Анотація до роботи:

Гаращенко Я.М. Основи конструювання робочої поверхні алмазно-абразивних інструментів на базі 3D статистичного об'єктно-орієнтованого моделювання. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.01 – процеси механічної обробки, верстати та інструменти. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2004.

Дисертацію присвячено розробці основ конструювання робочої поверхні алмазно-абразивних інструментів для розширення їхніх технологічних можливостей шляхом регулювання статистичних характеристик робочої поверхні. Вивчено основні методи регулювання: на етапі виготовлення кругів – визначенням зернового складу наважки, змішуванням наважок різних зернистостей; на етапі експлуатації – примусовою зміною геометричних характеристик поверхні зв'язки.

Дослідження виконано на основі статистичної об’єктно-орієнтованої методології з використанням системи 3D моделювання алмазно-абразивних кругів, розробленої на кафедрі різання матеріалів та різальних інструментів НТУ «ХПІ».

Дисертаційна робота присвячена створенню основ конструювання робочої поверхні алмазно-абразивних інструментів на етапах виготовлення й експлуатації, в рамках якої зроблені наступні висновки:

1. Дослідження методів і способів регулювання статистичних характеристик робочої поверхні кругів у рамках єдиної концепції статистичної об‘єктно-орієнтованої методології 3D моделювання алмазно-абразивних кругів дозволило створити основи конструювання їхньої робочої поверхні. Регулювання статистичних характеристик робочої поверхні кругів забезпечується завданням необхідних властивостей елементів робочої поверхні – зерен наважки (при виготовленні кругів) і поверхні зв'язки (у процесі шліфування). На етапі виготовлення інструменту - визначенням вимог до зернового складу наважки, використанням суміші наважок зерен. На етапі експлуатації - спрямованим формоутворенням поверхні зв'язки в ході робочого процесу.

2. Виявлений взаємозв'язок параметрів розподілу розмірів алмазних зерен із вмістом зернових фракцій наважки дозволяє реалізувати регулювання статистичних характеристик розподілу їхніх вершин на робочій поверхні круга на етапі його виготовлення за допомогою завдання вимог до зернового складу алмазно-абразивного порошку.

3. Підбір зернового складу наважки дозволяє істотно збільшити щільність розподілу найбільш виступаючих вершин зерен при несуттєвій зміні моментних статистичних характеристик. Для вузького діапазону зернистостей шліфпорошків збільшення вмісту основної фракції з 70 % до 100 % дозволяє зменшити k_m{y_ВС} на 3.8 % і k_v{y_ВС} на 2.4 %.

4. Виготовлення алмазно-абразивних кругів на основі змішаних наважок дозволяє розширити технологічні можливості регулювання статистичних характеристик робочої поверхні кругів на етапі їхнього виготовлення. Додаткові можливості забезпечуються збільшенням області регулювання статистичних характеристик за рахунок суміщення методів регулювання, що протилежно впливають на характер формування щільності розподілу вершин зерен. Змішані наважки зерен забезпечують формування найбільшої щільності розподілу для вершин зерен у поверхні зв'язки. Завдання вимог на зерновий склад наважки забезпечує формування більшої щільності для найбільш виступаючих зерен.

5. Використання параметрів закону розподілу розмірів зерен відповідно до існуючих вимог на зерновий склад наважки дозволяє забезпечити реалістичність моделювання при вивченні статистичних характеристик робочої поверхні кругів. Адекватність моделі робочої поверхні алмазних кругів на металевій зв'язці підтверджено шляхом порівняння їх модельних статистичних характеристик з експериментальними, отриманими лазерним скануванням.

6. Найбільш реалістичною моделлю алмазних зерен є тривісний еліпсоїд з незалежним розподілом розмірів по кожній з осей за логарифмічно-нормальним законом. Такий висновок підтверджує теоретичне припущення А.М. Колмогорова (про логарифмічно-нормальний закон розподілу розмірів часток при дробленні).

7. Запропонована конструкція шліфувального круга з глибиною нерівностей (задається в залежності від конкретних умов шліфування - коефіцієнта відносного критичного заглиблення зерен у зв'язці і параметрів зносу) 0.2 - 1.2 характеристичного розміру зернистості дозволяє забезпечувати раціональні статистичні характеристики розподілу вершин зерен. Практичне використання алмазних кругів з раціональними статистичними характеристиками робочої поверхні дозволило підвищити продуктивність шліфування мітчиків у 1.5 - 2.2 рази (різальних пластин у 1.3 - 1.8 рази) і зменшити витрату алмазних кругів у 1.4 - 2.1 рази (різальних пластин у 1.5 - 2.3 рази) при забезпеченні необхідної якості обробленої поверхні. Економічний ефект від впроваджень на ЗАТ "Харківський інструментальний завод" і МНТК "Практика" складає більше 30 тис. грн.

