Повышение качества внутренних резьбовых поверхностей на основе предварительного магнитно-абразивного полирования сложнопрофильного инструмента тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат наук Кексин, Александр Игоревич

• Кексин, Александр Игоревич
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Кексин, Александр Игоревич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. 13 1. 1 Анализ требований, предъявляемых к конструкциям

энергомашиностроения и сложности в их изготовлении

1.2 Усталостное разрушение резьбовых соединений

1.2.1 Неравномерное распределение нагрузки по виткам резьбы

1.2.2 Концентрация местных напряжений

1.2.3 Предварительная затяжка резьбовых соединений

1.3 Влияние шероховатости резьбовой поверхности на предел выносливости резьбовых соединений

1.4 Технологические методы изготовления внутренних резьбовых поверхностей

1.5 Особенности технологии изготовления внутренних резьбовых поверхностей метчиками

1.6 Финишные методы обработки сложнопрофильных поверхностей

1.7 Выводы, цель и задачи исследования

ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА СПОСОБА МАГНИТНО-АБРАЗИВНОГО ПОЛИРОВАНИЯ СЛОЖНОПРОФИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА И КОНСТРУКЦИИ УСТРОЙСТВА

2.1 Разработка способа магнитно-абразивного полирования рабочих участков сложнопрофильного инструмента

2.1.1 Патентный анализ способов магнитно-абразивного полирования сложнопрофильных поверхностей

2.1.2 Способ магнитно-абразивного полирования рабочих участков сложнопрофильного инструмента

2.2 Устройство для магнитно-абразивного полирования сложнопрофильных поверхностей

2.3 Экспериментальные исследования по определению технических возможностей магнитно-абразивной установки

2.3.1 Задачи экспериментальных исследований и контрольно-измерительная аппаратура

2.3.2 Технические возможности устройства для МАП

2.4 Экспериментальные исследования по определению режимных параметров станка с ЧПУ при магнитно-абразивном полировании заготовок из быстрорежущей стали

2.4.1 Определение условий магнитно-абразивного полирования

2.4.2 Методика экспериментальных исследований

2.4.3 Закономерности влияния скоростей рабочих движений органов станка с ЧПУ при МАП заготовок из быстрорежущей стали

2.4.3.1 Влияние скоростей рабочих движений органов станка с ЧПУ на шероховатость поверхностного слоя заготовок из быстрорежущей стали

2.4.3.2 Влияние скоростей рабочих движений органов станка с ЧПУ на количество снимаемого материала при МАП заготовок из быстрорежущей стали

2.4.3.3 Определение минимальной шероховатости поверхностного слоя и количества снимаемого материала

2.5 Выводы по второй главе

ГЛАВА 3 ФОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПРИ МАГНИТНО-АБРАЗИВНОМ ПОЛИРОВАНИИ

3.1 Методика проведения экспериментальных исследований

3.2 Влияние технологических параметров магнитно-абразивного полирования

на параметры качества сложнопрофильных поверхностей

3.2.1 Радиус скругления режущих кромок сложнопрофильного инструмента

3.2.2 Шероховатость контактных поверхностей зубьев сложнопрофильного инструмента

3.2.3 Микротвердость контактных поверхностей зубьев сложнопрофильного инструмента

3.2.4 Производительность обработки при магнитно-абразивном полировании сложнопрофильных поверхностей

3.3 Визуальный контроль контактных поверхностей зубьев сложнопрофильного инструмента до и после МАП

3.4 Выводы по третьей главе

ГЛАВА 4 ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ВНУТРЕННИХ РЕЗЬБОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НА ОСНОВЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО МАГНИТНО-АБРАЗИВНОГО ПОЛИРОВАНИЯ СЛОЖНОПРОФИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА

4.1 Условия проведения экспериментальных исследований

4.2 Экспериментальные исследования технологии изготовления внутренних резьбовых поверхностей с учетом предварительного магнитно-абразивного полирования сложнопрофильного инструмента

4.2.1 Влияние состояния контактных поверхностей зубьев метчика на параметры шероховатости внутреннего резьбового профиля

4.2.2 Влияние радиуса скругления режущих кромок зубьев метчика на параметры шероховатости внутреннего резьбового профиля

4.3 Технологическое повышение качества внутренних резьбовых поверхностей

4.3.1 Магнитно-абразивное полирование сложнопрофильного инструмента

4.3.2 Сравнительные экспериментальные исследования по изготовлению внутренних резьбовых поверхностей различными образцами метчиков

4.3.3 Алгоритм выбора рациональных микрогеометрических параметров рабочих участков сложнопрофильного инструмента

4.3.4 Рекомендации по технологии изготовления внутренних резьбовых поверхностей с учетом предварительного магнитно-абразивного полирования сложнопрофильного инструмента

4.4 Выводы по четвертой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А. Технические характеристики приборов

Приложение Б. Патент на способ магнитно-абразивного полирования метчика

Приложение В. Технические характеристики установки для магнитно-абразивного полирования

Приложение Г. Акт опробования

Приложение Д. Акт внедрения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение качества внутренних резьбовых поверхностей на основе предварительного магнитно-абразивного полирования сложнопрофильного инструмента»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследований

Разрушение резьбовых соединений, работающих в условиях динамических нагрузок, приводит к аварийным и внеплановым остановкам машин, вследствие которых увеличивается время простоя оборудования и финансовые затраты.

Эксплуатационные свойства резьбовых соединений в значительной степени зависят от качества сопрягаемых поверхностей, в частности, от их высотных параметров шероховатости. На данный момент при формировании микрорельефа наружных резьбовых поверхностей больших сложностей не возникает, что нельзя сказать про внутреннюю резьбу, на боковых сторонах профиля которой довольно трудно обеспечить шероховатость по параметру Ка < 1,6 мкм. Особенно затруднительно, когда это касается изделий из коррозионно-стойкого материала.

В настоящее время для оценки шероховатости резьбовых поверхностей в основном применяют только два параметра Ка или Я2. Полноценно охарактеризовать действительный профиль сложнопрофильной поверхности, используя данные параметры, не представляется возможным. Это становится актуальным не только потому, что высотные параметры профиля оказывают огромное влияние на эксплуатационные свойства сопрягаемых поверхностей, но и по причине трудоемкого процесса контроля сложнопрофильных резьбовых деталей.

Повышение качественных показателей внутренних резьбовых поверхностей неразрывно связано с улучшением состояния контактных поверхностей зубьев резьбонарезного инструмента, которое возможно осуществлять посредством применения финишных операций.

Одним из наиболее эффективных методов финишной обработки сложнопрофильных поверхностей является магнитно-абразивное полирование (МАП). Однако вопрос повышения качества внутренних резьбовых поверхностей на основе предварительного магнитно-абразивного полирования

сложнопрофильного инструмента изучен не достаточно. Вследствие этого решение вышеизложенного вопроса представляет собой актуальную научно-техническую задачу.

Объект исследования

Технология изготовления внутренних резьбовых поверхностей в заготовках из коррозионно-стойкого материала марки 08Х18Н10Т с учетом предварительного магнитно-абразивного полирования сложнопрофильного инструмента.

Предмет исследования

Параметры шероховатости боковых сторон внутреннего резьбового профиля в заготовках из коррозионно-стойкого материала марки 08Х18Н10Т.

Целью диссертационной работы является повышение качества внутреннего резьбового профиля посредством использования в технологии изготовления внутренних резьбовых поверхностей сложнопрофильного инструмента, предварительно подвергнутого магнитно-абразивному полированию в соответствии с функциональными особенностями его рабочих участков и закономерностями черновой, получистовой и чистовой операций.

Научная новизна работы

1. Получены математические зависимости радиуса скругления, шероховатости и микротвердости режущих кромок, а также количества снимаемого материала при МАП сложнопрофильных поверхностей от технологических факторов магнитно-абразивного полирования (зернистость порошка, магнитная индукция, время обработки).

