Технологическое обеспечение качества изготовления циклоидальных винтовых поверхностей обработкой потоковой галтовкой тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Акулиничев Павел Дмитриевич

• Акулиничев Павел Дмитриевич
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Акулиничев Павел Дмитриевич

Введение

Глава 1. Современное состояние технологического обеспечения качества изготовления циклоидальных винтовых поверхностей

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

1.2. Анализ современных математических моделей обработки свободным абразивом

1.3. Выводы по Главе

1.4. Предметная область, цель и основные задачи исследования

Глава 2. Разработка математической модели и методики проектирования технологического процесса обработки потоковой галтовкой, позволяющей обеспечивать требуемое качество поверхности

2.1. Разработка математической модели обработки потоковой галтовкой

2.2. Исследование силового воздействия абразивного материала на заготовку при обработке потоковой галтовкой

2.3. Методика проектирования технологического процесса, обеспечивающего качество мелкоразмерных циклоидальных винтовых поверхностей

2.4. Выводы по Главе

Глава 3. Методика и результаты экспериментальных исследований обработки потоковой галтовкой

3.1. Экспериментальное исследование влияния статического давления на размерный съем материала с заготовки

3.2. Экспериментальное исследование влияния динамического давления на размерный съем материала с заготовки

3.3. Определение параметра абразивности для различных видов свободного абразива

3.4. Экспериментальное исследование предложенной математической модели динамического воздействия абразивного материала на заготовку

3.5. Реализация технологии с применением предлагаемой методики проектирования технологического процесса, обеспечивающего качество изготовления мелкоразмерных циклоидальных винтовых поверхностей

3.4.1. Анализ технических требований и исходного состояния поверхности

3.4.2. Выбор абразивных материалов и последовательности смены абразивов

3.4.3. Выбор режимов обработки, обеспечивающих требуемую шероховатость поверхности

3.4.4. Выбор режимов обработки, обеспечивающих геометрическую точность85

3.4.5. Проведение экспериментальной обработки

3.4.6. Обработка экспериментальных данных и оценка эффективности разработанной методики

3.6. Выводы по Главе

Глава 4. Экспериментальное исследование эффективности обеспечения качества изготовления мелкоразмерных циклоидальных винтовых поверхностей

4.1. Оценка эффективности технологического процесса, разработанного с помощью предложенной методики

4.2. Исследование эксплуатационных характеристик мелкоразмерных циклоидальных винтовых поверхностей, обработанных с применением предложенной методики

4.3. Рекомендации и перспективы применения предложенных технологических подходов в промышленности

4.4. Выводы по Главе

Общие выводы и заключение

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технологическое обеспечение качества изготовления циклоидальных винтовых поверхностей обработкой потоковой галтовкой»

Введение

В настоящее время одним из важных направлений развития науки «технология машиностроения» является выявление закономерностей взаимодействия элементов технологической системы «оборудование-оснастка-инструмент-заготовка», которые позволяют повысить качество изготавливаемых деталей за счет управления режимами обработки [1-5].

Одной из областей, которая находится в фокусе ученых-технологов, является обработка сложнопрофильных поверхностей [6-11].

Устройствами, в которых применяются сложнопрофильные поверхности, являются, например, одновинтовые насосы и дозаторы. Учитывая интенсивное наращивание объёмов производства электроники, электроприборов, силовых электронных компонентов, герметичных разъёмов, аккумуляторных батарей и других стратегически важных изделий, в конструкции которых используются герметики, клеи и компаунды, а также необходимость обеспечения технологического суверенитета страны, важной задачей является производство и совершенствование технологии изготовления высокоточных винтовых дозаторов. Рабочим органом таких устройств является героторная пара, которая имеет циклоидальные винтовые поверхности с диаметром сечения в диапазоне 3..10 мм [9] [12]. К роторам одновинтовых дозаторов предъявляются высокие требования к точности и качеству поверхности, в частности величина шероховатости поверхности должна находиться в пределах Яа 0,04..0,06 мкм. Высокие требования к качеству поверхности обеспечиваются на этапе финишной обработки.

Сложность изготовления миниатюрных роторов одновинтовых дозаторов заключается в появлении отклонения формы, характеризуемого постоянством диаметра в продольном сечении, которое заготовка приобретает на этапе основного формообразования лезвийным инструментом. Отклонение постоянства диаметра в продольном сечении рабочей поверхности роторов более 0,005 мм недопустимо, так как это вызывает пульсации потока и снижает давление в героторной паре,

поэтому важной научной задачей является разработка технологических подходов, позволяющих изготавливать роторы одновинтовых насосов с минимальными погрешностями формы, возникающие на этапе формообразования рабочей поверхности, при этом достигнув заданных параметров шероховатости.

Цель исследования - Повышение качества изготовления мелкоразмерных циклоидальных винтовых поверхностей обработкой потоковой галтовкой.

Предметная область исследования - технологический процесс изготовления мелкоразмерных циклоидальных винтовых поверхностей.

Объект исследования - финишный этап обработки мелкоразмерных циклоидальных винтовых поверхностей

Для достижения поставленной цели необходимо выполнить ряд основных задач исследования:

1. Провести анализ современного состояния обеспечения качества мелкоразмерных циклоидальных винтовых поверхностей.

2. Разработать математическую модель обработки потоковой галтовкой, позволяющую прогнозировать изменение размеров и формы поверхностей заготовки при заданной величине шероховатости.

3. Экспериментально проверить разработанную математическую модель обработки потоковой галтовкой и определить значения абразивности наиболее распространенных материалов, применяемых для финишной обработки аустенитных нержавеющих сталей.

4. Разработать методику проектирования технологического процесса, обеспечивающего точность размеров и формы мелкоразмерных циклоидальных винтовых поверхностей в процессе их финишной обработки.

5. Выполнить анализ результатов практической реализации предложенных рекомендаций и оценить их эффективность при производстве рабочих органов прецизионных одновинтовых дозаторов высоковязких веществ.

