METODYKA MODELOWANIA POWIERZCHNI CZYNNEJ NARZĘDZI ŚCIERNYCH prof. dr hab. inż. Wojciech Kacalak, mgr inż. Filip Szafraniec, mgr inż. Katarzyna Tandecka METODYKA MODELOWANIA POWIERZCHNI CZYNNEJ NARZĘDZI ŚCIERNYCH Z UWZGLĘDNIENIEM KORELACJI PRZESTRZENNEGO ROZMIESZCZENIA ICH WIERZCHOŁKÓW (DLA OKREŚLONYCH ŚCIERNIC RZECZYWISTYCH)

PROCES I ETAPY MODELOWANIA Metody modelowania powierzchni czynnej narzędzi ściernych z określoną kolejnością operacji realizowanych w pracy; E1, E2 - etapy akwizycji danych, M3-M5 - etapy modelowania

POCZĄTEK

AKWIZYCJA DANYCH

GENEROWANIE POWIERZCHNI ZIAREN ŚCIERNYCH

WERYFIKACJA DANYCH I GENEROWANIE POWIERZCHNI ŚCIERNICY

Metodyka modelowania powierzchni czynnej narzędzi ściernych

AKWIZYCJA DANYCH OPISUJĄCYCH POWIERZCHNIĘ CZYNNĄ ŚCIERNICY Badania topografii narzędzi ściernych z wykorzystaniem metody replikacji powierzchni czynnej materiał do replik RepliSet firmy Struers; rozdzielczość materiału wynosi 0,1 µm (99A100K7VTE10-35) Stanowisko pomiarowe Olimpus LEXT OLS 4000

IDENTYFIKACJA ZIAREN NA POWIERZCHNI Wyodrębnianie fragmentów ziaren ściernych metodą „wododziału” Wartości rzędnych kolejnych wierzchołków naroży ziaren ściernych zliczanych metodą "wododziału"

CECHY GEOMETRYCZNE ZIAREN Wyodrębnianie fragmentów ziaren ściernych metodą „wododziału” i określanie ich cech geometrycznych Rozkład kątów wierzchołków 2ε 2ε P=f(2ε) Rozkład promieni zaokrąglenia r r P=f(r) Rozkład rzędnych wierzchołków zw zw P=f(zw) Przykłady fragmentów rzeczywistych ziaren ściernych wyodrębnionych z zastosowaniem metody "wododziału"

WYNIKI ZASTOSOWANIA RANDOMIZOWANEGO, FRAKTALNEGO GENERATORA POWIERZCHNI NAROŻY ZIAREN Na podstawie rozkładów kątów wierzchołkowych 2ε i promieni zaokrąglenia r naroży ziaren ściernych z wykorzystaniem algorytmu randomizowanego, fraktalnego kumulowania składowych o różnych częstościach zostały wygenerowane modele powierzchni określonych ziaren ściernych. Porównanie wartości oczekiwanej kątów naroży modelowych 2ε i promieni zaokrąglenia r w funkcji zagłębienia naroża w materiał obrabiany hp z parametrami geometrycznymi naroży ziaren rzeczywistych o rozmiarze 100 z elektrokorundu 99A.

MOŻLIWA PRZYCZYNA BŁĘDÓW Ilustracja błędów w modelowaniu, gdy nie uwzględnia się autokorelacji położenia wierzchołków

WYNIKI ZASTOSOWANIA OPRACOWANEGO GENERATORA Generator zbiorów uporządkowanych wartości o określonej autokorelacji Schemat do analizy algorytmu generowania rzędnych wierzchołków ziaren o określonym rozkładzie prawdopodobieństwa z zachowaniem cech autokorelacji wygenerowanych wartości – w tekście publikacji.

Wyniki modelowania bez wprowadzonego mechanizmu agregatowania ziaren Wyniki modelowania jeszcze bez dodanego mechanizmu agregatowania ziaren Widoki czynnych powierzchni ściernicy: a) powierzchnia rzeczywista, b) powierzchnia modelowa

WERYFIKACJA cd. Weryfikacja modelu czynnej powierzchni ściernicy z zastosowaniem komórek Voronoi Wyznaczanie wyniesień oraz komórek Voronoi dla potencjalnych poziomów kontaktów hs powierzchni ściernicy z materiałem obrabianym: a) hs1=16μm, b) hs2=21μm, c) hs3=26μm, d) hs4=31μm

Weryfikacja modelu czynnej powierzchni ściernicy z zastosowaniem komórek Voronoi Porównanie wartości średniej pola komórki Voronoi Pv ściernicy modelowej ze ściernicą rzeczywistą w funkcji zagłębienia naroża w materiał obrabiany hs

Weryfikacja modelu czynnej powierzchni ściernicy z zastosowaniem wskaźnika Lze zarysu efektywnego gdzie: | 𝑃 𝑤 | ℎ 𝑠 – wartość średnia pola wyniesienia na określonym poziomie potencjalnego kontaktu hs powierzchni czynnej ściernicy z powierzchnią obrabianą, 𝐿𝑖 𝑤 ℎ 𝑠 – liczba wyniesień na określonym poziomie potencjalnego kontaktu hs dla całej powierzchni czynnej ściernicy z powierzchnią obrabianą, Lp – szerokość analizowanej powierzchni ściernicy 𝐿 𝑧𝑒 = | 𝑃 𝑤 | ℎ 𝑠 ∗ 𝐿𝑖 𝑤 ℎ 𝑠 𝐿 𝑝

Weryfikacja cd. Weryfikacja modelu czynnej powierzchni ściernicy z zastosowaniem funkcji gęstości dla rozkładu wysokości wierzchołków Schemat do analizy funkcji częstości rzędnych wierzchołków ziaren ściernych

Przedstawiono wyniki weryfikacji modelu. POSUMOWANIE Podsumowanie Opracowano metodykę modelowania powierzchni czynnej narzędzi ściernych z uwzględnieniem korelacji przestrzennego rozmieszczenia ich wierzchołków dla określonych ściernic rzeczywistych. Opracowano i przedstawiono algorytmy generowania rozmieszczania ziaren w procesie modelowania powierzchni narzędzi ściernych, zapewniające pełną zgodność parametrów statystycznych z cechami topografii rzeczywistych powierzchni narzędzi. Zwrócono uwagę na możliwe błędy, które występować mogą w modelowaniu narzędzi ściernych, gdy nie uwzględnia się współzależności położeń ziaren sąsiadujących. Przedstawiono przykłady rzeczywistych i modelowych powierzchni narzędzi ściernych. Przedstawiono wyniki weryfikacji modelu. Opracowano wnioski dotyczące doboru parametrów symulacji procesu kształtowania nierówności.

Dziękuję za uwagę DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ

UZUPEŁNIENIA