2. Выявлены закономерности влияния технологических факторов процесса МАП (зернистости порошка, магнитной индукции и времени обработки) на производительность и параметры качества (радиус скругления, шероховатость, микротвердость) при магнитно-абразивном полировании сложнопрофильных поверхностей.

3. Установлены зависимости параметров шероховатости боковых сторон внутреннего резьбового профиля от состояния контактных поверхностей зубьев

сложнопрофильного инструмента, сформированного при различных условиях магнитно-абразивного полирования.

4. Разработан алгоритм выбора рациональных микрогеометрических параметров на каждом рабочем участке резьбонарезного инструмента для технологии изготовления внутренних резьбовых поверхностей с учетом предварительного магнитно-абразивного полирования сложнопрофильного инструмента.

Защищаемые научные положения:

1. Математические зависимости и закономерности влияния технологических факторов процесса МАП (зернистости порошка, магнитной индукции и времени полирования) на производительность и параметры качества (радиус скругления, шероховатость, микротвердость) при магнитно-абразивном полировании сложнопрофильных поверхностей, которые являются основой для предварительной подготовки метчиков в технологии изготовления внутренних резьбовых поверхностей с учетом предварительного магнитно-абразивного полирования сложнопрофильного инструмента.

2. Результаты экспериментальных исследований технологии изготовления внутренних резьбовых поверхностей с учетом предварительного магнитно-абразивного полирования сложнопрофильного инструмента, которые позволили установить влияние состояния контактных поверхностей зубьев резьбонарезного инструмента, сформированного при различных условиях магнитно-абразивного полирования, на параметры шероховатости боковых сторон внутреннего резьбового профиля в заготовках из коррозионно-стойкого материала марки 08Х18Н10Т.

Практическая значимость работы

1. Разработан способ магнитно-абразивного полирования метчика с учетом функциональных особенностей его рабочих участков (Патент на изобретение № 2569261, которое зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 26 октября 2015 г.).

2. На базе фрезерного станка с ЧПУ разработано устройство для

магнитно-абразивного полирования сложнопрофильных поверхностей диаметром от 5 до 50 мм с обеспечением магнитной индукции в рабочем пространстве от 0,1 до 2,2 Тл.

3. Выполнены научно обоснованные технические разработки и предложены практические рекомендации по технологии изготовления внутренних резьбовых поверхностей с учетом предварительного магнитно-абразивного полирования сложнопрофильного инструмента, направленные на повышение качества внутреннего резьбового профиля.

Методика исследований

При решении поставленных задач были использованы теоретические и экспериментальные методы исследований. Теоретические исследования включали в себя научный анализ и обобщение современной теории и практики технологии машиностроения и резания металлов. Экспериментальные исследования заключались в проведении опытов в соответствии с разработанным планом экспериментальных исследований и в обработке полученных результатов методами математической статистики в современных программных средах. Экспериментальные опыты проводились в лаборатории станков с ЧПУ кафедры машиностроения Горного университета с использованием специально разработанных приспособлений, современных приборов, методов и средств измерения.

Достоверность научных положений и рекомендаций подтверждена достаточной сходимостью результатов теоретических и лабораторных исследований, а также опробованием их в промышленных условиях.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: III Международной научно-практической конференции «Приоритетные научные направления: от теории к практике» (г. Новосибирск,

2013 г.), ежегодной вузовской научной конференции студентов и молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение» (г. Санкт-Петербург,

2014 г.), IV международной научно-практической конференции «Инновации на

транспорте и в машиностроении» (г. Санкт-Петербург, 2016 г.), XV Международной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки» (г. Нижний Новгород, 2016 г.).

Основные положения работы и результаты исследований отражены в научно-технических отчетах в рамках участия в федеральной целевой программе «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 годы».

Технология изготовления внутренних резьбовых поверхностей с учетом предварительного магнитно-абразивного полирования сложнопрофильного инструмента опробована в промышленных условиях АО «61 БТРЗ», г. Санкт-Петербург, пос. Стрельна.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, из них три в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, одна в журнале международной базы Scopus, получен один патент.

Реализация результатов работы

Результаты исследований, представленные в настоящей работе, могут быть применены на предприятиях машиностроения.

Научные и практические результаты работы могут быть использованы в учебном процессе Санкт-Петербургского горного университета при изучении дисциплин «Основы технологии машиностроения», «Технология машиностроения», «Техническая физика» студентами специальности 15.03.01 -Машиностроение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы, изложенных на 200 страницах. Содержит 104 рисунка, 10 таблиц, список использованных источников из 122 наименований, 5 приложений.

Работа соответствует паспорту специальности 05.02.08 - «Технология машиностроения» по двум пунктам:

п. 4. «Совершенствование существующих и разработка новых методов обработки и сборки с целью повышения качества изделий машиностроения и снижения себестоимости их выпуска».

п. 7. «Технологическое обеспечение и повышение качества поверхностного слоя, точности и долговечности деталей машин».

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы научная новизна и практическая значимость, а также основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен аналитический обзор научно-технической литературы по вопросу повышения качества сопрягаемых резьбовых поверхностей из коррозионно-стойкого материала, работающих в условиях динамических нагрузок. На основе проведенного анализа сформулирована цель и задачи диссертационного исследования.

Во второй главе разработан способ магнитно-абразивного полирования резьбонарезного инструмента и устройство для обработки сложнопрофильных поверхностей. Установлены технические возможности устройства для магнитно-абразивного полирования сложнопрофильных поверхностей. Проведены экспериментальные исследования по определению режимных параметров станка с ЧПУ при магнитно-абразивном полировании заготовок из быстрорежущей стали Р6М5.

В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований магнитно-абразивного полирования сложнопрофильных поверхностей, целью которых являлось нахождение математических зависимостей и закономерностей влияния технологических факторов магнитно-абразивного полирования на производительность и параметры качества (радиус скругления, шероховатость, микротвердость) сложнопрофильных поверхностей. Полученные результаты являются основой для подготовки метчиков в технологии изготовления внутренних резьбовых

поверхностей с учетом предварительного магнитно-абразивного полирования сложнопрофильного инструмента.

В четвертой главе описаны экспериментальные исследования, выполнены научно обоснованные технические разработки и предложены практические рекомендации по технологии изготовления внутренних резьбовых поверхностей с учетом предварительного магнитно-абразивного полирования сложнопрофильного инструмента.

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Анализ требований, предъявляемых к конструкциям

энергомашиностроения и сложности в их изготовлении

Обеспечение потребителя тепловой и электрической энергией является одной из важнейших народно-хозяйственных задач, от решения которой во многом зависит динамичное, поступательное развитие экономики страны, комфортное и достойное проживание населения. Гарантированное надежное функционирование разнообразных основных и вспомогательных циклов и линий во многом зависит от устойчивой, бесперебойной работы насосных агрегатов, составляющих значительную часть теплотехнического оборудования объектов энергоснабжения [11]. Особо ответственна работа питательных насосов, которые на современных мощных электростанциях приравниваются к основному тепломеханическому оборудованию наряду с паровыми турбинами и котлами [59].

К конструкциям питательных насосов предъявляются довольно серьезные требования [49]:

1. Обеспечение длительной эксплуатации без замены деталей и заметного снижения параметров (не менее 20000 ч).

2. Обеспечение динамической устойчивости во всем диапазоне работы насоса и параллельной работы нескольких насосов на коллектор - напорная характеристика насосов в интервале подач от 30% до номинальной должна быть постоянно падающая.

3. Обеспечение внешней герметичности и исключение перетоков в местах уплотнительных стыков.

4. Удобство сборки, разборки, обслуживания и высокая ремонтопригодность насосов в условиях эксплуатации.

Повышенные требования к конструкциям питательных насосов вызваны особенностью эксплуатации данного оборудования, длительность которой порождает различного рода дефекты на деталях и соединениях насосов.