Научная новизна работы:

1. Разработана аналитическая модель процесса размерной обработки заготовок потоковой галтовкой, позволяющей осуществить прогнозирование и управление их размерами и формой.

2. Установлены и экспериментально подтверждены зависимости влияния режимов обработки потоковой галтовкой на процесс размерной обработки мелкоразмерных циклоидальных винтовых поверхностей деталей из аустенитной нержавеющей стали.

Практическая значимость основывается на проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработана методика проектирования технологического процесса финишной обработки мелкоразмерных циклоидальных винтовых поверхностей, выбору абразивного материала, назначению режимов и времени обработки.

Разработанная методика позволяет обеспечивать отклонение формы (по параметру постоянства диаметра в продольном сечении) циклоидальных винтовых поверхностей в пределах 0,005 мм при сохранении шероховатости поверхностей не более 0,06 мкм по Ra для широкой номенклатуры типоразмеров винтовых роторов.

Реализация методики при производстве рабочих органов прецизионных одновинтовых дозаторов высоковязких веществ, применяемых в общем и электронном машиностроении, приборостроении, медицине позволила повысить среднее давление в дозаторе на 20 % при снижении амплитуды его пульсации в 3,5 раза.

Теоретические методы исследования основаны на базе основных положений технологии машиностроения и теории динамики сыпучих сред с использованием математического аппарата. Практическое подтверждение эффективности предложенной методики технологического обеспечения качества получено в ходе экспериментального исследования с применением современного цифрового контрольно-измерительного инструмента и оборудования: весы Jewelry Scale 8068-series, угломер SHAHE 5520-200, микрометр Shan МКЦ 0-25 0.001, индикатор SHAHE GS-5321-10-4/GS-5321-10-7, контурограф M.ERA PLATINUM D1-1542.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Обработка потоковой галтовкой позволяет проводить размерную обработку заготовок.

2. Режим обработки потоковой галтовкой следует назначать в соответствии с требованиями обеспечения точности размеров, формы и шероховатости поверхности.

3. Обработка потоковой галтовкой позволяет нивелировать конусность мелкоразмерных циклоидальных винтовых поверхностей, полученную на этапе формообразования обработкой лезвийным методом. Достоверность результатов подтверждается корректным использованием

методов математической статистики для оценки стабильности получаемых при обработке показателей качества, достаточной репрезентативностью статистических выборок и соответствием результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Основные положения диссертации докладывались на на XIII Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России» (Москва, 2020); Международной научно-технической конференции «Машиностроительные технологические системы» (International Scientific-Technical Conference «Mechanical Engineering Technological Systems») (Азов, 2021); на XV Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России» (Москва, 2022); на 15-ой Международной научно-технической конференции «Наукоемкие технологии в машиностроении» (Москва, 2023). Основные разделы диссертации докладывались на научных семинарах кафедры технологий машиностроения МГТУ им. Н.Э.Баумана в 2020..2024 г.г.

Глава 1. Современное состояние технологического обеспечения качества изготовления циклоидальных винтовых поверхностей

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

Конструкции современных машин непрерывно совершенствуются. Достижение высоких показателей их эксплуатационного качества, как правило, связано с усложнением их конструкций, в которых высока доля деталей со сложнопрофильными поверхностями. Зачастую, для достижения высоких эксплуатационных характеристик необходимо обеспечение высокого качества поверхностей рабочих органов машин, что позволяет повысить износостойкость деталей и соответственно повысить ресурс изделия [7], [13-16].

Широкое применение во многих отраслях промышленности находят объемные роторные гидромашины, в частности, одновинтовые насосы. Рабочими органами изделий такого типа является героторная пара, состоящая из ротора и статора. В основном применение указанных машин связано с перемещением материалов в таких отраслях промышленности как нефтегазовая, пищевая, машиностроительная. В таких областях применяются, в основном, насосы имеющие рабочие органы больших размеров для повышения производительности систем. Растет применение мелкоразмерных рабочих органов, диаметр сечения которых составляет 3-10 мм, в медицине, электронике, пищевой промышленности, дозировании, нанесении уплотнений и покрытий, а также в 3D-печати [12] [17]. Производством систем, использующихся в указанных направлениях промышленности, занимаются такие компании как ПК «МОНОРОТОР» (Россия), «ViscoTec Pumpen- u Dosiertechnik» (Германия), «Nordson» (США), «HEISHIN Ltd» (Япония), «NETZSCH» (Германия). Использование мелкоразмерных героторных пар связано с необходимостью обеспечения высокой объемной точности подачи

материалов. Это обуславливает необходимость обеспечения высокой геометрической точности таких устройств.

Большую долю применения объемных роторных гидромашин занимают одновинтовые насосы. Принцип их работы заключается в создание напора нагнетаемой жидкости или иного вещества, осуществляемого за счёт перемещения жидкости винтовым металлическим ротором, вращающимся внутри статора соответствующей формы (Рисунок 1.1).

Рисунок 1.1.

Винтовая пара в разрезе: 1 - статор; 2 - ротор.

Винтовая пара состоит из эластомерной обоймы - статор; и винта, имеющего износостойкую поверхность - ротор. Рабочими поверхностями этих пар являются циклоидальные винтовые поверхности с различными типами профилей. Их различают по типу поперечного сечения, которое определяется кинематическим отношением заходностей циклоидальных винтовых поверхностей статора и ротора (Рисунок 1.2).

12 23 МногозаходныЁ

Рисунок 1. 2.

Типы поперечного сечения

Несмотря на то, что с увеличением заходности рабочих органов повышается производительность насосов, наиболее применяемым типом является сечение с соотношением 1:2, так как они будут в разы компактнее по сравнению с многозаходными. Это связано с тем, что для создания надежного гидрозатвора в сопряжении необходимо обеспечить длину контакта рабочих органов не менее 4 шагов винтовой линии.

