Повышение эффективности производства нежестких корпусных деталей путем автоматизации этапов ТПП и введения в зону резания энергии УЗ-поля тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Назаров Михаил Вадимович

• Назаров Михаил Вадимович
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Назаров Михаил Вадимович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА НЕЖЕСТКИХ ДЕТАЛЕЙ МАШИН НА СТАДИИ ТПП И В ПРОЦЕССЕ ОБРАБОТКИ ИХ ЗАГОТОВОК НА СОВРЕМЕННЫХ СТАНКАХ С ЧПУ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Нежесткие детали в совр еменном машиностроении

1.2. Особенности обработки заготовок нежестких деталей

1.3. Особенности обеспечения качества нежёстких деталей из алюминиевых

и титановых сплавов в процессе изготовления

1.3.1. Технологические остаточные напряжения

1.3.2. Структурно-фазовый состав поверхностного слоя

1.3.3. Влияние ТОН на эксплуатационные свойства нежёстких деталей

1.3.4. Особенности и механизмы формирования ТОН в поверхностных слоях нежёстких деталей

1.3.5. Особенности и механизмы релаксации ТОН поверхностных слоёв нежёстких деталей

1.4. Методы снижения сил р езания при фр езеровании

1.5. Способы воздействия на механизм формирования ТОН за счёт энергии

УЗ-поля

1.6. Анализ средств и систем автоматизированного проектирования упр авляющих пр ограмм для обработки заготовок нежестких деталей машин

1.7. Последовательность действий при создании УП

1.8. Существующие методы назначения режима фрезерования

1.9. Выводы. Цель и задачи работы

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА НОВОГО МЕТОДА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО НАЗНАЧЕНИЯ РЕЖИМА РЕЗАНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК НЕЖЕСТКИХ ДЕТАЛЕЙ МАШИН (НА ПРИМЕРЕ ФРЕЗЕРОВАНИЯ)

2.1. Методика автоматизации процесса проектирования управляющих программ

2.1.1. Распознавания типа обрабатываемого элемента

2.1.2. Определение набора выходных данных

2.2. Методика расчёта деформации стенки в процессе механической обработки

2.2.1. САЕ анализ

2.2.2. Аналитический р асчёт отклонения стенки в виде пр ямоугольной пластины, защемленной в основании

2.2.3. Аналитический расчёт отклонения стенки в виде прямоугольной пластины, закрепленной с трёх сторон

2.2.4. Предварительное определение жесткости обрабатываемого элемента

2.3. Методика поиска рационального режима резания при учёте условий жесткости обрабатываемого элемента

2.4. Автоматизация расчёта режима резания на основе геометрических данных обр абатываемого элемента

2.4.1. Формирование таблицы исходных данных

2.4.2. Практическая реализация перебора возможных сочетаний элементов режима резания

2.4.3. Выбор рационального набора элементов режима резания

2.5. Структурирование, формирование базы и передача данных в САМ систему

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭФФЕК-ТИВНОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО НАЗНАЧЕНИЯ РЕЖИМА РЕЗАНИЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ НЕЖЕСТКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН

3.1. Программа исследований

3.2. Программа исследований зависимости величины упругих деформаций

от режима фрезерования

3.2.1. Выбор объекта исследования

3.2.2. Планирование эксперимента

3.3. Проверка работоспособности системы автоматизированного назначения режима фрезерования

3.4. Методика экспериментальных исследований снижения технологических остаточных напряжений путем введения в зону обработки энергии УЗ поля

3.4.1. Характеристики и показатели эффективности устройств введения в зону обработки энергии УЗ -поля

3.4.2. Контролируемые параметры. Основные методы и аппаратура для оценки ТОН, структурно-фазового состава ПС

3.5. Методика оценки влияния энергии ультразвукового поля на технологические остаточные напряжения и фазовый состав поверхностного слоя обработанных поверхностей нежестких заготовок из алюминиевых сплавов

3.5.1. Порядок пр оведения экспер иментов

3.5.2. Состав опытов. Расчёт числа параллельных опытов

3.6. Методика оценки влияния энергии ультразвукового поля на технологические остаточные напряжения и фазовый состав поверхностного слоя обработанных поверхностей нежестких заготовок из титановых сплавов

3.6.1. Порядок пр оведения экспер иментов

3.6.2. Состав опытов

ГЛАВА 4. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НЕЖЕСТКИХ ДЕТАЛЕЙ ПУТЁМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НОВЫХ МЕТОДОВ САПР УПРАВЛЯЮЩИХ ПРОГРАММ ДЛЯ ФРЕЗЕРНЫХ ОБРАБАТЫВАЮЩИХ ЦЕНТРОВ С ВВЕДЕНИЕМ В ЗОНУ РЕЗАНИЯ ЭНЕРГИИ УЗ-ПОЛЯ

4.1. Анализ полученных данных и оценка эффективности снижения технологических остаточных напряжений путем введения в зону обработки заготовок из алюминиевых сплавов энергии УЗ поля

4.2. Анализ полученных данных и оценка эффективности снижения технологических остаточных напряжений путем введения в зону обработки заготовок из титановых сплавов энергии УЗ поля

4.3. Проверка адекватности математических моделей для расчета

остаточных напряжений

4.1. Результаты исследований по обработке заготовок из алюминиевых сплавов

ГЛАВА 5. РАСЧЁТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПРИМЕНЕНИЮ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

5.1. Технологические рекомендации по проектированию технологических операций фр езерования нежестких элементов заготовок деталей машин

5.2. Оценка экономической эффективности применения системы автоматизированного проектирования УП обработки заготовок нежестких деталей машин

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности производства нежестких корпусных деталей путем автоматизации этапов ТПП и введения в зону резания энергии УЗ-поля»

Актуальность темы.

На современном этапе развития машиностроения в условиях изготовления деталей в мелкосерийном и единичном производстве и использования высоко -производительного металлорежущего оборудования (3 -5 осевые станки с ЧПУ и обрабатывающие центры) и инструмента (ультра мелкодисперсный твердый сплав, минералокерамика, в сочетании с повышенной жесткостью технологической оснастки) всё чаще возникают ситуации, когда процесс обработки заготовки является менее продолжительным, нежели процесс его технологической подготовки. Таким образом ключом к снижению себестоимости продукции машиностроения являются сокращение затрат на инженерную работу путём использования систем автоматизированного проектирования программ управления (в том числе - интеллектуальных) и автоматизации ряда процессов, требующих многократного повторения.