Одной из причин, приводящих к повреждению насосов, является совместное воздействие на материал деталей насоса эрозии и коррозии. Обычно поверхность деталей всегда покрыта защитным слоем, который является результатом коррозии из-за реакции между водой и материалом детали. Если под влиянием эрозии защитный слой снимается быстрее, чем идет процесс коррозии и образование этого слоя, то будет происходить постоянный коррозионный износ детали. Поскольку в питательных насосах скорости воды весьма велики, опасность эрозии, вызывающей ликвидацию защитного слоя, здесь гораздо больше, чем где-либо в другом месте цикла. Применение сталей, легированных хромом, практически ликвидировало такой комбинированный эрозионно-коррозийный износ. Эти стали обладают свойством при высоких температурах воды образовывать защитный слой. Кроме того, они очень стойки против кавитационных и эрозионных явлений. В связи с этим все детали современных питательных насосов высокого давления изготавливаются из хромистой стали [58].

Однако несмотря на решение вопроса комбинированного эрозионно-коррозийного износа возникла не менее острая проблема, связанная с обрабатываемостью данного вида материалов. Высокая вязкость, низкая теплопроводность, склонность к наклепу в процессе механической обработки нержавеющих сталей вызывают значительные трудности при их обработке резанием: появляются повышенные силы резания; происходит интенсивное изнашивание режущего инструмента; имеются сложности в достижении низкой шероховатости обработанных поверхностей.

Проанализируем основные особенности коррозионно-стойких сталей и сплавов, затрудняющих их механическую обработку.

Одной из особенностей нержавеющих сталей и жаропрочных материалов является их способность к высокой упрочняемости. В качестве характеристики, определяющей способность материала к упрочнению, часто используется отношение условного предела текучести к пределу прочности. Так, чем меньше это отношение, тем более материал склонен к упрочнению и, следовательно,

тем большей работы и сил резания требуется для снятия одного и того же объема металла. Величина данного отношения для аустенитных сталей составляет 0,4...0,45, в то время как для обычных конструкционных сталей -0,6...0,65 и более [75].

Прочность нержавеющих сталей в процессе резания может возрастать не только за счет наклепа, но и посредством мартенситного превращения, которое происходит в зоне резания и в стружке при пластической деформации. Вследствие этого, возникающие твердые слои перед режущим инструментом и образующаяся стружка, которая имеет, в основном, структуру мартенсита, негативно влияют на стойкостные характеристики инструмента.

Также высокая упрочняемость нержавеющих сталей и жаропрочных материалов при высокой нестабильности протекания процесса их пластического деформирования ведет к пониженной виброустойчивости движения резца [65]. Возникающие вибрации являются одной из причин появления переменных силовых и тепловых нагрузок на рабочих поверхностях инструмента, ведущих к микро- и макровыкрашиваниям режущих кромок.

Следующей особенностью коррозионно-стойких сталей является их малая теплопроводность, которая приводит к повышенной температуре в зоне контакта, и, вследствие этого, к активизации явлений адгезии и диффузии. Результатом данного фактора является интенсивное схватывание контактных поверхностей и разрушение режущей части инструмента [75].

Большинство коррозионно-стойких сталей имеют способность сохранять исходную прочность и твердость при повышенных температурах [36]. Прочность стали 45 при температуре 800 0С снижается в 3-5 раз, а прочность сплавов с аустенитной структурой изменяется значительно меньше [67]. Слабое разупрочнение материала при нагреве в процессе резания делает высокими удельные нагрузки на переднюю поверхность режущей части инструмента - до 5000 МПа при больших подачах и 9000 МПа при малых, что в несколько раз превышает эти значения для обычных конструкционных сталей и соответствует обработке закаленных сталей с твердостью ИКС 60-64. При точении стали

Х18Н9Т эти значения составляют 1200-2300 МПа, а в момент врезания при прерывистом резании достигают 3000-5000 МПа [75].

Следующим неблагоприятным фактором, определяющим низкую обрабатываемость коррозионно-стойких сталей, является их большая истирающая способность, которая обусловлена наличием в них кроме фазы твердого раствора включений второй фазы - карбидной. Эти твердые частицы действуют на рабочие поверхности инструмента подобно абразиву, приводя к увеличенному износу.

Таким образом, проведенный анализ показал, что стремление к все большему применению в энергомашиностроении коррозионно-стойкого материала вызвано решением проблемы эрозионно-коррозионного износа деталей и соединений. При решении данного вопроса возникла не менее острая проблема, связанная с механической обработкой данного вида материалов. Особенно это относится к поверхностям, имеющим сложную пространственную форму, процесс изготовления которых представляет собой сложную технологическую задачу.

Одним из видов таких поверхностей являются резьбовые поверхности, функционирование которых зачастую осуществляется в динамических условиях эксплуатации. В таких условиях резьбовые соединения, как и любые другие детали, подвержены воздействию переменных нагрузок, приводящих к ускоренному разрушению элементов конструкций (усталостное разрушение).

1.2 Усталостное разрушение резьбовых соединений

Многие детали машин испытывают в процессе эксплуатации действие циклических нагрузок, изменяющихся либо по значению (поворотные нагрузки), либо по значению и знаку (поворотно-переменные нагрузки). Разрушение вследствие таких нагрузок называют усталостным [83].

Усталостное разрушение резьбовых соединений встречается на практике наиболее часто и является результатом действия поворотно-переменных

нагрузок, при этом амплитуда переменной нагрузки, приводящей к разрушению резьбового соединения, оказывается в 10-20 раз меньшей, чем при статическом разрушении [9, 10, 66, 86]. Вследствие этого, обеспечение прочности и долговечности резьбовых соединений, работающих в условиях переменных нагружений, многократно изменяющихся во времени, представляет собой одну из наиболее сложных проблем для конструкторов и технологов [10].

Усталостное разрушение является довольно опасным явлением ввиду отсутствия его предшествующих признаков. Характерной чертой усталостной поломки является почти полное отсутствие деформаций в зоне разрушения, даже болтов из высокопластичных сталей [9, 30, 35, 66]. Как правило, в начале разрушения резьбового соединения трещины обычно настолько мелкие, что их трудно обнаружить. Только по достижении трещиной макроскопических размеров наблюдается ее интенсивный рост, следствием которого является полное разрушение резьбового соединения за малый промежуток времени [9, 10, 66].

На поверхности детали усталостный излом имеет три зоны [9, 10, 35, 66, 86]. В первой зоне (область зарождения трещины) трещина распространяется медленно, и поверхность излома выглядит как полированная и окисленная. Во второй зоне трещина распространяется с большей скоростью, поверхность излома мелкозернистая. В третьей зоне поверхность излома, как правило, крупнозернистая либо волокнистая, соответствующая статическому разрушению. Площадь этих зон зависит преимущественно от уровня переменных напряжений и силы предварительной затяжки соединения.

Практика эксплуатации машин показывает, что в большинстве случаев причинами разрушения резьбовых соединений являются повышенная неравномерность распределения нагрузки по виткам резьбы, высокая концентрация местных напряжений и ослабление затяжки [102].

1.2.1 Неравномерное распределение нагрузки по виткам резьбы

Известно, что вследствие различия деформации болта (растяжение) и

гайки (сжатия) усилия между витками резьбы на длине свинчивания распределяются неравномерно [9, 101, 102], при этом наиболее слабым местом в соединении при переменном нагружении является резьба в области первого (опорного торца гайки) витка, где в наибольшей степени концентрируется нагрузка, передаваемая резьбой [9]. Это объясняет общеизвестный факт разрушения резьбовых соединений от усталости по впадине под первым рабочим витком [28].

Основная цель улучшения распределения нагрузки по виткам резьбы -повышение усталостной прочности резьбовых соединений, оцениваемой значением предела выносливости оап, т.е. предельной амплитудой переменных напряжений, при которой резьбовое соединение выдерживает без разрушения определенное число циклов [102].

Задачу о распределении нагрузки по виткам резьбы впервые решил Н.Е. Жуковский в 1902 г [9, 30, 50, 68, 101, 102]. Для упрощения он заменил непрерывные витки отдельными кольцевыми выступами прямоугольного профиля, работающими на срез.