Одновинтовые насосы имеют широкую номенклатуру по диаметру сечения роторов и могут достигать 380 мм в диаметре [18]. Существуют устройства, имеющие роторы с диаметром менее 4 мм [19]. Перспективным классом являются миниатюрные конические циклоидальные винтовые поверхности, имеющие высокий потенциал развития в космической технике [8], [20].

Одновинтовые насосы работают с различными средами: жидкостями и пастами, содержащими абразивные частицы; химическими веществами; пищевыми добавками и другими химически агрессивными материалами, что негативно влияет на ресурс рабочих органов. Наиболее распространёнными причинами выхода ротора винтового насоса из строя являются абразивный износ, кислотное воздействие, усталостный износ, точечная коррозия (Рисунок 1.3) [21].

Рисунок 1.3.

Ротор, подверженный коррозионному воздействию

Для уменьшения химического и коррозионного износа ротора применяют для изготовления ротора материалы с достаточной химической стойкостью. Таким материалом является, например, нержавеющая аустенитная сталь. Но даже при

работе с технологичными средами износ винтовой пары является лимитирующим фактором выхода из строя всей системы. В этом случае ресурс напрямую зависит от качества поверхности винтового ротора. Повышение износостойкости обеспечивается снижением величины шероховатости поверхности ротора до Ra 0,04-0,06 мкм, с сохранением при этом точности формы поверхности [22-25]. Достижение таких значений возможно только применением финишной обработки, что является особенно актуальной проблемой при обработке мелкоразмерных циклоидальных винтовых поверхностей [10].

Для рассмотрения методов финишной обработки нужно понимать исходные параметры качества поверхности после формообразования. Формообразование циклоидальных винтовых поверхностей возможно применением различных методов, но наиболее перспективным методом является обработка непрофилированным инструментом на многоцелевых станках с ЧПУ. Формообразование таким методом при идеальных условиях позволяет достичь величину шероховатости поверхности Яа 1,2 мкм [9], что важно учитывать при рассмотрении возможных методов финишной обработки, так как не все методы могут позволить достичь необходимой величины шероховатости поверхности при данных начальных условиях.

В качестве методов финишной обработки можно выделить следующие: поверхностное пластическое деформирование (ППД), обработку связанными абразивами (шлифование), механическое и химическое полирование, электрохимическую обработку, магнитно-абразивную обработку, обработку свободными абразивами.

Методы поверхностного пластического деформирования Наиболее перспективными методами ППД, позволяющими достичь необходимой шероховатости поверхности, являются: обкатка шариками и роликами, алмазное выглаживание, статико-импульсная обработка и комбинированное упрочнение, использующее комбинации методов ППД либо комбинации методов ППД с другими методами обработки поверхностей.

Обкатка шариками и роликами являются малопроизводительными методами обработки и требуют приложения к заготовке больших нагружающих сил, что обуславливает высокие требования к жесткости технологической системы. Следует отметить чувствительность данных методов к начальному (исходному) качеству поверхности. При использовании метода обкатывания можно применять как специальный (Рисунок 1.4, Рисунок 1.5) [26-28], так и стандартный инструмент, который предполагает обработку с использованием средств программного управления. Стоит отметить, что программное обкатывание стандартным инструментом позволяет обрабатывать заготовку за один установ с формообразованием поверхности, что позволяет избегать погрешности базирования и снизить вспомогательное время. Метод программного обкатывания реализуется на специальных станках с ЧПУ (Рисунок 1.6) [6], [29].

Рисунок 1.4.

Обкатывание специальным инструментом с регулируемой нагрузкой

Рисунок 1.5.

Обкатывание специальным охватывающим деформирующим инструментом

Рисунок 1.6. Программное обкатывание роликом

Обкатывание шариками и роликами позволяет снизить шероховатость поверхности приблизительно в 4 раза, достигнув величины Яа 0,1 мкм [30]. Проводить такую обработку необходимо на 4-х и 5-ти осевом оборудовании с ЧПУ.

Алмазное выглаживание при значительно меньших нагрузках, прикладываемых к заготовке, позволяет получить шероховатость поверхности гораздо ниже, чем при обкатывании, но также является малопроизводительным и требовательным к начальным условиям методом финишной обработки (Рисунок 1.7) [26], [31]. При реализации метода на универсальном оборудовании возможна обработка циклоидальных винтовых поверхностей только с малыми эксцентриситетами.

Рисунок 1.7.

Обработка криволинейной поверхности алмазным выглаживанием

Этот метод позволяет обрабатывать заготовку за один установ с формообразованием поверхности и снизить шероховатость поверхности в 4 раза, при этом достичь значения шероховатости поверхности Яа 0,1.. .0,04 мкм [26].

Статико-импульсная обработка основана на добавлении к стандартной обработке обкатыванием ударных импульсов, что позволяет обеспечить более высокие технические требования в основном в упрочнении поверхностного слоя. При этом шероховатость поверхности можно снизить в 4 раза, достигнув значения Яа 0,08 мкм [32, 33]. Такая обработка отличается сложностью настройки инструмента и низкой производительностью (Рисунок 1.8, Рисунок 1.9) [34, 35].

Рисунок 1.8.

Статико-импульсное обкатывание электроголовкой

Рисунок 1.9.

Статико-импульсное обкатывание специальным инструментом с трехроликовой

головкой

Такие методы ППД как обкатывание шариками и роликами, статико-импульсная обработка достаточно требовательны к качеству исходной поверхности заготовки. Этими методами возможна обработка циклоидальных винтовых поверхностей только с крупным шагом винтовой поверхности (h/d>4). Это сильно ограничивает технологические возможности данной группы методов.

Алмазное выглаживание позволяет достичь необходимого качества, но к недостаткам метода можно отнести то, что при выглаживании в полной мере проявляется технологическая наследственность, то есть получившийся макрорельеф и волнистость поверхности, полученная после формообразования,

проявится после обработки алмазным выглаживанием. Это обстоятельство вынуждает использовать промежуточные отделочные операции.

Методы ППД, использующие специальную технологическую оснастку, зачастую не применимы к многозаходным циклоидальным винтовым поверхностям, несмотря на использование оборудования с широкими технологическими возможностями.

Методы шлифования

Методы шлифования можно разделить на шлифование жестким инструментом и самопрофилирующимся инструментом. Оба способа имеют высокую производительность и позволяют получить шероховатость поверхности до Яа 0,1 мкм [36, 37].

При шлифовании жестким инструментом используются профилированные и торообразные абразивные круги (Рисунок 1.10).

Рисунок 1.10.

Шлифование винтовых поверхностей жестким инструментом

Применение профилированного инструмента обуславливает низкую гибкость обработки различных типоразмеров деталей, а применение торообразного инструмента позволяет обработать более широкую номенклатуру типоразмеров за счет использования специального многоосевого оборудования с ЧПУ. Возможна обработка только многозаходных циклоидальных винтовых поверхностей. При шлифовании вязких материалов, таких как нержавеющая сталь, будут возникать прижоги и размазывание металла по поверхности. Избежать прижогов позволяет использование комбинированного инструмента [38], что повышает трудоемкость изготовления инструмента.

При шлифовании самопрофилирующимся инструментом используются абразивные ленты (Рисунок 1.11) и специальный инструмент, например, торообразные упругие оболочки, работающие при подводе внутрь оболочки сжатого воздуха (Рисунок 1.12) [39].

Рисунок 1.11.

Шлифование винтовых поверхностей самопрофилирующимся инструментом в

виде абразивных лент

Рисунок 1.12.

Шлифование винтовых поверхностей самопрофилирующимся инструментом в

виде торообразной упругой оболочки

Шлифование самопрофилирующимся инструментом позволяет избегать прижогов и размазывания материала подбором необходимого усилия прижима ленты. Метод является наиболее применимым к циклоидальным винтовым поверхностям и позволяет обрабатывать циклоидальные винтовые поверхности с крупным шагом винтовой поверхности. При обработке таким методом циклоидальных винтовых поверхностей с мелким шагом винтовой поверхности, а, следовательно, и мелкоразмерных циклоидальных винтовых поверхностей, происходит неравномерный съем материала из-за недостаточной гибкости инструмента, что не позволяет сохранить полученную при формообразовании геометрическую форму поверхности. Обработка специальным профилирующим инструментом на практике не реализована.

Методы полирования

При механическом полировании используются лепестковые и войлочные круги совместно с абразивными пастами. Также используют ленты с нанесенной на них абразивной пастой (Рисунок 1.13, Рисунок 1.14).

Рисунок 1.13. Полирование войлочными кругами

Рисунок 1.14. Полирование войлочными лентами

Метод полирования имеет низкую производительность и, как правило, используется следующей за шлифовальной операцией, так как для полирования необходимо высокое качество исходной поверхности (шероховатость поверхности ниже Яа 0,32 мкм) [40]. Как и при шлифовании, полирование характеризуется неравномерным съемом материала на вершинах и впадинах ЦВП, но позволяет обрабатывать винтовые поверхности как с крупным, так и мелким шагом (h/d < 4) и достигать шероховатости поверхности до Яа 0,02 мкм [41-43].

Кроме механического полирования можно выделить химическое полирование. Этот метод основан на растворении поверхности химически активным раствором и применим к любым сложнопрофильным поверхностям. Обеспечивая высокую производительность обработки, метод позволяет снизить шероховатость поверхности до Яа 0,1 мкм [44] при его достаточно простой реализации. Для получения такой низкой шероховатости поверхности необходимо изначально иметь поверхность достаточно высокого качества. Это обусловлено явлением технологической наследственности, то есть происходит в большей степени растворение впадин микрорельефа поверхности и как следствие увеличение царапин на поверхности детали. Химическое полирование не позволяет управлять толщиной снимаемого слоя, что говорит о невозможности обработки прецизионных изделий [45].

Метод электрохимической обработки

Электрохимическая обработка позволяет получить высокое качество и точность поверхности, не используя при этом специализированный инструмент, достигая шероховатости поверхности Яа 0,08 мкм [46]. Метод не ограничивается начальными качеством поверхности, но требует высокой размерной точности заготовки [47, 48]. Без использования специального инструмента съем материала на вершинах и во впадинах будет отличаться из-за разного зазора между инструментом и поверхностью заготовки, что обуславливает изменение заданной геометрической формы поверхности. Для сохранения полученной при формообразовании геометрической формы поверхности необходимо применять

инструмент, профиль поверхности которого повторяет профиль заготовки. Изготовить такой инструмент сложно, поэтому электрохимическая обработка не реализована для обработки циклоидальных винтовых поверхностей. Недостатком является и вытравливание впадин в микрорельефе поверхности, что повлечет в дальнейшем повышенную склонность к образованию коррозий. Метод магнитно-абразивной обработки

Магнитно-абразивная обработка заключается в движении заготовки и абразивного порошка, удерживаемого создаваемым магнитным полем, относительно друг друга (Рисунок 1.15).

Заготовь

Рисунок 1.15.

Схема магнитно-абразивной обработки

Магнитно-абразивная обработка позволяет снизить в 10 раз параметр шероховатости поверхности и достигать Яа 0,1 мкм и ниже [49-54]. Метод является достаточно производительным, но имеет ограничения по скорости обработки, из-за разлета абразивного порошка. Отсутствие стандартного оборудования и возможности обработки сразу нескольких заготовок сильно ограничивает область применения метода. После обработки необходимо размагничивать обрабатываемую заготовку, что повышает трудоемкость. Метод хорошо применим к сложнопрофильным поверхностям [55] и позволяет обрабатывать все типы

циклоидальных винтовых поверхностей у заготовок малых размеров, сохраняя геометрическую точность формы [56].

