Совершенствование процесса зачистки обводообразующих деталей после дробеударного формообразования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат наук Стародубцева Дарья Александровна

• Стародубцева Дарья Александровна
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Стародубцева Дарья Александровна

Введение

1 Состояние вопроса и постановка задачи исследования

1.1 Зачистка поверхности после дробеударной обработки, как необходимый этап технологического процесса формообразования поверхностей панелей и обшивок из алюминиевых сплавов

1.2 Формирование микротопографии поверхности при обработке дробью

1.3 Лепестковые круги и оборудование для зачистки поверхностей

1.4 Исследования в области зачистки лепестковым кругом, основные результаты

1.5 Цель и задачи исследования

2 Анализ характера формирования микрорельефа поверхности в ходе

реализации технологической последовательности «дробеударное

формообразование - зачистка»

2.1 Методическое обеспечение исследования микротопографии поверхности

2.2 Основные факторы, определяющие параметры и показатели микрорельефа поверхности обработанной дробью

2.3 Методы определения степени покрытия с помощью оптического профилометра и современного графического редактора

2.4 Основные факторы формирования среднего арифметического отклонения профиля поверхности при дробеударной обработке

2.5 Среднее арифметическое отклонение профиля и положение средней плоскости при реализации технологической последовательности «дробеударное формообразование - зачистка»

2.6 Формирование припуска при реализации технологической

последовательности «дробеударное формообразование - зачистка»... 80 Выводы по главе

3 Исследование основных параметров процесса зачистки лепестковым

кругом

3.1 Методика исследования физических параметров зачистки

3.2 Результаты исследований силовых взаимодействий лепесткового круга с поверхностью при зачистке

3.3 Анализ результатов исследования следов взаимодействия лепесткового круга с плоской поверхностью из алюминиевого сплава

3.4 Формирование шероховатости на поверхности контакта лепесткового круга с образцом

Выводы по главе

4 Реализация технологии зачистки на установке контактного типа

4.1 Модернизация зачистной головки револьверного типа для реализации адаптивного управления

4.2 Эффективная мощность как параметр управления производительностью зачистки

4.3 Принципы адаптивного управления процессом зачистки обводообразующих поверхностей

4.4 Исследование производительности и качества обработки от режимных параметров зачистки

4.5 Реализация технологической последовательности «дробеударное формообразование - зачистка» в производственных условиях

Выводы по главе

Заключение

Список литературы

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Введение

Повышение эксплуатационных свойств деталей и изделий машиностроения является весьма важной задачей, успешное решение которой приводит к большим экономическим выгодам - снижению трудозатрат и расхода топливно-энергетических ресурсов, экономии материала.

Современные высокопроизводительные процессы формообразования позволяют максимально приблизить форму и размеры заготовки к форме и размерам детали. Не составляет исключения и комплексная технология формообразования крупногабаритных листовых деталей типа «панель» и «обшивка» с последующей зачисткой, разработанная научным коллективом Иркутского национального исследовательского технического университета (ИРНИТУ). Главным преимуществом технологии является разделение процесса формообразования на последовательность легко управляемых и контролируемых операций. Продольная кривизна в данном методе достигается с помощью гибки (гибки-прокатки) или раскатки, а поперечная - методом дробеударного формообразования (ДУФ). Для реализации технологии разработан комплекс опытно-промышленного оборудования с программным управлением.

Актуальность темы исследования

Формообразующая технология характеризуется охватом достаточно большого объема материала заготовки пластической деформацией с целью изменения исходной формы и придания необходимой плавности обводам теоретического контура. В процессе ДУФ на поверхности образуются следы воздействия дроби (пластические отпечатки), величина которых превышает уровень исходных микронеровностей. Совокупность таких отпечатков с исходной шероховатостью образует новый микрорельеф поверхности. В целях уменьшения глубины пластических отпечатков и приведения параметров шероховатости в соответствие с технологическими требованиями после ДУФ выполняется операция зачистки поверхности детали лепестковым кругом (ЛК). При зачистной обработке поверхностей сложной кривизны на оборудовании с программным управлением возникают до-

полнительные трудности. Во-первых, необходимо создать алгоритм управления положением корпуса зачистной головки в пространстве относительно криволинейной обрабатываемой поверхности детали. Во-вторых, при зачистке абразивным инструментом необходимо обеспечить постоянные значения режима обработки криволинейного профиля в условиях постоянного износа абразивного инструмента. При этом к обводообразующим поверхностям деталей из алюминиевых сплавов, таким как крупногабаритные поверхности панелей и обшивок, предъявляются достаточно высокие требования по качеству поверхности, что особенно востребовано в условиях возрождающихся отечественных авиа- и судостроения.

К настоящему времени технология и разработанные опытно-промышленные образцы оборудования прошли апробацию в производственных условиях Иркутского авиационного завода. Тем не менее оснащение программным управлением существующей установки контактного типа для дробеударной обработки и зачистки потребовало дополнительного совершенствования оборудования для реализации возможности автоматизации процесса.

Создание более совершенного оборудования и отсутствие конкретных данных вызвало необходимость проведения комплекса экспериментальных исследований по изучению контактных процессов взаимодействия абразивного ЛК с поверхностью деталей из алюминиевых сплавов. Необходимость автоматизации процесса зачистки на модернизированном оборудовании потребовало провести поиск и обоснование выбора оптимального способа управления параметрами режима обработки.

Помимо проблем конструктивного и технологического характера совершенствования технологии формообразования возникла необходимость теоретического осмысления и анализа процесса формирования микротопографии поверхности обводообразующих деталей в процессе реализации технологической последовательности операций «дробеударное формообразование - зачистка».

Решение названных проблем и является целью представляемой работы.

Целью диссертационной работы является повышение производительности и качества зачистки обводообразующих поверхностей деталей после дробе-ударного формообразования на установках контактного типа.

Достижение названной цели потребовало постановки и решения следующих

задач:

1. Проведение параметрического анализа формирования микротопографии поверхности и расчет припуска для технологической последовательности операций «дробеударное формообразование - зачистка».

2. Исследование параметров контактного взаимодействия лепесткового круга с поверхностью детали из алюминиевого сплава.

3. Для реализации программного управления процессом зачистки обводообразующих поверхностей выполнить модернизацию конструкции зачистной головки

4. Проведение исследований по определению и обоснованию параметров эффективного управления процессом зачистки на установке с программным управлением.

5. Получение зависимостей показателей производительности и качества обводообразующих поверхностей из алюминиевых сплавов от режимных параметров зачистки для модернизированного оборудования.

Представленная диссертация содержит результаты научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических решений, направленных на теоретическое обоснование технологии, обеспечивающей требуемые параметры качества обрабатываемых поверхностей при зачистке, а также на модернизацию зачистной головки для возможности реализации ЧПУ, позволяющей обрабатывать крупногабаритные обводообразующие детали.

Методы исследования

Работа сформирована на научных основах технологии машиностроения, теории вероятности, математической статистики, теории планирования эксперимента и оптимизации технологических процессов. Статистическая обработка экспериментальных данных выполнялась с помощью программного пакета Statistics

Toolbox программы MatLab и Microsoft Excel. Экспериментальные результаты получены с использованием соответствующих методов исследования на современном оборудовании:

- изучение микрорельефа поверхности осуществляли контактным профи-лометром Taylor Hobson Form Talysurf i200 и оптическим профилометром Bruker Contour GT-K1;

- анализ формы и величины пятна контакта после зачистки выполняли при помощи координатно-измерительной машины Carl Zeiss Contura G2 Aktiv;

- съемку зоны резания лепестковым кругом проводили высокоскоростной видеокамерой Phantom v711;

- измерение составляющих сил резания выполняли трехкомпонентным динамометрическим комплексом Kistler Type 9129AA4.

Достоверность результатов подтверждена экспериментальными исследованиями с использованием современных высокоточных средств измерения.

Научная новизна работы

1. Для технологической последовательности «дробеударное формообразование - зачистка» впервые построены трехмерные математические модели изменения положения средней плоскости и среднего арифметического отклонения профиля поверхности на этапах обработки (п. 3 паспорта специальности 05.02.08).

2. Разработаны математические модели зависимостей съема и расчета величины припуска в условиях ограничений по глубине отпечатка дроби на этапе «зачистка» (п. 3 паспорта специальности 05.02.08).

3. Получены экспериментальные зависимости съема и шероховатости поверхности из алюминиевого сплава от режимов зачистки (п. 7 паспорта специальности 05.02.08).

4. Доказана возможность использования мощности в качестве параметра управления зачисткой, и её линейная зависимость от величины осадки лепесткового круга (п. 8 паспорта специальности 05.02.08).