Аналитическое решение задачи о распределение нагрузки между витками резьбы на длине свинчивания, предложенное Н.Е. Жуковским, показало, что в случае стандартной гайки усилия распределяются по закону геометрической прогрессии, убывая в направлении от опорной поверхности гайки (от первого нагруженного витка резьбы болта). В этом случае при нагружении до предела упругости основную часть усилий воспринимают первые три-пять витков резьбы, как это показано на рисунке 1.1 [68, 101, 102].

Закон Н.Е. Жуковского о неравномерном распределении усилий между витками резьбы получил также подтверждение и дальнейшее развитие в работах К.И. Коленчука, Г.К. Раскошного, Н.Л. Клячкина, Б.С. Цфаса, Е.Г. Поланда и др. [50]. К примеру, К. И. Коленчук, заменяя винтовую резьбу круговыми пластинками и рассматривая соединение пары болт - гайка как плоскую задачу, предложил свой способ определения усилий между витками резьбы на длине свинчивания, основанный на выводе системы цепных

канонических уравнений. Допуская, что напряжения в поперечном сечении болта и гайки равномерны по всей площади, К.И. Коленчук показал хорошую сходимость результатов определения распределения усилий по его методу с данными Н.Е. Жуковского [101, 102].

Рисунок 1.1 - График распределения усилий между витками в соединении болт - гайка (по данным Н.Е. Жуковского)

Необходимо особо отметить исследования И.А. Биргера, который первый решил задачу распределения нагрузки с учетом непрерывности витков резьбы трапецеидального сечения, а также их радиальной и осевой деформаций [102].

Его теория распределения усилий основана на допущении, что напряженное состояние витка резьбы соответствует напряженному состоянию клиновидной полосы под действием равномерно распределенной нагрузки, и что нормальные напряжения в поперечном сечении болта и гайки распределены равномерно по всей площади поперечного сечения [101].

И.А. Биргером была получена следующая зависимость для определения осевых сил по высоте резьбы [10]:

Qm

(1.1)

Qm

= ——— сктг,

БктН

где Q - общая растягивающая нагрузка, действующая на болт; т -

коэффициент, зависящий от конструкции резьбового соединения, в частности от податливости деталей соединения; Н - длина свинчивания; 2 - расстояние от неопорного торца гайки до рассматриваемого сечения.

При этом нагрузки на отдельные витки легко находятся из соотношения [50]:

У1+5

Qi= | чШУ, (1.2)

У1

а давления на отдельные витки вычисляются по формуле:

р - &

1 пй 2^'

где d2 и ¿2 - соответственно средний диаметр и рабочая высота профиля резьбы.

Из формулы (1.1) видно, что усилия возрастают к нижним виткам по закону гиперболического косинуса.

По сравнению с решением Н.Е. Жуковского это дает более быстрое падение усилий, воспринимаемых верхними витками резьбы. Поэтому по И.А. Биргеру следует, что при упругих деформациях количество практически работающих витков, в случае применения основной метрической резьбы, равно трем-четырем [101].

Задачу распределения нагрузки между витками удалось решить достаточно точно, о чем свидетельствуют результаты многочисленных экспериментальных исследований [50]. Результатом решения данной проблемы явился довольно большой спектр конструктивных изменений в резьбовых соединениях и в меньшей степени технологических, позволяющих значительно улучшить распределение нагрузки по виткам резьбы [102].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кексин, Александр Игоревич, 2017 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Акулович, Л.М. Основы магнитно-абразивной обработки металлических поверхностей / Л.М. Акулович, Л.Е Сергеев, В.Я. Лебедев. -Минск: БГАТУ, 2012. - 316 с.

2. Акулович, Л.М. Технология и оборудование магнитно-абразивной обработки металлических поверхностей различного профиля / Л.М. Акулович, Л.Е. Сергеев. - Минск: БГАТУ, 2013. - 372 с.

3. Бабич, В.Е. Технология финишной магнитно-абразивной обработки сборного породоразрушающего инструмента: дис. ... канд. техн. наук: 05.03.01 / Бабич Виталий Евгеньевич. - ГНУ «Физико-технический институт» НАН Беларуси. - Минск, 2009. - 158 с.

4. Бабичев, А.П. Основы вибрационной технологии / А.П. Бабичев, И.А. Бабичев. - Ростов-на-Дону: Издательский центр ДГТУ, 1999. - 621 с.

5. Барон, Ю.М. Влияние состояния кромок лезвий на эффективность режущих инструментов // Инструмент и технологии. - Спб., 1997. - Вып. 5. - с. 1-11.

6. Барон, Ю.М. Магнитно-абразивная и магнитная обработка изделий и режущих инструментов. - Л.: Машиностроение, 1986. - 176 с.

7. Барон, Ю.М. Технология абразивной обработки в магнитном поле. - Л.: Машиностроение (Ленингр. отд-ние), 1975. - 128 с.

8. Биргер, И.А. и др. Расчеты на прочность деталей машин: Справочник / И.А. Биргер и др. - М.: Машиностроение. 1993. - 640 с.

9. Биргер, И.А. Резьбовые и фланцевые соединения / И.А. Биргер, Г.Б. Иосилевич. - М.: Машиностроение, 1990. - 368 с.

10. Биргер, И.А. Резьбовые соединения / И.А. Биргер, Г.Б. Иосилевич. -М.: Машиностроение, 1973. - 256 с.

11. Волков, А.В. Разработка методологии повышения эффективности и надежности эксплуатации теплоэнергетического насосного оборудования: дис.

... докт. техн. наук: 05.04.13 / Волков Александр Викторович. - Москва, 2006. -252 с.

12. Гейчук, В.Н. Кинематика формирования кромок магнитно-абразивной обработкой / В.Н. Гейчук, А.Ю. Гаврушкевич // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. - 2010. Том 2, №4. - с. 25-32.

13. Головкин, В.В. Повышение эффективности обработки и качества поверхностного слоя при нарезании резьбы в заготовках из труднообрабатываемых материалов с наложением ультразвуковых колебаний. Специальность : 05.02.08 - Технология машиностроения. Диссертация на соиск... д.т.н. Самара, 2015. - 243 с.

14. ГОСТ Р ИСО 25178-2 - 2014. Геометрические характеристики изделий (GPS). Структура поверхности. Ареал. Часть 2. Термины, определения и параметры структуры поверхности.

15. ГОСТ Р ИСО 4287-2014. Геометрические характеристики изделий (GPS). Структура поверхности. Профильный метод. Термины, определения и параметры структуры поверхности.

16. Грудов, A.A. Высокопроизводительный резьбообразующий инструмент / А.А. Грудов, П.Н. Комаров. Обзор. - М.: НИИМаш. - 1980. - 64 с.

17. Дальский, A.M. Технологическое обеспечение надежности высокоточных деталей машин. М.: Машиностроение. - 1975. - 222 с.

18. Дальский, А.М. Сборка высокоточных соединений в машиностроении / А.М. Дальский, З.Г. Кулешова. - М.: Машиностроение, 1988. - 304 с.

19. Демкин, Н.Б. Качество поверхности и контакт деталей машин / Н.Б. Демкин, Э.В. Рыжов. - М.: Машиностроение. - 1981. - 244 с.

20. Древаль, А.Е Критерии оптимального износа машинных метчиков / А.Е. Древаль, А.В. Литвиненко // Технология и технологические машины. - 2012. - №1. - С. 60-66.

21. Древаль, А.Е. Формирование отказов метчиков / А.Е. Древаль, А.В. Литвиненко // Наука и образование. - 2012. - №3. - С. 1 - 11.

22. Дурынин, И.В. Разработка и исследование методики электромагнитного расчета устройств магнитно-абразивной обработки: Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд.техн.наук:05.09.05. - Л., 1991. - 16 с.

23. Ефремов, В.Д. Технологическое обеспечение качества рабочих кромок инструмента и деталей / В.Д. Ефремов, П.И. Ящерицын. - Минск: БАТУ, 1997. -251 с.

