Probabilistic model of surface layer removal when grinding brittle non-metallic materials

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 23 № 2 2021 6 ТЕХНОЛОГИЯ ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.923 История статьи : Поступила : 15 марта 2021 Рецензирование : 29 марта 2021 Принята к печати : 14 апреля 2021 Доступно онлайн : 15 июня 2021 Ключевые слова : Шлифование хрупких материалов Абразивное зерно Зона контакта заготовки с инстру - ментом Вероятность удаления материала Микрорезание Хрупкое скалывание Вероятность объемного разрушения АННОТАЦИЯ Введение . Окончательное качество изделий формируется на финишных операциях , к числу которых относится процесс шлифования . Известно , что при шлифовании хрупких материалов стоимость шлифо - вальных работ существенно возрастает . Уменьшить разброс показателей качества изделий при шлифовании хрупких материалов , а также повысить надежность и эффективность операции возможно путем выбора оп - тимальных параметров технологической системы на основе динамических моделей процесса . Однако для описания закономерностей удаления частиц хрупкого неметаллического материала и износа поверхности шлифовального круга в зоне контакта известные модели не позволяют учитывать особенности процесса , при котором сочетаются микрорезание и хрупкое скалывание материала . Цель работы : создание новой ве - роятностной модели удаления поверхностного слоя при шлифовании хрупких неметаллических материалов . Задачей является исследование закономерностей удаления частиц хрупкого неметаллического материала в зоне контакта . В работе удаление материала в зоне контакта в результате воздействия микрорезания и хруп - кого скалывания рассмотрено как случайное событие . Методами исследования являются математическое и физическое моделирование с использованием основных положений теории вероятности , законов распре - деления случайных величин , а также теории резания и теории деформируемого твердого тела . Результаты и обсуждение . Разработанные математические модели позволяют проследить влияние на съем материала наложения единичных срезов друг на друга при шлифовании отверстий керамических материалов . Предло - женные зависимости показывают закономерность съема припуска в пределах дуги контакта шлифовального круга с заготовкой . Рассмотренные особенности изменения вероятности удаления материала при контак - те обрабатываемой поверхности с абразивным инструментом и предложенные аналитические зависимости справедливы для широкого диапазона режимов шлифования , характеристик кругов и ряда других техноло - гических факторов . Полученные выражения позволяют найти величину съема материала также для схем тор - цевого , плоского и круглого наружного шлифования , для чего необходимо знать величину приращения съема за счет хрупкого разрушения в процессе развития микротрещин в поверхностном слое . Одним из путей определения величины этого приращения является имитационное моделирование процесса трещинообразо - вания с помощью ЭВМ . Представленные результаты подтверждают перспективность развиваемого подхода к моделированию процессов механической обработки хрупких неметаллических материалов . Для цитирования : Вероятностная модель удаления поверхностного слоя при шлифовании хрупких неметаллических материалов / С . М . Братан , С . И . Рощупкин , А . О . Харченко , А . С . Часовитина // Обработка металлов ( технология , оборудование , инструменты ). – 2021. – Т . 23, № 2. – С . 6–16. – DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.2-6-16. ______ * Адрес для переписки Братан Сергей Михайлович , д . т . н ., профессор Севастопольский государственный университет , ул . Университетская , 33, 299053, г . Севастополь , Россия Тел .: +79787155019 , e-mail: serg.bratan@gmail.com Вероятностная модель удаления поверхностного слоя при шлифовании хрупких неметаллических материалов Сергей Братан a, * , Станислав Рощупкин b , Александр Харченко c , Анастасия Часовитина d Севастопольский государственный университет , ул . Университетская , 33, г . Севастополь , 299053, Россия a https://orcid.org/0000-0002-9033-1174 , bratan@gmail.com, b https://orcid.org/0000-0003-2040-2560, st.roshchupkin@yandex.ru , c https://orcid.org/0000-0003-1704-9380, khao@list.ru , d https://orcid.org/0000-0001-6800-9392, nastya.chasovitina@mail.ru Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ). 2021 Том 23 № 2 с . 6–16 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.2-6-16 Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ) Сайт журнала : http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Конструкционные неметаллические матери - алы , такие как керамика , стекло , кварц , ферриты , ситаллы находят все более широкое применение в промышленности благодаря своей высокой твердости , прочности и износостойкости . Одна - ко эти материалы обладают также высокой хруп - костью , что значительно усложняет их обработ - ку . Параметры качества изделий , определяющие их функциональную пригодность и эксплуата - ционные характеристики , окончательно форми - руются на финишных операциях , к числу кото - рых относится процесс шлифования . Известно , что при шлифовании металлов стоимость шли - фовальных работ занимает в среднем 15…25 % от общих затрат на изготовление изделий [1],