Simulation of the stock removal in the contact zone during internal grinding of brittle non-metallic materials

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 23 № 2 2021 31 ТЕХНОЛОГИЯ Моделирование съема припуска в зоне контакта при внутреннем 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 . 31–39 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.2-31-39 Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ) Сайт журнала : http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Изделия из таких неметаллических матери - алов , как керамика , рубины , сапфиры , стекло , кварц , ситаллы , ферриты , несмотря на высокую ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.923 История статьи : Поступила : 21 марта 2021 Рецензирование : 12 апреля 2021 Принята к печати : 17 апреля 2021 Доступно онлайн : 15 июня 2021 Ключевые слова : Круглое шлифование хрупких мате - риалов Абразивное зерно Микрорезание Зона контакта заготовки с инстру - ментом Вероятность удаления материала Вероятность неудаления материала АННОТАЦИЯ Введение . Финишные операции , в частности круглое шлифование , существенным образом формируют параметры качества изделий , их эксплуатационные характеристики и функциональную пригодность . Сто - имость шлифовальных работ при этом существенно возрастает по сравнению со шлифованием металлов , достигая в среднем 20…28 % от общих затрат на изготовление изделий . Выбор оптимальных параметров технологической системы на основе моделирования процесса позволяет повысить надежность , производи - тельность и экономическую эффективность . Для описания процессов обработки хрупких неметаллических материалов используются в основном эмпирические зависимости , а существующие аналитические моде - ли не учитывают стохастическую природу операции шлифования и сочетание процессов микрорезания и хрупкого скалывания при удалении частиц хрупкого неметаллического материала и износа поверхности шлифовального инструмента . Цель работы : моделирование съема припуска в зоне контакта при внутрен - нем шлифовании хрупких неметаллических материалов . Задачей является исследование особенностей и закономерностей изменения вероятности удаления материала при контакте обрабатываемой поверхности с абразивным инструментом . В работе получены теоретико - вероятностные модели , позволяющие выявить закономерности съема материала в зоне контакта . Модели позволяют проследить закономерности взаимо - действия режущих и колющих зерен на поверхности заготовки и процесс съема припуска в зоне контакта за счет комбинации явлений микрорезания и хрупкого скалывания , рассматриваемых как случайное событие . Методами исследования являются математическое и физическое моделирование с использованием основ - ных положений теории вероятности , законов распределения случайных величин , а также теории резания и теории деформируемого твердого тела . Результаты и обсуждение . Получены данные , дающие нагляд - ную иллюстрацию закономерности удаления материала вдоль зоны контакта на различных уровнях . Анализ полученных результатов показывает , что окружная скорость инструмента и скорость вращения заготовки , которые входят непосредственно в уравнение для расчета вероятности удаления материала , существенно влияют на интенсивность съема материала . Значительным образом оказывает воздействие на съем припу - ска также поперечная подача . Получена качественная картина изменения вероятности удаления материала в зоне контакта при шлифовании отверстий в хрупких неметаллических материалах . Полученные закономер - ности изменения вероятности удаления материала при контакте обрабатываемой поверхности с абразивным инструментом и аналитические зависимости справедливы для широкого диапазона режимов шлифования , характеристик инструментов и других технологических факторов . Для цитирования : Моделирование съема припуска в зоне контакта при внутреннем шлифовании хрупких неметаллических матери - алов / С . М . Братан , С . И . Рощупкин , А . О . Харченко , А . С . Часовитина // Обработка металлов ( технология , оборудование , инструмен - ты ). – 2021. – Т . 23, № 2. – С . 31–39. – DOI: 10.17212/1994-6309-2021-23.2-31-39. ______ * 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 хрупкость , усложняющую их обработку при из - готовлении , широко применяются в различных отраслях промышленности из - за высоких пока - зателей твердости , прочности и износостойко - сти . Финишные операции , в частности круглое шлифование , существенным образом форми - руют параметры качества изделий , их эксплуа - тационные характеристики и функциональную пригодность . Стоимость шлифовальных работ