24. Жарков, И.Г. Вибрации при обработке лезвийным инструментом. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние. - 1986. - 184 с.

25. Жданович, В.И. Исследование процесса магнитно-абразивной обработки наружных цилиндрических поверхностей: автореф. дис. ... канд. техн. наук / Жданович Венедикт Иванович. - Физико-технический ин-т АН БССР. -Минск, 1974. - 23 с.

26. Иванина, И.В. Зависимость эксплуатационных показателей нарезания резьб метчиками от формы последнего режущего профиля // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. 2016. Том 4, №2. - С. 25 - 28.

27. Инструментальное обеспечение автоматизированных производств / В. А. Гречишников и др. - М.: СТАНКИН. - 2000. - 204 с.

28. Иосилевич, Г.Б. Детали машин: Учебник для студентов машиностроит. спец. вузов. - М.: Машиностроение, 1988. - 368 с.

29. Иосилевич, Г.Б. Затяжка и стопорение резьбовых соединений: Справочник / Г.Б. Иосилевич, Г.Б. Строганов, Ю.В. Шарловский. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. - 224 с.

30. Иосилевич, Г.Б. Концентрация напряжений и деформаций в деталях машин / Г.Б. Иосилевич. - М.: Машиностроение, 1981. - 224 с.

31. Кексин, А.И. Пат. 2560129 Российская Федерация, МПК B24B 31/112 Способ магнитно-абразивного полирования метчика / А.И. Кексин, В.В. Максаров; заявитель и патентообладатель: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального

образования «Национальный минерально-сырьевой университет «Горный» - № 2014113868/02; заявл. 08.04.2014; опубл. 20.11.2015, Бюл. № 32 - 7 с.: ил.

32. Кексин, А.И. Повышение эффективности технологического процесса изготовления внутренних резьб в изделиях горных машин / А.И. Кексин, В.В. Максаров // Металлообработка. - 2016. - №2 (92). - с. 27-33.

33. Кексин, А.И. Пути повышения качества нарезаемой резьбы / А.И. Кексин, В.В. Максаров // Металлообработка. - 2013. - 5-6 (77-78). - с. 17-21.

34. Кексин, А.И. Технологическое повышение качества сложнопрофильных поверхностей методом магнитно-абразивного полирования / А.И. Кексин, В.В. Максаров // Металлообработка. - 2017. - №1 (97). - с. 47-57.

35. Когаев, В.П. Прочность и износостойкость деталей машин / В.П. Когаев, Ю.М. Дроздов. - М.: Высш. шк., 1991. - 319 с.

36. Козаков, Н.Ф. Изменение твердости материалов режущего инструмента и обрабатываемых деталей при нагреве. - М.: Изд. АН СССР, 1967. - 67 с.

37. Коновалов, Е.Г. Основы электроферромагнитной обработки / Е.Г. Коновалов, Ф.Ю. Сакулевич. - Мн.: Наука и техника, 1974. - 272 с.

38. Коновалов, Е.Г. Чистовая обработка деталей в магнитном поле ферромагнитными порошками / Е.Г. Коновалов, Г.С. Шулев. Минск: Наука и техника, 1967. - 125с.

39. Косарев Дмитрий Владимирович Повышение точности формообразования внутренних резьб фрезами с твердосплавными пластинами при планетарном движении инструмента. Специальность: 05.02.07 - Технология и оборудование механической и физико-технической обработки. Диссертация на соиск... к.т.н. Москва, 2010. - 232 с.

40. Крагельский, И.В. Влияние шероховатости и свойств материала на фактическую площадь касания поверхностей. - М.: Изд-во АН СССР, 1961. - С. 12-15.

41. Кремень, З.И. Турбоабразивная обработка сложнопрофильных деталей / З.И. Кремень, В.Г. Юрьев. - Спб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2016. - 163 с.

42. Кузнецов, А.М. Новые методы обработки - основа интенсификации производства машин. В кн.: Научные основы прогрессивной техники и технологии. М.: Машиностроение, 1986. - с. 228-241.

43. Кузьмин, Ю.П., Сергеев А.И. Формообразование деформирующих метчиков методом пересечения резьб // Станки и инструмент. - 1991. - .№10. - С. 20-23.

44. Ланщиков, A.B. Обеспечение качества резьбовых соединений технологическими методами сборки // Сборка в машиностроении и приборостроении. Брянск, БГТУ. - 2001. - С. 59-63.

45. Ланщиков, A.B. Формирование качества резьбовых соединений на стадиях проектирования и изготовления // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2003. - №12. - С. 27-36.

46. Ларионов, С.Г. Отделочно-упрочняющая обработка режущего инструмента уплотненным потоком абразива в магнитном поле: Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.03.01. - Л., 1991.

- 17 с.

47. Лексиков, В.П. Технологическое повышение качества и производительности обработки внутренних резьб с крупным шагом Р > 3 мм: автореф. дис. канд. технич. наук: 05.02.08 / Лексиков Вячеслав Павлович. -Брянск, 1998. - 18 с.

48. Литвиненко, В.А. Финишная обработка фасонных поверхностей с высокими требованиями к качеству методом МАП с вращающейся рабочей зоной: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.08 / Литвиненко Валентина Алексеевна. -Ленинград, 1985. - 259 с.

49. Лясин, О.Ф. Питательные насосы для ТЭС и АЭС / О.Ф. Лясин, Б.И. Остапенко, Е.П. Лисицина, Г.Ф. Богдан. - М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1984.

- 33 с.

51. Маслов, Е.Н. Теория шлифования материалов. - М.: Машиностроение, 1974. - 320 с.

52. Маталин, А.А. Технологическая наследственность и эксплуатационные свойства деталей // Вестн. Машиностроения, 1968. - №11. -С. 55-59.

53. Маталин, А.А. Технологические методы повышения долговечности деталей машин. - Киев, Техника, 1971. - 144 с.

54. Маталин, А.А. Технология механической обработки. - М.: Машиностроение, 1977. 460 с.

55. Матвеев, В.В. Нарезание точных резьб. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1978. - 88 с.

56. Махов, В.Е. Высокоточный контроль режущего инструмента оптико-электронной системой светового поля / В.Е. Махов, В.В. Максаров. Инновации и перспективы развития горного машиностроения и электромеханики: IPDME-2017: сб. тр. межд. науч. конф. - Спб., 2017. - С. 285-288.

57. Машиностроение. Энциклопедия: в 40 т. / [Ред. совет: К.В. Фролов (пред.) и др.]. - М.: Машиностроение, 2000. - Т. 3: Технология изготовления деталей машин / А.М. Дальский, А.Г. Суслов, Ю.Ф. Назаров и др.; Под общ. ред. А.Г. Суслова. 2002. - 840 с.

58. Мика, Г. Эксплуатация питательных насосов высокого давления и меры борьбы с авариями / Пер. А.К. Кирша; Под ред. Чернецкого. - М.: Бюро технической информации, 1961. - 23 с.

59. Михайлов, А.К. Питательные насосы для тепловых электростанций большой мощности. - М.: ЦИНТИАМ, 1963. - 47 с.

60. Некрасов, С.С. Повышение ресурса твердосплавных концевых фрез при обработке литейных сталей аустенитного класса: дис. ... канд. техн. наук: 05.03.01 / Некрасов Сергей Сергеевич. - Сумы, 2012. - 167 с.

61. Никифоров, А.Д. Точность и технология изготовления метрических резьб. - М.: Высш. школа, 1963. - 180 с.

62. Новик, Ф.С. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов / Ф.С. Новик, Я.Б. Арсов. - М.: Машиностроение; София: Техника, 1980. - 304 с.

63. Петриков, В.Г. Механика процесса накатывания резьбы круглыми роликами // Вестник машиностроения. - 1979. - №8. - С. 34-36.

64. Петриков, В.Г. Прогрессивные крепежные изделия / В.Г. Петриков, А.П. Власов. - М.: Машиностроение, 1991. - 256 с.