Метод обработки свободным абразивом

Обработка свободным абразивом заключается в съеме материала заготовки потоком абразивного материала. Абразив при этом находится в гранулах, которые образованы менее твердым связующим. Гранулы могут изготавливаться достаточно мелкого размера, что позволяет обрабатывать равномерно сложнопрофильные поверхности (Рисунок 1.16) [57-61].

Рисунок 1.16.

Обработка методом потоковой галтовки: 1 - абразивный материал; 2 - заготовка, Уб - скорость вращения барабана; Уд -скорость вращения держателя заготовок; Уз - скорость вращения заготовки.

Обработка свободным абразивом хорошо применима ко всем мелкоразмерным циклоидальным винтовым поверхностям в условиях многономенклатурного производства. Она позволяет сохранить требуемую геометрическую точность поверхности и обеспечить требуемое качество поверхности, выравнивая при этом макрорельеф поверхности, так как съем вершинок микронеровностей более интенсивен. Обработкой свободным абразивом достигаются значения шероховатости поверхности Яа 0,1... 0,02 мкм [62-64].

Кроме того, при изготовлении роторов с мелкоразмерными ЦВП на Российском производстве уже используют обработку потоковой галтовкой на этапе финишной обработки. На данный момент потоковой галтовкой удалось обеспечить требования по шероховатости поверхности и геометрической точности формы. (Рисунок 1.17).

ММ

в)

Рисунок 1.17.

Геометрическая форма ЦВП на разных этапах обработки: а) фрезерование, б) потоковая галтовка, в) разница геометрических форм

Основные характеристики применимости рассмотренных методов финишной обработки к циклоидальным винтовым поверхностям представлены в Таблица 1.1.

Таблица 1.1.

Сравнение предложенных методов финишной обработки

Метод Особенности Необходимая шероховатость поверхности Получаемая шероховатость поверхности Применяемость к обработке сложнопрофильных поверхностей Ограничения

Обкатка шариками и роликами Низкая производительность Ra 6,3.. .0,4 Ra 1,6.0,1 Требуется ЧПУ и 5-ти осевое оборудование, невозможно обработать многозаходные ЦВП Жесткость технологической системы, крупный шаг винтовой поверхности (h/d>4)

Алмазное выглаживание Низкая производительность Возможность обработки за один установ с формообразованием Ra 1,2.0,16 Яа 0,32.0,04 Требуется ЧПУ и высокоточное 4-х осевое оборудование, невозможно обработать многозаходные ЦВП Жесткость технологической системы

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Акулиничев Павел Дмитриевич, 2024 год

Список литературы

1. Influence of the Tool's Surface Miacrogeometry and the Lubricant Composition on Hole Precision in Hybrid Burnishing / N.Y. Chikhacheva [and others] // Russian Engineering Research. 2022. Vol. 42. N. 8. P. 781-786.

2. Fanidi O., Kostryukov A., Shchedrin A. Predicting the Burnishing Force for Cylindrical Workpieces with Amodified Surface Layer // Strojnicky Casopis. 2022. Vol. 72. N. 1. P. 35-48.

3. Kovalev A.A., Krasko A.S., Rogov N.V. Evaluation of the Surface Roughness of Machine Parts with Wear-Resistant Gas Thermal Coatings during Turning // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2022. Vol. 51. N. 6. P. 540547.

4. Magomedov M.K., Gromov A.E., Yakovlev A.V. Adjustment of Impact and Laser Systems when Engraving Materials with Indeterminate Characteristics // Russian Engineering Research. 2022. Vol. 42. N. 1. P. 1-5.

5. Yakovleva A., Isaenkova M., Minushkin R. The Effect of Combined Processing on Residual Stresses in the Surface Layer of Power Plant Parts // Materials. 2022. Vol. 15. N. 2. P. 420.

6. Akulinichev P., Zenin I., Goncharov A.. Choice of finishing and strengthening treatment method for cycloidal screw surfaces for multi-product production conditions // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - IOP Publishing. 2020. Vol. 963. N. 1. P. 12-13.

7. Vasiliev A.S., Goncharov A.A. Some aspects of problematics in designing technological complexes // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2018. Vol. 194. P. 1-7.

8. Vasiliev A.S., Goncharov A.A. Special strategy of treatment of difficulty-profile conical screw surfaces of single-screw compressors working bodies // Journal of Mining Institute. 2019. N. 235. P. 60-64.

9. Гончаров А.А. Технологическое обеспечение качества формообразования циклоидальных винтовых поверхностей при обработке непрофилированным инструментом на многоцелевых станках: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.08: М., 2020. 107 с.

10.Гончаров А.А., Васильев А.С., Гемба И.Н. Современные методы обработки винтовых поверхностей роторов винтовых насосов // Вестник рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева. 2017. № 1. С. 202-208.

11.Albov M., Goncharov A. Development of methods for calculating cutting modes when processing the internal cycloidal screw surface using the original method used in drilling // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Moscow. 2020. P. 12-14.

12.Sacher С., Possnicker D. Low-shear dosing of micro-encapsulated adhesives // Adhesion adhesives&sealants. 2013. N. 10. P. 21-23.

13.Васильев А.С. Направленное формирование эксплуатационных свойств деталей в технологических средах // Вестник южно-уральского государственного университета. 2017. № 17. С. 33-40.

14.Технологическое и эксплуатационное наследование показателей качества в жизненном цикле изделий машиностроения / А.С. Васильев [и др.] // Доклады национальной академии наук Беларуси. 2005. № 2. С. 130-135.

15.Аверченков В.И., Васильев А.С., Хейфец М.Л. Технологическая наследственность при формировании качества изготавливаемых деталей // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2018. № 10. С. 27-32.

16.Maretskaya V.V., Zaytsev A.V. Assurance of quality characteristics for electric weld pipe mill roll // Lecture notes in mechanical engineering. Moscow. 2019. P. 1829-1839.

