РАЗДЕЛ 2
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
ПРОЦЕССА ВИБРОАБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ
Теоретическая модель процесса виброабразивной обработки является необходимым
элементом для изучения следующих вопросов:
– оценки возможности применения метода ВиО для обработки крупногабаритных
изделий;
– подбора оптимальных режимов обработки или параметров конструкции ВиО-станка;
– необходимости применения тех или иных дополнительных приспособлений
(манипуляторов, вставок, дополнительного вибрационного привода, средств
управления гранулами и т.д.).
Учитывая приведенную в обзоре информацию, исходя из различной физической
природы процессов, осуществляемых при ВиО, целесообразно разделить
теоретическою модель на четыре взаимозависимых части, индивидуальный подход к
моделированию каждой из которых должен быть выбран с учетом специфики
рассматриваемого процесса:
1. Моделирование воздействия гранулы на деталь.
Само по себе взаимодействие элементов РС и поверхности детали, в сущности, и
определяет эффективность виброабразивной обработки. Однако, на сегодняшний день
при рассмотрении контактной задачи взаимодействия рабочих гранул с поверхностью
детали различными авторами [26, 80, 81, 82, 84, 85, 87, 91, 92] уже получены
схожие зависимости съема металла от основных факторов. К этим факторам
относятся параметры рабочей гранулы (масса, геометрическая форма, размер,
материал), скорость рабочей гранулы, плотность укладки РС, общее время
обработки детали.
Что касается выбора геометрической формы и параметров материала, то эта задача
должна определяться непосредственно целями технологического процесса и решаться
именно в этих рамках, и, как уже упоминалось ранее, этот вопрос достаточно
исследован.
Таким образом, для оценки эффективности ВиО необходимо определение, в первую
очередь, динамических и кинематические параметров РС. И в результате модель
должна предоставлять всю требуемую информацию для возможности оценки
эффективности обработки и, если это необходимо, для определения съема металла в
определенной зоне контейнера.
2. Моделирование относительного движения РС.
Результатом моделирования относительного движения РС должны быть зависимости
параметров, характеризирующих обработку (динамически, энергетически и
кинематически – впоследствии применимые для оценки эффективности процесса ВиО и
определения съема металла), от основных параметров работы ВиО-станка
(частотно-амплитудных характеристик, траектории движения и т.д.) и от типа
используемой РС в различных точках контейнера.
Надо отметить, что теоретическому исследованию вопроса фрагментации контейнера
зонами с различной интенсивностью обработки уделено недостаточно внимания, хотя
необходимость многих исследований вызвана именно этим явлением [37, 38, 39, 45,
93].
3. Моделирование циркуляционного движения РС.
Практически все авторы [5, 8, 40, 45, 62, 63] сходятся во мнении, что
циркуляционное движение РС возникает в результате вибрационного
транспортирования массы РС вокруг ее центра масс. Это, соответственно,
указывает на возможные направления в его моделировании.
Учитывая необходимость оценки влияния циркуляционного движения на эффективность
ВиО и, следовательно, взаимосвязи этого процесса с относительным движением РС,
определяющим эту эффективность, предпочтительно использовать схожие методики
при создании теоретической модели.
4. Моделирование движения контейнера.
Целью исследования в данном пункте является определение траектории и параметров
движения стенок контейнера (т.е. как следствие параметров воздействия стенок на
рабочую среду) в зависимости от конструкционных особенностей ВиО-станка
(жесткости подвески, места расположения вибровозбудителя и т.д.). Однако
оптимальные значения этих параметров должны определяться только на основе
решения задачи о движении РС и ее элементов.
При этом допустимо рассматривать РС и контейнер как единое целое [35, 46, 47,
74, 75], учитывая РС коэффициентами диссипации. И, т.к. рабочие частоты
ВиО-станков далеко зарезонансные, это не окажет существенного влияния на
решение этой задачи [15, 35].
2.1. Относительное движение рабочей среды при вибрационной абразивной обработке
Рабочая среда в процессе вибрационной обработки выполняет двоякую задачу:
передачу силового импульса в зону контакта деталь - гранула и роль инструмента
по микрорезанию и пластическому деформированию поверхностного слоя деталей.
РС – это сыпучая среда и под вибрационным воздействием по совокупности
физико-механических свойств занимает промежуточное положение между твердыми
телами и вязкими жидкостями [38, 45, 58]. Каждая частица сыпучей среды, взятая
сама по себе, обладает всеми свойствами твердого тела, но совокупность
множества частиц – гранул, особенно под воздействием вибрационного поля,
проявляет способность к течению, подобно жидкостям, но с ограниченной
подвижностью, обусловленной значительной вязкостью, величина которой
существенно зависит от параметров вибрационного поля [45].
С твердым телом сыпучую среду связывает еще одно важное свойство – под
нагрузкой в ней возникают сжимающие напряжения [58, 90, 94]. Это свойство
сохраняется и в вибрационном поле. Сыпучая среда не обладает идеальной
упругостью и, следовательно, при ее описании должны учитываться ее
упруго-восстанавливающие свойства.
Несмотря на наличие разделяющих промежутков во множественной структуре сыпучей
среды совокупность перечисленных признаков позволяет считать модели сыпучих
сред сплошными, что дает возможность использовать понятия о напряженном
состоянии как о способе оценки величины внутренних сил, а, следовательно
- Київ+380960830922