Совершенствование механообработки нежестких деталей сложной формы за счет выбора режимов с наименьшей интенсивностью размерного износа режущего инструмента тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.07, кандидат наук Старовойтов, Семён Владимирович

• Старовойтов, Семён Владимирович
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Старовойтов, Семён Владимирович

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава 1. Анализ конструктивных особенностей и технологии механообработки нежестких деталей сложной формы, применяемых в авиационных газотурбинных двигателях (ГТД)

1.1 Конструктивные особенности нежестких деталей ГТД сложной формы

1.2 Технологические особенности механообработки нежестких деталей ГТД сложной формы

1.3 Существующие технологические решения механообработки нежестких деталей ГТД сложной формы

1.4 Выводы

Глава 2. Теоретическое обоснование термодинамических показателей процесса резания в качестве оценки условий фрезерования пера лопатки ГТД концевыми фрезами сферической формы с точки зрения обеспечения их номинальной стойкости

2.1 Термодинамический показатель скорости рассеяния энергии при резании с постоянными условиями

2.2 Анализ взаимосвязи термодинамических показателей процесса резания и стойкости резцов при токарной обработке

2.3 Термодинамический показатель скорости рассеяния энергии при фрезеровании нежестких деталей ГТД сложной формы

2.4 Выводы

Глава 3. Методики исследований термодинамических показателей процесса резания при точении с постоянными и переменными условиями, материалы, оборудование и его настройка, аппаратура

3.1 Обоснование и выбор материалов для исследований термодинамических показателей процесса резания при точении с постоянными и переменными условиями

3.2 Оборудование, основная аппаратура и методики для экспериментальных исследований термодинамических показателей процесса резания при точении с постоянными и переменными условиями

3.3 Способ настройки многоцелевого станка с ЧПУ для пятикоординатного фрезерования нежестких деталей ГТД сложной формы

Глава 4. Исследование термодинамических показателей изменения энергии при обработке деталей из материалов, применяемых для изготовления ГТД

4.1 Исследование взаимосвязи термодинамических показателей изменения энергии и стойкости режущего инструмента из твердого сплава ВК6ОМ при токарной обработке титанового сплава ВТ9 с постоянной толщиной среза

4.2 Исследование динамики тепловых процессов в зоне резания при токарной обработке с переменной толщиной среза

4.3 Исследование динамики силовых процессов в зоне резания при токарной обработке с переменной толщиной среза

4.4 Выводы

Глава 5. Методика назначения технологических требований для фрезерования нежестких деталей ГТД сложной формы, позволяющих обеспечить номинальную стойкость фрез сферической формы

5.1 Влияние частоты вращения шпинделя и угла наклона оси фрезы сферической формы относительно обрабатываемой поверхности пера лопатки на термодинамический показатель скорости рассеяния энергии

5.2 Алгоритм назначения технологических требований для обработки деталей ГТД типа «Блиск» фрезами сферической формы

5.3 Алгоритм компенсации упругих перемещений лопатки коррекцией

траектории движения фрезы сферической формы

5.4 Выводы

Заключение

Условные обозначения и сокращения

Список литературы

Приложение А Акт о внедрении результатов диссертационного исследования

Приложение Б Патент на изобретение

Приложение В Блок-схема алгоритма назначения технологических требований к обработке деталей ГТД типа «Блиск» сферическими фрезами

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование механообработки нежестких деталей сложной формы за счет выбора режимов с наименьшей интенсивностью размерного износа режущего инструмента»

Введение

Актуальность работы. Современное авиадвигателестроение России переживает новый подъем в связи с разработкой новых поколений газотурбинных двигателей (ГТД) гражданского и специального назначения. Это проявляется в применении новых материалов, а также в изменении конструкции основных узлов. Крыловидные детали газотурбинных авиационных двигателей и энергетических установок являются яркими представителями нежестких деталей сложной формы, наиболее часто встречающимися в условиях реального производства.

Стремление к увеличению эффективности использования материала, повышению надежности и долговечности узлов ГТД ведет к тому, что многие сборочные единицы проектируются как одна деталь. Наиболее характерным примером такой тенденции является замена колес ротора с механическим креплением лопаток на моноколеса или блиски. В таких изделиях колесо и лопатки являются одной неразборной деталью. При изготовлении подобной детали из цельной заготовки коэффициент использования материала (КИМ) имеет неудовлетворительное значение, поэтому сейчас все чаще соединение лопаток с диском в детали типа «Блиск» осуществляется с помощью линейной сварки трением. Механообработка сварных блисков гораздо сложнее по сравнению с изготовлением моноколес из цельных заготовок, а также для случая с раздельной обработкой лопаток и диска под механическое соединение. Лопатка имеет сложную пространственную геометрию и малую жесткость. При ее обработке возникает погрешность от упругих перемещений под действием сил резания и значительные вибрации, что негативно сказывается на стойкости режущего инструмента, качестве и точности обрабатываемой поверхности.

Зачастую нестационарные условия резания приводят к наступлению катастрофического износа и поломке инструмента задолго до окончания обработки детали. Особенно остро данная проблема стоит при необходимости

обработки блисков на обрабатывающих центрах, не имеющих возможность фрагментации управляющей программы (УП) и повторного ее запуска с места останова. В этом случае неожиданная поломка фрезы вызывает необходимость повторного запуска многочасовой УП с проходами по уже обработанной части заготовки. Однако самым неблагоприятным исходом в этом случае будет порча заготовки по вине оператора станка, вовремя не заметившего выход из строя режущего инструмента.

