Процеси механічної обробки в машинобудуванні

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ КОЛЕБАНИЙ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ ТОНКОСТЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ

Дмитрий Игоревич Анпилогов — 2016-03-03

При обработке тонкостенных деталей существует риск попадания в нестабильные условия обработки. Это обусловлено низкой виброустойчивостью обрабатываемой детали и высокими амплитудами её колебаний. В статье рассмотрены методики экспериментального и расчетного определения процесса диагностики колебаний при фрезеровании тонкостенных деталей. Показан стенд для диагностики колебаний при фрезеровании тонкостенных деталей. Материалом для исследования является перемещение детали во время циклической силовой нагрузки, имитирующий прерывистый процесс фрезерования. Исследуемым параметром является отклонение детали во время обработки. Приведены упругие схемы тонкостенной детали с различными статическими и динамическими характеристиками и их влияние на исследуемые параметры. В статье показано хорошее согласование экспериментальных и расчетных данных, что является поводом для дальнейшего совершенствования моделирования и его приближения к процессу резания. Полученные результаты позволят проводить диагностику детали перед финишным фрезерованием и определять характер ее колебательного движения, что позволит проводить выбор оптимальных условий обработки.

ВЫСОКОНАПОЛНЕННЫЕ АЛМАЗОАБРАЗИВНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА КЕРАМИЧЕСКИХ СВЯЗКАХ ДЛЯ ОБРАБОТКИ СВЕРХТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ

Анатолий Михайлович Кузей — 2016-03-03

Эффективность использования алмазоабразивного инструмента и производительность операции резания определяются согласованностью скоростей износа матрицы композиционного материала и абразивного (алмазного) зерна. Варьирование твердости матрицы (изменением содержания наполнителя, с одной стороны, и регулированием пористости, с другой) позволяет получить оптимальное соотношение скоростей износа матрицы и алмазного зерна. Предметом исследования являлись высоконаполненные абразивные композиционные материалы с алмазным зерном и керамическими связками (матрицами), а также изменение морфологии поверхности зерна и матрицы при обработке сверхтвердых материалов. В качестве матрицы использовались керамические композиционные материалы, состоящие из связующих – легкоплавких стекол системы Na2OK2OZnOAl2O3P2O5 – и наполнителя – кристаллического карбида кремния SiC. Методами сканирующей электронной микроскопии изучены микроструктура и морфология поверхностей износа композиционных материалов алмаз–карбид кремния–оксидное стекло при обработке природного алмаза. Показано, что введение оксидного стекла в композиционный материал в форме пленки на поверхности частиц карбида кремния позволяет получать высокопористые (10–30 отн. % пор) высоконаполненные (100–150 отн. % алмаза) композиционные материалы с пределом прочности на сжатие 350–740 МПа.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ И КАЧЕСТВО В МАШИНОСТРОЕНИИ

Владимир Яковлевич Лебедев — 2016-03-03

Рассмотрены становление и развитие теории технологической наследственности, основные вехи научного и жизненного пути академика П.И. Ящерицына. Показано влияние применения положений теории технологической наследственности в обеспечение качественных характеристик процессов обработки металлов абразивными и лезвийными инструментами.

ВПЛИВ МАГНІТНО-АБРАЗИВНОГО ОБРОБЛЕННЯ НА МІКРОГЕОМЕТРІЮ ТА ЕКСПЛУАТАЦІЙНІ ПОКАЗНИКИ МІТЧИКІВ ЗІ ШВИДКОРІЗАЛЬНОЇ СТАЛІ

Віктор Станіславович Майборода — 2016-03-03

Метою роботи було визначення впливу магнітно-абразивного оброблення (МАО) на параметри мікрогеометрії робочих поверхонь, твердість мітчиків, виготовлених із швидкорізальної сталі, а також на їх працездатність. Експериментальні дослідження виконували на мітчиках М10 на експериментальному верстаті з кільцевим розташуванням робочої зони. Оброблення виконували із застосуванням магнітно-абразивних порошків різного складу та розміру частинок. Встановлено, що після МАО мітчиків, сформовано радіуси заокруглення різальних кромок з величиною 15–20 мкм. Показано, що як збільшення величини радіусів кромок, так і збільшення поверхневої твердості суттєво залежать від складу магнітно-абразивного інструменту і типу магнітно-абразивного порошку. Експлуатаційні випробування мітчиків на стійкість до і після МАО показали її зростання до 3 разів. Найкращі результати отримано на мітчиках після МАО порошком ПР Р6М5 з округлою формою частинок в умовах забезпечення переважного пластичного деформування поверхневого шару. Отримані результати дають змогу рекомендувати використання МАО для підвищення якості осьового різьбонарізного інструменту.

РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ СРЕЗА, ДЛИНЫ РЕЖУЩИХ КРОМОК И ПЛОЩАДИ КОНТАКТА ПЕРЕДНЕЙ ПОВЕРХНОСТИ РЕЗЦА СО СНИМАЕМЫМ ПРИПУСКОМ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ И ВЫПУКЛОЙ ТОРОИДАЛЬНОЙ ЧАСТИ СЛОЖНОПРОФИЛЬНОЙ ДЕТАЛИ

Александр Степанович Мановицкий — 2016-03-03

Актуальная проблема прогнозирования характерныхпоказателей контакта передней поверхности круглой режущейпластины с припуском срезаемого материала при чистовой токарной обработке деталей сложного профиля требуетсовременных подходов для расчета необходимых параметров сотображением их физической сущности. В работе приведены анализ и результаты практической проверки расчетов длинырежущих кромок, максимального сечения среза и площади контакта по передней поверхности на примере чистового точения закаленной стали ШХ 15 резцом с круглой пластиной ПКНБ.

КОНТАКТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ В ЗОНЕ РЕЗАНИЯ ИНСТРУМЕНТОМ С ПСТМ НА ОСНОВЕ КНБ

Николай Вавсильевич Новиков — 2016-03-03

Рассмотрены эффекты химического взаимодействия материалов инструмента и обрабатываемого изделия в зоне резания; показаны особенности формирования на контактных участках инструмента жидкой фазы из продуктов этого взаимодействия.

ПРО ТЕХНОЛОГІЧНУ НЕМОЖЛИВІСТЬ ВІДТВОРЕННЯ ТЕОРЕТИЧНО ТОЧНОГО ПРОФІЛЮ ГВИНТОВОЇ РІЗЬБИ ТОКАРНИМ РІЗЦЕМ

Олег Романович Онисько — 2016-03-03

Існує думка, що найбільш точним різальним інструментом для виготовлення різьби є токарний різець з пласкою передньою поверхнею, яка лежить у осьовій площині гвинтової поверхні різьби. Саме тому для виробництва різьбових кінців труб нафтогазового сортаменту, до яких існують посилені вимоги щодо механічної міцності і герметичності, використовують одно- або багатониткові різьбові різці чи різцеві головки. Але у більшості випадків прямолінійні різальні кромки таких інструментів є мимобіжними відносно осі різьби. Наприклад тоді, коли кут нахилу їх різальної кромки відповідає куту підйому різьби. Те саме відбувається у випадку, якщо передній кут інструменту не дорівнює нулю. У статті йдеться про те, що у випадку мимобіжності різальної кромки різця та осі різьби, для формування якої він застосовується, різьбова поверхня формується на основі конволютного гелікоїда і не відповідає заданій формі різьби на основі косого закритого гелікоїда. На базі застосування криволінійних циліндричних координат отримано скалярний аналітичний вигляд функції осьового перерізу конволютного гвинта у прямокутній системі координат, аргументами якої є величина переднього кута різця і діаметр різьби, а також висота теоретичного профілю і величина кроку різьби. Ця функція є трансцендентною і не відповідає алгебраїчній функції першого порядку, яка визначає профіль трикутної чи трапецеїдальної різьби, що, власне, і надає право зробити висновок про неможливість відтворення теоретично точного профілю гвинтової різьби токарним різцем.

ПОВЫШЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ СПЕЧЕННЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

Дмитрий Викторович Павленко — 2016-03-03

Рассмотрена актуальная для производства газотурбинных двигателей задача повышения пластичности заготовок из спеченных титановых сплавов технологическими методами. На основании теории деформационной микропористости выполнено моделирование состояния поверхностного слоя заготовок в исходном состоянии, а также после интенсивной пластической деформации методом винтовой экструзии. Приведены результаты моделирования микропористости при механической и деформационной обработке спеченных титановых сплавов.
Установлено, что предварительная интенсивная пластическая деформация винтовой экструзией, за счет диспергирования хрупкого оксидного каркаса по границам зерен, способствует существенному повышению уровня технологической пластичности заготовок из спеченных титановых сплавов и приводит к увеличению допустимой степени деформации. При обработке резанием это позволяет не допустить разрушения поверхностного слоя и интенсифицировать режимы обработки. Сделан вывод о возможности формообразования лопаток компрессора газотурбинных двигателей из заготовок, синтезированных методами порошковой металлургии.

ШЕСТИКООРДИНАТНИЙ ПРИВІД МІКРОПЕРЕМІЩЕНЬ У ВИГЛЯДІ ПРОСТОРОВОЇ ПРУЖНОЇ РАМИ ОКТАЕДРИЧНОГО ТИПУ

Сергій Васильович Струтинський — 2016-03-03

Для вирішення проблеми підвищення точності технологічного обладнання запропоновано застосувати шестикоординатний привід мікропереміщень. Обґрунтовано застосування приводу в обладнанні із введенням відповідних зворотних зв’язків. Шестикоординатний привід мікропереміщень реалізовано у вигляді рами, що містить шість плоских пружин, розташованих по бічних гранях октаедра. Верхня і нижня грані являють собою нерухому основу та рухому платформу, що має шість ступенів вільності. Пружини деформуються зовнішніми приводами сильфонного типу. Також запропоновано термомеханічний та механічний приводи деформації пружин.
Проведено проектно-технологічне обґрунтування розробки просторового приводу мікропереміщень. Для цього розраховано напружено-деформований стан рами приводу зі встановленням рівня напружень і деформацій та перевірці умови стійкості пружин. Проведено макетування рами приводу методом лазерної стереолітографії. На основі макета розроблена технологія виготовлення рами і виготовлено дослідний зразок приводу, який апробовано в складі технологічного комплексу на основі верстата паралельної кінематики.
Визначено закономірності керованості шестикоординатного приводу мікропереміщень. Теоретично знайдена матриця Якобі еквівалентного шарнірного механізму. Для пружно-деформованої просторової рами матриця Якобі визначена експериментально. Порівняння теоретичних і експериментальних результатів слугувало основою для встановлення закономірностей керованості шестикоординатного просторового приводу мікропереміщень.

ПОЛИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ И ПОДЛОЖЕК ИЗ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ

Юрий Данилович Филатов — 2016-03-03

Приведены результаты исследования закономерностей полирования плоских поверхностей оптико-электронных элементов из монокристаллических карбида кремния и сапфира и показано, что в качестве критерия эффективности полирования целесообразно использовать коэффициенты шероховатости, определяющие минимально допустимые значения высотных параметров.

МЕХАНИЗМЫ КОНТАКТНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ ПРИ АЛМАЗОАБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКЕ ХРУПКИХ МАТЕРИАЛОВ

Анатолий Михайлович Кузей — 2016-03-03

Методами электронной сканирующей микроскопии изучены морфологии поверхностей износа алмаза и хрусталя при их алмазоабразивной обработке (шлифовании) композиционными материалами с металлической и полимерной матрицами. Показано, что, в зависимости от обрабатываемого материала (алмаз, хрусталь), вида матрицы в алмазоабразивном композиционном материале (металлическая, полимерная) и давления при шлифовании (5–15 МПа), механизм износа обрабатываемого материала претерпевает изменения. Подтверждено, что при обработке алмаза имеет место механизм износа хрупким разрушением. При обработке хрусталя, в области давлений шлифования 5–15 МПа, одновременно протекают процессы износа с различными механизмами: механизмом хрупкого разрушения и адгезионным. Контактное взаимодействие металлической матрицы с поверхностью хрусталя приводит к повышению температуры в зоне контакта, что вызывает в данном случае изменение агрегатного состояния обрабатываемого материала (хрусталя) и его частичный перенос на поверхность матрицы композиционного материала и алмазных зерен.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОАЛМАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Михаил Львович Хейвец — 2016-03-03

