИ» 2008

ББК 34.59

Г75

УДК 621.92

Рецензенты:

Ю. Н. Внуков, д-р техн. наук, проректор, Запорожский национальный технический университет,

В. А. Залога, д-р техн. наук, заведующий кафедрой, Сумской государственный университет

В монографии излагаются основы исследования алмазно-абразивных инструментов и процессов шлифования в трехмерном представлении. Рассматриваются современные тенденции объектно-ориентированного статистического моделирования применительно к алмазно-абразивным инструментам, напряженно-деформированному состоянию зоны шлифования, а также вопросы практического применения результатов 3D моделирования.

Предназначено для студентов, магистров и аспирантов, преподавателей технических вузов, а также может быть полезным для специалистов-технологов.

Грабченко, А. И.

Г75 3D моделирование процессов алмазно-абразивной обработки [Текст] : монография / А. И. Грабченко, В. А. Федорович. - Харьков : НТУ «ХПИ», 2008. - 376 с. - На рус. яз.

ISBN 978-966-593-670-1

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие

Введение

Глава 1. Предпосылки изучения процесса алмазного шлифования в трехмерном (3D) представлении

1.1.Современные тенденции создания и эффективного применения сверхтвердых материалов

1.2.Общая характеристика сверхтвердых материалов (СТМ)

1.3.Анизотропия физико-механических свойств СТМ и алмазных зерен

1.4. Структурные изменения в сверхтвердых материалах в условиях алмазного шлифования

1.5.Анализ процесса шлифования с позиций микроразрушения взаимодействующих поверхностей

1.6.Анализ обрабатываемости и выбор базового метода обработки СТМ

1.7.Принципиальные особенности процесса алмазного шлифования сверхтвердых материалов

Выводы

Глава 2. Методологические основы изучения процесса шлифования в трехмерном (3D) представлении

2.1. Процесс приспосабливаемости и управление рельефом кругов при алмазно-абразивной обработке

2.2. Обеспечение комплексного подхода к исследованию процесса топографической, структурно-фазовой и энергетической приспосабливаемости

2.3. Изучение 3D параметров рабочей поверхности алмазных кругов и поверхности СТМ методом лазерного сканирования

2.4. Исследование 3D напряженно-деформированного состояния (НДС) зоны шлифования

2.5.Теоретическое и экспериментальное определение динамической прочности алмазных зерен в круге

2.6.Определение удельного износа и коэффициента использования потенциальных режущих свойств алмазных зерен

2.7. Методика определения фактической площади контакта в системе «СТМ-зерно-связка»

2.8. Разработка методики оценки приспосабливаемости при шлифовании

2.9. Методика изучения усталостно-циклического разрушения обрабатываемого СТМ и зерен круга при микрорезании

2.10. Методика цветометрического компьютерного изучения параметров рабочей поверхности кругов (РПК) и дефектов поверхности СТМ

Выводы

Глава 3. Моделирование процесса спекания алмазных кругов

3.1.Влияние технологических режимов спекания кругов и свойств связок на целостность алмазных зерен

3.2.Влияние марки алмазных зерен на их целостность при спекании

3.3.Влияние размера и концентрации алмазных зерен на их целостность при спекании

Выводы

Глава 4. Процесс приспосабливаемости при алмазном шлифовании.

4.1. Анализ алмазного шлифования с позиций представлений о приспосабливаемости двух взаимодействующих поверхностей

4.2. Систематика процесса приспосабливаемости

4.3. Трансформация механизмов разрушения в процессе приспосабливаемости

4.4. Топографическая приспосабливаемость в процессе алмазного шлифования

4.5. Структурно-фазовые аспекты приспосабливаемости

4.6. Влияние анизотропии свойств кристаллитов СТМ

4.7. Анализ причин возникновения дефектного слоя

Выводы

Глава 5. Микроразрушение элементов системы «СТМ-зерно-связка» в процессе шлифования

5.1.Факторы, определяющие съем СТМ в процессе алмазного шлифования

5.2.Методология 3D моделирования напряженно-деформированного состояния зоны шлифования

5.3.Исследование 3D напряженно-деформированного состояния системы «СТМ-зерно-связка»

5.3.1.3D НДС зоны шлифования при точечном контакте зерна

5.3.2.3D НДС зоны шлифования при линейном контакте зерна

5.3.3.3D НДС зоны шлифования при контакте зерна по плоскости

5.4. Моделирование совместной работы различно ориентированных зерен при контакте с поликристаллом

5.5. Теоретический анализ величины удельного расхода и износа алмазных зерен

5.6. Модуль упругости связки и интенсивность взаимного микроразрушения элементов системы «СТМ-зерно-связка»

5.7. Усталостно-циклическое микроразрушение элементов системы «СТМ-зерно» Выводы

Глава 6. Топографическая приспосабливаемость рабочих поверхностей в зоне шлифования

6.1.Теоретический анализ топографической приспосабливаемости при шлифовании СТМ

6.2.Изменение фактической площади контакта в системе «РПК-СТМ» в процессе приспосабливаемости

6.3.Экспериментальное исследование изменения параметров топографии поверхности круга и СТМ

6.4.Взаимосвязь параметров топографии поверхностей в процессе приспосабливаемости

6.5.Влияние анизотропии физико-механических свойств алмазных зерен на топографическую приспосабливаемость РПК

6.6.Влияние топографии круга на 3D напряженно-деформированное состояние зоны шлифования

Выводы

Глава 7. Разработка методологии управления процессом приспосабливаемости и способов ее реализации

7.1. Разработка методологии управления топографической, структурно-фазовой и энергетической приспосабливаемостью

7.2.Принудительное формирование режущего субмикрорельефа алмазных зерен

7.3.Моделирование процесса шлифования сверхтвердых материалов с управлением РПК

7.4.Разработка адаптивной системы управления параметрами РПК

7.5.Способы ультразвукового шлифования с адаптивным комбинированным управлением РПК

7.6.Роль частоты собственных и вынужденных колебаний алмазных зерен при шлифовании сверхтвердых материалов

7.7.Разработка способа термоактивируемой доводки лезвийного инструмента из СТМ на основе алмаза

7.8. Пути повышения эффективности процесса алмазного шлифования СТМ

Выводы

Глава 8. Разработка экспертной системы процесса алмазного шлифования СТМ

8.1.Методология разработки экспертной системы процесса шлифования

8.2.Разработка теоретического модуля экспертной системы

8.2.1.Методология определения оптимальных характеристик алмазных кругов

8.2.2.Подсистема определения условий бездефектного алмазного шлифования СТМ

8.2.3.Подсистема обеспечения надежности лезвийного инструмента из СТМ на стадии его изготовления

8.3. Разработка экспериментального модуля экспертной системы

8.3.1.Разработка целевых функций экспериментальной экспертной системы

8.3.2.Структура и принцип работы экспериментальногомодуля экспертной системы

8.4. Условия и способы повышения качества поверхности и надежности лезвийного инструмента из СТМ

8.5. Оптимизация процесса алмазного шлифования СТМ

Выводы

Заключение

Список использованных источников