Дополнительную трудность при механообработке сварных блисков представляет назначение технологических требований, характерных именно для данного вида обработки. Необходимость исключения работы центром режущего инструмента (РИ) с нулевой скоростью резания обуславливает применение многокоординатных обрабатывающих центров. Возникновение погрешностей многокоординатной обработки часто обусловлено неверной настройкой сложного согласованного движения рабочих органов. Неточное позиционирование инструмента относительно заготовки ведет не только к снижению точности обработки, но и к повышенному износу режущих кромок из-за избыточного нагружения при резании. Ввиду сложности конструкции такого обрабатывающего оборудования данную настройку следует периодически выполнять для достижения необходимой точности позиционирования инструмента.

При обработке лопаток, как правило, применяются фрезы сферической формы. При этом положение оси фрезы не должно совпадать с нормалью к поверхности заготовки. Отсутствие рекомендаций по выбору диаметра фрез сферической формы и большой диапазон возможных углов наклона оси инструмента по отношению к заготовке приводит к тому, что данные технологические требования назначаются произвольно. Часто это приводит к неэффективной работе режущего инструмента и обрабатывающего оборудования.

Приведенные данные свидетельствуют о необходимости поиска способов назначения технологических требований, характерных для данного вида обработки. При этом назначение технологических требований должно быть обоснованным с точки зрения их взаимосвязи. Следует определить

характеристики процесса обработки, по которым можно судить о рациональности использования потенциала режущего инструмента и обрабатывающего оборудования.

Актуальность диссертационной работы подтверждается ее выполнением в рамках плановых научно-исследовательских работ кафедры мехатронных станочных систем УГАТУ, работ по проекту «Разработка и промышленное освоение координируемых технологий высокоточного формообразования и поверхностного упрочнения ответственных деталей из Л!-сплавов с повышенной конструкционной энергоэффективностью», осуществляемого по Постановлению № 218 Правительства РФ, и по плановому государственному заданию на оказание услуг «Инновационные мехатронные и ионно-плазменные нанотехнологии высокоточного формообразования и упрочнения деталей газотурбинных двигателей и энергетических установок».

Степень разработанности. В различное время исследованиями в области технологии механообработки, процессов резания и металлообрабатывающего оборудования занимались ученые В. Ф. Безъязычный, В. А. Кудинов, Т. Н. Лоладзе, А. М. Розенберг, А. Н. Резников, С. С. Силин, А. Д. Макаров,

B. В. Постнов, А. С. Верещака и другие.

Значительный вклад в процесс изнашивания режущего инструмента вносят механические воздействия на режущий клин. Изучением силовых процессов при резании и процессов стружкообразования занимались Н. В. Талантов, А. М. Розенберг, С. С. Силин и другие. В. А. Кудинов впервые рассмотрел динамику процесса формирования стружки.

Как показывают работы многих исследователей, в том числе А. В. Якимова,

C. С. Силина, В. Ф. Безъязычного, лезвийная обработка металлов сопровождается практически полным превращением механической энергии в тепловую. Значимость тепловых процессов при резании для стойкости режущего инструмента показана в работах авторов Т. Н. Лоладзе и А. Д. Макарова. Последний доказал, что в условиях стационарной обработки для каждой пары

инструментального и обрабатываемого материалов существует оптимальная с точки зрения стойкости температура резания.

Большинство же процессов обработки металлов резанием являются нестационарными и протекают с изменением сечения среза и скорости. Вопросами исследования нестационарного резания занимались ученые В. В. Постнов и В. Л. Юрьев. В. В. Постнов в своих работах учел тепловые и силовые условия в процессе изнашивания режущего инструмента, рассмотрев его с точки зрения неравновесной термодинамики для случая токарной обработки.

Сложная конфигурация и малая жесткость лопаток блисков обуславливает нестационарность условий их обработки. При этом изменяются как силовые, так и тепловые характеристики процесса резания. Это определяет актуальность исследования процесса обработки нежестких деталей сложной формы с целью повышения стойкости режущего инструмента с точки зрения термодинамики, а именно перехода одного вида энергии в другую и последующего ее рассеяния. Несмотря на данные факты, не в полной мере завершены исследования следующих вопросов механообработки:

- взаимосвязи термодинамических характеристик процесса резания и размерной стойкости инструмента при точении с переменными условиями и фрезеровании;

- влияния режима обработки на термодинамические характеристики процесса резания при точении с переменными условиями и фрезеровании;

- рациональных технологических требований при фрезеровании лопаток ГТД, оказывающих наибольшее влияние на стойкость инструмента сферической формы, а также методики их назначения.

Целью работы является повышение производительности механообработки нежестких деталей ГТД сложной формы за счет повышения стойкости фрез с учетом термодинамических характеристик процесса резания.

Достижение установленной в диссертационной работе цели осуществляется путем решения следующих задач:

1. Провести анализ конструктивных и технологических особенностей нежестких деталей ГТД, а также выявить пути совершенствования их механообработки.

2. Выполнить анализ влияния параметров режима резания на интенсивность размерного износа режущего клина на примере токарных резцов с помощью термодинамического описания процесса резания. Установить взаимосвязь термодинамических характеристик процесса резания и размерной стойкости токарного инструмента.

3. Выявить переменные параметры режима резания для процесса обработки нежестких деталей ГТД сложной формы сферическими фрезами, оказывающие наибольшее влияние на изменение его термодинамических характеристик. Разработать математические зависимости, отражающие их взаимосвязь.

4. Провести экспериментальные исследования взаимосвязи термодинамических характеристик процесса резания и размерной стойкости токарного инструмента, а также влияния на термодинамические характеристики изменения сечения среза при врезании токарного резца в заготовку.