65. Подураев, В.Н. Резание труднообрабатываемых материалов. - М.: Высшая школа, 1974. - 587 с.

66. Прокофьев, А.Н. Технологическое обеспечение и повышение качества резьбовых соединений: дис. ... д-ра техн. наук: 05.02.08 / Прокофьев Александр Николаевич. - Брянск, 2008. - 304 с.

67. Резников, Н.И. Производительная обработка нержавеющих и жаропрочных материалов / Н.И. Резников, И.Г. Жарков, В.М. Зайцев.- М.: Машгиз, 1960. - 98 с.

68. Решетов, Д.Н. Детали машин / Д.Н. Решетов. - М.: Машиностроение, 1975. - 655 с.

69. Рыжов, Э.В. Контактная жесткость деталей машин. - М., 1966. - 195 с.

70. Рыжов, Э.В. Технологические методы повышения износостойкости деталей машин. - Киев: Наук, думка, 1984. - 272 с.

71. Рыжов, Э.В. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин / Э.В. Рыжов, А.Г. Суслов, В.П. Федоров. - М.: Машиностроение, 1979. - 176 с.

72. Сайкин Сергей Алексеевич Повышение эффективности фрезерования внутренней резьбы в деталях из труднообрабатываемых материалов. Специальность : 05.03.01 - Технология и оборудование механической и физико-технической обработки. Диссертация на соиск... к.т.н. Рыбинск, 2009. - 246 с.

73. Сакулевич, Ф. Ю. Магнитно-абразивная обработка точных деталей. -Минск, 1977. - 288 с.

74. Сакулевич, Ф.Ю. Основы магнитно-абразивной обработки. - Мн.: Наука и техника, 1981. - 328 с.

75. Сахаров, В.В. Разработка состава аустенитной коррозионно-стойкой стали с улучшенной обрабатываемостью резанием для систем выпуска отработанных газов автомобилей: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.01 / Сахаров Владимир Вячеславович. - Самара, 2006. - 157 с.

76. Сахаров, Г.Н. Металлорежущие инструменты / Г.Н. Сахаров и др. - М.: Машиностроение, - 1986. - 328 с.

77. Скворчевский, Н.Я. и др. Эффективность магнитно-абразивной обработки / Н.Я. Скворчевский и др. Физ. - техн. инс-т. - Минск.: Наука и техника, 1991 - 214 с.

78. Способ магнитно-абразивной обработки наружных поверхностей инструментов: а. с. 975357 СССР: МПК В 24 В 31/10 / Ю.М. Барон, С.Ю. Иванов; заявитель и патентообладатель Ленинградский политехнических ин-т. -№3294154/25-08; заявл. 01.06.81; опубл. 23.11.82, Бюл. №43. - 3 с.

79. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. / Под ред. A.M. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова, А.Г. Суслова.-5-e изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение. - Т. 1, 2001. - 912 с.

80. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. / Под ред. A.M. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова, А.Г. Суслова.-5-e изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение. - Т. 2, 2001. - 905 с.

81. Стешков, А.Е. Режущий инструмент: учеб. пособие. - Брянск: БГТУ, 2015. - 163 с.

82. Сулима, А.М. Качество поверхностного слоя и усталостная прочность деталей из жаропрочных и титановых сплавов / А.М. Сулима, М.И. Евстигнеев. - М.: Машиностроение, 1974. - 256 с.

83. Сулима, А.М. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин / А.М. Сулима, В.А. Шулов, Ю.Д. Ягодкин. - М.: Машиностроение, 1988. - 240 с.

84. Суслов, А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. М.: Машиностроение, 2000. - 318 с.

85. Суслов, А.Г. Научные основы технологии машиностроения / А.Г. Суслов, А.М. Дальский. - М.: Машиностроение, 2002. - 684 с.

86. Суслов, А.Г. Технологическое обеспечение и повышение эксплуатационных свойств деталей и их соединений / В.П. Федоров, О.А. Горленко и др. / Под общей ред. А.Г. Суслова.- М.: Машиностроение,2006.-448 с.

87. Суслов, А.Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя деталей. - М.: Машиностроение, 1987. - 208 с.

88. Табенкин, А. Н. Шероховатость, волнистость, профиль. Международный опыт / А. Н. Табенкин, С. Б. Тарасов, С. Н. Степанов. Под ред. канд. техн. наук Н. А. Табачниковой. Спб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2007, 136 с.

89. Технологические основы обеспечения качества машин / К.С. Колесников и др. - М.: Машиностроение, 1990. - 256с.

90. Трилисский, В.О. Технология и оборудование для объемной центробежно-ротационной обработки деталей / В.О. Трилисский, В.П. Вейнов, В.В. Панчурин. - М., 1989. - 40 с.

91. Устройство для магнитно-абразивной обработки: а. с. 1815185 СССР: МПК В 24 В 31/112 / С.А. Болкисев, Ю.В. Забавин, С.Н. Ермин, С.Ю. Иванов, Ю.А. Любимов, Г.К. Нестеров; заявитель и патентообладатель Всесоюзный научно-исследовательский технологический ин-т. - №4882923/08; заявл. 19.11.90; опубл. 15.05.93, Бюл. №18. - 5 с.

92. Устройство для магнитно-абразивной обработки: а. с. 537796 СССР: МПК В 24 В 31/10 / И.Х. Хайруллин, Н.К. Потапчук, Ю.В. Афанасьев, Ш.Г. Исмагилов; заявитель и патентообладатель Уфимский авиационный ин-т им. Орджоникидзе. - №2114298/08; заявл. 18.03.75; опубл. 11.03.77, Бюл. №45. - 3 с.

93. Устройство для магнитно-абразивной обработки: пат. 2220836 Рос. Федерация: МПК В 24 В 31/112/ В.А. Федоров, А.А. Ситников, Е.Ю. Татаркин, А.М. Иконников, А.В. Балашов, И.Ф. Коневский; заявитель и патентообладатель

Алтайский гос. технический университет им. И.И. Ползунова. -№2002110718/02; заявл. 22.04.2002; опубл. 10.01.2004. - 6 с.

94. Федорова Лилия Владимировна Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств резьбовых соединений сельскохозяйственной техники отделочно-упрочняющей электромеханической обработкой. Специальность: 05.20.03 - Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве. Диссертация на соиск. д.т.н. Москва, 2006. - 344 с.

95. Фрумин, Ю.Л. Высокопроизводительный резьбообразующий инструмент. - М.: Машиностроение, 1977. - 182с.

96. Хомич, Н.С. Магнитно-абразивная обработка изделий. - Минск: БНТУ, 2006. - 200 с.

97. Чирков, О.И. Совершенствование технологии шпиндельной центробежно-ротационной обработки деталей: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.08 / Чирков Олег Игоревич; Пензенский гос. ун-т. - Пенза, 2005. - 197 с.

98. Якухин, В.Г. Изготовление резьбы: Справочник / В.Г. Якухин, В.А. Стариков. - М.: Машиностроение, 1989. 192 с.

99. Якухин, В.Г. Оптимальная технология изготовления резьб. - М.: Машиностроение, 1985. - 184 с.

100.Якухин, В.Г. Перспективы развития технологии изготовления резьб. // Станки и инструмент. - 1991. - №10. - С.13-14.

101. Якушев, А.И. Влияние технологии изготовления и основных параметров резьбы на прочность резьбовых соединений.- Оборонгиз, 1956.-191 с.

102.Якушев, А.И. Повышение прочности и надежности резьбовых соединений / А.И. Якушев, Р.Х. Мустаев, Р.Р. Мавлютов. - М.: Машиностроение, 1979. - 215 с.

103.Ямников, А.С. Прогрессивные технологии резьбонарезания: учеб. пособие. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2013. 293 с.

104.Ящерицын, П.И. Алмазно-абразивная обработка и упрочнение изделий в магнитном поле / П.И. Ящерицын, М.Т. Забавский, Л.М. Кожуро, Л.М. Акулович. - Мн.: Наука и техника, 1988. - 272 с.