Одним из таких процессов является назначение режима обработки для каждого планируемого перехода, при котором инженер -технолог должен подобрать рациональное сочетание элементов режима резания, позволяющее обеспечить параметры качества, заданные чертежом, начиная с допуска обрабатываемого элемента и шероховатости поверхности, заканчивая состоянием поверхностного слоя (ПС), например, уровнем технологических остаточных напряжений (ТОН). Сложность данного процесса заключается в отсутствии рекомендаций от производителей режущего инструмента (РИ) по обработке заготовок, прежде всего, из труднообрабатываемых титановых, жаропрочных др. сплавов, и, отличающихся пониженной температурой плавления и существенно меньшей прочностью с хорошей обрабатываемостью, алюминиевых сплавов при изготовлении нежестких деталей с тонкостенными элементами, во взаимосвязи параметров качества с режимом резания. Изготовление нежестких деталей из таких материалов сопряжено с опасностью возникновения в поверхностном слое ТОН, величина которых достаточна для объемного коробления и пространственного

изменения взаимного положения обработанных поверхностей в процессе их временной релаксации. В первом случае это объясняемся малой теплопроводностью (у титановых сплавов в 4-5 раз меньшей чем у сталей), во втором - близостью контактных температур в зоне резания к температуре плавления алюминиевых сплавов. В обоих случаях имеется большая вероятность возникновения ГОН термического и сфуктурно-фазового характера из-за высокой теплосиловой напряженности процесса снятия припусков. На практике это вызывает необходимость существенного снижения элементов режима, а в некоторых случаях - опытного подбора последовательности изготовления. Механическую обработку заготовок подобных деталей чаще всего ведут па современных обрабатывающих центрах, для которых подобные потери производительности недопустимы. Предотвращение этого может быть достигнуто введением и зону обработки энергии ультразвукового (УЗ) поля, способствующей уменьшению теп л о сил о в о й напряженности в зоне контакта р сжущсго ипетр умента с заготовкой, что доказано многочисленными исследованиями отечественных и зарубежных ученых. В 2001 году концерн DMG MORI, совместно с фирмой SAUER, для размерной обработки заготовок из труднообрабатываемых титановых и алюминиевых сплавов выпустил линейку металлорежущих станков ULTRASONIC, включающую в себя 18 обрабатывающих центров. В этих станках УЗ - колебания накладываются на режущий инструмент вдоль его продольной оси, что до (30-40)% уменьшает силы резания, а следовательно, и контактные температуры в зоне резания. Такие станки находят широкое применение в а эр о космической и автомобильной промышленности Северной Америки и Западной Европы. Однако возможности введения в зону обработки энергии УЗ поля не учитываются при разработке программных продуктов для многоцелевых обрабатывающих центров при использовании систем автоматизированного проектирования программ управления и автоматизации процессов, требующих многократного повторения.

Перспективным направлением в решении комплекса вопросов по обеспечению точности фрезерной обработки нежестких заготовок является

совершенствование моделей расчета составляющих силы резания и построение на их основе четко структурированных алгоритмов расчета прогиба нежестких деталей в процессе их изготовления. Разработка адекватных математических моделей и автоматизированный расчет элементов режима фрезерования с учетом введения в зону обработки энергии УЗ поля, обеспечивающих точность нежестких деталей, позволит использовать в максимальной степени потенциальные возможности повышения производительности современных многоцелевых обрабатывающих центров.

Цель диссертационной работы заключается в повышении эффективности производства нежестких деталей в единичном и мелкосерийном производстве за счёт сокращения затрат на ТПП и интенсификации процесса механической обработки посредством введения в зону обработки энергии УЗ -поля.

Для достижения цели работы в диссертации решены следующие задачи.

1. Разработать методику расчёта деформаций обрабатываемых тонкостенных элементов (стенок) при изготовлении нежестких деталей в процессе механической обработки под действием возникающих сил резания;

2. Предложить методика и алгоритм поиска рационального режима резания при учёте условий жесткости обрабатываемого элемента;

3. Определить пути автоматизации расчёта резания на основе геометрических данных обрабатываемого элемента заготовки и режущего инструмента;

4. Определить возможности применения методов снижения теплосиловой напряженности в зоне резания при обработке нежестких заготовок деталей машин за счет введения в зону формообразования энергии УЗ поля;

5. Выполнить теоретико - экспериментальные исследования процесса формирования ТОН и фазового состава ПС заготовок из алюминиевых и титановых сплавов при механической обработке.

6. Разработать технологические р екомендации по применению алгоритма поиска рационального режима резания при учёте условий жесткости обрабатываемого элемента и введения энергии УЗ поля в зону обработки для снижения теплосиловой напряженности;

7. Провести расчет ожидаемой экономической эффективности от внедрения результатов исследований в действующее производство. Нау чная новизна.

1. Разработана математическая модель упругих деформаций обрабатываемых топких стенок в процессе механической обработки заготовок нежестких деталей под действием возникающих сил резания.

2. Разработана методика и программное обеспечение дня автоматизированного расчёта рациональною режима механической обработки с учётом жесткости обрабатываемого элемента заготовки.

3. Разработана новая схема применения комбинированных УЗ колебаний при фрезеровании нежестких заготовок деталей машин и приборов.

4. Выявлены закономерности влияния элементов режима фрезерования на процесс формировании ТОН и фазового состава ПС нежестких деталей из алюминиевых и титановых сплавов при механической обработке.

5. Разработаны рекомендации по технологическому обеспечению проектирования операций фрезерования заготовок нежестких деталей с использованием УЗ колебаний.

6. Результат выполненных теоретико-экспериментальных исследований внедрены в действующее производство.

Основные положения, выносимые на защиту:

- математическая модель расчёта упругих деформаций обрабатываемого элемента в процессе механической обработки под действием сил резания;

- методика поиска рационального режима резания при учёте обеспечения условий жесткости обрабатываемого элемента;

- методика и алгоритм автоматического расчета режима резания на основе геометрических данных обрабатываемого элемента и режущего инструмента;

- результаты теорстико - экспериментальных исследований процесса формирования ТОН и фазового состава ПС деталей из алюминиевых и титановых сплавов при механической обработке.

- регрессионные математические модели зависимости ТОН иФС от элементов режима фрезерования с введением в зону обработки тонкостенных заготовок из титановых и алюминиевых сплавов энергии УЗ поля;

- результаты экспериментальных исследований зависимости деформаций обрабатываемых элементов деталей от элементов режима резания при обработке тонкостенных заготовок из алюминиевых сплавов концевыми фрезами. Методы исследования. Реализация цели и решение поставленных задач в работе обеспечены применением современных методов исследований, базирующихся на основных положениях технологии машиностроения, теории резания, теории упругости, теории автоматического управления, математического моделирования. Экспериментальные исследования проведены на современном технологическом и вычислительном оборудовании с использованием методов неразрушающего контроля ТОН и ФС в ПС заготовок, iipoipaMMiioro продукта NX компании Siemens. При обработке экспериментальных данных применялись методы статистической обработки результатов.

Практическая значимость. Представлены методика и алгоритм автоматизированного назначения режима резания при фрезеровании заготовок нежестких деталей машин, обеспечивающие минимальную себестоимость технологической подготовки производства при заданных ограничениях. Система ограничений учитывает конструкцию детали, характеристики инструмента и технологического оборудования.