5. Определить технологические требования к обработке нежестких заготовок сложной формы сферическими фрезами, оказывающие наибольшее влияние на качество и точность деталей ГТД, а также на интенсивность размерного износа инструмента на основе учета термодинамических характеристик процесса резания.

6. Разработать методику назначения технологических требований к обработке нежестких деталей ГТД сложной формы сферическими фрезами, обеспечивающую повышение стойкости режущего инструмента за счет учета термодинамических характеристик процесса резания.

Объектом исследования является процесс фрезерования нежестких деталей ГТД сложной формы.

Предметом исследования является методика назначения технологических требований фрезерования нежестких деталей ГТД сложной формы, позволяющая

обеспечить номинальную стойкость фрез сферической формы на основе учета термодинамических характеристик процесса резания.

Методы исследования. Решение поставленных в работе задач базировалось на основных положениях и законах теории резания, теплофизики технологических процессов, термодинамики неравновесных процессов, теории подобия, теории пластической деформации металлов и теории автоматического управления. В исследованиях применялись известные и стандартные методики проведения стойкостных, температурных и деформационных экспериментов, а также специализированные методы и установки для определения тепловых характеристик срезаемого слоя. Для обработки результатов исследований и получения математических зависимостей использовалось как стандартное, так и специальное программное обеспечение. Достоверность выводов и положений по итогам исследований подтверждалась проверкой полученных зависимостей при реальной токарной и фрезерной обработке в лабораторных условиях, а также результатами производственных испытаний при фрезеровании детали типа «Блиск».

Результаты, полученные автором и выносимые на защиту:

- взаимосвязь между интенсивностью размерного износа токарных резцов и термодинамическими характеристиками процесса резания;

- влияние скорости резания и изменения сечения среза при врезании токарного резца в заготовку на термодинамические характеристики процесса резания при обработке деталей из материалов, применяемых в ГТД;

- зависимость, отражающая влияние сечения среза и скорости резания при обработке нежестких деталей ГТД сложной формы сферическими фрезами на термодинамические характеристики процесса резания;

- найденные на основе полученной зависимости диапазоны частот вращения фрезы сферической формы, обеспечивающие наименьшую интенсивность размерного износа инструмента для исследованных материалов, применяемых при изготовлении ГТД;

- технологические рекомендации по назначению частот вращения шпинделя и углов наклона оси фрезы сферической формы при пятикоординатной обработке лопаток в составе сварного блиска, позволяющие обеспечить наибольшую размерную стойкость инструмента;

- способ настройки многоцелевого станка для пятикоординатной обработки, позволяющий обеспечить необходимую точность позиционирования фрезы сферической формы относительно заготовки при обработке лопаток блиска;

- методика назначения технологических требований к фрезерованию нежестких деталей ГТД сложной формы, позволяющая повысить размерную стойкость сферических фрез и точность механообработки.

Научная новизна работы заключается в том, что определены:

- взаимосвязь термодинамических характеристик процесса резания и интенсивности размерного износа резцов при токарной обработке, определение которой позволило оценивать условия работы режущего клина фрезерного инструмента на основе термодинамических показателей изменения энергии при резании;

- степень влияния роста толщины и ширины среза на возрастание температуры резания при врезании токарного резца в заготовку, позволившая оценить величину запаздывания преобразования механической энергии в тепловую при обработке нежестких деталей ГТД сложной формы сферическими фрезами;

- математические зависимости термодинамических характеристик процесса фрезерования нежестких заготовок сложной формы от сечения среза и скорости резания при обработке деталей из материалов, применяемых при изготовлении ГТД;

- влияние частоты вращения шпинделя и угла наклона оси сферической фрезы на динамику рассеяния энергии в процессе резания при фрезеровании нежестких деталей ГТД сложной формы, оценка которого позволила получить рекомендации по их назначению.

Теоретическая значимость работы отражается в том, что разработаны:

- динамическая модель зависимости термодинамических характеристик процесса резания от характерного для фрезерования нежестких деталей изменения толщины среза, дающая возможность оценить диапазон частот колебаний толщины среза с наибольшей размерной стойкостью фрезы;

- теоретические рекомендации по назначению частот вращения шпинделя и углов наклона оси фрезы сферической формы при пятикоординатной обработке лопаток в составе сварного блиска, позволяющие обеспечить наибольшую размерную стойкость инструмента за счет учета термодинамических характеристик процесса резания.

Практическая значимость результатов выполненного исследования заключается в том, что разработаны:

- способ настройки многоцелевого станка для пятикоординатной обработки, позволяющий обеспечить необходимую для достижения номинальной стойкости фрезы сферической формы точность ее позиционирования относительно заготовки;

- методика назначения рациональных технологических требований, позволяющая обеспечить необходимую размерную стойкость фрез сферической формы и точность обработки нежестких деталей типа «Блиск» за счет коррекции режимов резания и траектории движения режущего инструмента.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Диссертация соответствует пунктам 2 и 3 паспорта специальности 05.02.07 -Технология и оборудование механической и физико-технической обработки.

Достоверность результатов. Результаты диссертационной работы обоснованы использованием известных научных положений теории резания, теплофизики технологических процессов, термодинамики неравновесных процессов, теории подобия, теории пластической деформации металлов и теории автоматического управления, а также стандартных методик и измерительного оборудования, применением методов математической статистики для обработки результатов экспериментов. Достоверность полученных в работе научных

результатов подтверждается результатами экспериментальных исследований и производственных испытаний.

