Технологическое обеспечение качества формообразования циклоидальных винтовых поверхностей при обработке непрофилированным инструментом на многоцелевых станках тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат наук Гончаров Александр Александрович

• Гончаров Александр Александрович
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Гончаров Александр Александрович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ЦИКЛОИДАЛЬНЫХ ВИНТОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

1.1. Анализ современных технологических подходов к обеспечению качества формообразования циклоидальных винтовых поверхностей

1.2. Выводы по Главе

1.3. Предметная область, цель и основные задачи исследования

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА СТРАТЕГИЙ ОБРАБОТКИ ЦИКЛОИДАЛЬНЫХ ВИНТОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

2.1. Стратегии обработки циклоидальных винтовых поверхностей с различным числом заходов

2.2. Формообразование сложнопрофильных конических циклоидальных винтовых поверхностей

2.3. Автоматизация программирования обработки циклоидальных винтовых поверхностей на основе предложенных стратегий

2.4. Технологические возможности специальной стратегии обработки циклоидальных винтовых поверхностей непрофилированным инструментом

2.5. Выводы по Главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ЦИКЛОИДАЛЬНЫХ ВИНТОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПРИ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИИ ПО СПЕЦИАЛЬНОЙ СТРАТЕГИИ

3.1. Обоснование требований качества, предъявляемых к миниатюрным циклоидальным винтовым поверхностям

Стр.

3.2. Разработка методики обеспечения заданного качества циклоидальных винтовых поверхностей

3.3. Выводы по Главе

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ОБРАБОТКИ ЦИКЛОИДАЛЬНЫХ ВИНТОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

4.1. Планирование и организация экспериментального исследования

4.2. Анализ экспериментальных данных и оценка эффективности предлагаемой методики обеспечения качества обработки

4.4. Выводы по Главе

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технологическое обеспечение качества формообразования циклоидальных винтовых поверхностей при обработке непрофилированным инструментом на многоцелевых станках»

ВВЕДЕНИЕ

Непрерывное совершенствование машин и технических систем требуют интенсивного развития технологических подходов и методов. Неотъемлемой частью большинства систем являются компрессорные и насосные установки -машины объёмного типа. Это вызывает не только постоянное повышение требований к качеству рабочих органов, но и усложнение их конструкций.

Особым классом объёмных машин являются одновинтовые объёмные машины, применяемые для транспортировки высоковязких жидкостей [1]. Основными поверхностями рабочих органов данных машин являются сложнопрофильные циклоидальные винтовые поверхности. Одновинтовые насосы нашли широкое применение в промышленности: от нефтегазовой отрасли до пищевой промышленности. Стоит отметить, что тенденцией последних нескольких лет является применения одновинтовых объёмных машин для нужд высокоточного дозирования высоковязких веществ. Для решения такой технологической задачи был предложен новый класс оборудования: высокоточные одновинтовые дозаторы [2]. Рабочим органом данных дозаторов является прецизионная миниатюрная героторная пара, состоящая из полимерной обоймы и стального ротора. Особенностью данной пары являются повышенные требования к точности формы, а также размеры данных поверхностей: диаметр сечения винтового ротора зачастую составляет от 3..8 мм.

Развитие конструкции насосов и появление новых областей применения циклоидальных винтовых поверхностей требует создания новых технологических подходов к их производству. Именно по этому, исследования, связанные с разработкой новых методов обработки и методик, позволяющих повысить качество обработки циклоидальных поверхностей на многоцелевых станках, являются актуальными научно-техническими задачами.

Цель исследования - технологическое обеспечение качества формообразования циклоидальных винтовых поверхностей при обработке непрофилированным инструментом на многоцелевых станках с ЧПУ.

Предметная область исследования - технологическая подготовка производства циклоидальных винтовых поверхностей.

Объект исследования - технологические решения уровня операционной технологии изготовления циклоидальных винтовых поверхностей на многоцелевых станках с ЧПУ.

Достижение поставленной цели связано с выполнением следующих основных задач исследования:

1. Разработка стратегий обработки циклоидальных винтовых поверхностей на многоцелевых станках.

2. Исследование технологических возможностей разработанных стратегий обработки.

3. Разработка методики обеспечения качества обработки при использовании предложенных стратегий.

4. Метрологическое исследование параметров качества поверхностей, обработанных с применением предложенной методики.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Доказана перспективность применения обработки циклоидальных винтовых поверхностей непрофилированным инструментом на многоцелевых станках.

