Анотація до роботи:

Філімонов Є.В. Прогнозування робочих характеристик абразивних інструментів на основі статистичного моделювання їх структури. - 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, 2008.

Дисертація присвячена прогнозуванню твердості і міцності абразивного інструменту на основі статистичного моделювання структури. Для визначення робочих характеристик абразивного інструменту використовувалася теорія дисперсних систем.

Уточнено відповідність зернистостей шліфувальних матеріалів за ГОСТ і FEPA. З використанням розробленої методики верифікації, заснованої на відео-комп'ютерному аналізі проекцій зерен, підтверджено адекватність моделі наважки.

Розроблений підхід дозволяє здійснювати статистичне 3D моделювання упакування зерен шляхом послідовного його ущільнення, що забезпечує принцип технологічної подоби процесу пресування абразивної маси.

Встановлено залежності, що описують зв'язок розрахованих статистичних характеристик з робочою швидкістю обертання круга і стандартним ступенем твердості абразивного інструменту.

У дисертації наведене перспективне вирішення науково-практичної задачі раціонального вибору параметрів абразивного інструменту, що полягає у розробці статистичної 3D моделі структури абразивного інструменту і використанні теорії дисперсних систем для оцінки його робочих характеристик. За результатами роботи зроблено наступні висновки:

1. У результаті теоретичних і експериментальних досліджень розроблені основи прогнозування робочих характеристик абразивних інструментів на базі статистичного 3D моделювання структури. Для розрахунку фізико-механічних властивостей абразивного інструменту обґрунтована доцільність використання трьох статистичних характеристик: парної кореляційної функції розподілу абразивної фази, середнього числа контактів між зернами і сили зчеплення в одиничному контакті.

2. На основі єдиного системного підходу отримані статистичні характеристики законів розподілів розмірів зерен шліфувальних матеріалів за стандартами FEPA 42-GB-1984 і ГОСТ 3647-80. З використанням розробленої методики верифікації, що базується на відео-комп'ютерному аналізі проекцій 2000 зерен, експериментально підтверджена адекватність моделі наважки, для якої відносне відхилення вибіркового середньоарифметичного розмірів зерен складає 4%. Вперше стосовно абразивних зерен підтверджено теоретичне положення А.Н. Колмогорова про логарифмічно-нормальний закон розподілу розмірів часток, отриманих у результаті дроблення.

3. З використанням імітаційного контролю для моделей наважок зерен встановлена відповідність зернистостей шліфувальних матеріалів за ГОСТ і FEPA (ряд P), уточнена відповідність зернистостей шліфувальних матеріалів за ГОСТ і FEPA (ряд F). Зокрема, зернистість F46 відповідає зернистості №32 більш повно, якщо взяти до уваги склад фракцій, чим пара зернистостей, зазначена у Додатку 6 ГОСТ 3647-80 (те ж для відповідності зернистостей №80 і F22). Обґрунтовано доцільність використання зернистості F40 по FEPA як відповідної №40 за ГОСТ 3647-80.

4. З використанням системи тестів для обробки контакту тривісних еліпсоїдів розроблена методика 3D моделювання упакування зерен на основі послідовного її ущільнення, що забезпечує принцип технологічної подоби. Розроблена модель і мікроскопічний аналіз дозволяють визначати парну кореляційну функцію розподілу абразивної фази і залежність середнього числа контактів зерна з іншими зернами від їх концентрації.

5. Для абразивного інструменту, виготовленого з електрокорунду білого на керамічній зв'язці, встановлено залежності, що описують зв'язок розрахованих статистичних характеристик з розривною швидкістю обертання кругу і стандартним ступенем твердості. Значення глибини лунки, розраховані по отриманих залежностях для типових інструментів з відомими характеристиками, знаходяться у межах діапазону, регламентованого стандартом ГОСТ 18118-79.

6. На основі об'єктно-орієнтованого підходу (метод перевизначення функцій процесів) з використанням отриманих залежностей розроблені робочі процеси шліфування криволінійних поверхонь і доведення різального інструменту. В основі запропонованих процесів лежить регулювання параметрів контакту при формоутворенні і побудові траєкторії переміщення інструменту.