105.Ящерицын, П.И. Технологические основы обработки изделий в магнитном поле. - Минск: Физико-технический ин-т, 1997. - 416 с.

106.Ящерицын, П.И., Тонкие доводочные процессы обработки деталей машин и приборов / П.И. Ящерицын, А.Г. Зайцев, А.И. Барботько. - Минск, 1976. - 326 с.

107.Baron, Y.M. Characterization of the Magnetic Abrasive Finishing Method and Its Application to Deburring / Y.M. Baron, S. -L. Ko, J.I. Park // Key Engineering Materials Vols. 291-292 (2005) pp. 291-296.

108.Jain, V.K. Specific energy and temperature determination on abrasive flow machining process / V.K. Jain, R.K. Jain // Int. J. Mach. Tool Manuf. 41 (12) (2001) 1689-1704.

109.Jain, V.K. Modeling and simulation of surface roughness in magnetic abrasive finishing using non-uniform surface profiles / V.K. Jain, S.C. Jayswal, P.M. Dixit // Mater. Manuf. Process., 22: 256-270, 2007.

110.Jayswal, S.C. Modeling and simulation of magnetic abrasive finishing process / S.C. Jayswal, V.K. Jain, P.M. Dixit // Int. J. Adv. Manuf. Technol., 26: 477490, 2005.

111.Keksin, A.I. Methods of increasing the quality of the thread pitches / A.I. Keksin, V.V. Maksarov // Agronomy Research. - 2013. - Vol. 11, №1. - pp.139-146.

112.Kim, J.D. Simulation for the prediction for surface-accuracy in magnetic abrasive machining / J.D. Kim, M.S. Choi // J. Mater. Process. Technol. 53 (1995) 630642.

113.Kwak, J.S Parameter optimization and development of prediction model for second generation magnetic abrasive polishing of AZ31B Plate / J.S Kwak, C.M. Shin // Proc. of the Int. MultiConference of engineers and computer scientists. 2011 Vol. II, IMECS 20011, March 16-18, 2011.

114.Method and device for magnetic-abrasive machining of parts: Patent Number 5,775,976: Int. Cl B24B 1/00; U.S. Cl. 451/36 / Gennady Kremen, Brooklyn, N.Y; Savva Feigyn; Leonid Igelshteyn, both of Manalapan, N.J.; Assignee: Scientific

Manufacturing Technologies, Inc., Brooklyn, N.Y. - Filed: Mar. 27, 1997: Date of Patent: Jul. 7, 1998, Appl. No.: 827,158. - 9 p.

115.Rodriguez, C. J. Cutting edge preparation of precision cutting tools by applying micro-abrasive jet machining and brushing [Text]/ C. J. Rodriguez. - Kassel: Kassel university press GmbH, 2009. - 205 c.

116.Shinmura, T. Development of spindle-finish type finishing apparatus and its finishing performance using a magnetic abrasive machining process / T. Shinmura, E. Hitano, K. Takazava // JSPE, 20 (2) (1986) 79-84.

117.Shinmura, T. Study on magnetic abrasive process - effect of various types of magnetic abrasives on finishing characteristics / T. Shinmura, K. Takazava, E. Hitano, T. Aizawa // J. Jpn. Soc. Prec. Eng. 21 (2) (1987) 139-141.

118.Shinmura, T. Study on magnetic abrasive process - process principle and finishing possibility / T. Shinmura, K. Takazava, E. Hitano, T. Aizawa // J. Jpn. Soc. Prec. Eng. 18 (4) (1984) 347-348.

119.Singh, S. Development of magneto abrasive flow machining process / S. Singh, H.S. Shan // Int. J. Mach. Tool Manuf. 42 (2002) 953-959.

120.Yamaguchi, H. Development of a new precision internal machining processing on alternating magnetic field / H. Yamaguchi, T Shinmura, M. Takenada // Prec eng. - 2003. - N27. - P. 51-58.

121.Yin, S. A comparative study: polishing characteristics and its mechanisms of three vibration modes in vibration-assisted magnetic abrasive polishing / S. Yin, T. Shinmura // Int. J. of Mach. Tools and Manuf. Vol. 44, no. 4, pp. 383-390, Mar. 2004.

122.Yin, S. Vertical vibration-assisted magnetic abrasive finishing and deburring for magnesium alloy / S. Yin, T. Shinmura // Int. J. of Mach. Tools and Manuf. Vol. 44, no. 12-13, pp. 1297-1303, Oct. 2004.

Приложение А. Технические характеристики приборов

Таблица 1 - Технические характеристики прибора MarVision MM 320

Диапазон измерений Х/У, мм 100/100 200/100 250/170 400/250

Перемещение по оси 7, мм 200/400

Размеры измерительного 270х210 370х210 420х280 600х480

стола, мм

Макс. нагрузка стола, кг 20

Измерительная система: встроенная инкрементная шкала

- Шаг дискретности, мм 0,001

- Предел доп. погр. Е1 Х/У, мкм 1,9+(L/100) L, мм 3,9+(L/100) L , мм

- Предел доп. погр. Е2 Х/У, мкм 2,9+(L/100) L, мм 4,9+(L/100) L, мм

Рабочее расстояние 85

микроскопа, мм

Макс. высота контролируемой 120/320 90/290

детали, мм

Освещение Светодиодный светильник, проходящий и

отраженный свет с регулируемой

яркостью

Размеры В х Ш х Г, мм 700х480 700х650 700х700 800х1000

х430 х550 х600 х900

Таблица 2 - Технические характеристики прибора ПМТ-3

Характеристика Значение

Диапазон нагрузки, Н 0,0196.4,9

Диапазон нагрузки, КГС 0,002.0,5

Увеличение микроскопа, крат 130, 500, 800

Цена деления шкал координатного 0,01

перемещения, мм

Пределы координатного 0.10

перемещения, мм

Размеры Ш х Д х В, мм 270х290х470

Масса, кг, не более 22

Таблица 3 - Технические характеристики прибора Hommel Tester T8000

Принцип измерения контактный, с применением опорных и безопорных щупов

Класс точности по ОШ4772 Класс 1

Диапазон измерения/ разрешение ± 8 мкм / 1 нм ± 80 мкм / 10 нм ± 800 мкм / 100 нм ± 8000 мкм / 1000 нм

Продолжение таблицы 3

Единицы измерения Переключаемые мкм/мкдюйм

Применяемые фильтры:

отсечка шага, мм 0,025; 0,08; 0,25; 0,8; 2,5; 8

DIN 4768 RC дискретно вычисляемый (мм), предельная длина волн 0,025; 0,08; 0,25; 0,8; 2,5; 8

DIN EN ISO 11562, часть 1, (50% Гаусс) Гаусс (М1) цифровой фильтр (мм), предельная длина волн 0,025; 0,08; 0,25; 0,8; 2,5; 8

DIN EN ISO 13565-1 Двойной Гаусс (М2), Як-параметры, предельная длина волн 0,025; 0,08; 0,25; 0,8; 2,5; 8

ISO 3274/11562 Предельная длина коротких волн лs выбор по ступеням с/б 30; 100; 300

Скорость трассирования vt, мм/с 11 - заданная 0,05; 0,15; 0,5 или переменная 0,01.2,0 на 0,01 ступени

Длина трассирования lt, мм 0,48; 1,5; 4,8; 15; 48 или переменная 0,1.200

Длина оценки lm, мм 0,40; 1,25; 4,0; 12,5; 40

Отсечка шага, мм 0,08; 0,25; 0,8; 2,5; 8

Измеряемые параметры шероховатости

DIN EN ISO 4287 Ra; Rz; Rmax; Rt; Rq; Rsk; lmo; 1о; Rdq; da; 1п; La; Lq; Rz-ISO; R3z; Rpm; Rp3z; R3zm; Rp; D; RPc; RSm; Rpm/R3z; 1г; ^ки; tpif; Rdc; tpia; tpip; tpic; Rt/Ra; Rz1; Rz2; Rz3; Rz4; Rz5; Ктг; Rmr%; Api