17.Балденко Д.Ф., Балденко Ф.Д., Гноевых А.Н. Одновинтовые гидравлические машины: В 2 т. Т. 1. Москва: ООО «ИРЦ Газпром», 2005. 488 с.

18.Machines / vario // «Weingartner Maschinenbau»: [сайт]. [2016]. URL: https://www.weingartner.com/en/machines/vario/technical-dat (дата обращения: 30.03.2021).

19.Products / 1-component dispenser // «Preeflow»: [сайт]. [2021]. URL: https://www.preeflow.com/en/products/1k-dispenser (дата обращения: 30.03.2021).

20.Vert technologies // «Vert Rotors»: [сайт]. [2020]. URL: https://www.vertrotors.com/vert-technologies (дата обращения: 30.03.2021).

21.Enriquez-Mendez Y.M., Torres-Toledano J.G., Rojas-Sanchez F.A. Progressive cavities pump: a case of study // Gasmexico. 2015. P. 1-17.

22.Нуруллин И.Г., Хафизов И.И. Влияние качества поверхности на эксплуатационные свойства деталей // Фундаментальные и прикладные разработки в области технических и физико-математических наук. Сборник научных статей итогового международного круглого стола. Казань. 2018. С. 19-21.

23.Fischer M., Schoppner V. Some Investigations Regarding the Surface Treatment of Ultem*9085 Parts Manufactured // 24th International SFF Symposium - An Additive. 2013. P. 805-815.

24.Influence of finishing post-treatment on drill rake and margin surfaces in the drilling of SAE 4144M steel / T.L. Caitano [and other] // CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology.2022. N. 37. P. 81-91.

25.Perez-Salinas C.F., Olmo A., Lacalle N.L. Estimation of Drag Finishing Abrasive Effect for Cutting Edge Preparation in Broaching Tool // Materials. Composites, Alloys and Advanced Processes for Manufacturing in Aeronautics and Aerospace. 2019. Vol. 15. P. 1-14.

26.Мусохранов М.В., Калмыков В.В., Логутенкова Е.В. Краткий обзор отделочных операций, применяемых для повышения эксплуатационных характеристик деталей машин // Научный альмонах. 2015. № 10-3(12). С. 183-186.

27.Способ обкатывания с регулируемой нагрузкой: пат. 2008140188/02 Рос. Федерация. № 2371301 С1 / Ю. С. Степанов [и др.]; заявл. 09.10.2008; опубл. 27.10.2009, Бюл. № 30. 9 с.

28.Охватывающий деформирующий инструмент: пат. 2004131325/02 Рос. Федерация. № 2275288 С1 / Ю. С. Степанов [и др.]; заявл. 26.10.2004; опубл. 27.04.2006, Бюл. № 12. 10 с.

29.Учайкин С.Е. Анализ схем накатывания цилиндрических и сложнопрофильных поверхностей на токарном станке с ЧПУ // Инновации в машиностроении: сборник трудов IX Международной научно-практической конференции. Барнаул. 2018. С. 436-440.

30.Артюх В.О., Аззана О.В. Причины появления и устранение волнистости на поверхности тел вращения после обкатывания роликами // Перспективная техника и технологии. 2018. С. 32-47.

31.Способ ротационного выглаживания заготовок: пат. 2009115221/02 Рос. Федерация. № 2409440 С1 / Ю. С. Степанов [и др.]; заявл. 21.04.2009; опубл. 20.01.2011, Бюл. № 2. 9 с.

32.Способ статико-импульсной обработки винтов: пат. 2006119261/02 Рос. Федерация. № 2320471 С1 / Ю. С. Степанов [и др.]; заявл. 01.06.2006; опубл. 27.03.2008, Бюл. № 9. 7 с.

33.Соловьев Д.Л. Технология и оборудование статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием: дис. ... док. техн. наук: 05.03.01: О., 2005. 384 с.

34.Способ ППД винтовых и сложнопрофильных поверхностей электроупрочняющей головкой: пат. 2009129294/02 Рос. Федерация. № 2420391 С2 / Ю. С. Степанов [и др.]; заявл. 29.07.2009; опубл. 10.06.2011, Бюл. № 16. 10 с.

35.Способ обкатывания наружних винтовых поверхностей: пат. 2010138592/02 Рос. Федерация. № 2447983 С1 / Ю. С. Степанов [и др.]; заявл. 17.09.2010; опубл. 20.04.2012, Бюл. № 11. 10 с.

36.Юрьев В.Г., Зубарев Ю.М. Технологические возможности системы ленточного шлифования и их особенности // Современные высокоэффективные технологии и оборудование в машиностроении (МТЕТ-2016). Труды международной научно-технической конференции. 2016. С. 5-14.

37.Кремень З.И., Юрьев В.Г., Бабошкин А.Ф. Технология шлифования в машиностроении. Спб: Политехника, 2015. 424 с.

38.Тамбиев М.Ш. Анализ конструкций комбинированных шлифовальных кругов // Прогрессивные технологии и процессы. Сборник научных статей 5-й Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. Курск. 2018. С. 246-205.

39.Абразивно-алмазный инструмент: пат. 2004103253/02 Рос. Федерация. № 2261793 C1 / Ю. С. Степанов [и др.]; заявл. 04.02.2004; опубл. 10.10.2005, Бюл. № 28. 8 с.

40.Кондаков А.И. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: учебное пособие. М: КНОРУС, 2012. 400 с.

41.Макаров В.Ф., Жукотский В.А., Бычина Е.Н. Проблемы автоматизации финишной обработки сложнопрофильных поверхностей лопаток ГТД // Известия ТулГУ. Технические науки. 2016. № 8. С. 52-55.

42.Шоев А.Н. Шлифование и полирование рабочих поверхностей коленчатых валов и кулачков распределительных валов бесконечными алмазными лентами // Наукоемкие технологии в машиностроени. 2018. № 1. С. 45-48.