Практическая значимость работы

1. Разработаны методики расчета параметров микрорельефа поверхности для технологической последовательности «дробеударное формообразование - зачистка» и величины припуска при зачистке.

2. Предложены методы расчета степени покрытия при дробеударной обработке.

3. Проведена модернизация конструкции зачистной головки для реализации программного управления на установке контактного типа.

4. Получены зависимости съема и шероховатости поверхности от режимов зачистки лепестковым кругом.

Достоверность результатов теоретических исследований подтверждена опытными данными. Результаты экспериментов получены с использованием математических методов планирования и обработки данных эксперимента при помощи современного высокоточного оборудования: профилометра Taylor Hobson Form Talysurf i200, оптического профилометра Bruker Contour GT-K1, координат-но-измерительной машины Carl Zeiss Contura G2 Aktiv, высокоскоростной видеокамеры Phantom v711, динамометрического комплекса Kistler Type 9129AA4 и др. Предложенные разработки прошли успешную апробацию в производственных условиях Иркутского авиационного завода.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование процесса зачистки обводообразующих деталей после дробеударного формообразования»

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: на пятой научно-практической конференции «Молодежь. Проекты. Идеи» (г. Иркутск, Иркутский авиационный завод - филиал ПАО «Корпорация «ИР-КУТ», 10-12 ноября 2015 г.); VII Всероссийской научно-практической конференции «Авиамашиностроение и транспорт Сибири» (г. Иркутск, ФГБОУ ВО «Иркутский национальный исследовательский технический университет», 13-16 апреля 2016 г.); Всероссийской молодежной научно-практической конференции «Авиамашиностроение и транспорт Сибири» (г. Иркутск, ФГБОУ ВО «Иркутский национальный исследовательский технический университет», 11 ноября 2016 г.); Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии

в науке нового времени» (г. Уфа, 1 февраля 2017 г.); IX Всероссийской научно-практической конференции «Авиамашиностроение и транспорт Сибири» (г. Иркутск, ФГБОУ ВО «Иркутский национальный исследовательский технический университет», 12-15 апреля 2017 г.); Международной научно-технической конференции «Пром-Инжиниринг» (ICIE-2017) (г. Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, 16-19 мая 2017 года); Международной научно-технической конференции «Современные проблемы машиностроения» (г. Томск, 04-06 декабря 2017 г.); XX Международной научно-технической конференции «Авиамашиностроение и транспорт Сибири» (г. Иркутск, ФГБОУ ВО «Иркутский национальный исследовательский технический университет», 21-26 мая 2018 г.); Международной научно-технической конференции «Современные направления и перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении» (ICMTMTE 2018) (г. Севастополь, Севастопольский государственный университет, 10-14 сентября 2018 г.); XI Всероссийской научно-технической конференции «Авиамашиностроение и транспорт Сибири» (г. Иркутск, ФГБОУ ВО «Иркутский национальный исследовательский технический университет», 27-28 ноября 2018 г.).

Результаты работы отражены в 20 публикациях. Из них: в журналах, входящих в Перечень рецензируемых научных изданий, рекомендованных ВАК РФ, - 9 статей; международных изданиях, входящих в реферативные базы данных Web of Science - 2 статьи, и Scopus - 2 статьи. В том числе получены 1 патент РФ на изобретение и 1 патент РФ на полезную модель.

Диссертация состоит из четырех глав.

В первой главе представлены: анализ конструктивных особенностей деталей, подлежащих обработке; существующая технология формообразования крупногабаритных поверхностей панелей и обшивок с последующей зачисткой лепестковым кругом, а также обзор публикаций, посвященных анализу характера микрорельефа дробеобработанной поверхности, теоретическим и экспериментальным исследованиям процесса зачистки. Сформулированы цель и задачи исследования.

Вторая глава посвящена вопросам выявления и оценки факторов, формирующих микротопографию поверхности в ходе дробеударного формообразования. Показано, что основным фактором, определяющим микротопографию дробеобработанной поверхности, является степень покрытия поверхности отпечатками дроби. Предложены методы определения степени покрытия, основанные на трехмерном сканировании обработанной дробью поверхности: 1) путем измерения глубины отпечатков дроби; 2) путем обработки сканированных изображений при помощи графического редактора. Проведенные исследования подтвердили эффективность предложенных методов в сравнении с традиционным методом определения степени покрытия, выявили существенное повышение точности, а также снижение трудоемкости подсчета. По результатам исследования установлены аналитические зависимости положения средней плоскости и среднего арифметического отклонения профиля поверхности образцов в ходе реализации технологической последовательности «дробеударное формообразование - зачистка». Экспериментальная проверка адекватности построенной модели подтвердила её достаточную точность.

В третьей главе представлены результаты исследования характера и параметров взаимодействия лепесткового круга с обрабатываемой поверхностью. Для измерения усилий резания при зачистке поверхностей лепестковым кругом на базе токарного станка был создан измерительный комплекс и разработана методика проведения и обработки данных экспериментов. Для регистрации величины пятна контакта и контроля деформации круга при исследованиях использовали высокоскоростную камеру. Проведенные исследования позволили установить величины исследуемых параметров и выявить возможные пути обеспечения эффективности управления процессом зачистки.

В четвертой главе приведена конструкция разработанной револьверной головки для зачистки лепестковыми кругами крупногабаритных обводообразующих поверхностей, позволяющая адаптивно управлять позиционированием лепесткового круга относительно поверхности обработки. Предложена возможность использования эффективной мощности как параметра управления процессом

зачистки, определяющим его динамику и производительность. Выполнены исследования производительности и качества зачистки панелей и обшивок лепестковым кругом от режимов обработки. Приведен пример реализации технологической последовательности «дробеударное формообразование - зачистка» для детали типа «панель» в производственных условиях.

По результатам проделанной работы автор выносит на защиту:

1. Закономерности формирования среднего арифметического отклонения профиля поверхности и изменения положения средней плоскости профиля поверхности при реализации технологической последовательности «дробеударное формообразование - зачистка».

2. Методику расчета величины припуска в условиях ограничений по глубине отпечатка дроби на этапе «зачистка» (п. 3 паспорта специальности 05.02.08).

3. Техническое решение и технологию использования револьверной зачист-ной головки для установки УДФ-4 с системой ЧПУ, позволяющие выполнять зачистку обводообразующих поверхностей.

4. Систему адаптивного управления модернизированной установкой при зачистке поверхностей двойной кривизны по мониторингу мощности привода.

Диссертация подготовлена на кафедре технологии и оборудования машиностроительных производств ФГБОУ ВО «Иркутский национальный исследовательский технический университет».

Исследования, представленные в настоящей диссертации, входят в состав работ, выполненных по договору № 389/12 от 15.11.2012 г. на проведение научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ по созданию высокотехнологичного производства в рамках инновационного проекта «Автоматизация и повышение эффективности процессов изготовления и подготовки производства изделий авиатехники нового поколения на базе Научно -производственной корпорации «Иркут» с научным сопровождением Иркутского государственного технического университета» (тема № 3 «Разработка и внедрение комплексной автоматизированной технологии формообразования крупногабаритных панелей»), и реализуемого на основании постановления

Правительства РФ от 9 апреля 2010 г. № 218 «О мерах государственной поддержки развития кооперации российских высших учебных заведений и организаций, реализующих комплексные проекты по созданию высокотехнологичного производства».

Структура и объем работы. Диссертация содержит введение, четыре главы, заключение, список литературы, насчитывающий 117 источника и 4 приложения. Работа включает 20 таблиц и 70 рисунков. Общий объем работы 164 страницы.

1 Состояние вопроса и постановка задачи исследования

1.1 Зачистка поверхности после дробеударной обработки как необходимый этап технологического процесса формообразования поверхности панелей и обшивок из алюминиевых сплавов

Традиционно крупногабаритные обводообразующие поверхности типа «обшивка» и «панель» представляют собой тонкостенную листовую деталь с гладкой наружной (аэро- или гидродинамической) поверхностью и внутренним набором конструктивных элементов (карманов, ребер жесткости). Заготовками как обшивок, так и панелей служат листы или плиты из термически упрочняемых алюминиевых сплавов системы «алюминий - цинк - магний - медь» в закаленном и искусственно состаренном состоянии (В95, В95пч, В93, Д16Т и их аналоги), изготовленные фрезерованием на станках с ЧПУ. Особенностью применяемых материалов является повышенная чувствительность к повторным нагрузкам и концентрации напряжений. Это определяет выбор конструктивных форм с большой плавностью переходов при изменении сечений, малыми перепадами жесткости и т.д. Данная конструкция придает поверхности детали обтекаемую форму, непосредственно воспринимает аэро- или гидродинамическую нагрузку и переносит ее на элементы продольного и поперечного наборов каркаса [52, 80].