по DIN EN ISO 13565 Rpk; Кк; Rvk; Rvk; Мг1; Мг 2; А1; А2; Уо (70 %) 0.01*яу / Як

Профильные параметры по DIN EN ISO 4287 Р. Pp; Pz; Ра; Pq; Psк; PSm; Pdq; ^; Ркы; tpa.fi tpaa; tpab; tpac; РтгО; АРа; АРа%; Ртг; Ртг%; Pdc

Параметры волнистости по DIN EN ISO 4287 Wp; Wz; Жа; Wq; Wsk; WSm; Wdq; Ы; Жкы; Wdc

Параметры волнистости по VDA 2007 WD1c; тп; WD1sm; WD2c; WD2t; WD2sm

Параметры Motif по DIN EN ISO 12085 Rx; AR; Ыг; W; Wx; AW; ыы; Wte; Р с (С^ СЬ, СЕ)

Статистика от 1 до 999 измерений, диапазон, макс., мин., отклонение

Режимы работы Измерение шероховатости, проведение измерений, дистанционное управление, юстировка, разработка программ, топография

Выравнивание профиля инверсия, грубое, точное, частичное

Таблица 4 - Технические характеристики лабораторных весов ВЛТЭ-310

Характеристика Значение

Максимальная нагрузка, г 310

Минимальная нагрузка, г 0,02

Цена деления, г 0,001

Размер чашки, мм 0116

Класс точности высокий II (согласно ТУ)

Калибровочные гири 200 г F2

Ветрозащита да

Индикатор жидкокристаллический с подсветкой

Питание сетевой адаптер AC/DC

Габаритные размеры, мм 260x190x125

Вес, кг 1,7

Диапазон рабочих температур +10°С ... +35°С

Выборка массы тары во всем диапазоне взвешивания

Приложение Б. Патент на способ магнитно-абразивного полирования метчика

РОССИЙСКАЯ »С ЛЕГАЦИЯ

рц<|1>

2 569 261 С2

см

и

СО

гч о (0 К)

см

1111 мпк

вмя Л/ГО 12006 011

ФЕДЕРАЛЬНАЯ Г ЛУПА

по ннтЕ.тккгул.тмойсовтвшости •13 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

|}|||3:1Ъш1 гомшиммс. «0*2014

1241 Ли и и чл и отлгта дс1Ым анатома

0*0« 20М

11 [»••(»•( Г Т1Ы1

1221 Дна тшчмнймш 0Я 0« 2014

|4ИДагав>Ла.а*ша. ум 30 102013 Г-ч »24

|45|Оа>Ам№>ммл 30П20И Ь«м V 32

I Их Она..« х<|>1С«о» «тф^аамаь« в огчос о ■>тас ЬАРОМ Ю М ■ 4Р

рс«Лы • а>.к М1 мсранмтапу«

»с N '. с. Э* 27 5Г »741*Т А И11ШЗ Я! 110М43 А) 07 0»:«4 ОЕ »ШО» А 21 О* )Ш СЯ 2025*11« и.

1X12 юа

АЦКЯ11

1 •»!<».<_■»«: Гк .фбута В О, 21 лч ФГЫ» ВЛС) Пекл сьфмдев гомсрсх 1 с: ТоршГ. они НС а ТТ

|72! АапфЫ! Миирп кссш А.«с

Мгоравч (КС ■

|Т?| Патшж>Аиияге.ша» фехра.шаое госужрстаса

ни "Гор».Г ни.)

73 С

го

(Л

о> <0 ю о>

о

IV») СПООО» М А1 ИКТНО А0*3 ЯВНОГО (ЮЛИ РОЯА 11НЯ МЫЧИКА

|Т7| 1*4грм

ИжчЛретммс сгнетка а мвшммесгр.сммо■ млал Аыгь •яй»па*№ ори ипт*^

иик'(р>мсм и« • шка т IХ-Чаолашач им« г»<

мттаа. м.жч1мкс сбрайот* шСч^*«,* шмйр>к<кЯ акф«* «кгеЯмсгчм а

при его ■ братом араапм) •

И1гатм<абр1ам<1 мкег И«пы)К<1

ср?п>аысмаемая с ||щи>м»а«аа чере« агм.фые • »■>•*> сАгмГЬ-<гаяааж_и«ра?гч«ча«.гммгтчша иафадоют ви рс<-> 1ис>с%шы лаысмасм аоц>ш«ые лч.чш • •рчак№мма 4р»г др»г> аафаыгии* х»а >Дфаа«м «аагаапио аАрамаюВ максы • с дииаи! >/<раЛа11 часта«сг^ааи 2а»

Приложение В. Технические характеристики установки для магнитно-абразивного полирования

Наименование показателя, единицы измерения Значение

Длина рабочего пространства, мм 0 - 50

Магнитная индукция в рабочем пространстве, Тл 0 - 2,2

Число намагничивающих катушек 2

Ток, подаваемый на катушки, А 0 - 5

Габариты установки, мм:

Длина 500

Ширина 120

Высота 320

Масса электромагнитной установки, кг 94

Приложение Г. Акт опробования

ЕРЖДАЮ» ер

А.М. Прядун

14 февраля 2017 г.

АКТ

о промышленном опробовании результатов кандидатской диссертационной работы Кексина Александра Игоревича

В АО «61 БТРЗ» были проведены производственные сравнительные испытания по нарезанию внутренних резьб метчиками М16х2 в заготовках из коррозионно-стойкой стали марки 08Х18Н10Т. В процессе механической обработки применялись метчики:

- предварительно подготовленные по специальной технологии магнитно-абразивного полирования (МАП) с учетом функциональных особенностей рабочих участков сложнопрофильного инструмента, разработанной на кафедре Машиностроения Санкт-Петербургского горного университета;

- предварительно подвергнутые МАП с наиболее эффективными технологическими параметрами процесса: зернистость порошка А = 160 мкм; магнитная индукция В = 1,0 Тл; время полирования t = 60с;

- предварительно не подвергнутые МАП.

В результате проведенных сравнительных испытаний были получены данные по параметрам шероховатости боковых сторон внутреннего резьбового профиля, средние значения которых сведены в таблицу.

Таблица - Результаты сравнительных испытаний по нарезанию внутренней резьбы метчиками

Образцы инструментов Параметры шероховатости боковых сторон резьбового профиля, мкм

Яа Яг Яд Як Ярк Яук

1. Подготовленные по специальной технологии МАП 0,58 1,5 0,75 0,92 0,63 1,05

2. Подготовленные в наиболее эффективных условиях МАП 0,73 1,9 1,01 1,35 0,9 1,52

3. Предварительно не подвергнутые процессу МАП 1,77 4,3 2,02 3,52 2,5 2,23

При нарезании резьбы метчиками, подготовленными при наилучших условиях МАП, уменьшение параметров шероховатости боковых сторон внутреннего резьбового профиля происходит в 1,5 - 2,8 раза по сравнению с метчиками, предварительно не подвергнутыми процессу МАП. При нарезании резьбы метчиками, подготовленными по специальной технологии МАП, параметры шероховатости боковых сторон внутреннего резьбового профиля уменьшаются в 1,3 - 1,5 раза по сравнению с метчиками, предварительно обработанными при наиболее эффективных технологических параметрах процесса МАП. При нарезании резьбы метчиками, подготовленными по специальной технологии МАП, параметры шероховатости боковых сторон внутреннего резьбового профиля уменьшаются в 2,1 - 4,0 раза по сравнению с метчиками, предварительно не подвергнутыми процессу МАП.

Таким образом, сравнительные испытания показали целесообразность использования метчиков, подготовленных по специальной технологии МАП, для обеспечения наименьшей шероховатостью боковые стороны внутреннего резьбового профиля в заготовках из коррозионно-стойкой стали марки

08Х18Н10Т.

От предприятия АО «61 БТРЗ»:

От Санкт-Петербургского горного университета: