Технологическое обеспечение качества поверхности гидроцилиндров горного оборудования на основе предварительного локального лазерного воздействия тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат наук Ефимов, Александр Евгеньевич

• Ефимов, Александр Евгеньевич
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Ефимов, Александр Евгеньевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ И ТОЧНОСТИ ФОРМЫ В ПРОЦЕССЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ «ШТОК» ГИДРОЦИЛИНДРА

1.1 Анализ основных причин и видов повреждений гидроцилиндров горного оборудования

1.2 Факторы, влияющие в технологическом процессе изготовления детали «шток» гидроцилиндра на точность формы и параметры шероховатости поверхности

1.3 Обзор методов технологического обеспечения шероховатости и точности формы детали «шток» гидроцилиндра

1.4 Обзор литературных источников, постановка цели и задач исследования

ГЛАВА 2 СПОСОБ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ ТИПА «ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ» НА ОСНОВЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ЛОКАЛЬНОГО ЛАЗЕРНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

2.1 Метод предварительного локального лазерного воздействия на поверхностный слой заготовки

2.2 Формирование метастабильной структуры в поверхностном слое сталей при взаимодействии с лазерным излучением

2.3 Моделирование тепловых процессов в поверхностном слое сталей при локальном лазерном воздействии

2.4 Решение дифференциального уравнения теплопроводности при локальном лазерном воздействии на поверхность сталей

2.5 Исследование влияния режимов лазерного воздействия на геометрические размеры метастабильной структуры

2.6 Выводы по второй главе

ГЛАВА 3 ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛИ «ШТОК» С УЧЕТОМ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ЛОКАЛЬНОГО ЛАЗЕРНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

3.1 Упрощение нелинейной математической модели технологической системы механической обработки деталей типа «тел вращения»

3.2 Моделирование динамических процессов технологической системы механической обработки деталей типа «тел вращения» на основе переходного процесса

3.3 Имитационное моделирование влияния локальной метастабильной зоны на динамическую стабильность в технологической системе механической обработки детали типа «тел вращения»

3.4 Выводы по третей главе

ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ МЕТАСТАБИЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ В ПРОЦЕССЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ШЕРОХОВАТОСТИ И ТОЧНОСТИ ФОРМЫ ДЕТАЛИ «ШТОК» ГИДРОЦИЛИНДРА

4.1 Экспериментальные исследования влияния локальной метастабильной структуры в обрабатываемом материале на процесс динамической устойчивости механической обработки

4.2 Экспериментальные исследования влияния предварительного локального лазерного воздействия на стойкость инструмента

4.3 Экспериментальные исследования параметров шероховатости поверхности при использовании метода предварительного локального лазерного воздействия

4.4 Экспериментальные исследования точности формы детали «шток» гидроцилиндра с использованием метода предварительного локального лазерного воздействия

4.5 Экспериментальные исследования влияния локального лазерного воздействия на сегментацию сливной стружки при механической обработке в технологическом процессе изготовления детали «шток» гидроцилиндра

4.6 Рекомендации по технологическому обеспечению шероховатости поверхности и точности формы при механической обработке детали «шток» гидроцилиндра с применением локального лазерного воздействия

4.7 Выводы по четвертой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Технические характеристики приборов

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Патент на способ

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Акт о промышленном опробовании метода предварительного локального лазерного воздействия с последующей механической обработкой

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Акт внедрения результатов диссертационной работы в учебный процесс

ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Технология изготовления детали «шток» гидроцилиндра

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технологическое обеспечение качества поверхности гидроцилиндров горного оборудования на основе предварительного локального лазерного воздействия»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы диссертации. Особенность эксплуатации горношахтного оборудования на этапе проводимых подземных горных выработок обуславливается сложными условиями агрессивной окружающей среды, химической активностью шахтных вод, переменными динамическими нагрузками, взрывоопасностью атмосферы. В результате к машинам и элементам горного производства предъявляется целый комплекс специальных требований: возможность надежного и легкого монтажа -демонтажа узлов и механизмов; соблюдение жестких требований по безопасности; детали горных машин должны обладать достаточным запасом прочности.

Одним из видов механизированных комплексов, отвечающим всем выше перечисленным требованиям, является шахтная крепь, в которой ответственным элементом считаются гидроцилиндры. Основной их функцией служит поддерживание пород кровли в пространстве очистного забоя, исполнение передвижения секций крепи, подъем основания.

Как показывает практика, в процессе эксплуатации гидравлического оборудования возникают непредвиденные отказы и поломки, нарушающие функциональные назначения гидроцилиндров. Анализ причин на целом ряде разрезов доказывает, что основным фактором служит разрушение уплотнительной системы детали шток.

В свою очередь, на разрушение уплотнительной системы влияют предварительно сформированные качественные показатели поверхностности детали штока при шлифовальной операции, на этапе которой возникает эффект шаржирования, образуются концентраторы напряжения, снижающие износостойкость, а также усталостную прочность изготавливаемой детали.

Следовательно, поверхность штока, имеющая вкрапленные абразивные частицы, в совокупности с ударно-вибрационными нагрузками приводит к интенсивному износу уплотнений, нарушая герметизацию гидроцилиндра.

По этой причине на трущиеся контактные поверхности попадают микрочастицы породы и пыли, образуя коррозионные и механические повреждения.

Устранение данных недостатков возможно за счет ухода от круглошлифовальной операции. При этом качественные показатели стоит формировать на этапе механической обработки за счет динамической стабилизации технологической системы.

Наиболее перспективным методом, позволяющим осуществить технологическое обеспечение параметров шероховатости и точности формы изготовления за счет подавления интенсивности вибраций является применение локального лазерного воздействия на обрабатываемую поверхность с последующей механической обработкой. Использование данного метода также позволит повысить стойкость режущего инструмента, увеличить производительность, исключить шлифовальную операцию и решить задачу по сегментации стружки на станках с ЧПУ.

Объектом исследования является обеспечение геометрических параметров точности формы и шероховатости поверхности в технологическом процессе изготовления детали «шток» гидроцилиндра.

Предметом исследования является шероховатость поверхностного слоя и точность формы детали «шток» гидроцилиндра.

Цель работы заключается в технологическом обеспечении заданных показателей шероховатости поверхности и точности формы детали «шток» гидроцилиндра горного оборудования на основе подавления возникающих вибраций в технологической системе механической обработки посредством предварительного локального лазерного воздействия на поверхностный слой обрабатываемого изделия.

Методы исследования работы базировались на основных теоретических положениях технологии машиностроения, теории резания однолезвийным инструментом, теории колебаний. Экспериментальные исследования осуществлялись с применением современных средств

компьютерного моделирования LabVIEW 2013, COMSOL Multiphysics 5.2 а и высокоточных приборов Vibxpert Ex., SURFTEST SJ-210, MMQ 400 CNC.

Достоверность полученных результатов и выводов в диссертационной работе обеспечиваются: точными физико-математическими постановками задач и методов их решения; применением в исследовательской части работы современных методов технологии машиностроения, теории резания материалов, динамики технологической системы и современных вычислительных приборов; высокими показателями сходимости теоретических и экспериментальных значений; положительным опытом внедрения разработанных методик и рекомендаций на предприятиях отечественного машиностроения.

Научная новизна заключается в решении актуальной задачи, направленной на выявление связей между заданными показателями качества поверхности изделия и динамическими свойствами технологической системы, позволяющих разработать новый технологический процесс изготовления детали «шток» гидроцилиндра за счет использования предварительного локального лазерного воздействия на поверхность изделия с последующей механической обработкой.

Составляющими научной новизны являются:

- выявление закономерностей, влияющих на возникновение и интенсивность автоколебаний при механической обработке в процессе изготовления детали «шток» гидроцилиндра;

- выявление подсистем, оказывающих доминирующее влияние на процесс возбуждения автоколебаний при изготовлении в технологическом процессе детали «шток» гидроцилиндра;

- разработка математической модели технологической системы с учетом механических свойств метастабильной структуры и процесса стружкообразования для оценки динамической устойчивости механической обработки при изготовлении деталей типа «тел вращения»;

- установление закономерностей влияния предварительно созданной метастабильной структуры в поверхностном слое изделия на технологическое обеспечение параметров шероховатости поверхности и точности формы детали «шток» гидроцилиндра.

Практическая ценность работы:

- разработанный метод изготовления детали «шток» гидроцилиндра на основе предварительного локального лазерного воздействия по специальной траектории с обеспечением заданных геометрических показателей точности формы, размеров и шероховатости поверхности;

- предложенный технологический процесс изготовления ответственных поверхностей детали «шток» гидроцилиндра на основе метода предварительного локального лазерного воздействия на этапах механической обработки с обеспечением дробления стружки и требуемых параметров шероховатости и точности формы поверхностного слоя (патент № 2578875 «Способ механической обработки с дроблением стружки»);

- рекомендации для выбора параметров предварительно создаваемой в поверхностном слое метастабильной структуры, положительно влияющей на снижение интенсивности автоколебаний при механической обработке, с последующим обеспечением шероховатости и точности поверхности детали «шток» гидроцилиндра в технологическом процессе.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Способ технологического обеспечения параметров шероховатости и точности формы при изготовлении деталей типа «тел вращения» за счет предварительного воздействия на поверхность изделия локальным лазерным излучением с последующей механической обработкой.

2. Математическая модель, учитывающая влияние параметров метастабильной зоны, формируемой на этапе предварительного лазерного воздействия с последующим снятием этого припуска для обеспечения устойчивого процесса механической обработки и сегментирования витков

стружки в диапазоне 150...200 мм при технологическом обеспечении параметров шероховатости и точности формы деталей типа «тел вращения».

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научно-практических конференциях: Всероссийская конференция - конкурс студентов выпускного курса (г. Санкт-Петербург, 2013 г.); Международный форум - конкурс молодых ученых «Проблемы недропользования» (г. Санкт-Петербург, 2013 г.); 1 -ая Региональная межвузовская научно - практическая конференция «Инновационные системы планирования и управления на транспорте и в машиностроении» (г. Санкт-Петербург, 2013 г.); 2-ая Международная научно - практическая конференция «Инновационные системы планирования и управления на транспорте и в машиностроении» (г. Санкт-Петербург, 2014 г.); Международный молодежный научно - промышленный форум «ПРОРЫВ» (г. Екатеринбург, 2015г.); Международный форму - конкурс молодых ученых «Проблемы недропользования» (г. Санкт-Петербург, 2016 г.); 4-ая Международная научно - практическая конференция «Инновации на транспорте и в машиностроении» (г. Санкт-Петербург, 2016 г.); Дом ученых им. М. Горького РАН секция «Технология машиностроения и приборостроения» (г. Санкт-Петербург, 2016 г.).

В полном объеме диссертация заслушана и одобрена на заседании кафедры «Машиностроения» ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский горный университет» в 2017 г.

Основные положения работы и результаты исследований отражены в НИР в рамках выполнения проектной части государственного задания № 9-2642-2014/К от 11 июля 2014 г. Проект: «Разработка и исследование микроструктуры режущей керамики, ее влияние на управление работоспособностью инструмента и параметры качества обработки на станках с ЧПУ».

Методика использования предварительного локального лазерного воздействия на этапе механической обработки опробована в

производственном процессе предприятия ООО «Научно-производственный центр «ЛКТ».

Отдельные научные положения работы приняты к внедрению в учебный процесс подготовки бакалавров по направлению 15.03.01 -Машиностроение, профилю «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств» ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский горный университет».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, 4 из них входят в перечень журналов, рекомендованных ВАК Минобрнауки России. Получен патент на способ № 2578875 от 27.11.2014 г.

Структура и содержание. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Диссертационная работа изложена на 166 страницах машинописного текста, в том числе содержит 28 таблиц, 94 рисунка, 103 наименований литературы.

Работа соответствует паспорту специальности - 05.02.08 «Технология машиностроения». Согласно формуле специальности, в ней «совершенствуются существующие и разрабатываются новые методы обработки и сборки с целью повышения качества изделий машиностроения и снижения себестоимости их выпуска» в соответствии с пунктом (4), а также «соблюдается технологическое обеспечение и повышение качества шероховатости поверхностного слоя, точности и долговечности деталей машин» в соответствии с пунктом (7).

В первой главе приведен обзор состояния актуальной проблемы, направленной на обеспечение точности формы и шероховатости поверхности детали «шток» гидроцилиндра. Проведенный анализ чертежа детали штока позволил выделить поверхности, к которым в технологическом процессе предъявляются повышенные требования по точности формы и шероховатости поверхности. На основании предъявляемых требований рассмотрены существующие методы и способы, позволяющие обеспечить заданное качество высокоответственных поверхностей детали шток в

технологическом процессе посредством подавления автоколебаний при механической обработке. Проведенный анализ в соответствии с целью работы позволил сформулировать задачи планируемых экспериментальных исследований.

Во второй главе рассматривается метод, позволяющий обеспечить заданные показатели точности формы и шероховатости поверхности в процессе изготовления деталей типа «тел вращения» за счет нанесения предварительного локально лазерного воздействия на поверхность изделия по прямой траектории с последующими этапами механической операции. На основании имитационного моделирования в программной среде COMSOL Multiphysics и проведенных экспериментальных исследований определено влияние режимов лазерного воздействия на геометрические параметры формируемой метастабильной структуры и механические свойства. Это позволит предварительно на этапах механической обработки выбрать необходимую глубину и ширину сформированной метастабильности.

В третей главе выбрана математическая модель, описывающая поведение четырехконтурной технологической системы механической обработки, включающей подсистемы «инструмент» и «заготовка». Переход от сложной многомерной к упрощенной модели осуществлялся по методике проф. В.Л. Вейца. Учет переходного процесса, обусловленного метастабильной зоной, производится через переключатель, вводящий в систему коэффициенты и механические свойства, отличные от основного металла. Решение полученной системы дифференциальных уравнений с учетом переходного процесса реализовывалась в программной среде № LabVIEW 2013 SP1.

В четвертой главе проведены экспериментальные исследования по отработке технологии изготовления ответственных поверхностей детали «шток» гидроцилиндра. Рассмотрены практические вопросы, связанные с изготовлением в технологическом процессе детали шток на основе использования перед механической обработкой предварительного

локального лазерного воздействия, позволяющего обеспечить параметры шероховатости поверхности по значению Яа и требования по отклонениям от цилиндричности, круглости, прямолинейности, решая проблему по сегментации стружки. Следовательно, это дает возможность в технологическом процессе отказаться от круглошлифовальной операции.

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ И ТОЧНОСТИ ФОРМЫ В ПРОЦЕССЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ «ШТОК» ГИДРОЦИЛИНДРА

1.1 Анализ основных причин и видов повреждений гидроцилиндров горного оборудования

Особенность эксплуатации горно-шахтного оборудования на этапе проводимых подземных горных выработок обуславливается сложными условиями. К ним относятся агрессивная окружающая среда, ограниченность рабочей зоны, химическая активность шахтных вод, переменные динамические нагрузки, высокие показатели температуры, взрывоопасность атмосферы. В результате, к машинам и элементам горного производства предъявляются целый комплекс специальных требований. Во - первых, возможность надежного и легкого монтажа - демонтажа узлов и механизмов. Во - вторых, для защиты от опадания внутрь гидросистем микрочастиц пыли и породы должны применять пылеулавливатели и влагопоглотители. В -третьих, детали горных машин должны обладать достаточным запасом прочности для дальнейшего восприятия высоких нагрузок. В - четвертых, соблюдение жестких требований безопасности в условиях применения горных машин и электрооборудования [78].

В современных шахтах по добыче угля применяются различные виды машин и оборудования. Одним из таких видов являются механизированные комплексы. Основным функциональным элементом в комплексе, отвечающим всем выше перечисленным требованиям, служит механизированная гидрофицированная крепь (Рисунок 1.1), являющаяся важнейшим компонентом горно-шахтного оборудования, определяющая работоспособность и производительность всего очистного забоя. Шахтная крепь представляет собой самопередвигающиеся секции, расположенные по всей длине лавы, выполняющие следующие технологические операции:

поддерживание кровли в лаве; управление горным давлением; защита от обрушения кровли [11].

Рисунок 1.1 - Секция механизированной шахтной крепи

Наиболее ответственным конструктивным элементом механизированной крепи считаются гидроцилиндры, работающие в сочетании с предохранительными и разгрузочными клапанами, индикаторами давления.

В основу конструкции шахтной крепи входят поршневые гидроцилиндры двухстороннего действия (Рисунок 1.2), где: 1 - цилиндр; 2 - шток; 3 - стакан; 4 - проушина; 5 - поршень; 6 и 7 -защитные кольца; 8 -стопорная гайка; 9 - кольцо; 10 - масленка; 11 - грязесъемник; 12 - кольцо опорно-направляющее поршневое; 13 - кольцо опорно-направляющее штоковое; 14 - поршневое уплотнение; 15 - манжет [39].

Основной функцией гидроцилиндров является поддерживание пород кровли в пространстве очистного забоя, а также исполнение передвижения секций крепи, выдвижение устройства удерживающего груди забоя, подъем основания [78].

2 9 1 12 н 8 10

Рисунок 1.2 - Общий вид силового гидроцилиндра механизированной крепи

Как показывает практика, в процессе эксплуатации гидравлического оборудования возникают непредвиденные отказы и поломки, нарушающие функциональные назначения гидроцилиндров. Проведенный анализ причин позволил установить, что основным фактором служит разрушение уплотнительной системы детали шток.

В свою очередь на разрушение уплотнительной системы влияют предварительно сформированные качественные показатели поверхностности детали штока, зависящей от условий машиностроительного производства. В частности, при обеспечении требуемых параметров шероховатости поверхности в технологическом процессе на этапе круглошлифовальной операции, существует проблема, связанная с возникновением нежелательного эффекта шаржирования, приводящего к насыщению обрабатываемой поверхности детали абразивными микрочастицами от шлифовального круга.

Помимо этого, при круглошлифовальной операции могут возникнуть шлифовочные прижоги, способствующие изменению структуры в поверхностном слое металла. Вследствие этого на пограничных участках преобразованной структуры образуются шлифовочные трещины, создающие концентратор напряжения и снижающие износостойкость, а также усталостную прочность изготавливаемой детали (Рисунок 1.3) [8].

Следовательно, поверхность детали штока, имеющая вкрапленные абразивные частицы в совокупности с высокими ударно-вибрационными

нагрузками приводит к интенсивному износу уплотнений, усиливающимся сниженной усталостной прочностью, и, как правило, нарушает герметизирующую способность гидроцилиндра.

А

1

• —_— 7

1 —•-

V 1

/ - _ _

о ь МПа

508(52!

4 70(Ш

ши;

392(Ш

353136)

31Ш2)

0 1 2 3 4 5 6 н-ю6

Рисунок 1.3 - Влияние шлифовочных прижогов на предел выносливости стали 40Х, где: 1 - без прижогов; 1 - c прижогом

По этой же причине происходит попадание на контактные поверхности штока и гильзы частиц породы, мелкого песка, приводящих при абразивном и адгезионном износе к механическим повреждениям в виде сколов, задиров, а также создающих условия для формирования коррозионного разрушения. В результате, это может повлечь за собой очевидные экономические потери при затрате на монтаж - демонтаж секции крепи, а также стать причиной нарушения работы всего очистного забоя.

Таким образом, проведенный анализ позволяет сделать вывод о том, что при обеспечении заданных в технологическом процессе значений шероховатости поверхности и точности формы на этапе изготовления детали «шток» гидроцилиндра необходимо отказаться от круглошлифовальной операции с целью предотвращения образования нежелательных факторов в виде шаржирования, снижения усталостной прочности и износостойкости. При этом качественные показатели стоит формировать на этапе механической операции. Однако для достижения заданных качественных показателей требуется учесть требования технологического процесса и

факторы, во многом определяющие формируемую шероховатость и точность формы детали шток, рассмотрение которых будут производиться в следующем пункте.

1.2 Факторы, влияющие в технологическом процессе изготовления детали «шток» гидроцилиндра на точность формы и параметры шероховатости поверхности

Проведя анализ действующего технологического процесса штока гидроцилиндра выявлено, что изготовление детали производится из марки стали 40Х, химический состав и механические свойства которой представлены в таблицах 1.1, 1.2. Самые высокие требования предъявляются к поверхности штока на участке длиной 278 ± 0,18 мм с диаметром 03О10,020 (Рисунок 1.4), где необходимо помимо обеспечения параметра шероховатости по значению Да = 0.16 мкм, соблюсти назначение допуска на округлость, цилиндричность и прямолинейность не более чем 0,1 мм. Также фаску под углом 30° на детали необходимо изготовить с параметрами Да = 0.63 мкм, а прилегающий к нему торец по Да = 2.5 мкм. Допуск торцевого биения на диаметр 030—относительно оси А не должен превышать 0,06 мм, а радиальное биение -0,1 мм.

Формирование качества поверхности на цилиндрическом участке штока 278 ± 0,18 мм с диаметром 030—0'072 осуществляется с учетом круглошлифовальной операции, которая как уже описывалось ранее, приводит к формированию шаржированной поверхности, а также усталостной прочности и сниженной износостойкости, нарушая эксплуатационные свойства гидроцилиндра [8]. В целях устранения негативных последствий необходимо уйти от крглошлифовальной операции, достигая заданные показатели геометрической точности формы и шероховатости поверхности в технологическом процессе изготовления детали «шток» гидроцилиндра на этапах механической обработки.

Стоит выделить то факт, что формирование качественных показателей на этапах механической обработки требует проведения глубокого анализа, позволяющего выявить факторы, оказывающие наибольшее влияние на шероховатость и точность формы при изготовлении прецизионной детали «шток» гидроцилиндра. Решение этой проблемы позволит в соответствии с технологическим процессом соблюсти, необходимые показатели ответственных поверхностей штока, как показано на чертеже, без учета шлифовальной операции.

Рисунок 1.4 - Технологические требования, предъявляемые к детали «шток»

гидроцилиндра

Таблица 1.1 - Химический состав стали 40Х (ГОСТ 4543-71)

С,% Si,% Ш,0/» №, % не более S, % не более Р, % не более Сг, % не более Си, % не более Бе, %

0,36 -0,44 0,17 -0,37 0,5-0,8 0,3 0,035 0,035 0,8-1,1 0,3 ~97

Таблица 1.2 - Механические свойства стали 40Х

Предел прочности ств, МПа Предел текучест истт , МПа Относительно е удлинение 5, % Относительно е сужение Ф, % Твердость НВ, МПа Удельный вес, г/см3 Модуль упругости Е, МПа

530 275 13 30 156-197 7,85 2,14105

Так, формирующаяся шероховатость поверхностного слоя на этапе механической обработки детали «шток» гидроцилиндра зависит от ряда следующих приведенных факторов (Рисунок 1.5) [70]:

- геометрической части режущего инструмента определяющейся состоянием угла в плане вспомогательным углом в плане радиусом при вершине г, а также влиянием кинематического перемещения инструмента;

- колебательного движения инструмента 12 относительно обрабатываемой поверхности заготовки, зависящего от V - скорости резания, t - глубины резания, С; - жесткости технологической системы, НВ -твердости заготовки;

- упругопластической деформации срезаемого слоя при контакте режущего инструмента с обрабатываемой поверхностью 13.

- шероховатости инструмента , описывающегося значениями Я'2' -шероховатости вершины резца и 5 - подачей.

Рисунок 1.5 - Схема расчета высотного профиля шероховатости поверхности при механической обработке, где: 1 - действительный профиль; 2 - реальный профиль

В совокупности эти четыре фактора определяют среднюю высоту профиля шероховатости, образующуюся при механической обработке.

На точность формы в технологическом процессе изготовления высокоответственной детали «шток» гидроцилиндра может повлиять [3, 35, 38]: размерный износ инструмента; наростообразование на режущей кромке инструмента (Рисунок 1.6); недостаточная жесткость технологической системы станка; вибрации при механической обработке.

\ АНК

Рисунок 1.6 - Влияние наростообразования на отклонение от точности в поперечном сечении ДЯ^ и на увеличение шероховатости поверхности по параметру , где: 1 -режущий инструмент; 2 - нарост; 3 - обрабатываемая поверхность; 4 - стружка; 5рез -угол резания; 5рез - угол резания при образовавшемся наросте

Рассмотрим более подробно некоторые из перечисленных выше факторов, оказывающих наибольшее влияние на параметры шероховатости поверхности и геометрическую точность формы в технологическом процессе изготовления детали «шток» гидроцилиндра.

Как показали исследования [47, 57], на формирование шероховатости при механической обработке наибольшее влияние оказывает воздействие значения 5 подачи, геометрической формы углов и неровности режущей части инструмента. Так, за один оборот детали на величину подачи 5, мм/об совершается движение из положения Л' ^ А (см. Рисунок 1.7, а), в результате которого инструмент оставляет на поверхности часть несрезанного металла в виде неровностей.

В результате, при уменьшении величины подачи происходит уменьшение высоты неровности (см. Рисунок 1.7, б). В свою очередь, изменение главного угла в плане ^ и вспомогательного влечет за собой изменения, как высоты, так и формы неровностей поверхности (см. Рисунок 1.7, в). Увеличение радиуса закругления вершины резца от т^ до г2 (см.

Рисунок 1.7, г, д) приводит к уменьшению расчетной высоты неровностей. Таким образом, из числа внешних геометрических факторов наибольшее

влияние на шероховатость оказывает г радиус скругления.

5 I

д)

Рисунок 1.7 - Влияние геометрических углов режущего инструмента на шероховатость

поверхности

На рисунке 1.8 показано влияние радиуса при вершине резца на параметры шероховатости Я2 и Яа обработанной поверхности при различных

подачах. Из приведенных данных видно, что увеличение радиуса при вершине снижает показания обработанной поверхности.

О 0,1 0,2 0,3 ОА $ мм/об

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ефимов, Александр Евгеньевич, 2017 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Анкудинов, В.Е. Компьютерное моделирование процессов переноса и деформации в сплошных средах: Учеб. пособие: 1-е издание / В.Е. Анкудинов, Д.Д. Афлятунова, М.Д. Кривилев, Г.А Гордеев. - Ижевск: Изд-во Удмуртский университет, 2014. - 108 с.

2. Абильсиитов, Г.А. Технологические лазеры: Справочник: В 2т. Т.1: Расчет, проектирование и эксплуатация / Г.А. Абильсиитов, В.С. Голубев, В.Г. Гонтарь и др.; Под общ. ред. Г.А. Абильсиитов. - М.: Машиностроение, 1991. - 432 с.

3. Амосов, И.С. Точность, вибрации и чистота поверхности при токарной обработке / И.С. Амосов, В.А. Скраган. - Л.: Машгиз, 1953. - 67 с.

4. Армарего, И.Дж.А. Обработка металлов резанием / И.Дж.А. Армарего, Р.Х. Браун. - М.: Машиностроение, 1977. - 325 с.

5. Бабаков, И.М. Теория колебаний / И.М. Бабаков. - М.: Наука, 1968. - 559 с.

6. Бармин, Б.П. Вибрации и режимы резания / Б.П. Бармин. - М.: Машиностроение, 1979. - 72 с.

7. Безъязычный В.Ф. Расчет режимов резания: Учеб. пособие / В.Ф. Безъязычный, И.Н. Аверьянов, А.В. Кордюков. - Рыбинск: РГАТА, 2009. -185 с.

8. Благовский, О.В. Управление формированием остаточных напряжений в ответственных деталях при их изготовлении с использованием ультразвуковых колебаний / О.В. Благовский. - Дисс. канд. техн. наук - Ульяновск.: УГТУ, 2015. - 147 с.

9. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов / В.Ф. Бобров. - М.: Машиностроение, 1975. - 344 с.

10. Бржозовский, Б.М. Динамический мониторинг технологического оборудования / Б.М. Бржозовский, В.В. Мартынов, И.Н. Янкин и др.; СГТУ

- Саратов: издательство СГТУ, 2008. - 312 с.

11. Бритарев, В.А. Горные машины и комплексы: Учеб. пособие для техникумов / В.А. Бритарев, В.Ф. Замышляев. - М.: Недра, 1984. - 288 с.

12. Ванчурин, А.Н. Автоматизация и управление процессом стружкодробления обрабатываемого материала при предварительном пластическом воздействии / А.Н. Ванчурин. - Дисс. канд. техн. наук -СПб.: СЗТУ, 2006. - 221 с.

13. Васильков, Д.В. Моделирование процесса стружкообразования на основе кусочно - линейной аппроксимации / Д.В. Васильков, В.Л. Вейц. // СПбИмаш - 1998. - №1. - С. 16 - 21.

15. Васин, С.А. Прогнозирование виброустойчивости инструмента при точении и фрезеровании / С.А. Васин. - М.: Машиностроение, 2006. -384 с.

17. Вейц, В.Л. Динамика и управление процессом стружкообразования при лезвийной механической обработке / В.Л. Вейц, В.В. Максаров. - СПб.: СЗПИ, 2000. - 160 с.

20. Вейц, В.Л. Повышение устойчивости технологической системы при управлении реологическими параметрами процесса стружкообразования / В.Л. Вейц, В.В. Максаров. // Машиностроение и автоматизация производства: Межвуз. сб. Вып. 16. - СПб.: СЗПИ, 1999. - С. 19 - 29.

21. Вибрации в технике: Справочник. В 6т. Т.2. Колебания нелинейных механических систем / Под ред. И.И. Блехмана — М.: Машиностроение, 1979. - 351 с.

22. Ганзбург, Л.Б. Процесс точения при предварительном локальном воздействии на обрабатываемый материал / Л.Б. Ганзбург, В.В. Максаров, Д.Ю. Тимофеев. // Машиностроение и автоматизация производства: Межвуз. сб. - СПб.: СЗПИ, 1998. - №8 - С.87 - 94.

23. Ганзбург, Л.Б. Метод электроконтактного воздействия на

труднообрабатываемый материал / Л.Б. Ганзбург, В.В. Максаров, Д.Ю. Тимофеев. // Машиностроение и автоматизация производства: Межвуз. сб. Вып. 11. - СПб.: СЗПИ, 1998.- С.92 - 97.

24. Глухарев, Ю.Д. Техническое обслуживание и ремонт горного оборудования / Ю.Д. Глухарев, В.Ф. Замышляев; Под ред. В.Ф. Замышляев. - М: Академия, 2003 - 400с.

25. Горбунов, В.А. Моделирование теплообмена в конечно-элементном пакете FEMLAB: Учеб. пособие / В.А. Горбунов. - Иваново: Изд-во ИГЭУ им. В.И. Ленина, 2008. - 216 с.

26. Горбунов, О.И. Автоматизация и управление процессом стружкодробления при тонком точении материала аустенитного класса / О.И. Горбунов. - Дисс. канд. техн. наук - СПб.: СЗТУ, 2009. - 199 с.

27. Григорьянц, А.Г. Методы поверхностной лазерной обработки / А.Г. Григорьянц, А.Н. Сафонов. - М.: Высш. шк., 1987. - 187 с.

28. Григорьянц, А.Г. Основы лазерного термоупрочнения сплавов: Учеб. пособие для вузов / А.Г. Григорьянц, А.Н. Сафонов; Под ред. А.Г. Григорьянц. - М.: Высш. шк., 1988. - 159 с.

29. Григорьянц, А.Г. Основы лазерной обработки материалов / А.Г. Григорьянц. - М.: Машиностроение, 1989. - 304 с.

30. Григорьянц, А.Г. Технологические процессы лазерной обработки: Учеб. пособие для вузов / А.Г. Григорьянц, И.Н. Шиганов, А.И. Мисюров; Под ред. А.Г.Григорьянц. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2006. - 664 с.

31. Гуляев, А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. - М.: Металлургия, 1986. -544 с.

32. Гуревич, Я.Л. Режимы резания труднообрабатываемых материалов / Я.Л. Гуревич. // Справочник 2 - е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, 1986. - 240 с.

33. Ефимов, А.Е. Патент №2578875 Российская федерация. Способ

механической обработки с дроблением стружки / В.В. Максаров, А.Е. Ефимов - №2578875; заявлено 27.11.2014 г.; опубликовано 01.03.2016 г.

34. Ефимов, А.Е. Технологическое обеспечение шероховатости поверхностного слоя на основе моделирования переходных процессов / В.В. Максаров, Р.В. Вьюшин, А.Е. Ефимов // Металлообработка. - 2017. -№2. - С. 39-45.

35. Ефимов, А.Е. Повышение точности и качества изготовления в технологическом процессе прецизионных поверхностей гидроцилиндров шахтных крепей на основе локального термического воздействия / В.В. Максаров, Д.Ю. Тимофеев, А.Е. Ефимов // Металлообработка. - 2016. -№2. - С. 35-40.

36. Егоров, В.И. Применение ЭВМ для решения задач теплопроводности / В.И. Егоров. - СПб.: СПб ГУ ИТМО, 2006. - 77 с.

37. Жарков, И.Г. Вибрации при обработке лезвийным инструментом / И.Г. Жарков. - М.: Машиностроение, 1986. - 186 с.

38. Жесткость, точность и вибрации при механической обработке / под ред. В.А. Скрагана. - М. - Л.: Машгиз, 1956. - 194 с.

39. Жетесов, С.С. Развитие теории расчета механизированных крепей: Учебник для вузов / С.С. Жетесов, М.Р. Нургужин, Г.С. Жетесова. - Караганда: Издательство КарГТУ, 2003. - 160 с.

40. Зарс, В.В. Вопросы самовозбуждения вибраций металлорежущих станков / В.В. Зарс. - Дис. докт. техн. наук - Л.: ЛПИ, 1972. - 238 с.

41. Ильницкий, И.И. Колебания в металлорежущих станках и пути их устранения / И.И. Ильницкий - М.: Машгиз, 1958. - 142 с.

42. Каширин, А.И. Исследование вибраций при резании металлов / А.И. Каширин. - М. - Л.: АН СССР, 1944. - 232 с.

43. Кедров, С.С. Колебания металлорежущих станков / С.С. Кедров. -М.: Машиностроение, 1978. - 200 с.

45. Кудинов, В.А. Динамика станков / В.А. Кудинов. - М.: Машиностроение, 1967. - 359 с.

46. Леонидов П.В. Технологическое обеспечение шероховатости поверхности силовых гидроцилиндров судового оборудования на основе виброустойчивой инструментальной системы / П.В. Леонидов. - Дисс. канд. техн. наук - СПб.: СПГУ, 2016. - 175 с.

47. Макаров, А.Д. Оптимизация процессов резания / А.Д. Макаров. -М.: Машиностроение, 1976. - 278 с.

48. Максаров, В.В. Теория и методы моделирования и управления процессом стружкообразования при лезвийной механической обработке / В.В. Максаров. - Дисс. док. техн. наук - СПб.: ГТУ, 1999. - 340 с.

49. Максаров, В.В. Анализ реологических уравнений для моделирования процесса резания / В.В. Максаров, Е.Б. Козлова. // Машиностроение и автоматизация производства: Межвуз. сб. - СПб.: СЗПИ, 1999. - №13 - С.47 - 51.

50. Максаров, В.В. Теория и практика моделирования и управления в области прогнозирования динамических свойств технологических систем / В.В. Максаров, Ю.Ольт. // Металлообработка. -2012. - № 2. - С.7 - 13.

51. Материаловедение и технология металлов / Под ред. Г.П. Фетисова. - М.: Высш. шк., 2001. — 638 с.

52. Мурашкин, Л.С. Исследования динамики процесса резания / Л.С. Мурашкин. - Дис. док. техн. наук - Л.: ЛПИ, 1958. - 348 с.

53. Мурашкин, Л.С. Прикладная нелинейная механика станков / Л.С. Мурашкин, С.Л. Мурашкин. - Л.: Машиностроение, 1977. - 192 с.

54. Мурашкин, С.Л. Колебания и устойчивость движения систем станков с нелинейными характеристиками процесса резания / С.Л. Мурашкин. - Дис. докт. техн. наук. - Л.: ЛПИ, 1980. - 548 с.

55. Петрешин, Д.И. Технологическое обеспечение шероховатости

обрабатываемых поверхностей деталей машин на основе адаптивного управления / Д.И. Петрешин. - Дисс. канд. техн. наук - Брянск.: БГТУ, 2001. - 167 с.

56. Подураев, В.Н. Обработка резанием с вибрациями / В.Н. Подураев. - М.: Машиностроение, 1970. - 351 с.

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

58. Подураев, В.Н. Автоматически регулируемые и комбинированные процессы резания / В.Н. Подураев. - М.: Машиностроение, 1977. - 304 с.

59. Пуш, В.Э. Металлорежущие станки: Учеб. Для машиностроительных вузов / В.Э. Пуш; Под ред. - В.Э. Пуш. - М.: Машиностроение, 1985. -256с.

60. Пуш, В.Э. Малые перемещения в станках / В.Э. Пуш. - М.: Машгиз, 1961. - 123 с.

62. Суранов, А.Я. Справочник по функциям LabView / А.Я. Суранов. - М.: ДМК Пресс, 2007. - 536 с.

63. Соколовский, А.П. Вибрации при работе на металлорежущих станках / А.П. Соколовский. - В кн.: Исследование колебаний при резании металлов - М.:Машгиз, 1958. - C. 3 - 23.

64.Солнцев, Ю.П. Металловедение и технология металлов / Ю.П. Солнцев, В.А. Веселов, В.П. Демянцевич. - М.: Металлургия, 1988. - 512 с.

65. Справочник технолога-машиностроителя в 2т. Т. 1 / Под ред. А.М.Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова и др., 5е изд. перераб. и доп. - М.:Машиностроение, 2001. - 912 с.

66. Справочник технолога-машиностроителя в 2т., Т. 2 / Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова и др., 5е изд. перераб. и доп. - М.:Машиностроение, 2001. - 905 с.

67. Станочные приспособления: Справочник в 2т. Т.2 / Под ред. Б.Н.

Вардашкина, В.В. Данилевского. - М.: Машиностроение, 1984. - 656 с.

68. Старков, В.К. Обработка резанием. Управление стабильностью и качеством в автоматизированном производстве / В.К. Старков. - М.: Машиностроение, 1989. - 296 с.

69. Старков, В.К. Физика и оптимизация резания материалов / В.К. Старков. - М.: Машиностроение, 2009. - 640 с.

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

71. Талантов, Н.В. Физические основы процесса резания, изнашивания и разрушения инструмента / Н.В. Талантов . - М.: Машиностроение, 1992. - 240 с.

72. Ташлицкий, Н.И. Первичный источник энергии возбуждения автоколебаний при резании металлов / Н.И. Ташлицкий. // Вестник машиностроения. - 1960. - № 2.- С.45- 50.

73. Тимофеев, Д.Ю. Автоматизация и управление процессом стружкодробления на основе предварительного термического воздействия на обрабатываемый материал / Д.Ю. Тимофеев. - Дисс. канд. техн. наук -СПб.: СЗТУ, 2004. - 206 с.

74. Тлустый, Дж. Сравнительное использование ударного и гармонического возбуждения при исследовании конструкций металлорежущих станков / Дж.Тлустый, К.С.Лоу, К.Партибаи. // Труды Американского общества инженеров-механиков. Конструирование и технология машиностроения. Пер. с англ. - М.: Мир - 1974. - №1 -С 89 -99.

75. Тлустый, И. Автоколебания в металлорежущих станках / И. Тлустый. // Пер. с чеш. - М.: Машгиз, 1956. - 395 с.

76. Точность механической обработки и пути ее повышения / Под ред. А.П. Соколовского. - М. - Л.: Машгиз, 1951. - 560 с.

77. Трент, Е.М. Резание металлов / Е.М. Трент. Пер. с англ. - М.: Машиностроение, 1980. - 263 с.

78. Тургель, Д.К. Горные машины и оборудование подземных разработок: Учеб. пособие / Д.К. Тургель. - Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2007. - 302 с.

79. Харанжевский, Е.В. Физика лазеров, лазерные технологии и методы математического моделирования лазерного воздействия на вещество / Е.В. Харанжевский, М.Д. Кривилев; Под общ. ред. П.К. Галенко.

- Ижевск: Изд-во Удмуртский университет, 2011. - 187 с.

80. Фетисов, Г.П. Материаловедение и технология металлов: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов / Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман, В. С. Гаврилюк и др.; Под ред. Г.П. Фетисова. -М.: Высшая школа, 2001. - 638 с.

81. Фридман, Л.Б. Механические свойства металлов / Л.Б. Фридман.

- М.: Машиностроение, 1974. - 472 с.

82. Чечурин, С.Л. Параметрические колебания и устойчивость периодического движения / С.Л. Чечурин. - Л.: Изд. ЛГУ, 1983. - 134 с.

83. Шведов, Н.Г. Автоматизация и управление процессом многолезвийной механической обработки на основе динамического моделирования технологической системы / Н.Г. Шведов. - Дисс. канд. техн. наук - СПб.: СЗТУ, 2008. - 154 с.

84. Эльясберг, М.Е. Упрощенная модель многоконтурной динамической системы для расчета станка на устойчивость при резании / М.Е. Эльясберг, В.А.Демченко. // Станки и инструмент, 1987. - №8 - С. 4 -7.

85. Эльясберг, М.Е. Повышение устойчивости автоколебательной системы при воздействии периодического изменения скорости резания / М.Е. Эльясберг, М.Г. Биндер. // Станки и инструмент. - 1989. - №10. - С. 19 - 21; №11. - С. 6 - 8.

86. Эльясберг, М.Е. Автоколебания металлорежущих станков / М.Е. Эльясберг. // Теория и практика. - СПб.: Изд. ОКБС, 1993. - 180 с.

87. Altintas, Y. Chatter Stability of Metal Cutting and Grinding / Y. Altintas, M.Weck. // Annals of the CIRP 53, 2004. - №2. - P. 619 - 642.

88. Altintas, Y. Manufacturing Automation: Metal Cutting Mechanics, Machine Tool Vibrations, and CNC Design / Y. Altintas. - New York: Cambridge University Press, 2000. - Vol. 286.

89. Bhattacharyya A. Metal Cutting theory and practice / A. Bhattacharyya. New Central Book Agency, 1996. - P.

90. Chen, S.G. Computational Stability Analysis of Chatter in Turning / S.G. Chen, A.G. Ulsoy, Y. Koren. // Journal of Manufacturing Science and Engineering, Research Paper, 1997. - № 4A. - P. 457 - 460.

91. Chockalingam, P. Surface Roughness and Tool Wear Study on Milling of AISI 304 Stainless Steel Using Different Cooling Conditions / P. Chockalingam, Lee Hong Wee. // International Journal of Engineering and Technology, - 2012. - Vol.2. - № 8. - P. 1386 - 1391.

92. Daisuke, M. Vibration suppressing cutting tool. United State Patent. № 7591209 B2, Int. Cl. B23B 27/00. Pub. Date: Sep. 22. 2009.

93. Danek, O. Selbsterregte schwingungen an Werkzeugmaschinen / O. Danek, M. Polacek, L. Spacek, J. Tlusty. - Berlin: Verlag Technik, 2000. - Vol. 431.

94. Doi, S. On the chatter vibrations of lathe tools / S. Doi, S. Kato. // Transactions of ASME, 1956. - Vol. 78. - P. 1127-1134.

95. Fitzpatrick, M. Machining and CNC Technology / M. Fitzpatrick. -New York: The McGraw-Hill Companies, 2014. - P. 856.

96. Hoffman, P.J. Precision Machining Technology / P.J. Hoffman, E.S. Hopewell. - New York: Delmar, 2012. - P. 770.

97. Lopez de Lacalle, L.N. Machine tools for high performance machining / L.N. Lopez de Lacalle, A. Lamikiz. - London: Springer-Verlag, 2009. - P. 456.

98. Maekawa, K. Finite element simulation of three-dimensional continuous chip formation processes / K. Maekawa, T. Kitagawa, T. Shirakashi, T. Childs. // ASPE Annual Meeting, Seattle, 1993. - P. 519-522.

99. Ramaraj, T.C. Tool Fracture at the End of a Cut / T.C. Ramaraj, S. Santhanam, M.C. Shaw. // Journal of Engineering for Industry. - 1988. - №4. -P. 333-338.

100. Ravindra, H.V. Modelling of tool wear based on cutting forces in turning / H.V. Ravindra, Y. G. Srinivasa, R. Krishnamurthy. - 1993 P. 25-32.

101. Tobias, S. Schwingungen an Werkzeugmaschinen / S.A. Tobias. -München: Carl-Hanser-Verlag, 1961. - vol. 322.

102. Trent, E.M. Metal Cutting / E.M. Trent, P.K. Wright. - Boston: Butterworth-Heinemann, 2000. - P. 464.

103. Wu, D.W. Comprehensive dynamic cutting force model and its application to wave-removing processes / D.W. Wu. // Journal of Engineering for Industry, 1989. - № 2. - P.153 - 161.

Таблица ПА1 - Технические характеристики прибора «Surftest» (Япония)

Модель 5/- 210 Р

№ 178-930-2 D

Назначение Измерение шероховатости поверхностей

Диапазон измерений

По оси Z 350 мкм

По оси X 12,5 мм

Блок привода

Скорость измерения 0,25 мм/сек; 0,5 мм/сек

Скорость возврата 0,8 мм/сек

Длина кабеля 1 м

Масса 190 г

Датчик

Тип Стандартный (178 — 395)

Метод измерений Индуктивный метод

Диапазон измерений 350 мкм

Щуп Алмазный наконечник

Радиус 2 мкм

Радиус опоры 40 мм

Измерительное усилие 0,75 мН

Масса 18 г

Дисплейный блок

Профили Исходный профиль (Р), Профиль шероховатости (Д), ШМ 4776

Параметры Да, Ду, Дг, Д^ Др, 5ш, 5, Рс, Д3г, шг, Л1, Л2, Яд, Д£, Др£, Д^, Мг 1, Мг 2, Ко

Аналитические графики -

Стандарты шероховатости

Длина оценки (¿) 0,25 мм, 0,8 мм, 2,5 мм

Отсечка шага /с: 0,25 мм, 0,8 мм, 2,5 мм

/я: 2,5 мкм, 8 мкм

Число базовых длин х 1, х 3,х 5,х Ь

2СД — 75%, 2СД — 75%

Фильтр (фазокорректированный фильтр), Гауссов фильтр

Вертикальное увеличение изображения на дисплее -

Горизонтальное увеличение изображения на дисплее -

Диапазон отображаемых величин Да, Дд: 0,01 мкм — 100 мкм; Ду, Дг, Д^ Д3г, Д^, Др£, Д£, Др: 0,02 мкм — 350 мкм; Ко: 0,00 — 10,00 (мм3/см2); 5,5т: 2 мк — 4000мкм; Рс: 2,5/см— 50/см; Мг 1, Мг 2: 0 — 100 %; шг: 1 — 100 %

Принтер Дополнительное оборудование

Статистика -

Оценка допусков Значения верхнего / нижнего пределов

Сохранение настроек измерения -

Спящий режим (выключение) Автоматически после 30 секунд бездействия

Калибровка Автоматическая калибровка Ввод значений и измерение эталона шероховатости

Источник питания Сетевой адаптер ЛС (£С 7,5 В 1,5 Вт) или встроенный заряжаемый аккумулятор

Аккумулятор Время зарядки: 12 часов (на 500 измерений)

Ввод / вывод данных Д5 — 232 С интерфейс для ввода / вывода, DЮIMATIC выход

Масса 290 г

Таблица ПА2 - Технические характеристики прибора «ММР 400 СКС» (Германия)

Модель блока ММС 400 СМС

Модель щупа Г7Ж

Номер блока 5440763

Номер щупа 5440780

Назначение Измерение отклонения формы и погрешности позиционирования

Диапазон измерений

По оси 1 350 мм

По оси X 12,5 мм

Устройство измерения круглости, -ось

Отклонение круглости (измерение высоты) 0.01 мкм + 0.00025 мкм/мм

Осевое отклонение (измерение радиуса) 0.02 мкм + 0.0001 мкм/мм

Автоматический центровочно-наклонный стол

Диаметр стола 285 мм

Нагрузка стола 600 Н

Скорость вращения 1 — 10 об\мин

Вертикальный блок, -ось

Длина измерения 350 мм

Отклонение прямолинейности / 100 мм измеренной длины 0,15 мкм

Отклонение прямолинейности /полная измеренная длина 0,3 мкм

Отклонение параллельности 7/С -оси в направлении измерения 0,5 мкм

Скорость измерения 0,5 — 20 мм\сек

Скорость позиционирования 0,5 — 100 мм\сек

Горизонтальный блок, X - ось

Длина измерения 180 мм

Отклонение прямолинейности / 100 мм измеренной длины 0,4 мкм

Отклонение прямолинейности /полная измеренная длина 0,8 мкм

Отклонение перпендикулярности X /С-оси в направлении измерения 1 мкм

Скорость измерения 0,5 — 20 мм\сек

Скорость позиционирования 0,5 — 30 мм\сек

Данные инструмента

Максимальное расстояние (радиус) - ось 220 мм

Максимальный внешний радиус измерения От — 45 мм до 135 мм

Измерение внешней высоты (Г7Ж) От 125 мм до 475 мм

Данные основного блока

Габариты 1,079 мм х 836 мм х 555 мм

Вес 245 кг

Питание 115 В — 230 В + 6% — 10%, 50 / 60 Гц, 60 Вт

(Германия)

Входные каналы 2 аналоговых входа: напряжение (ЛС/£С, ±30 В макс.); ток (ЛС/ЯС, ±30 мЛ макс.); /СР сигнал (2 мЛ, 24 В макс.); LineDrive акселерометр (10 В, 10 шЛ макс.)

1 аналоговый вход для измерения температуры Термопара (МСгМ)

1 + 1 Импульс/Тахо (скорость вращ., триггер, фаза) Импульс & ЛС сигнал: 0В ... +26В или —26В ...0В

Аналоговые каналы Диапазон частот: 0,5 Гц ... 40 кГц; Динам. диапазон: 96дБ / 136дБ(измер./общий); Дискретизация: до 131 кГц

Импульс/Тахометр каналы Макс. напряжение: ± 26 В Порог переключения для 0В ... +26В сигн.: макс. 2,5В рост, мин. 0,6В падение -26В ... 0В сигн.: мин. -8В ростмакс. -10В падение Мин. длина импульса: 0,1 мс.

Контроль стробоскопа Частотный диапазон: 0 — 500 Гц; Разрешение: 0,05 Гц

Выходной сигнал Частотный диапазон: 0,5 Гц — 40 кГц; Выходное сопротивление: 100 Ом

Температура МСгМ: —50 ... +1000°С / ±1% или ±1°С

Виброперемещение 6000 мкм (П — П) ** / ± 1% (± 5 ****) / 2 Гц и 10 Гц 1000 мкм (П — П) ** * / ± 5% / 0,5 Гц и 1 Гц

Виброскорость 6000 мм/с (П — П) * * / ± 1% / 2 Гц и 10 Гц 1000 мм/с (П — П) *** / ± 5% / 0,5 Гц и 1 Гц

Виброускорение 6000 м/сс (П — П) / ± 1% / 2 Гц и 10 Гц 1000 м/сс (П — П) / ± 1% / 0,5 Гц и 1 Гц

Ударный импульс (состояние подшипника) —10 ...80 / ±

Стандарты фильтров Частотная характеристика в соответствии ИСО 2954

Питание Литий-ионный аккумулятор (7.2В / 4.8Ач). Время зарядки < 5 часов

Размеры 250 х 220 х 37 мм (ДхШхВ)

Вес 2.3 кг

Cip.: 1

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Акт о промышленном опробовании метода предварительного локального лазерного воздействия с последующей механической обработкой

| тверждаю: НПЦ «ЛКТ»

о промышленном онроОованни результатов кандидатской диссертационной работы Ьфнмова Александр Евгеньевича

Комиссия в составе: Председатель: зам. главного технолога Члены комиссии: инженер-технолог

начальник инструментального цеха

Новожилов Л.В. »Сгкборцов Ю.В, Курильская О.Н.