43.Шкурупий В.Г. Влияние абразива на шероховатость поверхности при полировании // Вестник национального технического университета «ХПИ». Технологии в машиностроении. 2010. №. 25. pp. 92-97.

44.Ванна и способ химической полировки поверхностей из нержавеющей стали: пат. 96119757/02 Рос. Федерация. № 2124577 C1 / Ф. Кристиан, О. Жан-Мари; заявл. 13.03.1996; опубл. 10.01.1999. 9 с.

45.Синьюкевич Ю.В. Химическое полирование металлов и сплавов // Машиностроение: республиканский межведомственный сборник научных трудов / Белорусский национальный технический университет. 2018. № 31. С. 95-100.

46.Нисс В.С., Алексеев Ю.Г., Королев А.Ю. Полирование матричных стентов из коррозионностойкой стали методом импульсной биполярной электрохимической обработки // Новые горизонты. Сборник материалов Белорусско-Китайского молодежного инновационного форума. 2018. Т. 2. С. 151-152.

47.Панфилова А.В. Методы обеспечения заданной шероховатости поверхности деталей машин // Машиностроение: новые концепции и технологии. Сборник статей Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. 2019. С. 297-301.

48.Муратов К.Р., Гашев Е.А., Русских К.А. Электролитно-плазменное полирование сложнопрофильных поверхностей деталей // Электрофизические методы обработки в современной промышленности. Материалы II Международной научно-практической. 2019. С. 203-207.

49.Курилович С.В., Бойцов А.Г. Опыт применения и современное состояние магнитно-абразивной обработки // Инновации, качество и сервис в технике и технологиях. Сборник научных трудов VIII Международной научно-практической конференции. 2018. С. 229-233.

50.Yamaguchi H., Srivastava A.K., Tan M. Magnetic Abrasive Finishing of cutting tools for high-speed machining of titanium alloys // CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology. 2014. N. 7. P. 299-304.

51.Anodic Process in Magnetic-Abrasion Vibrational Polishing of Nonmagnetic Materials / V.I. Trifanov [and other] // Russian Engineering Research. 2022. Vol. 42. P. 96-98.

52.Mirsa A., Pandey P., Dixit U.S. Modeling of material removal in ultrasonic assisted magnetic abrasive finishing process // International Journal of Mechanical Sciences. 2017. N. 132. P. 853-867.

53.Modeling of material removal in magnetic abrasive finishing process with spherical magnetic abrasive powder / Y. Gao [and other] // International Journal of Mechanical Sciences. 2020. N. 177. P. 1-12.

54.Максаров В.В., Максимов Д.Д., Синюков М.С. Особенности контроля качества сложнопрофильных поверхностей изделий из алюминиевых сплавов в процессе магнитно-абразивного воздействия // Цветные металлы. 2023. № 4. С. 69-102.

55.Перспективы применения магнитно-абразивной обработки сопрягаемых деталей летательных аппаратов / В.В. Максаров [и др.] // Металлообработка. 2023. № 3. С. 43-50.

56.Максаров В.В., Кексин А.И. Технологическое повышение качества сложнопрофильных поверхностей методом магнитно-абразивного полирования // Металлообработка. Новые материалы и технологии производства. 2017. № 1. С. 47-57.

57.Троицкий В.М., Коханюк А.Г. Исследование параметров качества поверхностного слоя при обработке в среде свободного абразива // Современные материалы, техника и технология. Сборник научных статей 9-й Международной научно-практической конференции. В 2-х томах. 2019. С. 318-321.

58.Потоковое галтовочное оборудование // OTEC: [сайт]. [2023]. URL: https://www. otec. de/ru/produkty/massovaj a-finishnaj a-obrabotka/potokovye-galtovochnye-stanki/serija-sf-automation/ (дата обращения: 22.02.2023).

59.Дегтярев В.В., Колесов С.Н. Исследование процессов, схем и режимов обработки потокового галтования при изготовлении деталей рвр, рв редукторов и рв приводов // Неделя науки СПБПУ. Материалы научной конференции с международным участием. 2017. С. 325-327.

60.Финишная обработка деталей в среде свободных абразивов. Анализ современного состояния / М.А. Тамаркин [и др.] // Перспективные направления развития отделочно-упрочняющей обработки и виброволновых технологий. 2019. С. 154-157.

61.Тамаркин М.А., Смоленцев Е.В., Колганова Е.Н. Анализ современного состояния финишных методов обработки в среде свободных абразивов деталей, имеющих малые пазы и отверстия // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2019. Т. 15. № 1. С. 122-129.

62.Потлов В.А., Барсуков В.А. Обзор существующих методов отделочной обработки мелких деталей // Конференция «университетская наука-2007» механико-машиностроительный ф-т. 2007. С. 6-7.

63.Бабаев А.С., Чарторийский В.П. Технологии инновационной буксирной и потоковой финишной абразивной обработки изделий машиностроения, медицины и режущих инструментов // Современный тенденции в технологиях металлообработки и конструкциях металлообрабатывающих машин и комплектующих изделий. 2017. С. 96-102.

64.Лаптев Н.В. Исследование технологических возможностей буксирного полирования при обработке режущих инструментов: дис.. магистра: 15.04.01: Т., 2018. 133 с.

65.Семенов А. Исследование применения промышленных роботов для центробежно-ротационной обработки в свободном абразиве: дис.. магистра: 15.04.01: Т., 2019. 135 с.

66.Назаров Н.Г., Руденко Н.Р. Разработка алгоритма управления процессом абразивной доводки свободным абразивом по технологическим факторам // Нанотехнологии: Разработка, применение - XXI век. 2019. Т. 11. № 2. С. 4248.

67.Optimization of the stream finishing process for mechanical surface treatment by numerical and experimental process analysis / F. Zanger [and other]// CIRP Annals. 2019. N. 68. P. 373-376.

