Модель расчета глубины резания с учетом динамики технологической системы и положения ПАК

Аннотация

Актуальность исследования обусловлена отсутствием в машиностроении эффективных цифровых инструментов для прогнозирования стабильности точности обработки поверхностей при шлифовании, что приводит к необходимости дорогостоящих опытных испытаний, занижению режимов резания и выпуску брака. Особую сложность представляют операции круглого врезного шлифования, являющиеся финишными для точных деталей. Существующие модели часто не учитывают совместного влияния динамических процессов в технологической системе (ТС), переменной податливости заготовки и положения прибора активного контроля (ПАК). Целью работы является разработка модели расчета глубины резания, интегрирующей эти факторы для повышения точности прогнозирования. В статье проанализированы ограничения существующих статических подходов и обоснована необходимость учета динамических колебаний, приводящих к периодическому нарушению контакта между кругом и заготовкой. На основе установленных аналитических зависимостей между силой резания, упругими деформациями, массой заготовки и динамическими параметрами ТС предложена комплексная модель. Модель позволяет рассчитывать фактическую глубину резания, текущие размеры заготовки и радиальные силы в течение всего ступенчатого цикла подачи. Проведенное моделирование демонстрирует существенное влияние динамики: увеличение массы заготовки может повышать фактическую радиальную подачу до 16 %, вызывать колебания скорости подачи до ±46 % и радиальной силы резания до ±34 % по сравнению со статическим расчетом. Разработанная модель служит основой для создания цифрового двойника процесса шлифования, позволяющего виртуально проверять и оптимизировать технологические циклы, прогнозировать показатели точности формы и размеров, что в перспективе позволит сократить брак и повысить производительность.