Разработаны технологические рекомендации по использованию результатов исследования в условиях современного единичного и мелкосерийного маш и 1 юсгр ои тел ы ю i о i ip оизводства.

Достоверность полученных результатов диссертационной работы подтверждается использованием современного оборудования, аттестованных методик исследований, значительным количеством экспериментальных данных, применением статистических методов обработки результатов и сопоставлением полученных результатов с работами других авторов.

Личный вклад автора. Диссертация является законченной научной работой, в которой обобщены результаты исследований, полученные лично автором и в соавторстве. Основная роль в получении и обработке теоретико-экспериментальных данных, анализе и обобщении результатов принадлежит автору работы. Обсуждение и интерпретация полученных результатов проводилась совместно с научным руководителем и соавторами публикаций. Основополагающие положения и выводы диссертационной работы сфор мулированы автором.

Реализация результатов работы. Основные положения диссертации апробированы и реализованы в РТЦПИМ УлГТУ, ООО «Рубикон» и ООО «Промоснастка» при разработке и оптимизации технологических процессов изготовления тонкостенных корпусов из алюминиевых и титановых сплавов. Расчётный годовой экономический эффект от внедрения результатов исследований в технологические процессы ООО «Рубикон» составил 1 млн 368 400 рублей. Апробация результатов работы. Материалы диссертационного исследования докладывались и обсуждались в рамках научно-технических конференций (НТК) и семинарах ФГБОУ ВО УлГТУ в 2015-2020 гг. и на многочисленных международных НТК в Севастополе 2015-2019 г .г., Тольятти 2015г., Пенза 2016 г., Волгоград 2017 г., Братск 2016 г., Ростов-на-До ну 2018 г. и др. Публикации. Результаты исследований представлены в 20 публикациях, в том числе: в 6-ти изданиях, рекомендованных ВАК РФ; 4-х свидетельствах об официальной регистрации программ для ЭВМ и 4-х публикациях Scopus и Web of Science.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованных источников и приложений. Общий обьем работы 193 страницы, 84 рисунка, 33 таблиц и 104 наименований литературы.

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА НЕЖЕСТКИХ ДЕТАЛЕЙ МАШИН НА СТАДИИ ТПП И В ПРОЦЕССЕ ОБРАБОТКИ ИХ ЗАГОТОВОК НА СОВРЕМЕННЫХ СТАНКАХ С ЧПУ. ЦЕЛБ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

! Л. Нежесткие детали в современном машиностроении и особенности их

изготовления

Согласно ГОСТ Р 55145-2012 [43] нежесткая деталь — это деталь, деформации которой в свободном состоянии превышают указанные на чертеже размерные и/или геометричсские допуски. Свободным называется состояние, при котором на деталь воздействует только сила тяжести.

Существующая тенденция к снижению материалоёмкости выпускаемых изделий, возрастающие потребности промышленности в упругих элементах различных устройств обусловили непрерывный рост объёма производства нежестких деталей высокой точности. Помимо нежестких деталей, которые деформируются до такой степени, что в свободном состоянии выходит за пределы допусков размеров и (или) формы и расположения, относящихся к детали в закрепленном состоянии, существует достаточно большая группа деталей, не относящихся к нежестким по ГОСТ Р 55145-2012. Эти детали не изменяют свою форму после обработки, однако состоят из большого количества сложно сочетаемых нежестких элементов, обработка которых по отдельности вызывает определенные затруднения, а в сочетании с подобными но жесткости элементами делают обработку поверхностей заготовок в соответствии с требованиями чертежа с применением классических технологий практически невозможной.

Для изготовления подобных деталей всё более широкое применение находят аддитивные технологии. Однако качество поверхностей подобных деталей, как правило, не удовлетворяет требований чертежа, что влечет за собой необходимость их дополнительной механической обработки.

САЭ/САМ/САЕ системы значительно упрощают и облегчают задачу по подготовке производств подобных деталей. Различные модули этих систем

позволяют практически полностью смоделировать процесс обработки. Такие модули в значительной степени концентрируют количество переходов в операции, уменьшают количество установов, позволяют сократить количество дорогостоящего режущего инструмента. Использование данных систем крайне необходимо, так как требуемая деталь проходит достаточно длинный путь технологической подготовки производства (ТПП): от создания всей необходимой документации для детали, создание её ЗЭ модели, проектирования приспособления, написания программы, до моделирования самого процесса резания. Подобные действия позволяют в значительной мерс сократить процесс написания программы для сложных нежестких деталей, нежели при проектировании программы с использованием стойки станка с 411У. Последнее в ряде случаев практически невозможно реализовать. Моделирование процесса резания позволяет лучше понять какие могли быть допущены ошибки в процессе написания программы, показывает зарезы и столкновения оборудования с заготовкой и приспособлением, что не может быть допущено непосредственно при обработке. Вес это сокращает время на наладку управляющей программы, а также позволяет максимально полно использовать всс потенциальные возможности станка, контролировать состояние заготовки. Всё это в свою очередь, сокращает время обработки и повышает производительность. Однако подготовка У11 для обработки нежестких заготовок является достаточно трудоёмкой, даже при использовании самых современных САМ систем.

Существует несколько подходов к обработке тонкостенных заготовок на фрезерных станках: подведение дополнительных опор к обрабатываемым элементам; формирование поддерживающих элементов тонких стенок в процессе фрезерования и их последующее удаление; ступенчатая обработка; высокоскоростная обработка.

Их выбор зависит от геометрических особенностей заготовки, высоты и толщины стснки, при этом необходимо принимать во внимание устойчивость стенки.

Использование дополнительно подводимых к обрабатываемому элементу заготовки опор целесообразно в серийном и массовом производстве, однако практически не реализуемо в единичном многономенклатурном производстве.

Формирование поддерживающих элементов для тонких стенок в процессе предварительной обработки позволяет получить качественные поверхносш, однако последующее удаление этих элементов сопряжено с изменением устойчивости стенки и приводит к образованию перепадов па обработанной поверхности [57,60].

Применение высокоскоростной обработки (ВСЮ), то есть малого соотношения глубины и ширины фрезерования, а также высокой скоросш резанияус позволяет сократить длительность контакта режущей кромки с заготовкой, снизить теплосиловую напряженность процесса резания, и вследствие уменьшает деформацию тонких стенок в процессе их обработки. [11]

Если обработка включает поверхности уже обработанные с другой стороны, сгедует применять инструмент с наименьшим количеством режущих зубьев, обеспечивающий минимальное силовое воздействие при обработке.

При наличии у детали тонких стенок следуютучесгь один из трех факторов.

При соотношении высоты стенки к её толщине <15:1 (рисунок 1.1):

• Непересекающиеся, приходы с небольшим съёмом по обеим сторонам стенки,

• снятие минимального припуска на окончательныхпроходах.