7. Практичні результати роботи впроваджено на ВАТ "Запорізький абразивний комбінат" та в учбовому процесі НТУ "ХПІ".

Публікації автора:

1. Перепелица Б.А., Кондусова Е.Б., Филимонов Е.В. Особенности 3D моделирования режущих инструментов на основе многопараметрических отображений пространства // Резание и инструмент в технологических системах. - Харьков: НТУ "ХПИ", 2002. - Вып. 62. - С. 99-103.

Здобувачем запропоновано принципи реалізації математичного ядра об'ємного моделювання, орієнтованого на розробку спеціальних програм. Визначено базовий набір класів, які забезпечують функціонування системи.

2. Доброскок В.Л., Филимонов Е.В. Расчет траектории движения при переопределении функций процессов формообразования доводника и доводки лезвийного инструмента // Високі технології в машинобудуванні. - Харків: НТУ "ХПІ", 2003. - Вип. 2 (7) - С. 158-163.

Здобувачем розглянуто геометричні і технологічні фактори, що визначають конфігурацію і площу зони контакту. Розглянуто залежності формоутворення при абразивному зношуванні.

3. Доброскок В.Л., Филимонов Е.В. Алгоритмы обработки взаимодействия трехосных эллипсоидов в задачах моделирования абразивно-алмазных инструментов // Високі технології в машинобудуванні. - Харків: НТУ "ХПІ", 2004. - Вип. 1(8). - С. 61-70.

Здобувачем розроблено алгоритми взаємодії моделей зерен, які можуть застосовуватися при дослідженні структур з різною щільністю пакування об'єктів.

4. Доброскок В.Л., Филимонов Е.В. Особенности формирования структур при моделировании абразивно-алмазных инструментов // Резание и инструмент в технологических системах. - Харьков: НТУ "ХПИ", 2004. - Вып. 66. - С. 37-47.

Здобувачем проведено аналіз методологічних підходів у дослідженні характеристик дисперсних систем і структури робочого шару абразивного інструменту, методів модельного відтворення дисперсних систем.

5. Филимонов Е.В. Верификация и статистическая оценка микроструктуры абразивного инструмента // Резание и инструмент в технологических системах. - Харьков: НТУ "ХПИ". - 68'2005. - С. 362-375.

6. Декл. пат. 71382 А УКРАЇНА, МПК B24B53/06 / А.І. Грабченко, В.Л. Доброскок, Е.В. Філімонов; НТУ "ХПІ". Спосіб профілювання абразивного інструменту - № 20031212479; Заяв. 25.12.2003; Опубл. 15.11.2004, Бюл. № 11.

Здобувачем визначено схему профілювання і переміщення абразивного інструменту, яка враховує параметри контакту і технологічні умови процесу обробки.

7. Декл. пат. 71373 А УКРАЇНА, МПК B24B37/02 / А.І. Грабченко, В.Л. Доброскок, Е.В. Філімонов; НТУ "ХПІ". Спосіб доведення різального інструменту - № 20031212422; Заяв. 25.12.2003; Опубл. 15.11.2004, Бюл. № 11.

Здобувачем визначено залежності, які визначають сталість параметрів контакту у процесі обробки на основі відстеження сили різання.

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

Здобувачем сформульовано комплекс умов, необхідних для реалістичного моделювання структур абразивно-алмазних інструментів.

9. Грабченко А.И., Доброскок В.Л., Филимонов Е.В., Эсмантович С.Н. Современные тенденции производства абразивных инструментов в Украине // Мат. міжнародн. наук.-практ. конф. Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров'я. - Харків: НТУ "ХПІ", 2005. - С. 19-27.

Здобувачем проведено аналіз стану абразивної галузі України і перспективних напрямків підвищення конкурентоспроможності абразивної продукції, показано необхідність гармонізації міжнародних стандартів на абразивну продукцію.