68.Uhlmann E., Kopp M. Measurement and Modeling of Contact Forces during Robot-guided Drag Finishing // Procedia CIRP. 18th CIRP Conference on Modeling of Machining Operations, CMMO. 2021. P. 518-523.

69.Uhlmann E., Eulitz A., Dethlefs A. Discrete Element Modelling of Drag Finishing // Procedia CIRP. 2015. N. 31. P. 369-374.

70.Development of rheology and computational flow model for robotized finishing on additively manufactured components / C.K. Turangan [and other] // Advanced Surface Enhancement: Proceedings of the 1st International Conference on Advanced Surface Enhancement. 2019. P. 235-253.

71.Modeling and control of robotic automatic polishing for curved surfaces / F. Tian [and other] // CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology. 2016 N. 14. P. 55-64.

72.Sakar M., Jain V.K., Sidpara A. On the Flexible Abrasive Tool for Nanofinishing of Complex Surfaces // Journal of Advanced Manufacturing Systems 2019. N. 18. P. 157-166.

73.Jamal M., Morgan M.N., Peavoy В. A digital process optimization, process design and process informatics system for high-energy abrasive mass finishing // Int J Adv Manuf Technol. 2017. P. 303-319.

74.Denkena B., Krodel A., Theuer M. Novel continuous generating grinding process for the production of cutting tools // CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology. 2017. N. 28. P. 1-7.

75.Barletta M., Rubino G., Valentini P. Experimental investigation and modeling of fluidized bed assisted drag finishing according to the theory of localization of plastic deformation and energy absorption // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2014. P. 9-12.

76.Лебедев В.А., Крупеня Е.Ю., Шишкина А.П. Технологические возможности виброотделки деталей гранулированными органическими средами из природных материалов // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2020. № 4. С. 36-41.

77.Шишкина А.П. Технологические особенности виброотделки сложнопрофильных деталей гранулированными средами из природных материалов: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.08: Р., 2020. 158 с.

78.Тамаркин М.А., Тищенко Э.Э. Совершенствование методики проектирования технологических процессов обработки деталей свободными абразивами // Актуальные проблемы в машиностроении. 2021. Т. 8. № 1-2. С. 22-27.

79.Тамаркин М.А., Тищенко Э.Э., Мельников А.С. Технологические основы оптимизации процессов отделочно-упрочняющей обработки деталей в гранулированных рабочих средах // X Международная научно-техническая конференция «Инновации в машиностроения». Упрочняющие технологии и функциональные покрытия. 2019. С. 555-562.

80.Тищенко Э.Э. Повышение эффективности отделочно-упрочняющей центробежно-ротационной обработки: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.08: Р., 2004. 152 с.

81.Зверовщиков А.В. Совершенствование технологии шпиндельной обработки деталей при уплотнении шлифовального материала внешним давлением: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.08: П., 2004. 274 с.

82.Технологическое обеспечение центробежной отделочноупрочняющей и зачистной обработки поверхностей деталей / В.З. Зверовщиков [и др.] // Известия высших учебных заведений. Поволжкий регион. Технические науки. 2022. № 2. С. 117-133.

83.Применение роботизированной финишной обработки в свободном абразиве для алюминиевых цилиндров / А.С. Бабаев [и др.] // Актуальные проблемы в машиностроении. Инновационные технологии в машиностроении. 2018. Т. 5. № 1-2. С. 31-36.

84., Salvatore F., Arrazola P., Rech J. The influence of the process parameters of drag finishing on the surface topography of aluminium samples / I. Malkorra [and

other] // CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology. 2017. N. 31. P. 200-209.

85.A material removal and surface roughness evolution model for loose abrasive polishing of free form surfaces / S. Wan [and other] // Int. J. Abrasive Technology. 2014. Vol. 4, N. 4. P. 269-285.

86.Tamarkin M.A., Tishchenko E.E., Nurugova E. Design of High Precision Machining Part Processes in Free Abrasives // Smart Innovation, Systems and Technologies14th International Scientific Conference on Precision Agriculture and Agricultural Machinery Industry, INTERAGROMASH. 2021. P. 157-164.

87.Influence of rotational speed on surface states after stream finishing / A. Kacaras [and other] // Procedia CIRP. 2018. N. 71. P. 221-226.

88.Липов А.В., Павловский П.Г., Липов В.А. Исследование центробежно-ротационной обработки концевого твердосплавного режущего инструмента // Вестник Пензенского государственного университета. Техника, Технология, управление. 2020. № 4. С. 89-94.

89.Identification of interaction mechanisms during drag finishing by means of an original macroscopic numerical model / I. Malkorra [and other] // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2021. N. 168. P. 1-18.

90.Yang S., Li W. Surface Finishing Theory and New Technology. Berlin/Heidelberg: Springer. 2018. 497 P.

91.Технологические особенности магнитно-абразивной обработки в условиях цифровых технологий / В.В. Максаров [и др.] // Металлообработка. 2019. № 4. С. 3-10.

92.Федосеев В.Б., Гордеева А.Б., Зацаринная И.А. Теоретический расчет давления в емкостях, заполненных дискретной средой // Вестник ДГТУ. 2011. №2. С. 163-168.

93.Голынский М.Ю., Сиваков В.П. Определение давления технологической щепы на днище и стенки бункера // Вестник Казанского технологического университета. 2013. С. 42-43.

94.Abrasive material // Otec: [сайт]. [2021]. URL: https://www.otec.de/ru/produkty/abrazivnye-materialy (дата обращения: 14.04.2021).

95.Макаров Р.И., Хорошова Е.Р. Методы анализа данных: учеб. пособие / Р. И. Макаров, Е. Р. Хорошева ; Владим. гос. ун-т им. А. Г. и Н. Г. Столетовых. Владимир: Изд-во ВлГУ. 2021. 216 с.