Апробация работы. Результаты диссертационного исследования по отдельным частям работы были доложены и обсуждены на различных научных конференциях. Среди них наиболее значимы: восьмая всероссийская зимняя школа-семинар аспирантов и молодых ученых «Актуальные проблемы науки и техники» (Уфа, 2013); IV всероссийская научно-техническая конференция «Современные тенденции в технологиях металлообработки и конструкциях металлообрабатывающих машин и комплектующих изделий» (Уфа, 2014); международный научно-технический семинар «Моделирование

производственных технологий» 57МаТес^-2014 (Уфа, 2014); всероссийская молодежная научная конференция «Мавлютовские чтения» (Уфа, 2014); V всероссийская научно-техническая конференция «Современные тенденции в технологиях металлообработки и конструкциях металлообрабатывающих машин и комплектующих изделий» (Уфа, 2015).

Результаты работы внедрены в ПАО «Уфимское моторостроительное производственное объединение (УМПО)» (Приложение А).

Публикации. В результате работы над диссертацией опубликовано 15 научных трудов. Из них 6 - в изданиях, рекомендуемых ВАК, а также 1 патент РФ на изобретение №2571984.

Объем работы и ее структура. Диссертация включает в себя введение, пять глав, список литературы и приложение. Работа содержит 151 страницу машинописного текста, 78 наименований использованной литературы, 44 рисунка и 18 таблиц.

Автор считает своим долгом посвятить работу памяти первого научного руководителя и учителя д.т.н., проф. В. В. Постнова.

Глава 1. Анализ конструктивных особенностей и технологии механообработки нежестких деталей сложной формы, применяемых в авиационных газотурбинных двигателях (ГТД)

Снижение трудоемкости изготовления деталей и затрат на технологическую подготовку производства, увеличение коэффициента использования материала являются основными задачами совершенствования технологических процессов изготовления деталей ГТД [33, 44]. Значительную долю трудозатрат при изготовлении нежестких деталей ГТД сложной формы составляют процессы механообработки. Это видно из представленной на рисунке 1.1 диаграммы распределения трудоемкости обработки рабочей лопатки компрессора с антивибрационными полками [55].

Рисунок 1.1 - Диаграмма распределения трудоемкости обработки рабочей лопатки компрессора с антивибрационными полками.

Высокие эксплуатационные характеристики узлов и механизмов авиационных изделий по сравнению с другими отраслями машиностроения определяют повышенные требования к качеству и точности обрабатываемых поверхностей. Применение новых материалов также создает определенные трудности механообработки деталей ГТД. Помимо применения новых материалов также изменяются конструкции деталей и сборочных единиц. С целью снижения массы многие детали ГТД проектируют тонкостенными со сложной формой. Как следствие, данные детали имеют малую жесткость, что значительно усложняет их обработку.

1.1 Конструктивные особенности нежестких деталей ГТД сложной формы

Характерным представителем деталей ГТД со сложной пространственной формой и малой жесткостью является деталь типа «Блиск». Общий вид детали такого типа представлен на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Общий вид детали ГТД типа «Блиск».

Использование блисков вместо сборных роторов с лопатками дает возможность значительно снизить массу таких конструкций. Это происходит за счёт устранения замковых соединений, что позволяет уменьшить размеры обода диска и облегчить деталь в среднем на 30%. Для повышения удельных параметров эффективности ГТД вместо нескольких осевых ступеней компрессора в настоящее время применяют одно широкохордное моноколесо. Это позволяет сделать ГТД еще более компактным, увеличив при этом напорность ступеней и угловую скорость вращения ротора до 50-80 тыс. об/мин [69].

Наружный диаметр блисков находится в диапазоне 170-700 мм, а ширина колеблется от 25 до 175 мм. Количество лопаток может существенно отличаться даже для колес одинакового типоразмера. Высота лопаток у осевых колёс обычно

значительно больше, чем у центробежных, и варьируется в диапазоне 0-200 мм. Толщина лопаток блисков колеблется от 0,9 до 8 мм, что определяет малую жёсткость технологической системы при их механообработке [27].

Точность изготовления лопаток блисков регламентируется ОСТ 1 02571-86 «Лопатки компрессоров и турбин. Предельные отклонения размеров, формы и расположения пера». Шероховатость поверхностей спинки и корыта обычно составляет Яа = 0,32-0,63 мкм [4], что определяется требованиями по формированию воздушного потока. Согласно [39] лопатки делятся на 5 групп в зависимости от длины хорды и высоты пера лопатки: О, А, Б, В, Г. Для каждой группы устанавливаются предельные отклонения размеров профиля пера лопаток, в соответствии с данными из таблицы 1.1 и рисунка 1.3. Блиски обычно изготавливаются с лопатками групп О, А и Б.

Таблица 1.1 - Предельные отклонения размеров профиля пера лопаток

компрессора.

Группа Предельное отклонение размера 0,55 со стороны спинки и корыта в месте расположения Стах, мм

лопаток Класс точности

1 2 3

О -0,04 -0,06 -0,08

А -0,06 -0,08 -0,12

Б -0,08 -0,16 -0,24

В -0,24 -0,32 -0,48

Г -0,52 -0,72 -0,92

+ У

0,56

Рисунок 1.3 - Некоторые параметры сечения профиля пера лопатки.

Несмотря на значительные преимущества блисков по сравнению с осевыми сборными колёсами, детали такого типа до сих пор являются конкурирующими решениями в конструкциях компрессора ГТД. Это определяется большей трудоемкостью изготовления блисков из-за их малой жесткости и сложной пространственной геометрии.

Обработка цельных конструкций сложной формы по сравнению с подетальной обработкой имеет дополнительные трудности. Так, по сравнению со сборными колесами, обработка блисков имеет большую зависимость трудоемкости от стойкости инструмента. Это происходит за счет исключения возможности дифференциации операций по причине обработки всего блиска на станке за один установ. Следовательно, время на замену режущего инструмента и его последующую привязку на станке включается в общее время обработки.

1.2 Технологические особенности механообработки нежестких деталей ГТД

сложной формы

Для совершенствования механообработки нежестких деталей ГТД со сложной пространственной геометрией целесообразно применять комплексный подход, выявляя резервы для снижения трудозатрат на всех стадиях данного процесса. При проектировании технологического процесса механообработки деталей ГТД важными этапами являются назначение параметров режущего инструмента, обрабатывающего оборудования и режимов обработки. Комплексное взаимодействие данных параметров определяет эффективность механообработки деталей ГТД, как процесс формообразования поверхности изделия с достижением необходимого качества и точности обрабатываемой поверхности при наименьших трудозатратах.

Качество непосредственно поверхности и поверхностного слоя характеризуются следующими основными параметрами:

• неровностью поверхности - шероховатостью, волнистостью, направлением рисок неровностей [14];

• физическим состоянием поверхностного слоя - степенью деформации металла, глубиной и степенью наклепа, микроструктурой, физико-механическими свойствами (прочностными и пластическими свойствами, коэффициентом линейного расширения, электросопротивлением, модулем упругости и др.) [34];

• напряженностью поверхностного слоя - напряжениями 1 -го рода (макронапряжениями), 2-го рода (микронапряжениями), 3-го рода (ультрамикроскопическими) [72].

Точность лезвийной обработки выражается в соблюдении требований конструкторской документации, а именно - нахождении действительных размеров обработанной поверхности в поле допуска на данный размер. Целесообразно проектировать технологический процесс механообработки, обеспечивая запас по точности, характеризуемый коэффициентом использования поля допуска. Значения данного коэффициента при обработке резанием обычно принимают К=0.3...0.7, как долю от поля допуска на обрабатываемый размер [44].

Износ режущего инструмента оказывает непосредственное влияние на точность обработки, так как изменение фактического положения режущей кромки ведет к тому, что происходит срезание слоя металла меньшей толщины. Косвенно износ режущего инструмента оказывает влияние на точность за счет непостоянства сил резания. Такое влияние особенно критично при обработке нежестких деталей инструментом с большим вылетом. Главной особенностью условий работы режущего инструмента при обработке нежестких деталей ГТД со сложной пространственной геометрией является нестационарность режима резания [55]. При обработке сварных блисков основными причинами резания в нестационарных условиях являются вибрации, неравномерность припуска и необходимость удаления грата в месте сварки, имеющего большую твердость по сравнению с материалами диска и лопатки. В большинстве случаев

нестационарные условия резания негативно сказываются на стойкости инструмента.

Механообработка моноколес и сварных блисков как правило ведется за один установ, что определяет повышенные требования к обеспечению стойкости инструмента. Это связано с тем, что отработка УП обработки блиска станком обычно занимает значительное количество времени. Критерием затупления фрезы обычно принимается величина износа, при которой в значительной степени ухудшается качество и точность обработанной поверхности. Наработка режущего инструмента до критерия затупления характеризуется его стойкостью. Воздействующие на инструмент переменные нагрузки при фрезеровании лопаток блисков приводят к значительному разбросу фактических значений стойкости. При этом целесообразно говорить о номинальной стойкости режущего инструмента и о способах обеспечения фактических значений стойкости фрез на уровне номинальной. Номинальную стойкость фрезы следует назначать такой, чтобы обеспечить полную обработку как минимум одной лопатки блиска. Ведь в случае выхода из строя режущего инструмента до окончания полного прохода по лопатке возникает необходимость прервать обработку, а после его смены запуск объемной по времени УП необходимо осуществлять заново с проходами по уже обработанной части заготовки. Некоторые системы ЧПУ имеют функцию запуска УП с места останова, однако и в этом случае возникает неизбежный простой станка во время смены и привязки инструмента. К тому же обработка моноколес и сварных блисков требует от оператора станка повышенного внимания, так как в случае несвоевременной остановки УП при поломке инструмента возможен неисправимый брак всей заготовки.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Старовойтов, Семён Владимирович, 2016 год

Список литературы

1. Аваков, А. А. Физические основы теории стойкости режущих инструментов [Текст] / А.А. Аваков. - М.: Машгиз, 1960. - 307 с.

2. Баранчиков, В. И. Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов: Справочник / В. И. Баранчиков, А. В. Жариков, Н. Д. Юдина и др. Под общ. ред. В. И. Баранчикова. - М.: Машиностроение, 1990. 400 с.: ил.

3. Батуев, В. В. Расчет толщины срезаемого слоя при фрезеровании пространственно-сложных поверхностей, имеющих ступенчатый припуск / В. В. Батуев // Известия Челябинского научного центра УрО РАН. Челябинск, 2006. №3. С. 119-123

4. Безъязычный, В. Ф. Автоматизация технологии изготовления газотурбинных авиационных двигателей . - М. : Машиностроение, 2005 - Ч. 1 / В. Ф. Безъязычный [и др.]; под ред. В. Ф. Безъязычного, В. Н. Крылова. - 2005. -560 с.; ил.

5. Бесекерский, В. А. Теория систем автоматического управления / В. А. Бесекерский, Е. П. Попов - Изд. 4-е, перераб. и доп. - СПб, Изд-во «Профессия», 2003. - 752с.

6. Бобров, В. Ф. . Развитие науки о резании металлов. / В. Ф. Бобров, Г. И. Грановский, Н. Н. Зорев и др. М.: Машиностроение, 1968. 416 с.

7. Верещака А. С. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями / А. С. Верещака. - М.: Машиностроение, 1993. - 336с.

8. Вульф, А. М. Резание металлов [Текст] / А.М. Вульф - Л.: Машиностроение, 1973. - 496 с.

9. Высокоскоростная обработка. [Электронный ресурс]. 2011. - Режим доступа к статье: http: //www.delcam-ural .ru/cam/tehpodderi ka (Дата обращения: 22.06.2011).

10. Высокоскоростная резка - высокодинамичные прецизионные пятиосевые центры. Серия HSC. [Электронный ресурс] // DMG/MORI SEIKI 2014. URL:

http://ru.dmgmori.com/blob/163138/41061f8b093c35b37265fad4c6d8d2ca/pmgru1-1-hsc-series-pdf-data.pdf (Дата обращения: 24.01.2014).

11. Гурин, В. Д. Повышение эффективности фрезерования на станках с ЧПУ путем комплексного диагностирования состояния инструмента в реальном времени : дисс. докт. техн. наук. / В.Д. Гурин. - Москва: МГТУ «Станки» 2011. - 252 с.

12. Гноенский, Л. С. Математические основы теории управляемых систем [Текст] / Л. С. Гноенский, Г. А. Каменский, Л. Э. Эльсгольц - М.: Из-во «Наука», 1969. - 512 с.

13. ГОСТ 19807-91. «Титан и сплавы титановые деформируемые» [Текст]. - Введ. 17-07-91 - М.: Госстандарт СССР: Изд-во стандартов, 1992. - 6 с.

14. ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики [Текст]. - Введ. 01-01-75 - М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2005. -7 с., ил.

15. ГОСТ 30544-97 «Станки металлорежущие. Методы проверки точности и постоянства отработки круговой траектории» [Текст]. - Введ. 01-01-2002 - М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2001. - 5 с., ил.

16. ГОСТ 31.1001.01-88. «Приспособления станочные для станков с ЧПУ, ГПМ, ГПС. Основные параметры» [Текст]. - Введ. 01-01-90 - М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2011. - 36 с., ил.

17. ГОСТ 3882-74. «Сплавы твердые спеченые» [Текст]. - Введ. 15-08-74 - М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 1997. - 12 с.

18. ГОСТ 4784-97. «Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые» [Текст]. - Введ. 1-07-2000 - М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2009. - 15 с.

19. ГОСТ Р 8.585-2001 «ГСИ. Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования» [Текст]. - Введ. 01-07-2002 - М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2010. - 82 с.

20. Даниелян, А. М. Теплота и износ инструмента в процессе резания металлов [Текст] / А.М. Даниелян - М. : Машгиз, 1954. - 276 с.

21. Еремин, А. Н. Физическая сущность явлений при резании сталей [Текст] / А.Н. Еремин - М.: Машгиз, 1951. - 226 с.

22. Жиляев, С. В. Экспериментальные исследования силы резания при точении титанового сплава ВТ6 / С. В. Жиляев, С. Д. Кугультинов // Вестник ИжГТУ им. М.Т. Калашникова. 2011. № 3. С. 15-17

23. Зориктуев, В. Ц. Управление процессами механообработки деталей авиационных двигателей в условиях неопределенности / В. Ц. Зориктуев, А. Г. Лютов - М.: Изд-во МАИ, 2003. - 120 с.

24. Клушин, М. И. Алгоритмы расчета сил и скоростей резания. Труды Проектно-технологического и научно-исследовательского института, ВВСНХ. Горкий, 1963, вып. 2, с. 121-152

25. Кривоухов, В. А. Обработка резанием титановых сплавов / В. А. Кривоухов, А. Д. Чубаров - М.: Машиностроение, 1970, 180 стр.

26. Кудинов, В. А. Динамика станков [Текст] / В.А. Кудинов - М.: Машиностроение, 1967. - 359 с.

27. Леонов, Б. Н. Технологическое обеспечение проектирования и производства газотурбинных двигателей [Текст] / Под ред.:Б. Н. Леонова, А. С. Новикова. -Рыбинск: Рыбинск. Дом печати, 2000. - 407с. : ил.

28. Лоладзе, Т. Н. Износ режущего инструмента [Текст] / Т.Н. Лоладзе - М.: Машгиз, 1958. - 354 с.

29. Лясников, А. В. Сопротивление материалов пластическому деформированию в приложениях к процессам обработки металлов давлением: Монография / А.В. Лясников, Н.П. Агеев, Д.П. Кузнецов и др. - СПб.: Внешторгиздат, 1995. 527 с.

30. Макаров, А. Д. Износ и стойкость режущих инструментов [Текст] / А.Д. Макаров - М.: Машиностроение, 1966. - 264 с.

31. Макаров, А. Д. Оптимизация процессов резания [Текст] / А.Д. Макаров - М.: Машиностроение, 1976. - 278 с.

32. Макаров, А. Д. Устройство адаптивного управления процессом резания и использование его для разработки оптимальных режимов резания [Текст] /

А.Д. Макаров, Л.Н. Волгарев, Назаренко Е.А. // Оптимизация процессов резания жаро- и особопрочных материалов: межвуз. тем. сб. - Уфа: УАИ, 1983. - С. 14 - 19.

33. Макаров, В. Ф. Резание материалов / В. Ф. Макаров. - Пермь: Изд-во Перм. Гос. Техн. Ун-та, 2009. - 364 с.