8. Комплексне регулювання статистичних характеристик робочої поверхні алмазно-абразивних кругів при їхньому виготовленні й експлуатації дозволяє сполучати позитивні фактори методів і способів регулювання. Спрямоване формоутворення поверхні зв'язки алмазних кругів на базі змішаної наважки підтвердило ефективність такого підходу. При шліфуванні багатогранних різальних пластин вдалося забезпечити високу продуктивність (22 – 24 мм³/с), характерну при спрямованому формоутворенні стандартних кругів, і зменшити кількість браку по відколам і припікам поверхонь з 0.7 % до 0.3 %.

Публікації автора:

1. Доброскок В.Л., Гаращенко Я.Н., Воронков В.И. Взаимосвязь зернового состава навески с параметрами распределения размеров зерен // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". – Харків: НТУ "ХПІ". – 2001. – № 7. – С. 60 – 67.

Здобувачем одержано функціональні залежності вмісту зернових фракцій наважки від статистичних характеристик розмірів алмазних зерен.

2. Доброскок В.Л., Гаращенко Я.Н. Выбор параметров распределения размеров зерен шлифпорошка в соответствии с заданными требованиями по содержанию фракций // Високі технології в машинобудуванні. – Харків: НТУ "ХПІ". – 2001. – Вип. 1(4). – С. 55 – 63.

Здобувачем проведено модельні дослідження з визначення параметрів розподілу розмірів зерен відповідно до вимог ГОСТ 9206-80 щодо вмісту фракцій.

3. Доброскок В.Л., Воронков В.И., Гаращенко Я.Н. Визуализация 3D модели рабочей поверхности шлифовальных кругов с использованием графиков MathCad // Вісник інженерної академії України. – Київ. – 2001. – № 3. – С. 485 – 488.

Здобувачем програмно реалізовано можливість 3D візуалізації досліджуваної ділянки робочої поверхні алмазно-абразивного круга на базі можливостей взаємодії Visual FoxPro з MathCad на основі механізмів OLE.

4. Доброскок В.Л., Гаращенко Я.Н., Воронков В.И. Модификация законов распределения при статистическом моделировании алмазно-абразивных инструментов // Резание и инструмент в технологических системах. – Харьков: НТУ "ХПИ". – 2002. – Вып. 61. – С. 51 – 59.

Здобувачем реалізовано статистичну параметризацію для 12 законів розподілу, використовуваних при описі характеристик алмазно-абразивних інструментів.

5. Доброскок В.Л., Гаращенко Я.Н., Воронков В.И. Комплексная система анализа наборов распределений и композиций на их основе // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". – Харків: НТУ "ХПІ". – 2002. – № 9, Т. 10. – С. 39 – 44.

Здобувачем розроблено алгоритм аналізу наборів розподілу з використанням статистичної параметризації стосовно алмазно-абразивних інструментів.

6. Грабченко А.И., Доброскок В.Л., Гаращенко Я.Н. Анализ методов формообразования рабочей поверхности шлифовальных кругов на токопроводных связках // Високі технології в машинобудуванні. – Харків: НТУ "ХПІ". – 2002. – Вип. 1(5). – С. 82 – 93.

Здобувачем розглянуто методи формоутворення робочої поверхні алмазно-абразивних кругів для регулювання статистичних характеристик у процесі роботи.

7. Грабченко А.И., Доброскок В.Л., Гаращенко Я.Н. Основные закономерности направленного формообразования рабочей поверхности шлифовальных кругов электрохимическим методом // Резание и инструмент в технологических системах. – Харьков: НТУ "ХПИ". – 2002. – Вып. 62. – С. 30 –43.

Здобувачем одержано окремі функціональні залежності з розрахунку електрохімічних параметрів спрямованого формоутворення робочої поверхні алмазних кругів, що забезпечують регулювання статистичних характеристик.

8. Доброскок В.Л., Гаращенко Я.Н., Наконечный В.Ф. Определение параметров распределения размеров зерен для абразивно-алмазных порошков по ДСТУ и ГОСТ // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". – Харків: НТУ "ХПІ". – 2003. – №8, т. 1. – С. 71 – 86.

Здобувачем проведено модельні дослідження з визначення параметрів розподілу розмірів зерен відповідно до вимог ДСТУ 3292-95 щодо вмісту фракцій.

9. Доброскок В.Л., Гаращенко Я.Н. Коэффициент заполнения модельного объема зерен абразивно-алмазных шлифпорошков // Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. – Краматорськ: ДДМА. – 2003. – Вип. 13. – С. 152 – 158.

Здобувачем визначено коефіцієнти заповнення модельного об'єму зерен для випадку розподілу їхніх розмірів по логарифмічно-нормальному закону.