2. Разработаны оригинальные стратегии обработки циклоидальных винтовых поверхностей с однозаходными, двухзаходными, трехзаходными профилями, а также сложнопрофильных конических поверхностей.

3. Разработана формализованная методика управления подачей инструмента за счет указания величины подачи в коде управляющей программы, позволяющая обеспечивать заданное качество указанных поверхностей инвариантно их конструктивным параметрам.

4. Разработана система автоматизированного программирования, основанная на формализованном алгоритме расчета траектории по предложенным стратегиям, с встроенным модулем управления подачей.

Автор защищает:

1. Специальные стратегии обработки циклоидальных винтовых поверхностей с различными типами профилей непрофилированным инструментом на многоцелевых фрезерных станках с ЧПУ.

2. Методику управления подачей в процессе обработки циклоидальных винтовых поверхностей, позволяющую обеспечить заданное качество указанных поверхностей.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ЦИКЛОИДАЛЬНЫХ ВИНТОВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

1.1. Анализ современных технологических подходов к обеспечению качества формообразования циклоидальных винтовых поверхностей

Циклоидальные винтовые поверхности (ЦВП) давно известны человечеству и наибольшее распространение данные поверхности получили в интерьерах средневековых храмов и соборов. Так, например, алтарь церкви Сант-Иньяцио в Риме украшен четырьмя винтовыми колоннами из гранита высотой около 8 метров (Рис. 1.1) [3].

Рис. 1.1. Алтарь церкви Сант-Иньяцио в Риме Первое описание гидравлической машины, в которой функционально использованы ЦВП, дано в 1930 году [4]. После чего эти поверхности легли в основу конструкции целого класса машин объёмного типа

Машины объёмного типа широко используется в современной промышленности, при этом значительную их долю занимают одновинтовые роторно-вращательные насосы с циклоидальным зацеплением или, как их еще называют, одновинтовые (героторные) насосы (ОВН). Одновинтовой насос (Рис. 1.2) включает в себя: корпус насоса, сальниковое уплотнение, станину, карданную передачу и героторную пару, которая в свою очередь состоит из стального винтового ротора и полимерной винтовой обоймы.

Рис. 1.2. Внешний вид винтового насоса и его продольное сечение

Насосы такого типа получили широкое распространение во многих областях промышленности, связанных с транспортировкой высоковязких субстанций, таких как нефтедобывающая, пищевая, фармацевтическая, электроника и микроэлектроника, медицина, строительство. Столь обширное распространение ОВН привело к появлению большого разнообразия типоразмеров и геометрических характеристик, применяемых в них винтовых пар.

Наиболее важной характеристикой ОВН является тип поперечного (торцевого) сечения рабочего (РО) или его кинематическое отношение. Возможные разновидности сечений представлены на Рис. 1.3, из которых наиболее распространёнными РО с кинематическим соотношением 1:2 в виду относительно низкой трудоемкости производства.

!¡3 2:3 3:4 AS 5.6

Рис. 1.3. Поперечные сечения ОВН с различными кинематическими

соотношениями

Выбор того или иного кинематического соотношения зависит от требуемых характеристик насоса, а именно величиной геометрического расхода, величины напора, наличия абразивных частиц в перекачиваемой среде, температуры среды, требуемого ресурса и т.д. [4].

Кроме различий по виду торцевого сечения, современные ОВН имеют огромный спектр типоразмеров винтовых пар [1]. Габариты винтовой пары, а именно диаметр сечения и длина, главным образом зависят от области применения насоса. Так, например, в нефтедобывающей промышленности применяются ОВН, имеющие винтовые пары с диаметрами сечения ротора от 80 мм и длиной до 6000 мм,

Во многих областях промышленности все чаще возникает потребность в компактных мобильных компрессорных установках. Особенно данные установки актуальны для нужд медицинской и космической техники, робототехники, нефтегазовой и горной промышленности [5]. На данный момент существует большое количество разнообразных конструкций компрессоров, но наиболее перспективными с точки зрения компактности являются одновинтовые компрессоры (Рис. 1.4).

Такая конструкция была предложена еще в 1934 году французским ученым Рене Муано [6], однако, реализована данная идея была лишь в 2016 году шотландской компанией VERT Rotor [7].

Рис. 1.4. Миниатюрный одновинтовой компрессор с конической винтовой

парой

В качестве РО в данной конструкции используется коническая винтовая пара, которая состоит из конического винтового ротора, вращающегося внутри конической винтовой обоймы (Рис. 1.5).