34. Мухин, В. С. Инженерия поверхности деталей машин / В. С. Мухин,

A. М. Смыслов // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2009. Т. 12. № 4. С. 106-112

35. Мухин, В. С. Поверхность: технологические аспекты прочности деталей ГТД /

B. С. Мухин - М.: Наука, 2005. - 295 с.

36. Никуличев И. В. Повышение точности 5-координатных многоцелевых станков с ЧПУ на основе разработанных методов измерения геометрических отклонений: Автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.02.07; [Место защиты: ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН»]. — М., 2013. — 19 с.

37. Обработка металлов резанием: Справочник технолога [Текст] / Под ред. Г. А. Монахова. - М.: Машиностроение, 1974. - 600 с.

38. Огарков, Н. Н. Расчетно-прикладная механика процесса резания: Монография. Магнитогорск: МГТУ, 2007. 263с.

39. ОСТ 1 02571-86 «Лопатки компрессоров и турбин. Предельные отклонения размеров, формы и расположения пера»

40. Патент РФ № 2005107500/02, 10.03.2005. Способ изготовления моноколес или крыльчаток газотурбинных двигателей // Патент России № 2300447. 10.06.2007 Бюл.№16 / Захаров О.Г., Лунев А.Н., Жуков В.К., Стариков А.В.

41. Патент РФ № 2010121618/02, 27.05.2010. Способ обработки моноколес // Патент России № 2429949. 27.09.2011 Бюл.№27. / Полетаев В.А., Волков Д.И., Клементьев А.В., Плотникова Г.А.

42. Патент РФ № 2011143575/02, 28.10.2011. Способ обработки моноколеса газотурбинного двигателя // Патент России № 2482940. 27.05.2013 Бюл.№15 / Кобелев С.В., Тукачев Д.В.

43. Патент РФ № 2014122511/02, 03.06.2014. Способ настройки многоцелевого станка для пятикоординатной обработки // Патент России № 2571984. 27.12.2015 Бюл.№36 / Старовойтов С.В., Башаров Р.Р., Постнов В.В., Кудояров Р.Г., Хадиуллин С.Х., Фомин С.Ю.

44. Полетаев, В. А. Технология автоматизированного производства лопаток газотурбинных двигателей. [Текст] / В.А. Полетаев - Москва: «Машиностроение», 2006. - 256 с.

45. Постнов, В. В. Интенсификация нестационарного резания труднообрабатываемых материалов на основе оптимизации термодинамических условий изнашивания режущего инструмента : дис. докт. техн. наук. : защищена 28.12.2005 : утв. 12.05.2006 / В. В. Постнов. - Уфа : УГАТУ 2005. - 372 с.

46. Постнов, В.В. Исследование взаимосвязи между интенсивностью износа режущего инструмента и физико-механическими характеристиками обрабатываемого и инструментального материалов с учетом их контактного взаимодействия : дис. канд. техн. наук. : защищена 04.02.1981 : утв. 27.07.1981 / В.В. Постнов. - Уфа : Изд-во Уфимск. авиц. ин-та 1981. - 162 с.

47. Постнов, В.В. Исследование взаимосвязи размерной стойкости инструмента с показателями рассеяния энергии в процессе резания / В.В. Постнов, С.В. Старовойтов. // Современные тенденции в технологиях металлообработки и конструкциях металлообрабатывающих машин и комплектующих изделий: Межвузовский научный сборник / Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. - Уфа: УГАТУ, 2014. - с. 13-18.

48. Постнов, В.В. Исследование влияния показателей рассеяния энергии в процессе резания на интенсивность изнашивания инструмента. / Постнов В.В., Юрьев В.Л., Старовойтов С.В., Тихонова А.А. // Журнал «Авиационная промышленность» №2 Москва: НИАТ - 2015. - С.35-40

49. Постнов, В.В. Исследование показателей, определяющих режущие свойства инструментальных твердых сплавов при обработке труднообрабатываемых материалов / В.В. Постнов, С.Х. Хадиуллин., Е.Н. Малахов, С.В. Старовойтов

// Научный журнал Уфимского государственного авиационного технического университета «ВЕСТНИК УГАТУ». Т.16 №8(53) Уфа - 2012. - С.118-125

50. Постнов, В.В. Обеспечение точности пятикоординатного многоцелевого станка с ЧПУ на основе графического способа настройки / В.В. Постнов, Р.Г. Кудояров, Р.Р. Башаров, С.В. Старовойтов// Ежемесячный научно-технический журнал "СТИН". №6 Москва - 2015. - С.7-12

51. Постнов, В.В. Оценка эффективности эксплуатации твердосплавного инструмента на основе прогнозирования его режущей способности / В.В. Постнов, С.Х. Хадиуллин., С.В. Старовойтов // Ежемесячный научно-технический журнал "СТИН". №5 Москва - 2013. - С.15-19

52. Постнов, В.В. Повышение точности механообработки нежестких деталей ГТД на основе компенсации их упругих перемещений (статья) / В.В. Постнов, С.В. Старовойтов. // Актуальные проблемы науки и техники. Материалы Восьмой Всероссийской зимней школы-семинара аспирантов и молодых ученых. Т.2, - Уфа: УГАТУ, - 2013, с.273-276.