Трудности изготовления подобных деталей обусловлены особенностями геометрической формы и их конструктивным исполнением. Во-первых, большинство обводообразующих поверхностей имеют малую кривизну, для получения которой нужна общая деформация, соизмеримая с упругой составляющей. Во-вторых, большие габаритные размеры данных деталей затрудняют применение методов формообразования одновременно всей поверхности детали [80].

Одним из наиболее эффективных способов, позволяющих получить требуемую форму, является дробеударное формообразование наружной поверхности. Возникающая при внедрении стальных шариков в поверхность листовой детали

всесторонняя деформация (удлинение) поверхностных слоев приводит к её двухосному изгибу [77, 82].

Поскольку величина деформирующей деталь силы зависит от плотности расположения отпечатков на поверхности, интенсивность дробеударного воздействия принято характеризовать степенью покрытия поверхности отпечатками дроби. Последняя является важным показателем процесса дробеударной обработки, характеризуется отношением суммарной площади отпечатков на рассматриваемом участке к общей площади этого участка и выражается в процентном соотношении.

Для дробеударного формообразования, в отличие от процесса дробеметного упрочнения, характерно неполное покрытие (10-40 %) поверхности следами обработки (пластическими отпечатками дроби) [80, 112].

Отпечатки дроби на обрабатываемой поверхности детали, полученные в результате дробеударного воздействия, в значительной степени переформировывают микротопографию поверхности. Следовательно, можно заключить, что от количества и глубины отпечатков, а следовательно, и от величины степени покрытия зависят параметры шероховатости.

Вследствие выхода параметров шероховатости за установленные для обрабатываемой поверхности пределы после выполнения дробеударного формообразования обязательным этапом обработки является зачистка наружной теоретической поверхности абразивным инструментом (лепестковым кругом). Данная операция позволяет обеспечить соответствие шероховатости и окончательной формы поверхности требованиям, установленным чертежом детали.

Очевидно, что микрорельеф, полученный в результате зачистки, в значительной степени определяется величиной припуска, удаляемого при зачистке.

В общем виде автором работы [10] припуск на зачистку определяется в зал исх

висимости от высоты исходных микронеровностей к2 :

а = кк^Щсх, (1.1)

где кк - коэффициент учета шероховатости поверхности до и после зачистки. При уменьшении высоты исходных микронеровностей в 1-2 раза кк = 1.. .1,1, в 3-4 раза - кк = 1,2.1,25.

Применительно к структуре поверхности после дробеударного формообразования величину припуска определяют по трем основным критериям [80]:

- качеству поверхности;

- допуску на толщину полотна обрабатываемой детали (для панелей и обшивок диапазон отклонений составляет от -0,2 до +0,3 от номинального размера);

- максимальной глубине отпечатка дроби на исследуемом участке.

Так, например, в производственной практике при обработке крупногабаритных обводообразующих поверхностей панелей и обшивок величина припуска, удаляемого при зачистке, определяется следующим требованием:

Ьр = Ьтах - (0,02 ... 0,03), (1.2)

где !гтах - максимальная глубина отпечатка дроби на исследуемом участке; (0,02.0,03) - остаточная глубина отпечатка дроби, мм, после удаления припуска.

Полное удалении следов ударов дроби при этом совершенно не обязательно, так как может привести к нежелательной деформации поверхности детали [39]. Таким образом, значение глубины отпечатка дроби на стадии зачистки должно быть уменьшено на величину припуска, т.е. до соответствия с требованиями конструкторской документации и допуском на деталь. Последний фактор не только определяет максимальную величину отклонений поверхностной геометрии обработанного дробью участка, но и является решающим при формировании параметров шероховатости при зачистке.

При удалении припуска в ходе зачистки панелей и обшивок сложной формы необходимо учитывать, что интенсивность дробеударного воздействия, как правило, зависит от требуемой кривизны обрабатываемой поверхности с соответствующим переформированием микропрофиля. Поэтому при зачистке по возможности необходимо обеспечить равномерный съем металла по всей поверхности и заданную величину шероховатости.

Особенности обработки лепестковым кругом рассмотрены в ряде работ, например [10, 11, 25, 36, 38, 39, 41, 42, 79], где основное внимание уделено формированию микрогеометрии обработанной поверхности, кинематическому и динамическому анализу процесса зачистки, силовым характеристикам процесса резания материала, а также определению оптимальных управляющих факторов процесса и последовательности их изменения. Тем не менее описанию и исследованию формирования микрорельефа поверхности в технологической последовательности «дробеударное формообразование - зачистка» посвящено недостаточное количество работ.

1.2 Формирование микротопографии поверхности при обработке дробью

Анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований структуры микрорельефа дробеобработанной поверхности, представленных в литературе, показал следующее. Несмотря на многообразие методов обработки дробью (дробеметная, дробеструйная, гидродробеструйная, упрочнение микрошариками, ультразвуковая, вибрационная и др.), механизмы и этапы контактного взаимодействия рабочего тела с обрабатываемой поверхностью идентичны [5].

Формообразующая обработка дробью характеризуется охватом достаточно большой площади материала заготовки пластической деформацией с целью изменения исходной формы [5]. При силовом воздействии дроби на обрабатываемой поверхности образуются следы обработки (пластические отпечатки), совокупность которых с течением времени образует новую поверхность с новым микрорельефом, отличным от исходного.

В общем виде микротопография поверхности, полученная при дробеудар-ной обработке, представляет собой сочетание следов предшествующей механической обработки и пластических отпечатков, образующихся от соударения с обрабатываемой поверхностью. При этом исходный микрорельеф полностью или частично изменяется в зависимости от условий обработки, главным образом от ко-

личества и глубины отпечатков дроби. В свою очередь система таких отпечатков формирует микрорельеф поверхности и, соответственно, шероховатость.

Шероховатость поверхности существенно влияет на многие эксплуатационные показатели изделий: сопротивление усталости, износостойкость, контактную жесткость и др. Поэтому прогнозирование параметров шероховатости поверхности после дробеударной обработки имеет существенное значение.

Рассмотрение вопроса формирования шероховатости поверхности после дробеударной обработки неразрывно связано с рассмотрением процесса единичного взаимодействия дроби с обрабатываемой поверхностью, так как он является основополагающим при описании микротопографии поверхности [94].

Форма пластического отпечатка дроби, образующегося на поверхности детали, зависит в основном от угла соударения рабочего тела с обрабатываемой поверхностью, его геометрии и размера. В зависимости от угла соударения дроби об обрабатываемую поверхность отпечаток может принимать сферическую форму либо форму неравноосного эллипса [5].

Аналитическое определение формы и геометрических размеров пластических отпечатков затруднено в силу влияния на эти параметры большого числа случайных факторов: колебания значений физико-механических свойств материала детали, кривизны обрабатываемых поверхностей, наличия исходной шероховатости, колебания энергетических характеристик рабочих тел и др. Как показано в работах [5, 6], при внедрении сферических инденторов после упругопластическо-го деформирования в момент отскока размеры пластического отпечатка изменяются на некоторую величину. При нормальном соударении рабочего тела с плоской обрабатываемой поверхностью коэффициент упругого соударения будет представлять собой соотношение радиуса кривизны остаточного отпечатка к радиусу кривизны поверхности рабочего тела. Отмечено, что коэффициент упругого соударения будет определяться упругими свойствами рабочего тела (индентора) и упругопластическими свойствами материала обрабатываемой детали, величиной радиуса кривизны рабочего тела и диаметром пластического отпечатка.

Случай статистического внедрения индентора в упругопластическое полупространство подробно рассмотрен в работах [35, 45, 49]. Представленные результаты позволяют определить некоторые параметры упругопластического силового контакта сферы и полупространства по нижеприведенным формулам [35].

Радиус кривизны восстановленного отпечатка связан с радиусом кривизны сферического индентора следующим выражением:

«л = и(1+%), 0.3)

где Я - радиус индентора; ву - величина упругой составляющей сближения контактирующих тел; И - глубина восстановленного отпечатка. В свою очередь ау определяется как

ау

9 л2(К1 + К2)Р2

16Д(11 + 2 к/ау)'

(1.4)

где К1, К2 - упругие постоянные, рассчитанные по формулам:

С5)

^^ (">

где л1, ¡2, Е1, Е2 - коэффициенты Пуассона и модули Юнга материалов индентора и контртела соответственно; Р - величина контактной нагрузки.

Глубина восстановленного отпечатка приближенно определяется с учетом твердости ИБ обрабатываемого материала (контртела) следующим образом:

р

(1.7)

где Б - диаметр индентора.