Рис. 1.5. Коническая винтовая пара

Отличительной особенностью данной конструкции является высокая объёмная производительность по сравнению с другими типами компрессоров. Так, например, при одинаковых выходных характеристиках одновинтовой компрессор с конической парой в 4..6 раз компактнее традиционного двухвинтового компрессора. Кроме того, устройства данного типа отличаются низким уровнем

вибраций и шума. Данные особенности обуславливают высокий потенциал одновинтовой конструкции на рынке компрессорного оборудования [5].

Наиболее трудоемким и технологически сложным этапом производства винтового насоса является процесс изготовления героторной пары, содержащей ротор и статор. Ротор представляет собой однозаходный винт, круглое поперечное сечение которого смещено относительно оси винта на величину эксцентриситета, а статор имеет осевое отверстие в форме двухзаходной винтовой поверхности (Рис. 1.6).

Рис. 1.6. Героторная пара в разрезе: 1 - обойма; 2 - ротор

Основным недостатками рассматриваемой конструкции являются сложность и, как следствие, высокая трудоемкость изготовления и обеспечения качества основных деталей героторных пар.

Высокая трудоемкость изготовления героторной пары обуславливается тем, что данные детали имеют в своей конструкции сложнопрофильную винтовую поверхность, которая при этом выполняет функции основной поверхности, то есть от точности и качества изготовления данной поверхности зависят характеристики самого насоса, такие как: выходное давление, максимальный объемный расход, ресурс насоса и т.п. [4]. В связи с этим выбор наиболее экономически целесообразных методов обработки винтовой поверхности ротора для конкретных условий производства является актуальной научной задачей.

Производство опытных образцов винтовых насосов в России началось в конце 60-х годов ХХ века [8]. В середине 70-х годов в стенах Всесоюзного научно-

исследовательского института Буровой техники (ВНИИБТ) и его Пермского филиала было организовано промышленное производство этих машин на Кунгурском и Павловском машиностроительных заводах, а позднее производство насосных агрегатов Д1-195 и Д2-195 развернулось на заводе "Прогресс" (Украина).

Впервые технология изготовления многозаходных РО ОВН была разработана в Пермском филиале ВНИИБТ. Большой вклад в ее создание и совершенствование внесли С.С. Никомаров, А.Н. Вшивков, С.А. Ганелина, А.Д. Коновалов, Ю.А. Коротаев, Н.Д. Сумцова, А.В. Цепков и специалисты упомянутых выше заводов.

В настоящее время крупнейшими предприятиями, специализирующимися на производстве винтовых насосов, являются: АО "ГМС Ливгидромаш" г. Ливны; ООО «Фирма «Радиус-Сервис» г. Пермь; ООО «Гидробур-сервис» г. Пермь; ООО «Белгородский гидромеханический завод» г. Белгород.

Разработку прогрессивных методов обработки ЦВП занимаются по всему миру. Над решением задачи формообразования этих поверхностей работали отечественные ученые: Степанов Ю. С., Киричек А.В., Тарапанов А. С., Харламов Г. А., Афанасьев Б. И., Фомин Д. С., Брусов С., Коротаев Ю. А.

Процесс обработки винтовой поверхности можно разделить на два этапа: формообразование винтовой поверхности и финишная обработка (отделка поверхности). Для материалов, упрочняемых термически, эти два этапа разделены термической обработкой. Существующие методы формообразования указанных винтовых поверхностей укрупненно можно объединить в три группы: литейные методы, методы обработки давлением и методы обработки резанием [9]. Финишная обработка винтовой поверхности ротора, направленная на обеспечение заданных параметров качества и физико-механических свойств поверхности, может осуществляться следующими способами: абразивная обработка, обработка методами поверхностного пластического деформирования, химическими и электрохимическими методами [10].

Формообразование литейными методами не получило широкого распространения из-за узкого спектра используемых для этого материалов

(литейные стали, чугуны), а для изготовления роторов чаще всего применяют среднеуглеродистые низколегированные, термически упрочняемые стали, и нержавеющие стали мартенситного и аустенитного класса. Это связано с тем, что зачастую винтовые пары работают с химически активными средами, в условиях пищевого производства и интенсивного абразивного износа. Исключением являются пары, применяемые в строительстве для перекачки растворов или строительных смесей, для которых используют чугуны. Кроме того, методы литья не позволяют достичь необходимой точности, в связи с чем требуется последующая механическая обработка винтовой поверхности.

К наиболее прогрессивным методам [11] обработки давлением, применяемым при изготовлении винтов, можно отнести метод ротационной ковки [12]. Метод эффективен при крупносерийном производстве роторов, так как обладает высокой производительностью, но требует использования специального оборудования и оснастки. Этим методом можно изготавливать полые роторы, снижая за счет этого металлоёмкость и массу конструкции (Рис. 1.7).