составили настоящий акт о гом. что ирспимены в промышленных условиях производственные испытания метода нанесения локального лазерного излучения на поверхность стали марок 45 и 40Х, подвергаемых в последующем механической обработке на токарно-винторезном станке молелн 16К20 ннструменшльного цеха НПЦ «ЖТ».

Сравнительные испытания при лезвийном резании заготовок из марок стали 45 и 40X с мстасгабильностью показали:

• износостойкость режущей части инструмента из материала Т15К6 на этапах получистовой и черновой операции точения заготовок с неоднородной локальной структурой в 1,4 — 1,6 раза выше, нежели при обработке с гаким же инструментом в условиях обычной лезвийной механической обработки:

- износостойкость режущей кромки обрабатываемого инструмента из материала ВОК — 63 на чтапе чистового точения заготовки с неоднородной зоной в 1.2 — 1,5 раз выше, чем при обычной обработке такой же заготовки без воздействия:

- шачення шероховатости поверхности детали подвергаемой обработке резанию с мстастабильной локальной зоной в поверхностном слое, показала улучшение параметров в 1,5 — 2 раза, по сравнению с процессом лезвийной обработки летали не подверженной лазерному воздействию

В результате по позволяет сделать вывод, что использование предложенного метола по предварительному нанесению на поверхность обрабатываемого материала лазерного излучения с последующей обработкой, обеспечивает лучшие показатели шероховатости поверхности, чем при обычном резании, увеличивая также стойкость режущего инструмента.

Результаты проведённой работы позволят повысить качество шероховатости поверхности и эффективность обработки на этапах лезвийной обработки.

11редседатель: главный технолог Члены комиссии: инженер-технолог

начальник инструментального цеха

Новожилов Л.В. ¿¿ююрцов Ю.В. Курильская О.Н.

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Акт внедрения результатов диссертационной работы в учебный процесс

внедрения результатов диссертационной работы в учебный процесс

Результаты диссертационной работы Ьфимова А.Е. «Технологическое обеспечение качества поверхности гидроцилиндров горного оборудования на основе предварительного локального лазерного воздействия» внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский горный университет».

В частности при обучении студентов по направлению 15.03.01 - «Машиностроение», профилю «Технологии, оборудование и автоматизация машиностроительных производств» проводятся практические занятия по технологии изготовления деталей типа «тел вращения» из углеродистой стали 45 и легированной стали 40Х диаметром от 30 до 45 мм.

Предварительно поверхность заготовки подвергается локальному лазерному излучению в диапазоне режимов воздействия (Р = 1500 ...2500 Вт-мощность излучения; V, =2000.„5000 мм/мин - скорость обработки лазером; d„ =3,5 ...4 мм - диаметр пятна) на модели лазерной установки J1C-5. Под воздействием лазерного излучения в локальной зоне образуется метастабильная структура, обладающая отличными от основного металла механическими свойствами, глубина которой выбирается в зависимости от стадии механической обработки.

Последующий этап точения с режимными параметрами {V =70 ...210 м/мин - скорость резания; S = 0,05...0.45 мм/об - подача; t = 0,1 ...0,9 мм -глубина резания) характерными для нолучистовой, чистовой и тонкой обработки на станке модели ЕМСО Concept TURN 250 приводит к пересечению плоскости резания с метастабилыюй зоной. Такой эффект позволяет подавлять интенсивность колебательного процесса на каждом из этапов обработки, что фиксируется прибором VJBXpcrt EX.

Снижение вибраций позволяет обеспечить заданные показатели точности формы и шероховатости поверхности по значению Ла=0,32...0,63 мкм применительно к изготавливаемой детали. Снятия значений шероховатости производится при помощи прибора Surftest S.I-210, а показатели точности на станции модели MMQ 400 CNC. Данный метод также позволяет повысить производительность обработки, решить проблему по сегментации сливной стружки, что является актуальной задачей на станках с ЧГТУ.

АКТ

Заведующий кафедрой «Машиностроения», д.т.н., профессор

В.В. Максаров

гидроцилиндра

Рисунок ПД1 - Чертеж детали «шток» гидроцилиндра

Таблица ПД1 гидроцилиндра

- Технология изготовления детали «шток»

№ Опер. Содержание операции Режущий инструмент Измерительный инструмент

005 Фрезеровать торцы, выдерживая размер: 325 ±0.8; центровать торцы, выдерживая размеры: 3,9+05, 3,07 ± 0.24. Фреза торцевая с механическим креплением многогранных пластин ГОСТ 2659585; Сверло центровочное комбинированное 2317-0106 ГОСТ 14952-75 Штангенциркуль ТТТЦ 11-400-0,1 ГОСТ 166-89

010 Токарная операция (черновая), точить поверхность, выдерживая размеры: 031,1 /Г14 , 278 ±0.18; 020 -012, 47 ± 0.3; 017,5 -043, 5 ± 0.1, угол 45 ; точить фаску 0,6 • 45°. Лезвийный инструмент со сменной пластиной из Т15К6 ГОСТ 19048-80 Микрометр МК50-1 ГОСТ 6507-90; Микрометр МК25-2 ГОСТ 6507-78; Штангенциркуль ШЦ 11-400-0,05 ГОСТ 166-89.

015 Нарезать резьбу: М20 • 1.5 — 6д, выдерживая размер 30+1. Лезвийный инструмент с резьбонарезной пластиной ГОСТ 18876-73 -

020 Токарная операция (получистовая), точить поверхность с ЛЛВ, выдерживая размеры: 030,35 /Г12, 278 ±0.18. Лезвийный инструмент со сменной пластиной из Т15К6 ГОСТ 19048-80 Микрометр МК50-1 ГОСТ 6507-90; Штангенциркуль ШЦ П-400-0,05 ГОСТ 166-89.

025 Токарная операция (чистовая), точить поверхность с ЛЛВ, выдерживая размеры: 030,1 /Г10, 278 ±0.18, Да = 0.63 мкм. Лезвийный инструмент со сменной пластиной из ВОК-63 ГОСТ 25003-81 Микрометр МК50-1 ГОСТ 6507-90; Профилометр Surftest SJ-210; Штангенциркуль ШЦ 11-400-0,05 ГОСТ 166-89.

030 Токарная операция, тонкое точение поверхности с ЛЛВ, выдерживая размеры: 030 /Г8, 278 ±0.18, Да = 0.32 мкм; точить фаску 30° на поверхности 030, 278 ± 0.18. Лезвийный инструмент со сменной пластиной из ВОК-63 ГОСТ 25003-81 Микрометр МК50-1 ГОСТ 6507-90; Профилометр Surftest SJ-210; Штангенциркуль ШЦ П-400-0,05 ГОСТ 166-89.

035 Закалка ТВЧ: *:зак > 1.5; ЯДС > 53. - -

040 Полировать поверхность под хромирование до: 030-о'132, 278 ± 0.18, Да = 0.22 мкм. - Микрометр МК50-1 ГОСТ 6507-90; Профилометр Surftest SJ-210.

045 Хромирование - -

050 Полировать поверхность после -0,02 хромирования: 030-о'О72, 278 ± 0.18, Да = 0.16 мкм. - Микрометр МК50-1 ГОСТ 6507-90; Профилометр Surftest SJ-210.

055 Окончательный контроль размеров детали - Профилометр Surftest SJ-210; Станция для измерения погрешности формы MMQ 400 CNC; Микрометр МК50-1 ГОСТ 6507-90; Микрометр МК25-2 ГОСТ 6507-78; Штангенциркуль ШЦ II-400-0,05 ГОСТ 166-89.