53. Постнов, В.В. Повышение эффективности изготовления деталей ГТД на основе прогнозирования режущих свойств инструментальных твердых сплавов / В.В. Постнов, С.Х. Хадиуллин, С.В. Старовойтов// Ежемесячный научно-технический журнал "СТИН". №11 Москва - 2015. - С.20-26

54. Постнов, В.В. Расчетно-экспериментальный метод компенсации погрешности механообработки лопаток газотурбинных двигателей на мехатронном станочном оборудовании / В.В. Постнов, Малахов Е.Н., Старовойтов С.В. и др. // Вестник УГАТУ. Уфа, 2012. №7. С. 145-153.

55. Постнов, В. В. Термодинамика и технология нестационарной обработки металлов резанием / В. В. Постнов, В. Л. Юрьев - М.: Машиностроение, 2009. - 269 с.

56. Праведников, И. С. Физическая сущность критических температур резания / И. С. Праведников // Научный журнал «Нефтегазовое дело». 2011. № 3. С. 297309

57. Работнов Ю. Н. Сопротивление материалов. М.: Физматгиз, 1962. - 456 с.

58. Режимы резания труднообрабатываемых материалов : справочник [Текст] / Я. Л. Гуревич и др. ; рецензент В. Н. Подураев .— Изд. 2-е., перераб. и доп. — М. : Машиностроение, 1986 .— 240 с. : ил.

59. Резание труднообрабатываемых материалов [Текст] / Под ред. П.Г. Петрухи. -М. : Машиностроение, 1973. - 176 с.

60. Резников, А. Н. Теплофизика процессов механической обработки материалов. - М.: Машиностроение, 1981. 279 с. ил.

61. Розенберг, А. М Элементы теории процесса резания металлов / А. М. Розенберг, А. Н. Еремин - М.-Свердловск, Машгиз, 1956, 318 с.]

62. Санкин, Ю. Н. Динамика несущих систем металлорежущих станков. [Текст] / Ю.Н. Санкин - М.: Машиностроение, 1986. - 96 с.

63. Силин С. С. Исследование процессов резания методами теории подобия. Расчет оптимальных режимов на основе изучения процессов резания методами теории подобия. Труды Рыбинского авиационного технол. ин-та, № 1. Ярославль, изд-во Верхняя Волга, 1966, с. 3-85.

64. Силин С. С. Методы подобия при резании металлов. М.: Машиностроение, 1979. 152 с.

65. Сплавы Sandvik Coromant. [Электронный ресурс]. 2015. — Режим доступа к статье: http://www.sandvik.coromant.com/ru/knowledge/materials/cutting tool -cutting tool materials/sandvik coromant grades/pages/default.aspx

66. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2 / Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. 496 с., ил.

67. 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.

68. Усманов, Б. Ф. Моделирование обрабатываемости алюминиевых сплавов с помощью математических методов планирования эксперимента / Б.Ф. Усманов, С.В. Старовойтов, С.Ю. Фомин // Современные тенденции в технологиях металлообработки и конструкциях металлообрабатывающих

машин и комплектующих изделий: Межвузовский научный сборник / Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. - Уфа: УГАТУ, 2015. - с. 26-32.

69. Фомичев Е. О. Разработка способов восстановления моноколес газотурбинных двигателей. автореферат дис. кандидата технических наук : 05.02.10 / Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина. Москва, 2013

70. Хадиуллин, С. Х. Исследование динамики тепловых процессов при токарной обработке сплава Д16Т / Хадиуллин С.Х., Старовойтов С.В., Тихонова А.А., Глухов И.А. // Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации. 2015. Т. 1. С. 446-450.

71. Хадиуллин, С. Х. Повышение эффективности использования инструментальных твердых сплавов на основе прогнозирования их режущих свойств : дис. канд. техн. наук. : защищена 19.10.2011 : утв. 03.04.2012 / С. Х. Хадиуллин. - Уфа : УГАТУ 2011. - 148 с.

72. Хренов, К. К. Сварка, резка и пайка металлов/ Киев - Москва: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы (МАШГИЗ), 1952. — 384 с.

73. Юрьев, В.Л. Повышение точности механообработки нежестких деталей ГТД на основе коррекции траектории движения инструмента / Юрьев В.Л., Старовойтов С.В., Тихонова А.А. // Современные тенденции в технологиях металлообработки и конструкциях металлообрабатывающих машин и комплектующих изделий: Межвузовский научный сборник / Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. - Уфа: УГАТУ, 2015. - с. 54-59

74. ISO 230-4:2005 «Test code for machine tools - Part 4: Circular tests for numerically controlled machine tools».

75. Patentschrift №52594 Deutschland. Der Weise der Hochgeschwindigkeitszerspanung / C.J. Salomon (De) - №52594, 1931.

76. Postnov, V. V. Predictive assessment of the operational efficiency of hard-alloy tools (статья) / V.V. Postnov, S.K. Khadiullin, S.V. Starovoitov // Russian engineering research, Russia - 2013. V. 33. № 12. p.p. 723-726.

77. Postnov, V. V. Theoretical and experimental stress-strain analysis of machining gas turbine engine parts, which made of the high energy structural efficiency alloys / V.V. Postnov, S.V. Starovoitov, S. Y. Fomin, R. R. Basharov // Journal of Engineering Science and Technology Review: Special Issue on Simulation of Manufacturing Technologies. Volume 7, Issue 5, Greece - 2014, p.p. 47-50.

78. Usmanov, B. F. Using experiments to construct mathematical models for machinability characteristics of a heat resistant aluminum alloy / B. F. Usmanov, S.V. Starovoitov, S.K. Khadiullin, Z. R. Valishina // Journal of Engineering Science and Technology Review: Special Issue on Simulation of Manufacturing Technologies. Volume 7, Issue 5, Greece - 2014, p.p. 51-54.