Рис. 1.7. Полый ротор, изготовленный методом ротационной ковки

Методы обработки резанием можно разбить на методы, основанные на использовании токарного инструмента, и методы, основанные на использовании осевого режущего инструмента. При использовании токарного инструмента обработка винтовой поверхности может осуществляться следующими способами: 1. Поверхность изготавливают на токарно-затыловочном станке, используя специальные кулачки для профилирования ротора и специальные резцы. Область применения данного метода сильно ограничена в виду применения специального инструмента и необходимости использования специальных кулачков для каждого

типоразмера винтов. Это приводит к увеличению трудоемкости наладки станка, что недопустимо при многономенклатурном производстве.

2. Обработка вихревым точением. Метод обладает высокой производительностью благодаря возможности организации многолезвийной обработки, однако, необходим модернизированный под установку специального приспособления токарно-затыловочный станок или специальный станок с ЧПУ. Кроме того, метод (Рис. 1.8) позволяет изготавливать ЦВП только круглого или эллиптичного сечений [13].

Рис. 1.8. Обработка винтовой поверхности ротора вихревым точением

3. Обработка многорезцовой головкой. Схема обработки изображена на Рис. 1.9, где можно заметить особенность наладки резцовой головки: каждый резец предварительно настраивается на определенный диаметр обработки и только один настраивается на диаметр, соответствующий диаметру сечения винта. Таким образом, можно распределить припуск равномерно между несколькими резцами. Для реализации метода, по сравнению с методом вихревого точения, не требуется станок со сложной кинематикой, но необходима наладка резцовой головки на конкретный размер сечения ротора [14].

Рис. 1.9. Схема обработки винта резцовой головкой

4. Обработка на токарном станке с ЧПУ. Профилирование винта происходит за счет управления перемещениями суппорта в зависимости от угла поворота заготовки. Для обеспечения нормальной скорости резания необходимо возвратно -поступательное движение суппорта с высокими ускорениями, что зачастую является лимитирующим параметром и приводит к значительному снижению скорости резания и, как следствие, к падению производительности.

При использовании осевого инструмента возможно применение следующих способов:

1. Фрезерование цилиндрической частью фрезы, расположенной под углом, равным углу подъёма винтовой поверхности ав (Рис. 1.10);

Рис. 1.10. Кинематическая схема обработки винтовой поверхности цилиндрической частью фрезы, расположенной под углом, который равен углу

подъёма винтовой поверхности [15]

Данный метод не получил широкого распространения из -за сложной кинематики и конструкции приспособления.

2. Фрезерование торцевой фрезой с подачей, соответствующей шагу винта (Рис. 1.11).

Рис. 1.11. Схема обработки винтовой поверхности торцевой фрезой с подачей, соответствующей шагу винта [16]

Метод основан на использовании инструмента, диаметр которого соответствует диаметру впадины винта. Метод позволяет изготовлять винты только с круглым сечением и требует специального инструмента для каждого типоразмера винтов.

3. Фрезерование фасонными фрезами [12] (Рис. 1.12). Метод широко распространён на предприятиях, серийно выпускающих винтовые насосы. Обладает высокой производительностью и позволяет обрабатывать многозаходные роторы любой длины [17]. Для мелких серий или единичного производства этот метод экономически не целесообразен, т.к. в основе лежит применение фасонного специального инструмента, геометрия которого зависит от геометрических характеристик обрабатываемой винтовой поверхности (Рис. 1.12). Реализуется метод на специальном оборудовании зарубежного производства (Германия, Англия).

Рис. 1.12. Наладка специального станка для фрезерования многозаходных

роторов фасонной фрезой [12] Существует метод многоинструментной обработки винтовой поверхности с использованием нескольких фасонных фрез [18] (Рис. 1.13).

А - А

Рис. 1.13. Схема обработки винтовой поверхности фасонными фрезами

Данный метод обладает высокой производительностью обработки за счет реализации многолезвийной многоинструментальной обработки, а расположение фрез под углом в 120° в процессе обработки ротора обеспечивает высокую жесткость технологической системы.

4. Обработка на многокоординатных фрезерных станках с ЧПУ (Рис.

1.14).

