Розвинуто методи побудови автоматичних систем керування (АСК) технологічним процесом (ТП) плоского шліфування, що передбачає створення автоматичного програмного керування проміжними змінними процесу з метою забезпечення попадання параметрів якості ТП у допустиму область. Побудовано динамічну модель процесу плоского шліфування як об'єкту керування, що враховує процеси, які відбуваються у зоні контакту за умов взаємодії шліфувального круга з заготовкою. Розроблено стохастичну динамічну модель профілю робочої поверхні інструменту у разі його взаємодії з заготовкою, що враховує вплив варіації форми та її спектральний склад. Створено підсистему діагностики - стохастичного спостерігача Льюінберга з фільтром Калмана - Бьюссі, що забезпечує оцінювання фактичної глибини різання безпосередньо під час процесу плоского шліфування з мінімально досяжною середньоквадратичною помилкою. Розроблено АСК ТП плоского шліфування за відхиленням від програмного руху, що функціонує за умов випадкових збурень характеристик технологічної системи, що враховує вплив варіації форми інструменту, його спектральний склад на характеристики процесу різання.

  Скачати повний текст

Вивчено існуючі методи діагностики технологічних систем, процесів різання й операції круглого зовнішнього шліфування. Здійснено постановку завдання системи діагностики, проведено класифікацію змін і збурень на підставі аналізу та декомпозиції технологічної системи процесу шліфування. Розроблено метод непрямої діагностики сил різання на підставі комп'ютерного контролю величин ефективного струму в обмотках електродвигуна. Визначено структуру й алгоритм системи діагностики, які за динамікою зміни вихідних перемінних встановлюють взаємодію відхилень і надають рекомендації щодо необхідності проведення заміни системи або корекції.

  Скачати повний текст

З метою забезпечення необхідної якості обробки важкооброблюваних матеріалів визначено параметри шорсткості шліфованої поверхні з урахуванням радіальних коливань шліфувального круга, які виникають під час обробки. Доведено, що траєкторією руху одиничного зерна шліфувального круга відносно деталі для плоского шліфування з урахуванням радіальних коливань шліфувального круга, що супроводжують процес обробки, є трахоїда, на яку накладаються синусоїдальні коливання відповідної частоти й аплітуди за умови збігу та незбігу напряму векторів швидкості деталі та круга. Виведено рівняння траєкторії руху одиничного зерна шліфувального круга відносно деталі для плоского шліфування з урахуванням радіальних коливань шліфувального круга, які виникають під час обробки. Підтверджено можливість використання рівнянь спрощеної траєкторії руху вершини зерна відносно заготовки для визначення кута контакту та довжини кривої контакту під час плоского шліфування з урахуванням радіальних коливань шліфувального круга. Запропоновано критерії існування різних форм зрізу, досліджено вплив на них різновисотності зерен і параметрів радіальних коливань круга, що виникають під час обробки, на базі яких розроблено математичну модель процесу плоского врізного шліфування. За допомогою математичної моделі проведено дослідження впливу параметрів радіальних коливань шліфувального круга, що супроводжують процес обробки, на кількість контактуючих зерен, форму та параметри зрізів під час шліфування одиничним зерном та під час мосового різання. Розроблено теоретичні засади розрахунку параметрів шорскості обробленої поверхні та режимів плоского шліфування, які забезпечують задані параметри шорсткості, з урахуванням радіальних коливань шліфувального круга.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Розроблено наукові та технологічні засади формування різального рельєфу абразивних і алмазних шліфувальних кругів. Виявлено позитивний ефект впливу мікро- та макроруйнування абразивних зерен на параметри відносної опорної поверхні абразивного круга та, відповідно, на якість обробки чистового й продуктивність чорнового шліфування. Обгрунтовано доцільність керування рельєфом робочої поверхні на етапі проектування та виготовлення алмазних інструментів для попереднього профілювання абразивних кругів і шліфування полімерних матеріалів, що сприяє стабілізації параметрів їх опорної поверхні, підвищенню продуктивності обробки та надійності роботи інструмента. Здійснено практичну реалізацію розроблених технічних рішень і рекомендацій і встановлено підвищення ефективності процесу шліфування під час обробки матеріалів з різними фізико-механічними властивостями.