Диаметр (контур) остаточного отпечатка й определяется выражением

3

а = 2

N

3п ( 2к\

з-.(к1 + К2)-Р-Я-(1+-). 0.8)

3

Коэффициент восстановления для нормального внедрения сферического рабочего тела (индентора) в упругопластическое полупространство (плоскую поверхность детали) определяется по формуле:

3п2 (К. +K2)^HD^D 3п2 (К. + К2) • HD KR = 1+ — • —-Ц-= ---, (19)

к 4 d 4 s

где е - величина относительной деформации.

В случае динамического формирования пластического отпечатка упругие свойства материалов контактирующих тел практически не зависят от скорости нагружения, в то время как уровень твердости материала возрастает. В результате динамическая твердость становится больше статической. Отношение динамической твердости к статической определяется соответствующими коэффициентами

[5].

Автором работы [55] получены эмпирические формулы для вычисления

диаметра отпечатка дроби на поверхности и его глубины:

i

d = (D^y)\ (1.10) \0,1 • HD)

где HD - динамическая твердость материала (равная примерно 1,7 НВ). Глубина отпечатка дроби рассчитывается как

d2

h = Ay (111)

4 • D

Представленные (1.10) и (1.11) зависимости позволяют прогнозировать как диаметр d, так и глубину h пластического отпечатка при нормальных (или близких к ним) соударениях. В работах [12, 19, 104] процесс соударения недеформи-руемого сферического индентора с более мягкой металлической поверхностью описывается соотношениями, вытекающими из допущений, что среднее давление сопротивления внедрению или среднее давление течения (предел текучести) на поверхности контактирования предполагается постоянным.

Автор работы [104] приводит зависимости соотношения диаметра пластического отпечатка с радиусом индентора и глубиной отпечатка:

d2 = 8Rh-4h2, (1.12)

где й - диаметр отпечатка; Я - радиус индентора; И - глубина отпечатка.

Авторы [62, 66, 101] подтверждают фактор случайности расположения места удара отдельно взятой дробинки и предлагают для описания процесса использовать элементы математической статистики.

В работе [62] авторами достаточно подробно рассмотрен процесс обработки дробью с точки зрения теории вероятности и определены наиболее важные характеристики процесса. Предложена модель случайного распределения дробинок в потоке и наносимых ими отпечатков на обрабатываемой поверхности по закону Пуассона. Полученная модель дает количественную оценку параметров потоков дроби и вероятности взаимного столкновения дробинок.

Вероятность нахождения хотя бы одной дробинки в заданной сфере радиусом г описывается следующим выражением:

Р0 = 1-ехр(-4пг3Л0), (1.13)

где г - радиус сферы попадания дробинки; Х0 - объемная плотность поля дробинок, в свою очередь рассчитываемая как

Чо

ь = (114)

где д0 - удельный расход дроби; т - масса дробинок; и0 - скорость дробинок. Средневероятное число дробинок в объеме V::

ао = АоУ. (1.15)

Распределение отпечатков дроби на обрабатываемой поверхности также принято авторами [62] пуассоновским со следующими параметрами:

- вероятность попадания хотя бы одного отпечатка в заданный круг радиусом г:

Р1 = 1- ехр (-4лг2Л5), (1.16)

где - поверхностная плотность;

- поверхностная плотность:

чт ^ (1.17)

т

где а - угол падения дроби (отсчитывается от вертикали к обрабатываемой поверхности); ? - время обработки;

- средневероятное число отпечатков на площади

аБ = Л35. (1.18)

При выборе в качестве цели попадания площади отпечатка пготп2 получена вероятность (или степень) однократного покрытия:

Р1^1- ехр(-а5отп), (Ы9)

где а5отп - математическое ожидание (средневероятностное) числа ударов дроби в площадь 5=пготП собственного отпечатка.

М.М. Савериным [87] получено следующее выражение для определения степени покрытия:

V = 1-ехр(-Ь1^ отп--Н, (1.20)

где Ь1 - коэффициент пропорциональности, равный п/(4В¡л) для дробеметной обработки, и п/(4О) - для пневмодробеструйной обработки; л - угол рассеивания дроби в плоскости вращения ротора дробемета с шириной окна В; О - телесный угол активной конусообразной части факела дроби при пневмодробеструйной обработке.

Выражение для определения степени покрытия в зависимости от расхода дроби О для обработки площади 5:

а21)

Вероятность того, что падающие дробинки будут «сбиты» хотя бы раз дробинками отраженного потока, определяется следующим выражением:

( _ СОБа \ Г'оеХр{-«ВЧ0-к;;.п{а + руХ), (1.22)

где В - диаметр дроби; к - коэффициент восстановления полной скорости дроби при ударе [64]; в - угол отражения дроби [87]; х - глубина фронта обработки.

В работе [83] поставлена задача оценки состояния поверхностного слоя для технологического процесса дробеударного формообразования крупногабаритных поверхностей панелей и обшивок. Сущность метода заключается в цифровой обработке электронных фотографий изображений поверхностей, обработанных дробью. Предложенный метод имеет большие погрешности, связанные со спецификой получения изображений. Фотографируя подобную поверхность, не всегда возможно получение достаточно четких очертаний границ вмятин из-за бликов поверхности. Кроме того, многое зависит от источника света, технических особенностей используемого аппарата, человеческого фактора.

Рядом ученых сделаны попытки по установлению шероховатости дробеоб-работанной поверхности. Большинство исследователей предлагают оценивать параметр шероховатости поверхности по глубине отпечатка дроби в случае, когда твердость последней существенно превышает твердость обрабатываемого материала [63, 105].

Авторы [67] рассматривают закономерность формирования шероховатости при обработке дробью с точки зрения кинетики упругопластического деформирования поверхностного слоя металла и энергетических закономерностей вследствие внедрения в него сферического индентора (без учета перекрытия отпечатков). Методика расчета параметра Rz шероховатости, предложенная авторами, основывается на анализе остаточного очага деформирования, представляющего собой отпечаток диаметром d и глубиной h в виде шарового сегмента. В общем виде формула для расчета высоты неровностей поверхности, обработанной дробью, выглядит следующим образом:

где -д0 — первоначальная скорость индентора (шарика); Б - диаметр шарика; р — плотность шарика; ат — предел текучести обрабатываемого материала;

3k2W(

(1.23)

к - коэффициент учета изменения скорости шарика; №0 — начальная кинетическая энергия дроби.

Представленная зависимость расчетного значения подтверждает приемлемость использования данной методики на практике, однако, это выражение получено для единичного (однократного) соударения и без учета траектории движения шарика. В формуле не учтены изменения глубины первичных отпечатков в результате повторных попаданий шариков в одну и ту же точку. В реальных же условиях повторное попадание шарика приводит к возможному увеличению глубины первоначальных отпечатков в том случае, если сила второго удара превысила силу первого удара. Сложность представляет также учет кинетической энергии в момент воздействия дроби и при ее отскоке.

В работе [58] автором приведена система теоретических моделей формирования параметров качества поверхностного слоя деталей при дробеструйной обработке на основе теоретико-вероятностной схемы формирования профиля шероховатости обработанной поверхности, предложенной профессором А.В. Королевым. При этом за основу берутся геометрические параметры единичного взаимодействия, при котором пятно контакта представляет собой близкий к окружности эллипс либо окружность с радиусом г. Величина радиуса отпечатка дроби (индентора) определена из геометрической схемы внедрения шарика в поверхность детали:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Стародубцева Дарья Александровна, 2019 год

Список литературы

1. Адаптивное управление металлорежущими станками (обзор). - М.: НИИМаш, 1973. - 123 с.

2. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. - М.: Наука, 1976. - 143 с.

3. Александровский Н.М. Адаптивные системы автоматического управления сложными техпроцессами / Н.М. Александровский, С.В. Егоров, Р.Е. Кузин. - М.: Машиностроение, 1973. - 272 с.

4. Атаманов С.А. Адаптивное управление процессом токарной обработки на станке с ЧПУ / С.А. Атаманов // Станки и инструмент. - 1975. - № 5. -C. 19-20.

5. Бабичев А.П. Отделочно-упрочняющая обработка деталей многоконтактным виброударным инструментом / А.П. Бабичев, П.Д. Мотренко и др. -Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2003. - 192 с.

6. Бабичев И.А. Отделочная обработка поверхности многоконтактным деформирующим инструментом / Бабичев И.А., Семыкин Ю.А., Усенко О.И. // Тез.докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. - Ростов н/Д, 1988. - С. 44-45.

7. Балакшин Б.С. Адаптивное управление станками / Б.С. Балакшин, Б.М. Базаров, И.М. Колесов и др. - М.: Машиностроение, 1973. - 690 с.

8. Бондаренко М.А. О разработке установки с численным программным управлением для зачистки криволинейных поверхностей / М.А. Бондаренко, А.П. Чапышев // Вестник ИрГТУ. - 2011. - № 10 (57). - С. 24-29.