Рис. 1.14. Метод построчного фрезерования сферической фрезой

Метод обладает высокой универсальностью, позволяет получать винты любого профиля, однако ему свойственна низкая производительность, а при необходимости получения высокого качества поверхности основное время обработки может составлять несколько суток. Для повышения качества и производительности обработки таких ЦВП необходима реализация оригинальной стратегии обработки. Например, известен метод обработки винтовой поверхности ротора винтового насоса цилиндрической частью концевой фрезы [19], который позволяет значительно снизить время обработки, но при этом требует больших трудозатрат на подготовку управляющей программы.

Финишная обработка винтовой поверхности ротора может осуществляться различными по физической природе методами. Наиболее распространены методы абразивной обработки, к которым относят:

1. Шлифование профилированными абразивными кругами. Метод позволяет обеспечить одновременно и качество, и точность винтовой поверхности. Применяется для обработки многозаходных винтовых поверхностей [20]. Абразивный круг профилируется в соответствии с профилем винтовой канавки. Для реализации метод требует использования специального оборудования со сложной кинематикой (Рис. 1.15).

Рис. 1.15. Схема устройства для шлифования роторов фасонным абразивным кругом: 1 - абразивный круг; 2 - ротор; 3 - направляющий упор

Обработка дисковым фасонным абразивным кругом получило в последние годы широкое применение в технологии изготовления роторов и сердечников пресс-форм статоров [21], [22].

2. Шлифование абразивными лентами. Производительный и технологичный метод, позволяющий значительно повысить качество винтовой поверхности (Рис. 1.16).

Рис. .1.16. Обработка абразивными лентами

Метод не требует специального оборудования и сложной технологической подготовки. Приспособление для шлифования абразивными лентами можно

установить на токарно-винторезный или токарный станок с ЧПУ. Возможна обработка винтов с различным профилем и типоразмером без переналадки приспособления [23].

3. Обработка свободным абразивом (буксирная галтовка) [24]. Универсальный метод, позволяющий обрабатывать роторы любой конфигурации. Обеспечивается равномерность съема припуска, что в свою очередь позволяет значительно повысить качество винтовой поверхности без потери точности. Имеет ограничения по длине ротора, так как обрабатываемая поверхность должна быть полностью погружена в абразив (Рис. 1.17).

Рис. 1.17. Процесс буксирной галтовки

К финишным методам, основанным на поверхностном пластическом деформировании, можно отнести метод обкатки роликом винтовой поверхности ротора (Рис. 1.18). Метод особенно актуален при изготовлении роторов из аустенитных сталей, применяемых в пищевой промышленности, для которых упрочнение поверхности возможно только методами ППД [25]. Метод позволяет обрабатывать роторы любого сечения и длины, но отличается меньшей производительностью и более жесткими требованиями к исходному качеству поверхности в сравнении с методами абразивной обработки [26].

Рис. 1.18. Процесс обкатки многозаходной винтовой поверхности

В некоторых случаях для повышения качества поверхности используются методы химического или электрохимического полирования. Химическое полирование может применяться после абразивной обработки или обработки поверхностным пластическим деформированием для получения минимальной величины шероховатости винтовой поверхности.

Электрохимическое полирование может проводиться непосредственно после лезвийной обработки, удаляя при этом значительный припуск. Полирование проходит на переменном токе, при этом катодом и анодом попеременно являются два идентичных ротора, сопряженные винтовыми поверхностями с определенным зазором (Рис. 1.19).

Рис. 1.19. Схема обработки винтовой поверхности ротора электрохимическим

полированием на переменном токе

С увеличением длины и диаметра обрабатываемой винтовой поверхности возрастает эффективная площадь обработки, что приводит к увеличению силы тока в цепи. Это ограничивает максимальные габариты обрабатываемых роторов.

Рассмотренные особенности методов обработки винтовой поверхности ротора винтового насоса необходимо учитывать при выборе конкретного метода в зависимости от объёмов производства, типа сечения винтовой поверхности, габаритов изделия, требований к качеству винтовой поверхности, материала роторов. На Рис. 1.20 приведена разработанная в результате исследований классификация методов обработки ЦВП. Сформирована сводная таблица методов обработки винтовых поверхностей с указанием соответствующих технологических возможностей и области применения (Таблица 1).

Рис. 1.20. Классификация методов обработки ЦВП

Таблица 1.