Рисунок 1 Л. Пример последовательности проходов при соотношении <15:1:1-4—

номер а 11р ох од ов

При соотношении высоты стенки к ее толщине <30:1 [38]:

• Поочередное фрезерование с разных сторон стенки непересекающимися проходами;

• Постепенное формирование поддержки путем фрезерования стенки в несколько этапов. В процессе обработки стенка принимает вид «ёлки» (рисунок 1.2), проходы постепенно смещаются до самого основания.

Рисунок 1.2. Пример обработки тонкой стенки в несколько этапов: 1 -6 - номера

проходов

1.3. Особенности обеспечения качества нежёстких алюминиевых и титановых деталей в процессе изготовления

1.3.1. Техно логические остаточные напряжения

Под технологическими остаточными напряжениями (ТОН) подразумеваются внутренние напряжения, формируемые в поверхностном слое под влиянием теплосиловой напряженности процесса обработки и структурно-фазовых превращений, сохраняющиеся в течении длительного времени после снятия внешних воздействий.

Особенность ТОН заключается в том, что их действие сконцентрировано в поверхностных слоях глубиной до 0.05 мм. Остаточные напряжения в поверхностном слое могут оказать влияние не только на изменения формы,

угловых размеров и взаимного расположения поверхностей, но и прочность всей детали, особенно при действии переменных налрузок. Основные факторы, влияющие на формирование ТОП: пластическая деформация, как следствие силового воздействия режущего инструмента на заготовку; структурно-фазовые изменения, протекающие под действием высоких температур в зоне формообразования.

Возникшая пластическая деформация сжатия после установления нормальной температуры в детали формирует растягивающие остаточные напряжения. Наличие пластической деформации в поверхностном слое при резании подтверждается измерением микротвердости [26].

Таким образом вследствие воздействия на обрабатываемую поверхность сил резания и контактных температур в зоне резания в поверхностном слое заготовки происходят структурно-фазовые изменения, упругопластическая деформация и другие сложные процессы.

Любая из вышеуказанных причин при обработке металлов резанием может преобладать над другими. При этом, именно она будет определять величину и характер распределения остаточных напряжений. Поэтому, если все названные причины достаточно сильно влияют па свойства поверхностною слоя, то окончательное распределение остаточных напряжений по глубине ПС приобретает сложный характер [26]. Учитывая, что алюминиевые сплавы отличаются невысокой температурой плавления, а обработка заготовок из них осуществляется, в своём большинстве, на высоких скоростях резания, основными причинами возникновения ТОН в поверхностных слоях являются температурные деформации и возможные структурно-фазовыс изменения. В связи с этим, обработке заготовок нежестких деталей из алюминиевых сплавов велика вероятность их коробления при последующей после снятия припусков временной релаксации ТОН. При этом, знак и глубина распространения остаточных напряжений, возникающих в процессе фазовых превращений в поверхностном слое, определяются полнотой их протекания и соотношением удельных объёмов структурных составляющих смежных слоев металла. Большое значение для формирования ТОН имеет

химический состав алюминиевых сплавов и их способность к структурным изменениям, тепло и температуропроводность,иластичлость, упругость и другие физические и механические свойства.

При фрезеровании титановых заготовок, отличающихся высокой температурой плавления и недостаточной теплопроводностью, а также большой фрикционностью. теплота, образовавшаяся в зоне резания, как правило, вызывает структурно фазовые превращения, являющиеся основной причиной возникновения ГОН.

Изменение видов, условий и элементов режима обработки меняет характер напряженного поля в зоне резания и удельное значение теплоты в составе причин, влияющих на образование остаточных напряжений. В связи с этим изменяется как величина,так и знак остаточных напряжений металла ПС [26J.

В большинстве случаев изменение видов обработки и режимов резания, приводящих к увеличению влияния силового поля и повышению степени пластической деформации, вызывает рост сжимающих остаточных напряжений (за исключением обработки заготовок из пластичных металлов, когда повышение влияния силового поля может привести к усилению растягивающих и уменьшению сжимающих напряжений) [26,58].

Изменение режимов резания и условий обработки, влекущее за собой повышение мгновенной температуры нагрева металла ПС и усиливающее этим влияние теплового фактора (повышение скорости резания, снижение теплопроводности обрабатываемого металла и режущего инструмента, увеличение длительности соприкосновения отдельных участков обрабатываемой поверхности с инструментом, являющимся источником нагревания металла 11С. ухудшение условий охлаждения и т.п.), обуславливает снижение роста остаточных напряжений сжатия или превращения сжимающих остаточных напряжений в растягивающие [33].

Таким образом, на образование технологических остаточных напряжений оказывают влияние три фактора: механический, тепловой и структурно - фазовый. Причем тепловой и структурно - фазовый оказывают наибольшее влияние на

образование макронапряжений в поверхностных слоях заготовок как из алюминиевых, так и из титановых сплавов во время обработки.

В зависимости от геометрических конструктивных размеров (прежде всего толщины), объема изготавливаемой детали, в которых оцениваются ТОН, они подразделяются на:

1. Остаточные напряжения первого рода (макронапряжения) — это напряжения, уравновешивающиеся в пределах габаритов детали. Вызываются неоднородностью силового и температурных полей по всему сечению деформируемого металла [26].

2. ТОН второго рода, или остаточные кристаллитные микронапряжения, уравновешиваются в пределах отдельных зерен. Обусловлены различной величиной модуля упругости кристаллов, входящих в зёрна. Деформируемость одного и того же кристаллита по осям также различна.

3. ТОН третьего рода (субмикроскопические напряжения), создаваемые в объемах кристаллической решетки. Напряжения обусловлены поглощением энергии пластического деформирования, которая составляет 10 - 15 % от общей энергии деформации (остальные 85 - 90 % переходят в тепло), и вся эта энергия сохраняется в виде искажений кристаллической решетки. Эти искажения и напряжения характеризуются плотностью дислокаций [33].

1.3.2. Структурно-фазовый состав поверхностного слоя

Поверхностный слой (ПС) металла включает в себя наружную поверхность, имеющую непосредственный контакт с внешней средой (граничный слой), и нижележащий слой деформированного металл, отличающегося от основной части (сердцевины) металла своим строением, механическими, физическими и химическими свойствами. На рисунке 1.3 приведена схема поверхностного слоя детали [26].

6 7 В

Рисунок 1.3. Схема поверхностного слоя детали: 1 -макроотклонение; 2-волнистость; 3- шероховатость; 4 - субшероховатость; 5 - адсорбированная -зона; 6 - зона оксидов; 7 - граничная зона материала; 8 - зона материала с измененными

физико-механическими свойствами

Физическое состояние поверхностного слоя деталей наиболее часто характеризуется параметрами структуры и фазового состава.