10. Доброскок В.Л., Гаращенко Я.Н. Формування алмазно-абразивного інструмента на основі суміші навішень зерен різної зернистості // Вісник Житомирського державного технологічного університету. – Житомир: ЖДТУ. – 2003. – Вип. 2 (26), Т. ІІ. – С. 51 – 55.

Здобувачем одержано функціональні залежності статистичних характеристик робочої поверхні алмазно-абразивних кругів від параметрів змішаної наважки.

11. Декл. пат. 37898 А УКРАЇНА, МПК B24B1/00 / А.І. Грабченко, М. Хорват (HU), В.Л. Доброскок, Ф. Лієрат (DE), Ю.Л. Уварова, Я.М. Гаращенко; ХДПУ. Шліфувальний круг і спосіб формування і підтримки його повздовжнього профілю – № 2000042461; Заяв. 28.04.2000; Опубл. 15.05.2001, Бюл. № 4.

Здобувачем запропоновано конструкцію шліфувального круга, що містить виступи, які чергуються, і канавки з глибиною, що становить 0.2-1 від максимального розміру зерен.

12. Декл. пат. 37908 А УКРАЇНА, МПК B24D17/00 / А.І. Грабченко, М. Хорват (HU), В.Л. Доброскок, Ю.Л. Уварова, Я.М. Гаращенко; ХДПУ. Пристрій для електрохімічної правки шліфувальних кругів на електропровідній металевій зв'язці – № 2000052513 Заяв. 04.05.2000; Опубл. 15.05.2001, Бюл. № 4.

Здобувачем запропоновано елементи конструкції пристрою для електрохімічного формоутворення робочої поверхні шліфувальних кругів у процесі роботи.

13. Декл. пат. 37932 А УКРАЇНА, МПК B24B53/00 / А.І. Грабченко, М. Хорват (HU), В.Л. Доброскок, Ю.Л. Уварова, Я.М. Гаращенко; ХДПУ. Спосіб формування переривчастої робочої поверхні шліфувального круга – № 2000052558; Заяв. 04.05.2000; Опубл. 15.05.2001, Бюл. № 4.

Здобувачем запропоновано функціональний вид меж інтегрування математичної моделі електрохімічного формоутворення робочої поверхні шліфувального круга при подачі на електрод-інструмент електричних імпульсів, синхронізованих з обертанням круга.

14. Декл. пат. 37950 А УКРАЇНА, МПК B24B1/00, B24B17/00 / А.І. Грабченко, В.Л. Доброскок, А. Мамалис (GR), Ю.Л. Уварова, Я.М. Гаращенко; ХДПУ. Спосіб шліфування некруглих деталей – № 2000052622; Заяв. 06.05.2000; Опубл. 15.05.2001, Бюл. №4.

Здобувачем запропоновано зіставляти тривалість безперервного контакту копіра із упором з періодом обертання заготівки.

15. Декл. пат. 37973 А УКРАЇНА, МПК B24B53/04 / А.І. Грабченко, М. Хорват (HU), В.Л. Доброскок, Я.М. Гаращенко, Ю.Л. Уварова; ХДПУ. Пристрій для правки шліфувального круга з переривчастою робочою поверхнею на електропровідній зв'язці – № 2000052685; Заяв. 12.05.2000; Опубл. 15.05.2001, Бюл. № 4.

Здобувачем виконано експериментальні дослідження з формування поверхні зв'язки алмазно-абразивних кругів для розширення можливостей регулювання статистичних характеристик їхньої робочої поверхні в процесі роботи.

16. A.I. Grabchenko, V.L. Dobroskok, Y.N. Garashchenko. The object-oriented statistical system 3D modeling the abrasive-diamond tool // Production process and systems. – Miskolc: University press. – 2002. – Vol. 1. – P. 51 – 57.

Здобувачем сформульовано комплекс умов, необхідних для реалістичного 3D моделювання алмазно-абразивних інструментів.

17. V.L. Dobroskok, E.V. Filimonov, Y.N. Garachshenko. Paradigms of Modelling of Abrasive-Diamond Tools // 2nd International Conference of "Research and Education". – Miskolc: University press. – 2004. – P. 43 – 51.

Здобувачем одержано функціональні залежності параметрів композиційного закону розподілу вершин зерен від статистичних характеристик розподілу розмірів зерен і коефіцієнта відносного критичного заглиблення зерен у зв'язці.

18. Доброскок В.Л., Гаращенко Я.Н. Трансформация статистических характеристик рельефа рабочей поверхности шлифовальных кругов при износе зерен // Наука і освіта. – Харків: НТУ "ХПІ". – 2004. – С. 83 – 98.

Здобувачем запропоновано узагальнюючу схему зносу зерен, засновану на кореляції величини зносу зерна з глибиною залягання його вершини від рівня найбільш виступаючих зерен. Отримано рівняння регресії для статистичних характеристик розподілу вершин зерен з урахуванням процесів їхнього випадання і зносу.