Технологические характеристики методов обработки ЦВП резанием

№ п.п. ■■ЙЛЙЛЛЛ. Метод обработан Тип сечения Геометрические ограничения Тип пр-ва Область применения Особенности

Диаметр сечения, мм Макс. е/В Максимальная длина, мм

1 Обработка на токарно-затщовочном станке Круглое 20..60 0,2 1500 Е. МС Обработка роторов для насосов общего применения Низкая производительность, дискретный набор шагов винтовой поверхности, стандартный инструмент

"у Вихревое точение Круглое 20..320 0.4 12000 МС. С, КС Обработка роторов для крупногабаритных насосов нефтяного применения Высокая гибкость, хорошая пропзв одптельность

3 Обработка многорезцовой головкой Круглое 25..120 0.4 12000 МС. С, КС Крупногабаритные роторы для насосов общего применения Высокая круглосгь поперечного сечения, высокая производительность

4 Обработка на токарном станке с ЧПУ Круглое 20..120 0,6 2000 Е. МС Обработка роторов для насосов общего применения Низкая производительность, трудоемкая технологическая подготовка, стандартный инструмент

5 Фрезерование цилиндрической частью фрезы, расположенной под углом, равным углу подъёма винтовой линии Круглое Ш Ш Ш1- КС Обработка роторов для насосов общего применения Для реализации метода требуется уникальное специальное оборудование со сложной кинематикой

6 Фрезерование торцевой фрезой с подачей, соответствующей шагу винта Круглое КС Обработка роторов для насосов общего применения Для реализации метода требуется уникальное специальное оборудование со сложной кинематикой

7 Фрезерование фасонными фрезами Круглое, иЬ^' аЛ_> С С-. многозаходное 25..320 0.4 12000 С. КС Обработка роторов для крупногабаритных насосов нефтяного применения, винтовых забойных двигателей Дорогостоящее оборудование, специальный профилированный инструмент, трудоемкая подготовка производства

8 Обработка на многокоординатных фрезерных станках с ЧПУ Круглое, многозаходное, конические циклоидальные поверхности 10..120 1 1200 Е, МС, с Уникальное оборудование, высокоточные насосные системы, конические циклоидальные поверхности Высокая трудоемкость технологической подготовки, низкая производительность, высокая гибкость, нецро ф илпр ованньтй инструмент

Обозначения: Е^МС, С, КС - единичный, мелкосерийный, серийный, крупносерийный тип производства; Н.д, - нет данных; е/В - отложение эксцентриситета п диаметра поперечного сечения ЦВП.

В результате анализа данных, представленных в Таблице 1, установлено, что из всех рассмотренных методов обработки эффективным для условий мелкосерийного или многономенклатурного производства можно считать только метод обработки на многокоординатных фрезерных станках с ЧПУ. При этом только этот метод позволяет производить обработку миниатюрных изделий, что становится особенно важно в настоящие время, т.к. во многих отраслях промышленности повышение эффективности функционирования объектов производства напрямую связано с уменьшением их габаритов. Это справедливо для приборостроения, электронного машиностроения, микроэлектроники, биомедицины и других отраслей. Так, например, производством изделий использующих в качестве рабочих органов детали с миниатюрными циклоидальными поверхностями в 2010 году на мировом рынке занималась одна компания ViscoTec Pumpen- u. Dosiertechnik GmbH, а к 2018 уже около восьми компаний в Германии, Японии, США и Китае специализируются на производстве подобной продукции.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гончаров Александр Александрович, 2020 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Балденко Д.Ф., Балденко Ф.Д., Гноевых А.Н. Одновинтовые гидравлические машины. Т. 1. Москва: ООО «ИРЦ Газпром», 2005. 341с.

2. Sacher, C., & Possnicker, D. Low-shear dosing of micro-encapsulated adhesives. // ADHESION ADHESIVES&SEALANTS, 2013. Vol. 10(2). Р. 21-23.

3. Sant'Ignazio di Loyola a Campo Marzio [Электронный ресурс] // Веб-сайт Общества иезуитов в Европе: [сайт]. [2019]. URL: https:/santignazio.gesuiti.it/ (дата обращения 21.02.2019).

4. Рязанцев В.М. Роторно-вращательные насосы с циклоидальными зацеплениями. Москва: Машиностроение, 2005. 346с.

5. Glass K. Conpressors. Small screw drivers [Электронный ресурс] // Веб-сайт Bitzer UK http://www.acr-news.com/compressors-small-screw-drivers (дата обращения 29.06.2019).

6. Moineau Rene Joseph Louis. Gear mechanism., Patent US2085115A US Grant., Priority date 1934.05.02.

7. 3D CAD SOFTWARE [Электронный ресурс] // VERT Rotors: [сайт]. URL: URL: https:/vertrotors.wordpress.com/3d-cad-software/ (дата обращения 01.08.2019).