В граничном слое при идеально правильной структуре каждый атом, расположенный внутри металла, во всех направлениях подвергается воздействию силовых полей, окружающих его атомов и находится в состоянии подвижною устойчивого равновесия. Атомы, расположенные на поверхности, имеют связи только с соседними и нижележащими атомами и находятся поэтому в неуравновешенном, неустойчивом состоянии. В результате этого граничный слой, включающий в себя примерно два ряда атомом, обладает запасом свободной по в ер х носп ю й эн ер ги и.

Поверхностную энергию можно представить в виде суммы потенциальной и кинетической энергии. Потенциальной части энергии соответствует искажение нормальною построения решетки, а кинетической - изменение режима колебаний атомов в граничном слое. С последним связана и сильная зависимость поверхностного натяжения от температуры. Вследствие своей крайне повышенной активности алюминиевых сплавов поверхность деталей из них неизбежно и в короткие сроки (миллисекунды) адсорбирует элементы окружающей среды и, как правило, бывает покрыта слоями адсорбированных газов, паров воды и жиров, часто осаждающихся прямо из воздуха. Поверхности твердых тел из алюминиевых сплавов в сильной степени адсорбирует так же газы. Особенно прочные связи дает химическая адсорбция, при которой толщина газов составляет 10~6 — 10_/ мм. Адсорбированные слои смазки, особенно поверхностно - активной, оказывают

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Назаров Михаил Вадимович, 2021 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Альтман М.Б. Применение алюминиевых сплавов: справ. издание/ М.Б. Альтман [и др.]. - М:. Металлургия, 1985. - 344с.

2. Базров Б.М. Основы технологии машиностроения: Учебник для вузов. М.: Машиностроение, 2005. - 736 с.

3. Барановский Ю.В. Режимы резания металлов. Справочник. Изд. 3 -е. М., «Машиностроение», 1972. 258 с.

4. Беляев А.И. Металловедение алюминия и его сплавов: справ. издание/ А.И. Беляев [и др].- М.: Металлургия, 1983.-280 с.

5. Благовский, О.В. Управление формированием остаточных напряжений в ответственных деталях при их изготовлении с использованием ультразвуковых колебаний: дис. канд. техн. наук/ Благовский О. В.; Ульян. гос. техн. ун-т; науч. рук. Киселев Е.С. - Ульяновск, 2015 - 154 с.

6. Борздыка, А.М. Релаксация напряжений в металлах и сплавах/ А.М. Борздыка, Л.Б. Герцов. - М: Металлургия, 1972.-304 с.

7. Вайнберг Д.В., Вайнберг Е.В. Расчёт пластин. Киев, «Буд 1вельник», 1970. 360 с.

8. Васильева А.Б./ Дифференциальные и интегральные уравнения, вариационное исчисление в примерах и задачах/ А.Б. Васильева, Г.Н. Медведев, Н.А. Тихонов, Т.А. Уразгильдина. - М.: Физматлит, 2003. - 432 с.

9. Вишняков, Я.Д Управление остаточными напряжениями в металлах и сплавах/ Я.Д. Вишняков, В.Д. Пискарев. - М: Металлургия, 1989. - 254 с.

10. Владимиров В. С., Уравнения математической физики, издание 4, исправленное и дополненное, Наука, М., 1981;

11. Высокоскоростная обработка [Электронный ресурс]// URL: http://www.insoftmach.ru/HSC.html (дата обращения 10.09.2017)

12. ГОСТ Р 55145-2012. Основные нормы взаимозаменяемости. Характеристики изделий геометрические. Назначение размеров и допусков для нежестких деталей.- Введ. 2014-01-01.- М.: Стандартинформ, 2013. - 11 с.

13. Грановский Г.И. Резание металлов: Учебник для машиностр. И приборостр. Спец. Вузов. - М.: Высш. Шк., 1985. 303 с.

14. Гузеев В.И. Режимы резания для токарных и сверлильно-фрезерно -расточных станков с числовым программным управлением: Справочник/ Под ред. В.И. Гузеева. М.: Машиностроение, 2005. 368 с.

15. Иво Липсте, Feature Based Machining в Mastercam X3. Часть 1 / Иво Липсте // журнал CAD/CAM/CAE Observer.-№5 (41).- 2008.- С. 62-65.

16. Инструкция по эксплуатации Sandvik Coromant Обработка титана.

17. Каталог фрез YG-1: Серия Alupower [Электронный ресурс] / YG-1 Co. [Сеул], 2019. URL:

http://www.yg 1.co. kr/toolselection/milling/product. asp ?MachiningShape=S ide%20Mill ing&MachiningShape_Lang=Side%20Milling&BrandName=ALU-POWER&BrandName_view=ALU-POWER&UnitSelect=Metric&LangSelect=RUS (дата обращения: 18.11.2019)

18. Киселёв E.C., Имандинов Ш.А.. Назаров M.B. Особенности обеспечения качества нежестких алюминиевых заготовок при фрезеровании с наложением ультразвуковых колебаний.// Известия Волгоградского государственно го технического университета. 2017. № 12 (207). С. 14-17.

19. Киселев B.C.. М.В. Назаров, 11.В. Мсзин. К вопросам о технологической подготовкой обработке заготовок нежестких деталей машин// Вектор науки Тольяттинского государственного универ ситега. 2019. №1.21 -29.

20. Киселев E.G., Стрельцов П. А., Назаров М.В. Особенности изготовления нежестких деталей при высокоскоростной обработке заготовок из труднообрабатываемых материалов на станках с ЧПУ // Научное периодическое издание по материалам XV Всероссийской конференции с международным участием "Механики XXI веку". Братск: БрГУ,№15,2016,с. 103-106.

21. Киселев, Е.С. Интенсификация процессов механической обработки использованием энергии ультразвукового поля: учеб. пособие/ Е.С. Киселев. -Ульяновск: УлГТУ, 2003.- 186 с.

22. Киселев, Е.С. Механическая обработка заготовок в условиях критического тспломассопсрсноса. Избранные труды Российской школы по проблемам науки и технологий/Е.С. Киселев, В.Н. Ковально! ов. - М.:РАН, 2008. - 250 с.

23. Корягин, С. И. Способы обработки материалов: учеб. пособие/ С. И. Корягин, И.В. Пименов, В.К. Худяков. - Калинишрад: БФУ, 2000. - 448 с.

24. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977.526 с.

25. Кудрявцев, И. В. Основы выбора режима упрочняющего поверхностного наклепа ударным способом/И.В. Кудрявцев.- М.: Машиностроение, 1965. - 72 с.

26. Марков, А. И. Ультразвуковая обработка матер налов. - М.: Машиностроение, 1980. -237 с.

27. Маталии, A.A. Технология машиностроения. СПб.: Лань, 2010. 512с.