9. Братухин А.Г. Размерное и безразмерное формообразование поверхностей деталей / А.Г. Братухин, Р.М. Халимулин, Ф.С. Юнусов и др. - М.: Машиностроение, 1996. - 272 с.

10. Гдалевич А.И. Полирование деталей лепестковыми кругами / А.И. Гдалевич, С.И. Житницкий, В.И. Хрычев и др. - М.: Машиностроение, 1980. -80 с.

11. Гдалевич А.И. Финишная обработка лепестковыми кругами / А.И. Гдалевич - М.: Машиностроение (Новости технологии), 1990. - 112 с.

12. Гольдсмит В. Удар и контактные явления при средних скоростях. Физика быстропротекающих процессов / В. Гольдсмит. - М.: Мир, 1971. - 252 с.

13. Горский В.Г. Планирование промышленных экспериментов /

B.Г. Горский, Ю.П. Адлер. - М.: Металлургия, 1974. - 264 с.

14. ГОСТ 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики (с Изменениями N 1, 2). Введ. 01.01.1975. - М.: Стандартинформ, 2006.

15. ГОСТ 22775-77 Круги шлифовальные лепестковые. Типы и основные размеры (с Изменением N 1). - Введ. 01.01.1979. - М.: Изд-во стандартов, 1985.

16. ГОСТ 25142-82 (СТ СЭВ 1156-78) Шероховатость поверхности. Термины и определения (с Изменением N 1). - Введ. 01.01.1983. - М.: Изд-во стандартов, 1987.

17. ГОСТ Р 52381-2005. Материалы абразивные. Зернистость и зерновой состав шлифовальных порошков. Контроль зернистого состава. - Введ. 01.07.2006. - М.: Стандартинформ, 2005.

18. Давыдов В.М. Информационно-измерительный комплекс 3ё-метрии шероховатости поверхности / В.М. Давыдов, О.В. Прохорец, В.А. Языков // Вестник Брянского государственного технического университета. - 2015. - № 2 (46). -

C. 104-109.

19. Джураев А.Д. О коэффициенте восстановления скорости при ударе твердой сферической частицы о металлическую преграду / А.Д. Джураев, И.Г. Шин // Известия вузов. Технические науки. - 1995. - № 1-4. - С. 121-129.

20. Димов Ю.В. Взаимодействие лепесткового круга с обрабатываемой поверхностью / Ю.В. Димов, А.В. Шматкова // СТИН. - 2011. - № 4. - С. 23-28.

21. Димов Ю.В. Износостойкость эластичных абразивных кругов при обработке деталей / Ю.В. Димов, Д.Б. Подашев // Вестник машиностроения. - 2014. - № 1. - С. 48-51.

22. Димов Ю.В. Исследование сил взаимодействия эластичного абразивного круга с обрабатываемой заготовкой / Ю.В. Димов, Д.Б. Подашев // Вестник машиностроения. - 2018. - № 6. - С. 54-59.

23. Димов Ю.В. Обработка деталей эластичным инструментом / Ю.В. Димов. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. - 352 с.

24. Димов Ю.В. Обработка деталей эластичным инструментом: справочник / Ю.В Димов. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2013. - 484 с.

25. Димов Ю.В. Перспективы использования лепестковых кругов при изготовлении деталей самолета / Ю.В. Димов // Повышение эффективности технологических процессов в машиностроении: сб. научн. тр. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2000. - С. 3-10.

26. Димов Ю.В. Производительность и качество при обработке эластичными абразивными кругами / Ю.В. Димов, Д.Б. Подашев // Вестник ИрГТУ. -2012. - № 7 (66). - С. 37-40.

27. Димов Ю.В. Расчет съема металла при взаимодействии лепесткового круга с обрабатываемой поверхностью / Ю.В. Димов, А.В. Шматкова // Вестник ИРО АН ВШ. - 2003. - № 2 (3).

28. Димов Ю.В. Силы взаимодействия единичного лепестка с поверхностью детали при обработке лепестковыми кругами / Ю.В. Димов, А.В. Шматкова // Повышение эффективности технологической подготовки машиностроительного производства: сб. науч. тр. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2002. - С. 105-109.

29. Димов Ю.В. Силы резания при обработке лепестковыми кругами / Ю.В. Димов, А.В. Шматкова // СТИН. - 2011. - № 7. - С. 27-31.

30. Димов Ю.В. Силы резания при обработке эластичными абразивными кругами / Ю.В. Димов, Д.Б. Подашев // Вестник ИрГТУ. - 2015. - № 7 (102). -С. 47-54.

31. Димов Ю.В. Температура в зоне резания при обработке эластичными абразивными кругами / Ю.В. Димов, Д.Б. Подашев // Вестник ИрГТУ. - 2015. -№ 2 (97). - С. 38-42.

32. Димов Ю.В. Температура резания при обработке лепестковыми кругами / Ю.В. Димов // Вестник ИрГТУ. - 2010.- № 6 (46). - С. 34-40.

33. Дияк А.Ю. Определение степени покрытия автоматизированным методом / А.Ю. Дияк // Вестник ИрГТУ. - 2015. - № 12 (107). - С. 19-25.

34. Дияк А.Ю. Перспективные методы определения степени покрытия при обработке дробью / А.Ю. Дияк // Вестник ИрГТУ. - 2014. - № 7 (90). -С. 12-17.

35. Дрозд. М.С. Определение механических свойств материалов без разрушения / М.С. Дрозд. - М.: Металлургия, 1965. - 171 с.

36. Дубровский П.В. Повышение эффективности отделочно-зачистной обработки лепестковыми кругами заготовок из труднообрабатываемых материалов путем импрегнирования лепестков СОТС: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.02.08 / Дубровский Павел Валерьевич. - Ульяновск, 1995. - 18 с.

37. Дубровский П.В. Совершенствование механизированной зачистки крупногабаритных авиационных изделий / П.В. Дубровский, Д.Ю. Завьялов // Современные технологии в машиностроении: Сб. материалов IV Всерос. науч.-практ. конф. - Пенза, 2001. - Ч. 1. - С. 34-35.

38. Дубровский П.В. Шлифование титановых сплавов лепестковыми кругами / П.В. Дубровский - Ульяновск: Изд-во УлГТУ, 2000. - 100 с.

39. Журавлев Д.А. Статистическая модель учета отклонений формы панели при зачистке и упрочнении / Д.А. Журавлев, В.Н. Москвитин // Повышение эффективности технологических процессов механообработки: сб. науч. тр. -Иркутск: Изд-во ИрПИ, 1990. - С. 100-106.

40. Зыонг Ван Лонг Мощность привода как параметр управления процессом зачистки поверхности лепестковым кругом / Зыонг Ван Лонг, В.П. Кольцов, Ле Чи Винь, Д.А. Стародубцева // Вестник ИрГТУ. - 2018. - Т. 22. - № 3. -С. 35-43.

41. Китов А.К. Повышение качества поверхности при обработке эластичным абразивным инструментом / А.К. Китов, Л.А. Карманов, В.И. Суздальницкий // Управление технологическими процессами в машиностроении: сб. науч. тр. -Иркутск: Изд-во ИПИ, 1989. - С. 43-48.

42. Китов А.К. Формирование остаточных напряжений при обработке лепестковыми кругами и полимерно-абразивными щетками / А.К. Китов, В.А. Лео-

нов // Повышение эффективности технологических процессов механообработки: сб. науч. тр. - Иркутск: Изд-во ИПИ, 1990. - С. 79-82.

43. Козлов А.М. Формирование микрорельефа при обработке абразивным инструментом / А.М. Козлов, В.В. Ефремов // Известия машиностроительных вузов. - 2004. - № 1. - С. 59-64.

44. Кольцов В.П. Анализ зависимостей съема и шероховатости поверхности детали при обработке лепестковыми кругами по результатам факторного эксперимента / В.П. Кольцов, Д.А. Стародубцева, М.В. Козырева // Вестник ИрГТУ. - 2015. - № 1 (96). - С. 32-41.

45. Кольцов В.П. Вибрационная обработка на станках импульсного действия: автореф. дис. ... д-ра техн. наук: 05.02.08; 05.03.01 / Кольцов Владимир Петрович. - Иркутск, 1998. - 38 с.

46. Кольцов В.П. Зачистка лепестковым кругом поверхности из алюминиевого сплава / В.П. Кольцов, Д.А. Стародубцева // Инновационные технологии в науке нового времени: сб. ст. Междунар. науч.-практ. конф. - Уфа: Изд-во АЭТЕРНА, 2017. - С. 66-69.