  Скачати повний текст

Створено та реалізовано методологію оптимального синтезу й направленого вибору систем застосування змащувально-охолоджувальних рідин (ЗОР) під час шліфування з урахуванням специфічних особливостей обробки за різних умов, що грунтується на комплексному аналізі факторів впливу складових їх дії на вихідні технологічні параметри обробки й вирішує проблему керування ними для підвищення ефективності технологічної системи. Визначено принцип стабілізації теплового режиму шліфування, згідно з яким гідравлічні параметри системи повинні точно відповідати інтенсивності знімання матеріалу. Удосконалено математичну модель температурного поля в оброблюваній заготовці, що дозволяє враховувати розходження інтенсивності тепловідведення у зоні контакту й за нею. Сформульовано тезу стосовно превалювального впливу на зниження температури шліфування фізико-хімічної дії ЗОР у порівнянні з її охолоджувальною дією. З використанням методів визначення пропускної здатності абразивних кругів і теорії контактних схем та електродинамічної аналогії. Одержано кількісну оцінку факторів проникнення та поведінки ЗОР у зоні контактної взаємодії круга й заготовки. Доведено, що параметри подачі ЗОР визначають параметри продуктивності шліфування та якості одержуваної поверхні. Розширено класифікацію джерел формування гідродинамічної силової дії ЗОР й оцінено ступінь їх впливу на процес обробки. Розроблено принципи використання особливостей елементів конструкцій оброблюваної заготовки та верстата для підвищення проникаючої здатності ЗОР у зоні різання та керування параметрами точності обробки, зумовленої деформувальною дією ЗОР на елементи технологічної системи. Запропоновано нові енергетичні критерії її оцінки на базі зниження енергоємності процесу обробки деталей різних класів шляхом раціональної мінімізації витрати й тиску подачі ЗОР. Одержано закономірності процесу гідроочищення робочої поверхні шліфувального круга зосередженими струменями високого й надвисокого тисків, які відзеркалюють зв'язок між гідравлічними параметрами струменю та технологічними параметрами обробки.

  Скачати повний текст

Вирішено науково-технічну проблему підвищення ефективності абразивного шліфування різноманітних поверхонь за рахунок раціонального профілювання та перехрещення осей інструмента та деталі в процесі зняття пропуску формоутворення. Вперше на базі трьох модулів розроблено ієрархію загальних 3D геометричних моделей формотвірних систем верстатів, процесу зняття припуску, формоутворення, інструментальних і оброблюваних поверхонь. Запропоновано нову концепцію профілювання абразивного інструмента та відповідну загальну 3D геометричну модель, які враховують кількість одночасно оброблюваних деталей одним кругом, форму заготовки й обороблюваної деталі, цикл шліфування та кут схрещення осей інструмента та деталі. Теоретично обгрунтовано новий принцип поздовжнього шліфування циліндричних і криволінійних поверхонь на верстатах з ЧПК з компенсацією зносу шліфувального круга. Вперше визначено та регламентовано вплив стабілізації положення центрів сфер і осей обертання циліндричних деталей на геометричну точність під час безцентрового поздовжнього шліфування. Розроблено нову концепцію визначення потужності різання, теплового потоку та зносу профілю круга на базі загальної моделі продуктивності шліфування залежно до об'ємів металу, що зрізається та деформується. На базі аналізу модульних 3D моделей розроблено та впроваджено у виробництво нові способи шліфування.

  Скачати повний текст

Запропоновано методологію та розроблено систему статистичного об'єктно-орієнтованого 3D моделювання абразивно-алмазних інструментів, виявлено композиційний статистичний механізм формування закону розподілу вершин зерен за робочою поверхнею інструменту. На базі результатів теоретичних, модельних і експериментальних досліджень розроблено основні принципи практичної реалізації регулювання статистичних характеристик шліфувальних кругів на токопровідних зв'язках шляхом примусової зміни геометричних і фізичних характеристик поверхні зв'язки. Розроблено технічні рішення та рекомендації для створювання високоефективних робочих процесів обробки важкооброблюваних матеріалів та виготовлення прецизійних різальних інструментів.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання підвищення ефективності процесів шліфування інструментальних матеріалів, що містять у структурі карбіди металів IVb - Vb підгруп, за рахунок зміни характеристик контактних поверхонь кругу та оброблюваного виробу шляхом керування характером контактних процесів у зоні обробки, а також за умов формування електродних плівок, формозміни поверхонь, зміни фазового складу поверхневого шару. Наукову основу рішень склали вперше встановлені уявлення про: процес обробки, в основу якого покладено концепцію спрямованого і регульованого використання сукупності механічних, фізичних та хімічних впливів, хвильову формозміну ріжучої поверхні кругу та механізм зняття даних у процесі шліфування, концепцію пріоритетності катодних процесів у зниженні енергоємності обробки. Розроблено нові шліфувальні круги, склади технологічних рідин та процеси ефективного шліфування інструментальних матеріалів.

  Скачати повний текст

Вирішено актуальну задачу підвищення ефективності алмазного шліфування важкооброблюваних вандаієвих сталей з електроерозійними керуючими діями на робочу поверхню круга (РПК) за допомогою пошуку оптимальних режимів обробки. Створено математичну модель шліфування за пружною схемою. Описано еволюцію підсистеми різання під час обробки. Розроблено розрахунково-експериментальну методику пошуку оптимальних умов функціонування системи шліфування за критерієм мінімальної питомої собівартості обробки, для реалізації якої експериментально досліджено ряд показників шліфування за пружною схемою з електроерозійними керуючими діями на РПК. Запропоновано моделі алмазного зерна, які використовуються в аналітичних залежностях математичної моделі процесу шліфування. Визначено оптимальні режими шліфування та керуючих дій на РПК під час обробки за пружною схемою ванадієвих сталей. Експериментально підтверджено оптимальність режимів шліфування, знайдених за запропонованою методикою.

  Скачати повний текст

Уперше розроблено математичну модель процесу алмазного шліфування зі збільшеними дугами контакту за пружною схемою як нестаціонарного процесу за продуктивністю та температурою різання. Дана модель дозволяє аналітично розраховувати швидкість занурення робочої поверхні круга (РПК) у зразок у будь-який момент часу обробки без урахування процесів засалювання РПК за умов відсутності фазово-структурних перетворень у поверхневому шарі заготовки і, таким чином, визначити режими, які забезпечують максимальну продуктивність обробки. Установлено, що причиною аномально швидкої втрати різальних властивостей РПК під час шліфування зі збільшеними дугами контакту круга зі зразком є заповнення оброблюваним матеріалом мікрорельєфу контактних площадок на алмазних зернах. Запропоновано методику розрахунку перемінної складової технологічної собівартості станко-години шліфування зі збільшеними дугами контакту за пружною схемою з урахуванням явищ засалювання мікрорельєфу контактних площадок алмазних зерен. Створено методику розрахунку оптимальних за критерієм мінімальної питомої собівартості обробки щодо режимів алмазного шліфування й електроерозійних керуючих дій у разі обробки ванадієвих швидкорізальних сталей зі збільшеними дугами контакту. З'ясовано, що у процесі електроерозійних керуючих дій на РПК зміна різальної здатності круга відбувається циклічно з чергуванням періодів її зниження та підвищення. Обгрунтованість і достовірність одержаних результатів підтверджено порівнянням результатів теоретичних розрахунків з експериментальними даними й аналізом одержаних експериментально величин за допомогою методів математичної статистики.

  Скачати повний текст

Розроблено теоретичні основи контурного шліфування та розглянуто питання практичної реалізації процесів на контурно-шліфувальних верстатах з числовим програмним управлінням (ЧПУ). Подано математичну модель процесу, що враховує його багатопрохідність, динамічні явища у пружній замкненій технологічній системі та знос абразивного круга. Запропоновано метод комбінованого управління на основі апріорної інформації водночас за каналами поперечної і задаючої подач. Наведено метод управління і автоматичну систему для компенсації випадкових збурень. Створено систему автоматизованого програмування, що виконує моделювання процесу, проектування алгоритмів управління та керуючих програм для верстатів з ЧПУ.

  Скачати повний текст

З метою підвищення ефективності процесу шліфування інструментальних матеріалів розроблено спеціальні секторні круги, що поєднують ефективність роботи надтвердих матеріалів і спрямовану зміну характеристик робочого шару безпосередньо у зоні різання. Для реалізації даного процесу досліджено та використано ефекти нерівномірного руху хвильової формозміни різальної поверхні кругу, спрямованої зміни коефіцієнта абразивного різання для відповідних секторів і вмісту зв'язуючого у поверхневому шарі композитів. Визначено особливості шліфування секторними кругами, одержано показники їх працездатності та показано, що в цілому, сумарний ефект, який полягає у застосуванні шарів певних геометричних розмірів із зниженою зернистістю для досягнення спрямованого поновлення різальної здатності та збільшення твердості основного шару дозволяє у порівнянні зі стандартними майже втричі підвищити зносостійкість кругів і більше ніж удвічі зменшти ефективну потужність шліфування, що свідчить про покращання різальної здатності спеціальних кругів. Розроблено технічну документацію на нові констуркції секторних кругів, здійснено їх впровадження у виробництво.

  Скачати повний текст

Зроблено імітаційне моделювання й обгрунтовано можливість підвищення ефективності технології круглого зовнішнього врізного шліфування за рахунок вибору раціональної структури та параметрів робочого циклу з урахуванням динамічних явищ, які супроводжують процес обробки. Розроблено динамічну модель з джерелом порушення у вигляді вихідної некруглості заготовки. Проаналізовано умови шліфування у взаємозв'язку з геометричною формою деталі. Виявлено закономірності перехідних етапів робочого циклу шліфування. Запропоновано узагальнений показник жорсткості замкненої технологічної системи (ТС), розроблено інженерну методику експериментального визначення його значення, що дозволяє врахувати пружні властивості ТС найбільш повно та вести розрахунок робочого циклу з високою точністю. Розроблено алгоритм і програмне забезпечення для вибору раціональної структури та параметрів робочого циклу шліфування.

  Скачати повний текст

Теоретично обгрунтовано й експериментально доведено можливіс високопродуктивного знімання великих припусків за круглого зовнішнього поздовжнього шліфування алмазним кругом на металевій зв'язці та одночасного значного зменшення шорсткості поверхні завдяки примусовому формуванню площадок на вершинах алмазних зерен, що дає змогу здійснювати шліфування за один етап та уникнути трудомістку операції притирання вільним абразивом у технологічному процесі обробки. Уперше розроблено аналітичну модель для визначення продуктивності операції круглого зовнішнього поздовжнього алмазного шліфування з урахуванням виникаючих пружних переміщень у технологічній системі на кожному переході операції, яка дає змогу визначити оптимальну за структурою операцію, що забезпечує найбільшу продуктивність для заданої точності обробки та передбачає лише здійснення переходу виходжування. Одержано аналітичну модель формування шорсткості за круглого зовнішнього поздовжнього алмазного шліфування твердосплавних виробів, що дозволяє враховувати та кількісно визначати вплив різновисотності зерен, імовірність участі у різанні та наявність площадок на вершинах зерен, а також здійснити класифікацію кінематичних схем шліфування за ознакою часу формування сталої шорсткості поверхні.

  Скачати повний текст

Наведено результати теоретичних і експериментальних досліджень взаємозв'язку кінематичних параметрів шліфування з кінетичними умовами адсорбційного впливу змащувально-охолоджувальних технологічних середовищ (ЗОТС) у зоні різання на енергетичні та силові показники процесу. Запропоновано методику та критеріальні вимоги щодо визначення та забезпечення прояву адсорбційно-пластифікуючого ефекту (АПЕ) найбільш повною мірою. Показано, що кінематичні параметри відомих методів шліфування не забезпечують набільш можливого прояву АПЕ. Експериментально досліджено вплив кінематики та катодної поляризації на енергетичні та силові параметри процесу шліфування і формування фізико-механічних властивостей поверхневого шару. Установлено, що забезпечення критеріальних вимог щодо прояву АПЕ сприяє зниженню енергетичних і силових параметрів процесів шліфування в 1,5 - 3 рази, а застосування катодної поляризації оброблюваної поверхні доцільне за відомих режимів шліфування. Розроблено теоретичні та технологічні умови застосування раціональних кінематичних параметрів процесів шліфування плоских і складних криволінійних поверхонь виробів з важкооброблюваних матеріалів, базуючись на удосконаленні кінематичних процесів формоутворення. Наведено будову пристроїв для групового планетарного та планетарно-спряженого шліфування виробів, експериментальні зразки яких випробувано.