28. Методические указания «Выбор универсальных средств измерения линейных размеров до 500 мм (по применению 1 ОСТ 8.051-81)». РД 50-98 86. -М.: Изд-во стандартов, 1987. - 84 с

29. Назаров М.В. Автоматизация принятия решений в процессе применения опыта лрунп пользователей при технологической подготовке производства // Инновационные технологии в металлообработке: сборник научных трудов Всероссийской научно-практической заочной конференции с международным участием. - Ульяновск: УлГТУ, 2018. С. 236-241

30. Назаров М. В.. Киселев Е.С. Фрезерование тонкостенных заготовок из алюминиевых сплавов пр и учете условий жесткости и автоматизации назначения элементов режима обработки на станках с ЧПУ // Горное оборудование и электромеханика. - 2019. -№6. - С. 42-46.

31. Назаров М.В.. Киселев B.C., Попович A.B. Модель механической обработки абстрактного элемента заготовок деталей машин// Материалы Международной нау чно-технической конференции «Перспективные направления отделочно-уирочняющей обработки и вибровошювых технологий» Ростов-на-Дону: ДГТУ, 2018,с.218-220

32. Назаров. М.В., Попович А.В., Киселёв Е.С. Автоматизированный выбор технологии изготовления деталей летательных аппаратов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. №2 8-1. С. 147-153.

33. Нерубай М.С. Повышение эффективности механической обработки труднообрабатываемых материалов путем применения ультразвука. Автореф. дис. докт. техн. наук / КПИ, Куйбышев. 1989. 35 с

34. Оленин Л.Д. О некоторых особенностях фрезерования в режиме высокоскоростной обработки (ВСО) // Известия МГТУ. 2014. №23 (21). -С. 25-31

35. Осипова Е.А. Оптимизация процесса высокоскоростного фрезерования вафельных оболочек // Известия Самарского научного центра РАН. 2011. №24-3. -С. 1165-1169

36. Основы технологии производства воздушно-реактивных двигателей. Учебник для студентов авиационных специальностей вузов / А.М. Сулима, А.А. Носков, А.В. Подзей и др. - М.: Машиностроение, 1993 - 312 с.

37. Подзей, А. В. Технологические остаточные напряжения / А. В. Подзей [и др]; Под ред. А. В. Подзея.- Москва.: Машиностроение, 1973.-216 с.

38. РДМУ 109-77. Методические указания. Методика выбора и оптимизации контрольных параметров технологических процессов. - М.: Издательство стандартов, 1978.- 64 с.

39. Приходько В.М. Ультразвук в комбинированных технологиях машиностроения / В. М. Приходько, Р. И. Нигметзянов, Д. С. Симонов [и др.] // Наукоемкие технологии в машиностроении. - 2020. - №2 9(111). - С. 21-26. - DOI 10.30987/2223-4608-2020-9-21-26.

40. Приходько В.М. Технологические возможности применения ультразвука для повышения эксплуатационных свойств изделий тр анспортного машиностроения / В. М. Приходько, Р. И. Нигметзянов, С. К. Сундуков, Д. С. Фатюхин // Наукоемкие технологии в машиностроении. - 2019. - №2 7(97). - С. 915. - DOI 10.3 0987/article_5cf7bd2f9 8e797.67795796.

41. Приходько В.М. Инновационные технологические процессы с использованием ультразвука / В. М. Приходько, Р. И. Нигметзянов, С. К. Сундуков, Д. С. Фатюхин // Наукоемкие технологии в машиностроении. - 2017. - №2 7(73). -С. 11-14.

42. Приходько, В. М. Ультразвуковые технологии на современном этапе развития машиностроения / В. М. Приходько, Д. С. Фатюхин // Наукоемкие технологии в машиностроении. - 2016. - №2 8(62). - С. 37-42.

43. Саверин, М.М Дробеструйный наклеп. Теоретические основы и практика применения/ М.М. Саверин - М: Машгиз, 1955. - 313 с.

44. СанПиН N 3935-85. Санитарные правила при работе со смазочно -охлаждающими жидкостями и технологическими смазками. 1985

45. СанПиН N 5160-89. Санитарные правила для механических цехов (обработка металлов резанием). 1989

46. Смазочно-охлаждающие технологические средства и их применение при обработке резанием/ под общей редакцией Л. В. Худобина. М.: Машиностроение, 2006.-544 с

47. СП 3935-85. Санитарные правилапри работе со смазочио-охлаждающими жидкостями и технологическими смазками. 1985

48. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т./ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. -4-е изд., перераб. И доп.- М.: Машиностроение, 1986.656 с.

49. Справочник технолот/под общей ред. А.Г.Суслова. М.: Инновационное машиностроение, 2019. — 800 сэ

50. Урманов М.Д. Оценка применимости модуля iMachiningHa производстве// Современные тех но л о гии. Системный анализ. Моделирование. 2018. №1 (57). -С. 41-49

5 1. Федосьсв В.И. Сопротивление материалов. -М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999.513 с.

м

52. Цвиккср У. Титан и его сплавы. Берлин - Нью-Йорк, Пер. с нем. М., «Металлургия», 1979,431 с.

53. Цлаф, Л.Я. / Вариационное исчисление и интегральные уравнения: справочноеруководство/ Л.Я. Цлаф. - 3-е изд., стереотипное. - СПб.: Лань, 2005. -192 с.

54. Ali Abotiheen Moaz, Khidhir Basim. Mohamed Bashir, AtaollahiOshkour Azim. Machining of Titanium Alloys: A Review. Proceedings of The Institution of Mechanical Engineers PartB-journal of Engineering Manufacture, 2011, vol.1, pp. 97-103.

55. Antonialli Armando, Diniz Anselmo, Pederiva Robson. Vibration analysis of cutting force in titanium alloy milling. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2010, vol. 50, pp. 65-74.

5 6. Antonialli Armando, Diniz Anselmo. Tool life and cutting forces on semi-finish milling of titanium alloy. Int. J. ofMechatronics and Manufacturing Systems, 2010, vol 3,329-344.

57. Batuev, V. A Determining the Cut Thickness in Milling Complex Surfaces / V.A. Batuev, V.I. Guzeev, V.V. Bat uev //Russian Engineering Research.-2020-Vol. 40 No. 4- P.343-346.

58. Baurova, N.I. Imitational modeling of residual stresses in materials employed for the repair of structural steels / Baurova, N.I.. Zorin, V.A., Prikhodko, V.M. // (2016) Polymer Science - Series D, 9(1), pp. 87-90.

59. Bertsche. Erich & Ehmann, Kornel & Malukhin, Kostyantyn. (2012). An analytical model of rotary ultrasonic milling. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 65.10.1007/s00170-012-4292-z.

60. Campa Francisco, LacalleLuis. Definition of Cutting Conditions for Thin-to-Thin Milling of Aerospace Low Rigidity Parts. Proceedings of the ASME International Manufacturing Science and Engineering Conference, 2008, pp. 1011-1015.