8. Гусман М.Т., Балденко Д.Ф., Кочнев A.M., Никомаров. Забойные винтовые двигатели для бурения скважин. Москва: Недра, 1981. 257с.

9. М.В. Бородин, С.И. Брусов, А.С. Тарапанов. Исследование кинематических параметров процесса фрезерования винтовых поверхностей роторов героторных насосов // Известия ОрелГТУ, 2006. №3(529). С. 4-7.

10. Брусов С.И. Повышение эффективности лезвийной обработки винтовых поверхностей на основе комплексного анализа параметров процесса : диссертация ... кандидата технических наук : 05.03.01. Орел. 2003. 181 с.

11. Аверченков В.И. Формализация построения и выбора прогрессивных технологий, обеспечивающих требуемое качество изделий: диссертация доктора технических наук: 05.02.08. Брянск, 1990. 580 с.

12. ROTARY SWAGING [Электронный ресурс] // HMP Umformtechnik GmbH: [сайт]. URL : https :/www. hmp. de/en/manufacturing-solutions/rotary-swaging/ principle/(дата обращения 12.02.2019).

13. Complete solutions for the pump industry [Электронный ресурс] // Weingartner Maschinenbau GmbH: [сайт]. [10.08.2019]. URL: https:/www.weingartner.com/ complete-solution/pumps/ (дата обращения 20.09.2019)

14. Гончаров А.А., Васильев А.С., Гемба И.Н.. Современные методы обработки винтовых поверхностей роторов винтовых насосов. // Вестник Рыбинского государственного авиационного технического университета имени П.А. Соловьева. 2017. № 1 (40). С. 202 - 208.

15. Степанов Ю. С., Киричек А.В., Тарапанов А. С. Устройство для фрезерования винтов, А.С. 2306201 РФ, 20.09.07.

16. Клевцов И.П., Брусов С.И., Тарапанов А.С. Способ обработки винтов героторных винтовых насосов, А.С. 2209129 РФ, 27.07.03.

17. А.С. Тарапанов, С.И. Брусов. Обработка винтовых поверхностей с малым углом наклона относительно оси сборными фасонными // Известия ОрелГТУ, 2006. 3 (529). С. 22-26.

18. Степанов Ю. С., Киричек А.В., Тарапанов А. С., Харламов Г. А., Бородин М. В., Афанасьев Б. И., Фомин Д. С., Брусов С. И. Способ фрезерования винтов с круглой винтовой поверхностью с большим шагом и малым расстоянием между вершиной и впадиной, А.С. 2298458 РФ, 10.05.07.

19. Гончаров А.А., Гемба И.Н. Обработка сложнопрофильных деталей типа тел вращения на станках с ЧПУ // Главный механик, 2015. №8. С. 26-31.

20. Степанов Ю.С. Технологии, инструменты и методы проектирования абразивной обработки с бегущим контактом : автореферат дис. ... доктора технических наук: 05.03.01, 05.02.08/0рловский гос. тех. ун-т. Тула. 1997. 43 с.

21. Шулепов В. А., Коротаев Ю. А. Методы чистовой зубообработки роторов винтовых гидродвигателей // Межвуз. сб. науч.тр.Совершенствование

процессов абразивно-алмазной и упрочняющей обработки в машиностроении , 1998. С. 195-198.

22. Коротаев Ю. А., Балденко Д. Ф., Бобров М. Г. Винтовые забойные двигатели // Современные технологии и оборудование, 2002. С. 163-176.

23. Finish polishing & grinding machine [Электронный ресурс] // Weingärtner Maschinenbau GmbH: [сайт]. URL: https:/www.weingartner.com/machines/finish/ general/ (дата обращения 21.08.2019).

24. Drag finishing units [Электронный ресурс] // OTEC Präzisionsfinish GMBH: [сайт]. URL: https:/www.otec.de/en/products/mass-finishing/drag-finishing-machines/df-series/ (дата обращения 12.04.2019).

25. Киричек А.В. Обеспечение качества несоосных винтовых механизмов деформационным упрочнением их сопрягаемых деталей : диссертация. доктора технических наук : 05.02.08. - Владимир, 1999. 439 с.

26. Холопов Ю.В. Безабразивная ультразвуковая финишная обработка металлов -технология xxi века // Металлообработка, 2001. 4(4). С. 16-20.

27. O.Dmitriev, E.Tabota. A working conical screw compressor // 12th European Fluid, 2014. P. 21-29.

28. Карякин А. В. Разработка метода расчета и изготовления роторов винтовых компрессоров: дис. ... канд. тех. наук: 05.02.18. Новоуральск. 2000. 117 с.