  Скачати повний текст

Уперше науково обгрунтовано можливість розв'язання прямої та зворотної задач теорії формоутворення поверхонь з профілем у вигляді дуги кола з використанням загальних і окремих модульних 3D моделей зняття припуску, формоутворення та профілювання інструмента, які мають вигляд добутку трьох сферичних модулів (інструментального, орієнтації та формоутворення) у матричному вигляді. Розвинуто спосіб профілювання круга, який передбачає заміну точок інструментальної поверхні дугою кола, радіус якої менше радіуса профілю заготовки та визначено області його застосування залежно від точності профілю. Розроблено загальну залежність визначення продуктивності шліфування з урахуванням опису заготовки, деталі й інструмента сферичними модулями та методику визначення точності обробки, яка передбачає врахування похибок форм круга, його спрацювання, похибки ланок системи формоутворення за умов правки круга та формоуторення поверхні деталі, а також динамічні характеристики процесу шліфування. Визначено товщину шару, що зрізається різальною кромкою, з урахуванням різальних і деформувальних зерен. На підставі одержаних параметрів шару, що зрізається, визначено локальні та загальні сили різання та теплонапруженість процесу. Теоретично й експериментально обгрунтовано можливість обробки кільцевого жолоба змінного радіусного профілю з використанням методу копіювання за всією довжиною твірної абразивним кругом, радіус профілю якого менший радіуса профілю заготовки, а радуіс проекції лінії контакту на осьову площину дорівнює радіусу жолоба на ділянці, що калібрує.

  Скачати повний текст

На підставі результатів проведених теоретичних і експериментальних досліджень розроблено методологічні основи створення ефективного способу плоского торцевого шліфування у разі схрещених вісей деталі та круга з калібрувальною ділянкою, що забезпечує підвищення продуктивності та точності за умов одно- та двобічного шліфування матеріалів за рахунок збільшення довжини лінії контакту деталі з кругом, підвищення стійкості кругів, раціонального кута схрещення вісей, управління обертанням оброблюваної деталі. Запропоновано узагальнену математичну модель формоутворення та досліджено вплив довжини, форми калібрувальної ділянки, кутів орієнтації кругів, обертання заготовок у зоні обробки на точність торцевої поверхні у разі шліфування зі схрещеними осями деталі та круга з калібрувальною ділянкою. Для знаходження локальної, миттєвої та середньої продуктивності для забезпечення потрібної точності та якості оброблюваних поверхонь запропоновано узагальнене рівняння для визначення проекції вектора швидкості відносного руху на напрям вектора одиничної нормалі до поверхні круга. Одержано вираз для визначення максимальної температури у зоні різання, який враховує взаємозв'язок довжини та форми калібрувальної ділянки з кутами орієнтування кругів і досліджено залишкові напруження у поверхневому шарі деталі, що дозволило керувати теплонапруженістю процеса. Розвинуто розрахункові формули для сил різання та зношення, які передбачають врахування особливостей процесу шліфування з фіксованою калібрувальною ділянкою.

  Скачати повний текст

Досліджено задачу підвищення продуктивності та зниження собівартості алмазного шліфування твердих сплавів шляхом раціонального використання різальної здатності круга. Установлено, що зміна поточної лімітованої різальної здатності шліфувального круга з алмазів АС6 у разі обробки твердих сплавів марок ВК6, ВК8, ВК15 описується експоненціальною залежністю з параметрами, однаковими для трьох марок. Підвищення поточної лімітованої різальної здатності круга в результаті електроерозійних дій, водночас з обробкою зразка, відбувається за лінійним законом. Визначено оптимальні режими шліфування з періодичними електроерозійними діями на робочій поверхні круга у разі обробки за пружною схемою твердих сплавів марки ВК. Запропоновано новий спосіб шліфування. Розроблено технологічний регламент на процес алмазного шліфування твердих сплавів ВК6, ВК8, ВК15, впровадження яких забезпечує підвищення продуктивності обробки на 59 % і зниження питомої собівартості на 9 - 10 % з економічним ефектом 120 000 грн. на рік.

  Скачати повний текст

Наведено методологію та розроблено систематику складового процесу пристосовуваності за умов алмазного шліфування надтвердих матеріалів. На базі комплексного теоретико-експериментального вивчення 3D топографії оброблюваної поверхні та робочої поверхні шліфувального круга з використанням методу лазерного сканування, моделювання 3D напружено-деформованого стану єдиної системи оброблюваний матеріал - робоча поверхня абразивно-алмазного круга і динаміки зносу її елементів розроблено експертну систему процесу шліфування, що дозволяє прогнозувати й оптимізувати процес бездефектної обробки існуючих і створюваних надтвердих матеріалів. Запропоновано технічні рішення та рекомендації для практичного застосування, що дозволяє на їх основі створювати високоефективні робочі процеси виготовлення прецизійних ріжучих інструментів з надтвердих матеріалів.

  Скачати повний текст