На основе физико-химического анализа фазовой диаграммы состояния углерода исследованы термодинамические условия и определены технологические параметры синтеза алмазных наноматериалов из порошков наноалмазов детонационного синтеза. Согласно рассмотренной топологической модели подтверждается, что синтез алмазных материалов осуществляется по прямому или каталитическому механизмам с возможностью перехода одного механизма на другой. Отмечено, что в случае кристаллов графита и алмаза малых размеров, для которых вклад поверхностной энергии в термодинамический потенциал значителен, условия фазового равновесия графит–алмаз существенно отличаются от предсказанных принятой фазовой диаграммой состояния углерода. Экспериментально изучены условия и режимы синтеза алмазных поликристаллических материалов на основе частиц наноалмазов, модифицированных неалмазными формами углерода.
В результате термообработки модифицированных наноалмазов получен новый вид сверхтвердых материалов – поликристаллические частицы алмаза субмикронных и микронных размеров с наноструктурой.

ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС ПОСЛЕ ШЛИФОВАНИЯ КРУГАМИ ИЗ КНБ

Сергей Васильевич Рябченко — 2016-03-03

Рассматриваются вопросы повышения качества шлифования высокоточных зубчатых колес 3–4 степени точности, основанной на использовании инструмента из КНБ. Технология направлена на повышение эффективности шлифования высокоточных зубчатых колес из закаленных сталей за счет управления контактным взаимодействием тарельчатого круга с эвольвентным профилем зуба в зоне шлифования путем выбора абразивного материала инструмента и условий обработки.

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ФОРМИРОВАНИЯ КРОМОК ПРИ МАГНИТНО-АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКЕ В КОЛЬЦЕВОЙ ВАННЕ

Андрей Юрьевич Гаврушкевич — 2016-03-03

Проведены исследования механизма формирования кромок при магнитно-абразивной обработке в кольцевой ванне на примере образцов из закаленной стали и деформированной бронзы. Обработке подвергались образцы в форме параллелепипеда при фиксированных углах наклона. Исследование размеров, формы поперечного сечения и параметров шероховатости кромки проводились с помощью профилометра-профилографа, установки MicroCAD, электронного микроскопа и программы AutoCAD. В результате исследований предложена схема срезания материала на кромке, которая предполагает, что съем материала на вершине кромки происходит в основном за счет уплотненного первичного потока под углом атаки к обрабатываемой грани. Для построения математической модели кинематики процесса магнитно-абразивной обработки кромок приняты два основных положения: движение частицы порошка вдоль кромки не принимает участия в формировании кромки; форма кромки в нормальном сечении к теоретической линии кромки в заданной точке зависит от отношений проекций суммарной скорости резания на нормаль и бинормаль, и образуется как ломаная. Ломаная является результатом пересечения траекторий абразивных частиц, которые движутся под углами атаки к поверхностям, образующим кромку, и внедряются в обрабатываемые поверхности на величину, зависящую от механических свойств материала.

СТРУЖКООБРАЗОВАНИЕ И ФОРМИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ИЗДЕЛИЙ ПРИ ЛЕЗВИЙНОЙ ОБРАБОТКЕ

Михаил Львович Хейвец — 2016-03-03

Предложена модель напряженного состояния технологической среды при лезвийной обработке. Проведен анализ кинетики структурообразования в инструментальном и обрабатываемом материалах. Исследованы теплофизические процессы применения лезвийных инструментов в металлообработке. Показано, что стружкообразование и формирование поверхности при лезвийной обработке характеризуется цикличностью состояний структур поверхностного слоя. Предложено структурообразование в технологической среде описывать переходом объемной вязкости в динамическую через ротационную. Изучены взаимосвязи процессов стружкообразования с изнашиванием и разрушением инструментов и даны технологические рекомендации.