Методика расчета радиальной силы резания при круглом врезном шли- фовании

Авторы

  • Александра Викторовна Акинцева Южно-Уральский государственный университет, Челябинск https://orcid.org/0000-0003-0588-1401
  • Павел Петрович Переверзев Южно-Уральский государственный университет, Челябинск https://orcid.org/0000-0002-1416-8918
  • Анна Сергеевна Созыкина Южно-Уральский государственный университет, Челябинск https://orcid.org/0009-0007-1702-6820
  • Михаил Юрьевич Попов Южно-Уральский государственный университет, Челябинск https://orcid.org/0000-0003-1254-7620
  • Виктор Георгиевич Шаламов Южно-Уральский государственный университет, Челябинск
  • Борис Александрович Лопатин Южно-Уральский государственный университет, филиал в г. Златоусте, Златоуст https://orcid.org/0000-0003-3398-2138
  • Алексей Валентинович Морозов Владимирский государственный университет им. А.Г и Н.Г. Столетовых, Владимир

DOI:

https://doi.org/10.14529/engin260305

Ключевые слова:

круглое врезное шлифование, радиальная сила резания, степень затупления круга, фактическая подача, номинальная подача, податливость технологической системы

Аннотация

Выбор высокопроизводительных режимов резания, обеспечивающих заданную точность и качество обработки, является одной из наиболее сложных задач при проектировании операций шлифования. Существующие эмпирические зависимости сил резания имеют узкий диапазон применения и не учитывают изменение состояния режущей поверхности шлифовально- го круга в процессе работы, что приводит к значительному разбросу расчетных данных. В представленной работе предложена аналитическая методика расчета радиальной силы резания при круглом врезном шлифовании, учитывающая влияние степени затупления абразивных зерен. В основу методики положена аналитическая модель процесса резания единичным зерном, дополненная уравнениями, связывающими силовые и кинематические параметры процесса с учетом упругой податливости технологической системы. Приведены расчетные зависимости, позволяющие определять текущее значение радиальной силы резания и фактической поперечной подачи для любого момента времени при известном законе изменения номинальной подачи. Выполнена экспериментальная проверка адекватности предложенных моделей, показавшая их хорошую сходимость с опытными данными для различных марок сталей. Разработанная методика может быть использована технологами при проектировании операций круглого шлифования на станках с ЧПУ, оснащенных приборами активного контроля, для оптимизации циклов обработки и повышения производительности.

Библиографические ссылки

1. Корчак С.Н. Производительность процесса шлифования. М.: Машиностроение, 1974. 280 с.

2. Филимонов Л.Н. Высокоскоростное шлифование. Л.: Машиностроение, 1979. 248 с.

3. Николаенко А.А. Моделирование обеспечения точности обработки при плоском глубинном шлифовании периферией круга // Технология машиностроения. 2011. № 5. С. 57–59.

4. Кошин А.А., Шипулин Л.В. Стохастические модели температурных и силовых явлений, происходящих при шлифовании, и их реализация средствами параллельных вычислений // Вестник ЮУрГУ. Серия «Математическое моделирование и программирование». 2012. № 18 (277). С. 20–31.

5. Королев А.В., Новоселов Ю.К. Теоретико-вероятностные основы абразивной обработки. Часть 2. Взаимодействие инструмента и заготовки при абразивной обработке. Саратов: Изд-во Саратовского университета, 1989. 160 с.

6. Новоселов Ю.К. Динамика формообразования поверхностей при абразивной обработке. Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2012. 304 с.

7. Лоладзе Т.Н. Силы резания при шлифовании металлов // Металлообработка. 2002. № 1. С. 3–8.

8. Мишин В.Н., Балашов В.Н. Силы, возникающие при шлифовании // Автомобильная промышленность. 2010. № 10. С. 26–29.

9. Garitaonandia I., Fernandes M. H., Albizuri J. Dynamic model of a centerless grinding machine based on an updated FE model // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2008. Vol. 48. P. 832–840. DOI: 10.1016/j.ijmachtools.2007.12.001.

10. Tawakoli T., Reinecke H., Vesali A. An experimental study on the dynamic behavior of grinding wheels in high efficiency deep grinding // Procedia CIRP. 2012. Vol. 1. P. 382–387. DOI: 10.1016/j.procir.2012.04.068.