47. Кольцов В.П. К определению величины припуска при зачистке поверхности панелей и обшивок лепестковым кругом после дробеударного формообразования / В.П. Кольцов, Д.А. Стародубцева, А.П. Чапышев // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. - 2017. -Т. 73. - № 1. - С. 25-30.

48. Кольцов В.П. К определению степени покрытия после дробеударной обработки / В.П. Кольцов, Ле Чи Винь, Д.А. Стародубцева // Вестник ИрГТУ. -2017. - Т. 21. - № 11. - С. 45-52.

49. Кольцов В.П. Косой удар жесткого шара об упруго-пластическое полупространство. Численное решение / В.П. Кольцов // Повышение эксплуатационных свойств деталей машин и инструментов. - 1984. - С. 120-129.

50. Кольцов В.П. Математическая модель формирования среднеарифметического отклонения профиля поверхности при дробеударной обработке /

В.П. Кольцов, Ле Чи Винь, Д.А. Стародубцева // Вестник ИрГТУ. - 2018. - Т. 22.

- № 2. - С. 26-33.

51. Кольцов В.П. Структура формирования параметров шероховатости поверхности при реализации технологической последовательности «дробеударное формообразование - зачистка» / В.П. Кольцов, Ле Чи Винь, Д.А. Стародубцева // Вестник ИрГТУ. - 2018. - Т. 22. - № 12. - С. 56-67.

52. Комаров В.А. Конструкция и проектирование несущих поверхностей летательных аппаратов: учеб. пособие / В.А. Комаров. - Самара: Изд-во Самарского государственного аэрокосмического университета, 2002. - 96 с.

53. Кононогов С.А. Научно-методические основы 30-метрии шероховатости поверхности: учебное пособие / С.А. Кононогов, В.Г. Лысенко. -М.: АСМС, 2010. - 237 с.

54. Коротков А.Н. Повышение работоспособности лепестковых шлифовальных кругов: монография / А.Н. Коротков, Д.Б. Шатько. - Кемерово: Изд-во ГУ КузГТУ, 2005. - 184 с.

55. Кудрявцев И.В. Внутренние напряжения как резерв прочности в машиностроении / И.В. Кудрявцев. - М.: Машгиз, 1951. - 280 с.

56. Кунцевич В.М. Адаптивное управление: алгоритмы, системы, применение / В.М. Кунцевич. - М.: Машиностроение, 1988. - 180 с.

57. Ле Чи Винь Определение степени покрытия после дробеударного формообразования методом обработки изображений / Ле Чи Винь, Д.А. Стародубцева, В.П. Кольцов, Нгуен Тхе Хоанг // Системы. Методы. Технологии. - 2018.

- № 2 (38). - С. 32-37.

58. Лебеденко В.Г. Математическое моделирование процесса формирования геометрических параметров поверхностного слоя и параметров упрочнения при обработке деталей дробью / В.Г. Лебеденко // Вестник Донского государственного технического университета. - 2008. - Т. 8. - № 4 (39). - С. 202-212.

59. Лихачев А.А. Реализация системы управления процессом дробеударного формообразования на установках контактного типа / А.А. Лихачев, В.В. Герасимов, А.А. Пашков // Вестник ИрГТУ. - 2015. - № 2 (97). - С. 42-47.

60. Лукьянов В.С. Параметры шероховатости поверхности / В.С. Лукьянов, Я.А. Рудзит. - М.: Изд-во стандартов, 1979. - 162 с.

61. Львовский Е.Н. Статические методы построения эмпирических формул: учеб. пособие для втузов; 2-е изд., перераб. и доп. / Е.Н. Львовский. - М.: Высш. шк., 1988. - 239 с.

62. Матлин М.М. Вероятностная оценка параметров потоков дроби при дробеобработке с целью поверхностного упрочнения / М.М. Матлин, В.О. Мосей-ко, В.В. Мосейко // XIV Петербургские чтения по проблемам прочности (посвященные 300-летию Санкт-Петербурга, 12-14 марта 2003 г.): сб. тез. - СПб., 2003. - С. 58-59.

63. Матлин М.М. Определение шероховатости поверхностей деталей, обработанных дробеупрочнением / М.М. Матлин, С.Л. Лебский, Е.Н. Казанкина, В.А. Казанкин // Вестник машиностроения. - 2013. - №10. - С. 54-55.

64. Матлин М.М. Отскок дроби при ее косом неупругом ударе о шероховатую преграду / М.М. Матлин, В.В. Мосейко, В.О. Мосейко //Автоматизация технологических процессов в машиностроении: сб. науч. тр. - Волгоград, 2002. -128 с.

65. Матлин М.М. Прогнозирование параметров упрочнения деталей машин путем поверхностного пластического деформирования / М.М. Матлин, А.И. Мозгунова, С.Л. Лебский // Известия Волгоградского государственного технического университета. - 2005. - № 3. - С. 52-55.

66. Мосейко В.В. Обеспечение рациональных технологических режимов дробеобработки на основе закономерностей ударной контактной деформации: ав-тореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.03.01 / Мосейко Вячеслав Валерьевич. - Волгоград, 2007. - 20 с.

67. Муминов М.Р. Энергетический подход к оценке шероховатости поверхности деталей при упрочнении дробью / М.Р. Муминов, Д.А. Маматова, И.Г. Шин // Вестник машиностроения. - 2012. - № 4. - С. 60-63.

68. Одинцов Л.Г. Пневматические ручные машины для отделочно-зачистной обработки деталей / Л.Г. Одинцов // Вестник машиностроения. - 1994. - № 7. - С. 25-26.

69. Одинцов Л.Г. Проблемы механизации отделочно-зачистной обработки деталей и создания автоматизированных комплексов / Л.Г. Одинцов // Вестник машиностроения. - 1994. - № 7. - С. 20-22.

70. Орлов П.Н. Управления и оптимизация процесса абразивной доводки деталей / П.Н. Орлов // Совершенствование технологических процессов в машиностроении: сб. науч. тр. - Иркутск: Изд-во ИПИ, 1982. - С. 117-121.

71. Отделочные операции в машиностроении: справочник / П.А. Руденко и др. - Киев: Техника, 1985. - 136 с.

72. Пат. на изобретение РФ № 2567926. Револьверная головка для шлифования криволинейных поверхностей лепестковыми кругами / А.К. Китов, А.Е. Пашков, П.Г. Гришаев, Д.А. Стародубцева. Опубл. 10.11.2015. Бюл. № 31.

73. Пат. на полезную модель РФ № 174624. Револьверная головка для шлифования лепестковыми кругами / А.Е. Пашков, А.К. Китов, В.П. Кольцов, Д.А. Стародубцева. Опубл. 23.10.2017. Бюл. № 30.

74. Пашков А.А. Автоматизация процесса дробеударного формообразования крупногабаритных панелей на установках контактного типа / А.А. Пашков // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева. - 2015. - № 4. - С. 34-39.

75. Пашков А.А. Дробеударное формообразование обшивок двойной кривизны на дробеметных установках контактного типа с ЧПУ / А.А. Пашков, А.Е. Пашков, А.П. Чапышев // Вестник ИрГТУ. - 2018. - Т. 22. - № 6. - С. 34-47.

76. Пашков А.Е. Автоматизация процесса финишной обработки после дробеударного формообразования / А.Е. Пашков, А.П. Чапышев // Повышение эффективности технологических процессов в машиностроении: сб. науч. тр. -Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2000. - С. 28-31.

77. Пашков А.Е. Исследование закономерностей формирования структуры зоны дробемётной обработки / А.Е. Пашков // Материалы, технологии, кон-

струкции: сб. материалов Межрегиональной конф. - Красноярск: Изд-во Красноярского гос. ун-та, 1996. - Ч. II. - С. 18-22.

78. Пашков А.Е. К вопросу комплексной автоматизации процесса формообразования длинномерных листовых деталей / А.Е. Пашков, А.А. Лихачев, С.В. Викулова // Вестник ИрГТУ. - 2006. - № 4-3 (28). - С. 21-24.

79. Пашков А.Е. Минимизация трудоёмкости технологической последовательности «дробеударное формообразование - зачистка» при изготовлении листовых деталей / А.Е. Пашков, А.П. Чапышев // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2006. - № 8 (12). - С. 42-45.

80. Пашков А.Е. Технологические связи в процессе изготовления длинномерных листовых деталей / А.Е. Пашков. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2005. -140 с.

81. Пашков А.Е. Учет влияния структуры зоны обработки при дробеудар-ном формообразовании / А.Е. Пашков, А.П. Чапышев // Технологическая механика материалов: межвузовский сб. науч. тр. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2003. -С. 22-27.

82. Пашков А.Е. Формообразование длинномерных панелей самолетов / А.Е. Пашков // Вестник ИрГТУ. - 1998. - № 3. - С. 110-116.