29. Савлов А.Н. Технологическое обеспечение экономичных условий обработки на станках с ЧПУ на основе структурной и параметрической оптимизации формообразования поверхностей: автореферат дис. кандида технических наук. Рыбинск. 2019. 16 с.

30. Четвериков И.А. Обеспечение изготовления деталей сложного профиля на неспециализированном оборудовании: автореф. ... кан. тех. наук. Санкт-Петербург. 2019. 18с.

31. Зенин Н.В. Технологическое обеспечение качества трехгранного профиля бесшпоночных соединений в условиях серийного производства: автореф. ... кан. тех. наук. Москва. 2007. 16с.

32. Гимадеев М.Р. Повышение качества механообработки сложнопрофильных деталей на пятикоординатных обрабатывающих центрах: автореф. ... канд. тех. наук. Комсомольск-на-Амуре. 22с.

33. Стельмаков В.А. Повышение эффективности чистовой обработки отверстий концевыми фрезами на обрабатывающих центрах с ЧПУ в условиях многономенклатурного производства: автореф. ... канд. тех. наук. Комсомольск-на-Амуре. 2018. 22с.

34. Савин А.Г. Математическое и програмное обеспечение моделирования кинематики оборудования и процесса формирования изделий методом намотки и выкладки в автоматизированной системе технологической подготовки производства: автореф. ... канд. тех. наук. Новечеркасск. 2017. 20с.

35. Обзор 4-осевой поворотной обработки FEATURECAM [Электронный ресурс] // AUTODESK KNOWLEDGE NETWORK - FEATURECAM: [сайт]. [2019]. URL: https:/knowledge.autodesk.com/ru/support/featurecam/getting-started/.html (дата обращения: 06.сентябрь.2019).

36. SolidCAM 2018. Documentation. [Электронный ресурс] // SolidCAM: [сайт]. [2019]. URL: https:/www.solidcam.com/ru/podpiska/dokumentacija/solidcam-2018/ (дата обращения: 6.сентябрь.2019).

37. Программирование станков с 4-й осью в SprutCAM [Электронный ресурс] // Веб-сайт компании "СПРУТ-Технология": [сайт]. [2019]. URL: https:/sprut.ru/ products-and-solutions/products/SprutCAM/4Dmilling (дата обращения: 06.Сентябрь.2019).

38. Бидман М. Г. Исследование баланса энергетических потерь и определение оптимальных геометрических размеров рабочих органоводновинтовых насосов: дис. ... канд. тех. наук. М.: МЭИ, 1971. 425c.

39. Бидман М.Г., Кантовский В.К. Определение оптимальных размеров рабочих органов одновинтовых насосов // Тр. ВНИИгидромаша. 1971. № 42. 325с.

40. Тарапанов А.С. Разработка метода комплексного анализа параметров процессов и управление лезвийной обработкой конструкционных материалов : автореферат дис.. д. т. н.: 05.03.01 / Брян. гос. техн. ун-т. - Брянск, 2002. 39 с.

41. Справочник технолога-машиностроителя в 2-х т.т. (4-е изд., перераб. и доп.) / Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. - М.: Машиностроение, 1985. Т.2. 282с.

42. Налимов В.В., Чернова Н.А. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. Москва: «Наука». 1965. 157с.

43. Дозаторы Моноротор [Электронный ресурс] // Веб-сайт "Производственной компании "Моноротор": [сайт]. [2019]. URL: http:/monorotor.ru/dispenser.html (дата обращения 21.12.2019).

44. Roundness / Cylindricity Measuring [Электронный ресурс] // Веб-сойт компании "Mitutoyo": [сайт]. [2019]. URL: https:/ecatalog.mitutoyo.com/Roundtest-RA-2200ASDSAHDH-Series-211 -Roundness-Cylindricity-Measuring-C1049.aspx (дата обращения 12.09.2019).

45. Контактная 3D система OTS для наладки инструмента [Электронный ресурс] // Веб-сайт компании "Renishaw": [сайт]. [2019]. URL: https:/www.renishaw.ru/ru/ ots-3d-touch-trigger-tool-setter--6783 (дата обращения 10.03.2019).

46. Olt, J., Liivapuu, O., Maksarov, Mathematical modelling of cutting process system. Springer Proceedings in Mathematics and Statistics. 2019. P. 173-186.

47. Гончаров А.А., Васильев А.С., Гемба И.Н.. Обработка многозаходной винтовой поверхности ротора винтового насоса на фрезерных станках с ЧПУ // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2017. №4. С. 8-16.