61. Choi BK, STOPP: an approach to CADCAM integration/ Choi BK, Barash MM. //Computer-Aided Design.- 1985.-№17(4).-P. 162-168.

62. Colin В. Besant, Computer-Aided Design and Manufacture/ Colin B. Besant // 3rd ed. Ellis Horwood Ltd.-1986.

63. Cox A., Herbert S., Villain-Chastre J., Turner S., Jackson M. The effect of machining and induccd surface deformation on the fatigue performance of a high strength mctastable P titanium alloy. International Journal ofFatiguc, 2019. vol. 124, pp.32-41.

64. Dong J, Manufacturing feature decomposition and extraction- Pain I: optimal volume segment/Dong J, Vijayan S.// Computer-Aided Design.-1997.- №29(6).-P. 427-440.

65. Dong J, Manufacturing feature decomposition and extraction- Pan П: a heuristic approach/Dong J, Vijayan S. //Computer-Aided Design.- 1997.-№29(7).-P. 475-484.

66. Douglas A. Schenck, Information Modeling: The EXPRESS Way/Douglas A. Schenck, Peter Wilson // Oxford University Press.- USA.-1994.

67. Ezugwu, E & Bonney, J & Yamane, Yasuo. An overview of the machinability of aeroengine alloys. J о urnal of Materials Processing Technology - J MATER PROCESS TECHNOL, 2003, vol. 134, pp. 233-253.

68. FeatureCAMor Delcam [Электронныйресурс] // URL: hitp://www.delcam-ural.ru/cam/featurecam_0 (дата обращения 2.10.2017)

69. Gayankar P. Graph-based extraction of protrusions and depressions from boundary representations / Gayankar P, Henderson MR. // Computer-Aided Design.-1990.-№22(7).-P. 442-50.

70. Gupta, SatyandraK. Manufacturing feature instances: Which ones to recognize? / Gupta, Satyandra K., Regli, William C., Nau, Dana S. // Proceedings of the Symposium on Solid Modeling and Applications.-1995.-P. 141-152.

71. Guzeev, V.l Methodology of designing integrated technological processes for manufacturing CNC machined parts / V.I. Guzeev, D.Y. Pimenov //MATEC Web of Conferences.-2018.-Vol.224.

72. Guzeev, V.l Calculation of Technological Limits in Designing High-Speed Operations / V.l. Guzeev, A.K. Nurkcnov //Proccdia Engineering. 2017. Vol. Volume 206. P. 1221-1226.

73. Han, J. H. Manufacturing feature recognition from solid models: a status report/ Han, J. H., Pratt,M. Regli, W. C. // IEEE Transactions on Robotics and Automation. -2000.-№6.-P. 782-796.

74. HuikangK. Miao, С AD-CAM integration using machining features/HuikangK. Miao, Nandakumar Sridharan and Jimi J. Shah // Int. J. Computer Integrated Manufacturing.-2002.-№4.-P. 296-318.

75. ISO 10303-42 / Industrial automation systems and integration - Product data representation andexchange// Part 42: Integrated generic resource: Geometric and topological representation.-1994.

76. Joshi S, Graph-based heuristics for recognition of machined features from a 3D solid model/ Joshi S, ChangTC.//Computer-AidedDesign.-1988.-№20(2).-P. 58-66.

77. Jung Hyun Han, Manufacturing feature recognition toward integration with process planning/Jung Hyun Han.Inho Han, Juneho Yi // IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics-part B.-Cybernetics.-2001.-№3, P. 373-380.

78. Kailash SB, A volume decomposition approach to machining feature extraction of casting and forging components / Kailash SB, Zhang YF, Fuh J YH// Computcr-Aided Design.- 2001. -№33(8).- P. 605-617.

79. KangTS. Feature representation and classification for automatic process planning systems/Kang TS, Nnaji BO // Journal of Manufacturing Systems.-2002.-№12(2).-P. 133-145.

80. Khoshnevis B, An integratedprocessplanningsystem using feature reasoning and space search-based optimization / Khoshnevis B, SormazD. N, Park J. Y // ITE Transactions.-1999.- №31.- P. 597-616.

81. Kim YS, Recognition of machining features for cast then machined parts / Kim YS, WangE. // Computer-Aided Design.-2002.-№34(1).- P. 71-87.

82. M. Svinin, V. Savilov. Application of variable teeth pitch face mill as chatter suppression method for non-rigid technological system. lOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2018, vol. 327, pp. 314-321.

83. Nazarov M., Kiselev E. Milling of thin walled components from aluminum alloys by considering the conditions of rigidity and automation assignment elements of a cutting modeon CNC machines // MATEC Web of Conferences 297,01010 (2019)

84. Nazarov M., Kiselev E., Popov ich A. Using of machine parts abstract elements in nc-programs developing for the cnc machines // MATEC Web Conf. 2018. №224. pp. 401-404.

85. Nazarov M. V., Savelev K.S., Kiselev E.S. Automatically search of a rational cutting mode for milli ng non-rigid blanks with the specified quality parameters// IOP Conf. Ser.: Mater. Sei. Eng. 709 044069.2020

86. Nurkcnov A. Kh. Designing high-speed CNC-operations / Nurkcnov, A. Kh., Guzecv, V.l., Mazein, P. G., Dcryabin 1. P. //IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol.450.

87. Pa r k S C, K n o w 1 edge cap tu ri ng m eth odo 1 ogy i n p roces splanning/P ark SC.// Computer-Aided Design.-2003.-№35(12).-P. 1109-1117/

88. Pham, D. T. An integrated neural network and expert system tool for statistical process control /Pham, D. T., Oztemel, E. // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture. -1995.-№209(R2).-P.91-97.

89. Qi Houjun,Tian Yanling, Zhang Dawei. Machining forces prediction for peripheral milling of low-rigidity component with curved geometry. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2012, pp. 63-71.

90. Ramesh M, Application of feature technology to modeling and dimensioning the intermediate geometry of automotive powertrain components/Ramesh M. Belludi N, Yip-Hoi D, Dutta D, Wäscher P. // Proceedings seventh ACM symposium on solid modeling and applications. - Saarbrucken.- Germany. - 2002.- P. 313-320.

91. Rober, Modeling and control ofCNC machines using a PC-based open architecture controller / Rober, Stephen J, Shin, YungC. // Mechatronics.- 1995.-№4.-P. 401-420.

92. Salomons OW. Review of research in feature-based design / Salomons OW, Houten FJ AM, Kals HJ J. // Journal of Manufacturing Systems.- 2002.- № 12(2).- P. I 13-32.

93. Shah, J.J. Para metric and Feature-Based CAD/CAM: Concepts, Techniques, and Applications/Shah, J. J. Mantyla, M. //John Wiley and Sons.-New York.-1995

94. Spoerre. J. Application of the cascade correlation algorithm (CCA) to bearing fault classification problems / Spoerre, J. // Computers in Industry.- 1997.-№32.- P. 295-304.