83. Пашков А.Е. Экспресс-метод контроля сплошности покрытия при дробеударном формообразовании / А.Е. Пашков, А.П. Чапышев // Инструмент и технологии XXI века: сб. докл. Междунар. семинара / под ред. В.И. Синицына. -2002. - С. 117-120.

84. Подашев Д.Б. Финишная обработка деталей эластичными полимерно-абразивными инструментами: монография / Д.Б. Подашев. - Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2018. - 246 с.

85. Порошин В.В. Основы комплексного контроля топографии поверхностей деталей: монография / В.В. Порошин. - М.: Машиностроение-1, 2007. -196 с.

86. Рудзит Я.А. Микрогеометрия и контактное взаимодействие поверхностей / Я.А. Рудзит. - Рига: Зинатне, 1975. - 210 с.

87. Саверин М.М. Дробеструйный наклеп / М.М. Саверин. - М.: Машгиз, 1955. - 200 с.

88. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014611955. Программный модуль расчёта параметров дробеударного формообразования крупногабаритных панелей / А.Е. Пашков, Д.Е. Андряшин, Ю.С. Андряшина. Дата публикации: 20.03.2014.

89. Стародубцева Д.А. Автоматизация процесса зачистки крупногабаритных поверхностей панелей и обшивок после дробеударного формообразования на установках контактного типа / Д.А. Стародубцева // Авиамашиностроение и транспорт Сибири: сб. статей XI Всерос. науч.-техн. конф. - Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2018. - С. 96-101.

90. Стародубцева Д.А. Качество поверхности деталей из алюминиевых сплавов, зачищенных лепестковым кругом / Д.А. Стародубцева // Авиамашиностроение и транспорт Сибири: сб. статей VII Всерос. науч.-практ. конф. -Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2016. - С. 387-390.

91. Стародубцева Д.А. Комплекс для измерения усилий резания при обработке лепестковым кругом / Д.А. Стародубцева // Авиамашиностроение и транспорт Сибири: сб. статей Всерос. молодежной науч.-практ. конф. - Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2016. - С. 277-280.

92. Стародубцева Д.А. Особенности использования абразивных лепестковых кругов для зачистки поверхностей двойной кривизны / Д.А. Стародубцева // Авиамашиностроение и транспорт Сибири: сб. ст. IX Всерос. науч.-практ. конф. -Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2017. - С. 254-259.

93. Стародубцева Д.А. Револьверная головка для зачистки панелей и обшивок лепестковыми кругами после дробеударного формообразования / Д.А. Стародубцева // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2015. - № 4 (48). - С. 34-37.

94. Тамаркин М.А. Исследование параметров качества поверхностного слоя при обработке дробью / М.А. Тамаркин, Э.Э. Тищенко, В.Г. Лебеденко // Вестник машиностроения. - 2010. - № 2. - С. 51-54.

95. Тимирязев В.А. Применение адаптивных систем на станках с программным управление / В.А. Тимирязев. - М.: НИИМаш, 1974. - 23 с.

96. Унянин А.Н. Эффективность механизированной зачистки крупногабаритных деталей из титановых сплавов / А.Н. Унянин, П.В. Дубровский, Е.С. Киселев // Механизация финишно-зачистных и отделочных работ в машиностроении: сб. тез. докл. Всес. Науч.-техн. семинара М.: Оргстанкинпром. - 1990. -С. 58-59.

97. Устинович Д.Ф. Зависимость мощности от режимов шлифования полимерно-абразивными дисковыми щеками / Д.Ф. Устинович, В.И. Прибыльский // Механика машин, механизмов и материалов. - 2012. - № 1 (18). - С. 75-79.

98. Устинович Д.Ф. Исследование мощности шлифования полимерно-абразивными дисковыми щетками / Д.Ф. Устинович // Поликомтриб-2011: тез. докл. Междунар. науч.-техн. конф. (Гомель, 27-30 июня 2011 г. / ИММС НАН Беларуси). - Гомель, 2011. - С. 215-216.

99. Хусу А.П. Шероховатость поверхностей: теоретико-вероятностный подход / А.П. Хусу, Ю.Р. Витенберг, В.А. Пальмов. - М.: Наука, 1975. - 344 с.

100. Чапышев А.П. Программный модуль назначения режимов финишной обработки с применением автоматических щеточных стационарных установок / А.П. Чапышев, Д.А. Стародубцева // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. «Машиностроение, материаловедение». - 2016. - Т. 18. - № 2. - С. 21-37.

101. Чапышев А.П. Статистическое описание поверхности после дробе-ударного формообразования / А.П. Чапышев // Перспективные технологии получения и обработки материалов: сб. материалов Региональной науч.-техн. конф. -2004. - С. 42-46.

102. Шатько Д.Б. Новые конструкции лепестковых шлифовальных кругов / Д.Б. Шатько // Новые материалы и технологии в машиностроении. - 2012. - № 15. - С. 163-166.

103. Шатько Д.Б. Повышения качества и производительности обработки деталей лепестковыми шлифовальными кругами / Д.Б. Шатько // Перспективы

инновационного развития угольных регионов России: сб. тр. IV Междунар. науч.-практ. конф. - Прокопьевск: Изд-во филиала ФГБОУ ВПО «Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева» в г. Прокопьевске, 2014.

- С. 356-358.

104. Шин И.Г. Метод расчета глубины упрочненного дробью поверхностного слоя деталей / И.Г. Шин, Р.Х. Максудов // Вестник машиностроения. - 2011.

- № 4. - С. 44-47.

105. Шин И.Г. Расчетный метод определения шероховатости поверхности при деформационном упрочнении дробью / И.Г. Шин, М.Р. Муминов // Металлообрабатывающие комплексы и робототехнические системы - перспективные направления научно-исследовательской деятельности молодых ученых и специалистов: сб. науч. ст. II Междунар. молодежной науч.-техн. конф.: в 2 т. - Курск: Изд-во Юго-Западного государственного университета, 2016. - С. 256-259.

106. Шматкова А.В. Микрорельеф режущей части лепестков / А.В. Шмат-кова // Механики XXI веку. - 2011. - № 10. - С. 59-61.

107. Шматкова А.В. Оптимизация процесса обработки деталей периферией плоского лепесткового круга: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.02.08; 05.03.01 / Шматкова Анна Викторовна. - Иркутск, 2006. - 19 с.

108. Щеголев В.А. Эластичные абразивные и алмазные инструменты (теория, конструкции, применение) / В.А. Щеголев, М.Е. Уланова. - Л.: Машиностроение (Ленингр. отделение), 1977. - 127 с.

109. Юрьев В.Г. Обработка абразивными инструментами на гибкой основе / В.Г. Юрьев, Ю.М. Зубарев, В.В. Звоновских // Справочник. Инженерный журнал с приложением. - 2016. - № 10. - С. 1-20.

110. Ядыкин И.Б. Адаптивное управление непрерывными технологическими процессами / И.Б. Ядыкин. - М.: Машиностроение, 1980. - 225 с.

111. Jerald V. Skoff Understanding Residual Stress Effects and Corrective Shot Peening Action for Die Casting Tools / V. Jerald // DIE CASTING ENGINEER. -2008. - Part 2. - P. 2-6.

112. John A. Vaccary. Peen forming enter the computer age / John A. Vaccary // American mechanist. - 1985. - № 6. - P. 91-94.

113. Koltsov V.P. Investigation of Traces of Interaction between Flap Wheel and Aluminum Alloy Plain Surface / V.P.Koltsov, D.A.Starodubtseva // Procedia Engineering. - 2017. - P. 473-478.

114. Koltsov V.P. Step-by-step surface roughness formation during shot peening and subsequent grinding with flap wheels / V.P. Koltsov, D.A. Starodubtseva, Le Tri Vinh, Phung Xuan Son // Advances in Engineering Research: International Conference on Aviamechanical Engineering and Transport (AviaENT 2018). - 2018. - Vol. 158. -P. 386-390.

115. Koltsov V.P. Surface roughness formation during shot peen forming / V.P. Koltsov, Le Tri Vinh, D.A. Starodubtseva // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (MEACS 2017). - 2018. - Vol. 327, 042125.

116. Ortolano R. Shot Peening in Steam Turbines / R. Ortolano, R. Kleppe, R. Chetwynd // The Shot Peener magazine. - 2005. - Issue 4. - Vol. 19.

117. Starodubtseva D.A. Formation of the surface roughness during grinding with flap wheels after shot peening / D.A. Starodubtseva, Le Tri Vinh, V.P. Koltsov // MATEC Web Conf. International Conference on Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment (ICMTMTE 2018). - 2018. - Vol. 224, 01070.