11. Jung J., Kim P., Kim H., Seok J. Dynamic modeling and simulation of a nonlinear, nonautonomous grinding system considering spatially periodic waviness on workpiece surface // Simulation Modeling Practice and Theory. 2015. Vol. 57. P. 88–99. DOI: 10.1016/j.simpat.2015.06.005.

12. Yu H., Wang J., Lu Y. Modeling and analysis of dynamic cutting points density of the grinding wheel with an abrasive phyllotactic pattern // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2016. Vol. 86. P. 1933–1943. DOI: 10.1007/s00170-015-8262-0.

13. Guo J. Surface roughness prediction by combining static and dynamic features in cylindrical traverse grinding // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2014. Vol. 75. P. 1245–1252. DOI: 10.1007/s00170-014-6189-5.

14. Leonesio M., Parenti P., Cassinari A., Bianchi G., Monno M. A Time-Domain Surface Grinding Model for Dynamic Simulation // Procedia CIRP. 2012. Vol. 4. P. 166–171. DOI: 10.1016/j.procir.2012.10.030.

15. Li H., Shin Y.C. A Time-Domain Dynamic Model for Chatter Prediction of Cylindrical Plunge Grinding // Journal of Manufacturing Science and Engineering. 2006. Vol. 128. P. 404–415. DOI: 10.1115/1.2118748.

16. Patnaik D., Vijayender S., Paruchur V.R. A New Model for Grinding Force Prediction and Analysis // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2010. Vol. 50. P. 231–240. DOI: 10.1016/j.ijmachtools.2009.12.004.

17. Zhang N., Kirpitchenko I., Liu D. K. Dynamic model of the grinding process // Journal of Sound and Vibration. 2005. Vol. 280. P. 425–432. DOI: 10.1016/j.jsv.2003.12.006.

18. Lajmert P., Sikora V., Ostrowski D. A dynamic model of cylindrical plunge grinding process for chatter phenomena investigation // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 148. P. 09004. DOI: 10.1051/matecconf/201814809004.

19. Ahrens M., Damm J., Dagen M., Denkena B., Ortmaier T. Estimation of dynamic grinding wheel wear in plunge grinding // Procedia CIRP. 2017. Vol. 58. P. 422–427. DOI: 10.1016/j.procir.2017.03.247.

20. Gomes M.O., Neto L.M., Pereira R.B., Brandão L.C. Influence of cutting parameters on surface hardening of 52100 steel in flat grinding process // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2018. Vol. 96. P. 1–13. DOI: 10.1007/s00170-018-1656-z.

21. Bakša T., Farsky J., Hronek O., Zetek M. Impact of Cutting Speed on Grinding Wheel Wear and Cutting Force when Grinding // Manufacturing Technology. 2018. Vol. 18, no. 5. P. 699–703. DOI: 10.21062/ujep/163.2018/a/1213-2489/MT/18/5/699.

22. Nadolny K., Plichta J., Bałasz B. Application of computer modeling and simulation for designing of grinding wheels with zone-diversified structure // Management and Production Engineering Review. 2010. Vol. 1, no. 4. P. 38–45.

23. Воронов С.А., Вэйдун М.А. Математическое моделирование процесса плоского шлифования // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2017. № 4. С. 85–94.

24. Носенко С.В., Носенко В.А., Сердюков Н.Д., Кузнецова А.С. Составляющие силы резания плоского врезного шлифования титанового сплава высокоструктурными кругами // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2017. № 5. С. 36–40.

25. Li J., Yang R. Zuhe juchuang yu zidonghua jiagong jishu // Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique. 2012. No. 6. P. 92–95.

26. Liu Y., Zhao H., Jing S., Wei S. Jinganshi yu moliaomoju gongcheng // Diamond and Abrasives Engineering. 2012. Vol. 32, no. 4. P. 55–59.

27. Зворыкин К.А. Работа резания и силы при шлифовании // Вестник машиностроения. 1965. № 2. С. 52–56.

28. Резников А.Н. Теплофизика процессов механической обработки материалов. М.: Машиностроение, 1981. 279 с.

Загрузки

Опубликован

2026-09-26

Выпуск

Том 26 № 3 (2026)

Раздел

Технология