95. Steven L. Brooks, Representing Manufacturing Features to Support Design and Process Changes / Steven L. Brooks//Ph.D. thesis.-The University of Kansas. -Lawrence.-1997.

96. Stich, T. The application of artificial neural networks to monitoring and control of an induction hardening process/ Stich, T. // Thesis. - Southern Illinois University. -1997.

97. S vctan Ra tche v, Evan Go vender. Force and deflection mod clling in milling of low-rigidity complex parts. Journal of Materials Processing Technology, 2003, pp. 143 144.

98. Toosi, M. An overview of acoustic emission and neural networks technology and their applications in manufacturing process control / Toosi, M., Zliu, M. // Journal of Industrial Technology.-№11(4).- 1995.-P. 22-27.

99. Vatii BR, A generic solution to polygon clipping/ Vatii BR // Communications of the ACM.-1992.-№35(7).-P. 56-63.

100. Wang, Eric. Feature recognition using combined convex and maximal volume decompositions / Wang, Eric // Proceedings of the ASME International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference - DETC2005.- 2005.- №3A. - P. 469-475.

101. WANG J un. FEM-bascd simulation for workpiecc deformation in thin-wall milling / WANG Jun, Ibaraki Soichi, Matsubara Atsushi, SHIDAKosukc, Yamada Takayuki// International Journal of AutomationTcchnology. №9. Kyoto 2015. -P. 122-128

102. Woo TC, Fca turc extraction by volume decomposition/ Woo TC. // Proceedings of the Conference on CAD/CAM Technology in Mechanical Engineering. -1982.-P. 76-94.

103. Xiaojun Liu, Recognising 2.5 D manufacturing feature using neural net work/ Xiaojun Liu, Zhongliua Ni, Xiaoli Qiu, Tingy u Liu // Courtesy of Inderscience Publishers.-2010.-№19.

104. Zhao B., Zhang Y., Wang Y., ZhaoB. (2017). The stability analysis of separated feed ultrasonic milling. Journal of Vibroengineering. 2017, vol. 19(2), pp. 1062-1073.

Приложение 1 «УТВЕРЖДАЮ» Генеральный директор ООО «Рубикон»

«01» октября 2019 г.

АКТ

О внедрении результатов диссертационной работы Назарова Михаила Вадимовича на тему «Повышение эффективности производства нежестких корпусных деталей путём автоматизации этапов ТПП и введения в зону резания энергии

УЗ-поля»

Комиссия ООО «Рубикон» в составе Лисова К.А. и Толубаева А.Н. рассмотрела вопрос об использовании результатов диссертационной работы Назарова Михаила Вадимовича и установила следующее:

Разработанное в рамках диссертационного исследование приложение внедрено в процесс технологической подготовки производства и используется при проектировании программ управления фрезерованием заготовок тонкостенных деталей машин.

«УТВЕРЖДАЮ» Генеральный директор ООО «Рубикон»

Жу^Лисов К.А.

«01» октября 2019 г.

Расчёт

ожидаемого экономического эффекта от внедрения результатов диссертационного исследования «Повышение эффективности производства нежестких корпусных деталей путём автоматизации этапов ТПП и введения в зону резания

энергии УЗ - поля»

На базе ООО «Рубикон» внедрена новая технология назначения элементов режима резания технологической подготовке производства нежестких деталей из алюминиевых сплавов. Взамен существующего подхода (поиск данных в каталогах режущего инструмента, выбор на основании личного опыта) внедрено приложение автоматического назначения режима резания на каждый планируемый переход. В свою очередь это позволило ускорить процесс ТПП за счёт минимизации труда инженера -технолога, а также сократить машинное время производства детали за счёт исключения операций доработки. Объект расчёта - деталь «Уголок», функциональным элементом которой является тонкая стенка.

Исходные данные для р асчёта

Показатели Обозначение, единица измерения Величина Источник информации

до внедрения после внедрения

Трудоёмкость изготовления деталей на 1 изделие «Уголок» ^ ч 0:06:00 0:05:37 ООО «Рубикон»

Трудоёмкость ТПП изделия «Уголок» 1:тпп, ч 0:40:00 0:24:00 ООО «Рубикон»

Операции доработки требуется Не требуется ООО «Рубикон»

Трудоёмкость проектирования операции доработки 1л.дор, ч 0:04:00 - ООО «Рубикон»

Трудоёмкость операции доработки 1дор, ч 0:00:40 - ООО «Рубикон»

Часовая тарифная ставка инженера-технолога Чст, руб 270 270 ООО «Рубикон»

Модель оборудования БМи 50 БМи 50 ООО «Рубикон»

Стоимость станкочаса Сст^ руб 3500 3500 ООО «Рубикон»

Наименование показателей Ед. измерения Расчётная формула Расчёт

До внедрения После внедрения

Стоимость механической обработки изделия руб- С С _ ст.ч х . СМ.О. _ бд А 1шт 3500 См.о. ^"6^х6_350 3500 СМ О _ —— х 5,617 _ 327,64 60

Стоимость ТПП руб- Чст стпп _ "60 х *тпп 270 Стпп _ 60 х 40 _ 180 270 Стпп _ 60 х 24 _ 108

Стоимость проектирования операции доработки руб- Чст сп.дор _ "60 х tп.дор 070 сп.дор _ 60 х 4 _ 18 270 спдор _ 60 х 0 _ 0

Стоимость операции доработки руб- С С - ст ч х г СДОР. 60 х сДОР 3500 СМО _——х 0,667 _ 38,89 60 3500 См.о. _ 60 х 0 _ 0

Стоимость изготовления без учёта стоимости заготовки руб- С _ СМ.О. + СЗ.ПР + Сисп.пр + + С дор С _ 350 + 180 + 18+ 38.89 _ _ 586.89 С _ 327,64 + 108 + 0 + 0 _ _ 435,4

Ожидаемая экономия на этапе ТПП и механической обработки заготовок от внедрения результатов диссертационного исследования «Повышение эффективности производства нежестких корпусных деталей путём автоматизации этапов ТПП и введения в зону резания энергии УЗ -поля» составляет 26%.

Приложение2

ПриложениеЗ

Технические данные обрабатывающего центра DMG DMU50ecoline

Рабочая зона

Макс, ход по оси X 500 мм Макс, ход по оси Y 450 мм Макс, ход по оси Z 400 мм

Размеры стола

Макс, нагрузка на стол 200 кг Длина стола 630 мм Ширина стола 500 мм

Шпиндель

Частота вращения в стандартном исполнении 12 000 об/мин Мощность (длительность включения 100 %) 9 кВт (АС) Крутящий момент (длительность включения 100 %) 57 Нм

Инструментальный магазин

Вместимость 32

Ускоренный ход

Макс, по оси X 24 м/мин Макс, по оси Y 24 м/мин Макс, но ochZ 24 м/мии