Особенности разработки математической модели съема металла для цифрового двойника процесса круглого шлифования с ЧПУ
Бесплатный доступ
В условиях автоматизированного машиностроения до сих пор остается нерешенной задача проектирования оптимальных циклов режимов резания для операций, выполняемых на станках с ЧПУ. На практике технологу по-прежнему приходится вручную корректировать проектируемые циклы при помощи различных CAD/CAM-систем, имеющих в качестве информационной базы данные из нормативно-справочной литературы, разработанной в 60-90-х годах для универсального оборудования. При этом технолог может опираться только на собственный опыт или же на имеющиеся по аналогичным операциям данные. В результате проектируемые таким образом циклы не могут гарантировать максимальность производительности и стойкость используемого оборудования, стабильность показателей точности и качества в партии деталей, а соответственно, и минимальность себестоимости выполняемой операции. В качестве решения описанной выше проблемы предложена разработка цифрового двойника на примере операции круглого шлифования. Цифровым двойником процесса круглого шлифования может являться аналитическая модель послойного удаления металла с заготовки. Данная модель, помимо исходных условий обработки (основные параметры заготовки, инструмента, оборудования, оснастки и др.), оказывающих непосредственное влияние на процесс шлифования, должна учитывать кинематику и особенности съема металла, присущие различным видам шлифования. Цифровой двойник должен учитывать нестабильность процесса шлифования (затупление круга, колебания припуска, потеря диаметра круга, а соответственно, и площади контакта круга с заготовкой). В статье описаны основные этапы разработки аналитической модели съема металла на примере круглого шлифования с продольной подачей. Разработанный цифровой двойник операции круглого шлифования возможно применять не только при проектировании оптимальных циклов режимов резания, но и для прогнозирования надежности разрабатываемых циклов и качества обработки в нестабильных условиях обработки партии деталей.
Круглое шлифование, модель послойного удаления металла, цифровой двойник
Короткий адрес: https://sciup.org/147233487
IDR: 147233487 | DOI: 10.14529/engin200307
Список литературы Особенности разработки математической модели съема металла для цифрового двойника процесса круглого шлифования с ЧПУ
- Roblek, V. A complexity view of Industry 4.0 / V. Roblek, M. Meško, A. Krapež // SAGE Open, 2016. – P. 1–11.
- Schumacher, A. Industry 4.0 Operationalization based on an Integrated Framework of Industrial Digitalization and Automation / A. Schumacher, C. Schumacher, W. Sihn // ICPR1 2019, LNME. 2020. – P. 301–310.
- Михелькевич, В.Н. Автоматическое управление шлифованием / В.Н. Михелькевич. – М.: Машиностроение, 1975. – 304 с.
- Исаков, Д.В. Оптимизация автоматических циклов шлифования, выполняемых на плоско-шлифовальных станках, методом динамического программирования / Д.В. Исаков, А.С. Коваленко // Обработка металлов резанием. – 2009. – № 4(52). – С. 2–12.
- Михайлов, А.Н. Многокритериальная оптимизация режимов резания при точении инструментами с покрытиями / А.Н. Михайлов, Т.Г. Ивченко, И.А. Петряева // Известия Тульского гос. ун-та. Технические науки. – 2016. – № 8. – С. 159–166.
- Popova, A.V. Design of Optimal Internal Grinding Cycles / A.V. Popova // Russian Engineering Research. – 2015. – Vol. 35, № 5. – P. 378–380.
- Optimization of Manufacturing Time in Internal Grinding / X.H. Le, H.K. Le, T.H. Tran et al. // ICERA 2019, LNNS 104. 2020. – P. 557–565.
- Jiajian, G. Optimization of internal plunge grinding using collaboration of the air-grinding and the material removal model based on the power signal / G. Jiajian, H. Li // Int. Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2019. – Vol. 105. – P. 7–8.
- Gupta, R. Optimization of grinding parameters using enumeration method / R. Gupta, K.S. Shishodia, G.S. Sekhon // J. Mater. Process. Technol. – 2001. – Vol. 112. – P. 63–67.
- Optimization for internal traverse grinding of valves based on wheel deflection / S. Gao, C. Yang, J. Xu et al. // Int. Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2017. – Vol. 92. – P. 1105–1112.
- A Study on Optimization of Manufacturing Time in External Cylindrical Grinding / L. Tung, T. Hong, N. Cuong, N. Vu // J. Materials Science Forum. – 2019. – Vol. 977. – P. 18–26.
- Stability analysis and optimization algorithms for the Set-Up of Infeed Centerless Grinding / D. Barrenetxea, J. Alvarez, J.I. Marquinez et al. // Int. Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2014. – Vol. 84. – P. 17–32.
- Shipulin, L. Three-Stage Cycle in Plane Grinding by the Wheel Periphery / L. Shipulin, I. Shmidt // J. Russian Engineering Research. –2020. – № 4 (40).– C. 347–350.
- Designing high-speed CNC-operations / A. Nurkenov, V.I. Guzeev, P.G. Mazein, I.P. Deryabin // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2018. – Vol. 450, no. 032014.
- Designing optimal automatic cycles of round grinding based on the synthesis of digital twin technologies and dynamic programming method / P.P. Pereverzev, A.V. Akintseva, M.K. Alsigar, D.V. Ardashev // Inter. J. Mechanical Sciences. – 2019. – Vol. 1. – P. 1–11.
- Yudin, S. Generalized cutting force model for grinding / S. Yudin, K. Smolyanoy, P. Pereverzev // IOP Conference Series Materials Science and Engineering. – 2020. – Vol. 709, no. 033005.
- Корчак, С.Н. Производительность процесса шлифования стальных деталей / С.Н. Корчак. – М.: Машиностроение, 1974. – 297 с.
- Ardashev, D.V. Calculation of blunting ranges of the grinding wheels with different characteristics between dressings / D.V. Ardashev, V.I. Guzeev // Russian Engineering Research. – 2017. – Vol. 37 (2). – P. 164–166.
- Akintseva, A.V. Modelling of correlation of actual and program feeds in the automatic cycle / A.V. Akintseva, A.V. Prokhorov, S.V. Omelchenko // IOP Conference Series Materials Science and Engineering. – 2020. – Vol. 709, no. 033003.
- Akintseva, A.V. Methodology for designing optimal internal grinding cycles resistant to varying processing conditions / A.V. Akintseva, A.V. Prokhorov, S.V. Omelchenko // IOP Conference Series Materials Science and Engineering. – 2020. – Vol. 709, no. 033004.