Код программы адаптивного управления процессом зачистки

R[28]=0 R[29]=0 R[25]=0

ID=1 DO $R[1]=($A_PBW_IN[0])/326 ID=2 DO $R[2]=($A_PBW_IN[2])/326 ID=3 DO $R[3]=($R[1]-$R[2]) ID=9 DO $R[9]=($R[1]+$R[2])/2 ID=10 DO $R[11]=($R[1]-$R[2])/2

ID=12 WHENEVER $R[0]==100 DO $R[13]=164 $R[14]=769 $R[15]=42.3 ID=13 WHENEVER $R[0]==200 DO $R[13]=264 $R[14]=733 $R[15]=44.9 ID=14 WHENEVER $R[0]==300 DO $R[13]=364 $R[14]=698 $R[15]=47.8 ID=15 WHENEVER $R[0]==400 DO $R[13]=464 $R[14]=698 $R[15]=51.0 ID=16 DO $R[18]=TRUNC(-ATAN2($R[3],$R[13])*100)/100 $R[19]=TRUNC((-$R[14]* SIN($R[ 18])*SIN($R[18]/2+$R[15])/COS($R[18]/2))* 100)/100 $R[20]=TRUNC(($R[14]*SIN($R[18])*COS($R[18]/2+$R[15])/COS($R[18]/2))*100) /100

ID=17 DO $R[21]=TRUNC(($R[9]-30)* 100/100)

ID=18 WHENEVER ($R[25]==0) DO LOCK(21) $AA_OVR[X]=0 $AA_OVR[S]=0 ID=31 DO $R[50]=$AA_OVR[X]

ID=30 WHENEVER (($R[9]>85) AND ($R[25]==0)) DO POS[Y]=$AA_IM[Y]+0.1 ID=19 WHENEVER (($R[9]<=85) AND ($R[25]==0)) DO LOCK(19,30) $R[28]=0 $R[29]=0 $R[26]=$AA_IM[A]+$R[ 18] $R[27]=$AA_IM[Y]+$R[20]+$R[21] FA[Y]=1000 POS[Y]=$AA_IM[Y]+$R[20]+$R[21 ] FA[Z]=1000 $AA_OFF[Z]=$R[ 19] FA[A]=200 POS[A]=$AA_IM[A]+$R[18] ID=20 WHENEVER (($R[28]==1) AND ($R[29]==1) AND ($R[25]==0)) DO $R[25]=1 UNLOCK(18,19,21) $AA_OVR[X]=100 $AA_OVR[S]=100 ID=21 WHENEVER ((($R[18]>0.5) OR ($R[18]<-0.5)) AND ($R[25]==1)) DO LOCK(21) $R[28]=0 $R[29]=0 $R[26]=$AA_IM[A]+$R[18] $R[27]=$AA_IM[Y]+$R[20]+$R[21] FA[Y]=1000

POS[Y]=$AA_IM[Y]+$R[20]+$R[21 ] FA[Z]=1000 $AA_OFF[Z]=$R[19] FA[A]=200 POS[A]=$AA_IM[A]+$R[18]

ID=22 WHENEVER (($AA_IM[A]>=$R[26]-0.5) AND ($AA_IM[A]<=$R[26]+0.5)) DO $R[28]=1

ID=23 WHENEVER (($AA_IM[Y]>=$R[27]-0.5) AND ($AA_IM[Y]<=$R[27]+0.5)) DO $R[29]=1

ID=24 WHENEVER (($R[28]==1) AND ($R[29]==1) AND ($R[25]==1)) DO UN-LOCK(21)

Копия патента на полезную модель

Копия патента на изобретение

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

(19)

ки

(11)

(13)

С2

(51) МПК

В24В 29/00 (2006.01) В24В 41/04 (2006.01)

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

СМ

О

со м

О) N. СО Ю гч

Э

а:

С2)ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

(21)(22) Заявка: 2013158086/02, 27.12.2013

(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 27.12.2013

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 27.12.2013

(43) Дата публикации заявки: 10.07.2015 Бюл. № 19

(45) Опубликовано: 10.11.2015 Бюл. № 31

(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Авиационная промышленность, N 3, 1963, с. 31-32, фиг.7;3и 1703435 А1, 07.01.1992; 1Ш 2177869 С2, 10012002;и8 5468173 А1, 21.11Л995;ЕР 1022091 А2, 26.07.2000

Адрес для переписки:

664074, Иркутская обл., г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, ФГБОУ ВО "ИРНИТУ"

(72) Автор(ы):

Китов Александр Константинович (1Ш), Пашков Андрей Евгеньевич (ЫЩ Гриптаев Павел Геннадьевич (К О), Стародубцева Дарья Александровна (1Ш)

(73) Патентообладатель(и): федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") (НЩ Открытое акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Иркут" (ОАО "Корпорация" Иркут") (1Ш)

(54) РЕВОЛЬВЕРНАЯ ГОЛОВКА ДЛЯ ШЛИФОВАНИЯ КРИВОЛИНЕЙНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЛЕПЕСТКОВЫМИ КРУГАМИ

(57) Формула изобретения Револьверная головка для шлифования криволинейных поверхностей лепестковыми кругами, содержащая корпус, внутри которого размещены оправки с лепестковыми кругами, отличающаяся тем, что она содержит оправки с лепестковыми кругами разного размера, расположенные с возможностью поочередной установки в рабочей позиции головки необходимого лепесткового круга, при этом корпус головки установлен на неподвижной оси вращения, на которой закреплен кронштейн с размещенными на нем приводом поворота головки, устройством ее позиционирования и приводом вращения рабочего лепесткового круга, установленного в рабочую позицию головки, при этом привод вращения рабочего лепесткового круга выполнен с полумуфтой, предназначенной для автоматического соединения с полумуфтой оправки очередного рабочего лепесткового круга, причем каждый лепестковый круг имеет два датчика положения, размещенные по его торцам.

73 С

го № СП "VI

СО кг о>

О го

Копия акта внедрения результатов работы

УТВЕРЖДАЮ

гсский директор ИЛЗ филиала АО «Научно-производственним LI.. корпорация «Иркут»

»

Сергунок A.B.

20 г.

АКТ

внедрения результатов научно-исследовательских, опытно-коиструкторекнхи

технологических работ (И И OKI 1') но теме «Разрабо гка и внедрение комплексной

amоматизироваипой технологии формообразования крупногабаритных панелей»

В рамках км Iюлнсиия в 2010-2015 гг. комплексных проектов по созданию высокотехнологичной) производства «Разработка и внедрение комплекса высокоэффективных технологий проектирования, кпнструкторско-технологической подготовки и изгоговлепия самолета MC-21» (шифр 2010-218-02-312) и «Автоматизация и повышение эффективности процессов изготовления и подготовки производства изделий алииiexннки нового поколения па 5аж Нну'шо-производ<ггвсшюй корпорации «Иркут» е научным сопровождением Иркутского государственного технического университета); (шифр 2012-218-03-120) па оснонанин постановления Правительства Российской Федерации от 9 апреля 2010 г. № 218 «О мерах государственной поддержки развития кооперации российских высших учебных заведений и орпзцнзаций, реализующих комплексные проекты по созданию нысокотсхполо! нчного производства» сотрудниками ИРНИТУ: научным руководителем, д.т.н.. профессором, Пашкоиым А.Е., отвеюненным исполнителем Лихачевым A.A. к.т.н., доцентами Малшценко А.Ю., Чаиышсвым А.П., аспиратами, младшими научными сотрудниками Апдряшиной Ю.С., Минаевым И.В., Папковым A.A., Стародубцеиой Д А выполнены следующие 11ИОКТР:

1. Разработка комплексной автоматизированной технологии формообразования кру иногабаритп ы х панелей и обшивок н носледотклельности «уиругошгастическое деформировапие - дробсударпое формообразование - зачис i ка».

2. Разработки оборудования для реализации технологических процессов форм.мЛразования панелей и обшивок - установки дти дробеударного формообразования и за-шетки УДФ-4, трехвалковой листогибочной машины модернизированной H2222RM и установки для формообразования и прошей подкрепленных деталей УФ11-1.

3. Ралрабо гка программною комплекса для определения технологических параметров процессов формообразования.

Использование результатом ИИОКТР обеспечило повышение производительности и стабильности технологического процесса формообразования панелей н обшинок н точности формы деталей.

Настоящий акт предназначен для предъявления к ВАК Минобрнауки РФ и не может служить основанием для финансовых претензий к 1 IAO «Корпорация «Иркут».

ОтФГЬОУ ВО «ИРНИТУ»)

От ИАЗ- филиал» ПАО «Корпорация «Иркуг»

„ Главный технолог

Научный руководитель

Пашков А.Е.

Богдапов К.П.

Ответственный иеполнитсл1>

gs, Начальник отгтрип ионической обработки

птгтгчтя

Лихачев A.A.

Крюч