Технологическое обеспечение качества прецизионных поверхностей деталей типа "тел вращения" из титановых сплавов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат наук Кошелева, Елена Викторовна

• Кошелева, Елена Викторовна
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Кошелева, Елена Викторовна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА И ТОЧНОСТИ ПРЕЦИЗИОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

1.1 Классификация титановых сплавов и основные особенности механической обработки

1.2 Показатели качества механической обработки деталей типа «тел вращения» из титановых сплавов

1.3 Анализ различных методов повышения качества обработки деталей типа «тел вращения» из титановых сплавов

1.4 Обзор литературных источников, нормативно-технической документации, постановка цели и задач исследования

ГЛАВА 2 МЕТОДИКА ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА И ТОЧНОСТИ ПРЕЦИЗИОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ ТИПА «ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ» НА ОСНОВЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХНОСТИ ЛОКАЛЬНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ

2.1 Обзор существующих методов пластического деформирования поверхностного слоя обрабатываемой заготовки

2.2 Сущность метода предварительной подготовки поверхности локальным пластическим деформированием

2.3 Определение параметров предварительного локального пластического деформирования поверхностного слоя детали

2.4 Устройство для создания локального пластического деформирования на поверхностном слое детали

2.5 Выводы по второй главе

ГЛАВА 3 ЭКВИВАЛЕНТНАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ДЕТАЛИ ТИПА «ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ» С УЧЕТОМ ЛОКАЛЬНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ

3.1 Построение математической модели эквивалентной технологической системы механической обработки

3.2 Составление уравнений динамики эквивалентной технологической системы механической обработки деталей типа «тел вращения» с учетом процесса стружкообразования

3.3 Описание в эквивалентной математической модели технологической системы механической обработки структурных изменений в поверхностном слое детали типа «тел вращения» под воздействием локального пластического деформирования

3.4 Моделирование динамических характеристик технологической системы и шероховатости поверхности при механической обработке деталей типа «тел вращения» с локальным пластическим деформированием

3.5 Вывод по третьей главе

ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ СОЗДАННОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ В СТРУКТУРЕ ПОСРЕДСТВОМ ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ В ПРОЦЕССЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ШЕРОХОВАТОСТИ И ТОЧНОСТИ ФОРМЫ ДЕТАЛИ «ОПОРА»

4.1 Исследования влияния параметров создаваемой локально измененной структуры в поверхностном слое обрабатываемой детали на процесс динамической устойчивости механической обработки

4.2 Исследования влияния предварительного локального пластического деформирования на стойкость лезвийного инструмента

4.3 Исследования параметров шероховатости прецизионной поверхности детали «опора» при применении предварительного локального пластического воздействия на поверхностный слой заготовки

4.4 Исследования влияния предварительного локального пластического деформирования на геометрические параметры точности формы детали «опора»

4.5 Влияние предварительного локального пластического деформирования на процесс стружкообразования при формировании прецизионной поверхности детали «опора» из титанового сплава

4.6 Рекомендации для выбора оптимальных параметров механической обработки детали «опора» с предварительным локальным пластическим деформированием для обеспечения требуемых параметров точности формы и шероховатости прецизионной поверхности

4.7 Результаты и выводы по четвертой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Технические характеристики приборов

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Технические характеристики станка

ЕМСО ылххтит 25

ПРИЛОЖЕНИЕ В Способ механической обработки заготовки из титанового сплава (Патент)

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Устройство для создания предварительного локального пластического деформирования (Патент)

ПРИЛОЖЕНИЕ Д Акт о внедрении результатов работы в учебный процесс

ПРИЛОЖЕНИЕ Е Акты о внедрении результатов работы в производство

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж Типовой технологический процесс изготовления детали «опора»

ПРИЛОЖЕНИЕ З Усовершенствованный технологический процесс изготовления детали «опора»

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технологическое обеспечение качества прецизионных поверхностей деталей типа "тел вращения" из титановых сплавов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы диссертации

Современное машиностроение - отрасль промышленности, характерной особенностью которой является огромное разнообразие машин и механизмов, различных по конструкции, температурным условиям работы, видам эксплуатационных нагрузок, рабочим средам и т. д. Такие требования приводят к широкому применению новых материалов с особыми физико-механическими свойствами, сочетающих в себе свойства разных металлов, и представляют собой важную техническую проблему. Одним из таких материалов являются титан и сплавы на его основе. Высокая коррозионная стойкость, коррозионно-механическая прочность, удельная прочность, малая пластичность и ряд других физико-механических характеристик позволяют рассматривать титановые сплавы как труднообрабатываемые материалы, приближающие их по свойствам к высокопрочным материалам.

Титановые сплавы нашли широкое применение в морском приборостроении, например в создании гидроакустических комплексов (ГАК) для исследования глубоководных месторождений. Изготовление данных комплексов требует высочайших знаний и огромного опыта в технологической подготовке производства. Находящийся в подводном положении ГАК -практически единственный источник получения информации об окружающей среде. Основные задачи, решаемые гидроакустическим комплексом -обнаружение реперных точек, определение их координат, автоматическое исследование толщи дна ультразвуковыми волнами, классификация слоев дна в режиме гидролокации сигналами в широком диапазоне частот, обеспечение обзора ближней обстановки и безопасности плавания, освещение ледовой обстановки при исследовании подо льдом, решение навигационных задач -измерение скорости хода, глубины места и т.д. Помимо указанных задач, комплекс должен обладать мощной системой автоматизированного контроля, системой наблюдения за собственной шумностью, должен непрерывно

производить сложнейшие гидрологические расчеты для обеспечения функционирования всех систем и для предсказания обстановки в районе действий, а также обладать минимальным весом и стойкостью к работе в агрессивных средах.

В ходе экспериментальных исследование было установлено, что титан и титановые сплавы показали отличные характеристики стойкости к гидростатическому давлению при глубоководном погружении, работе в агрессивной среде и передаче уровня сигнала с необходимой частой проходимости через поверхность стяжки и корпуса без искажения при значительно малом весе конструкции прибора, отличающимся в 2,2...2,7 раза от изделия, изготавливаемого из других металлов.

Как известно, к технологическому процессу изготовления деталей из титаносодержащих сплавов предъявляются высокие требования с ограничением использования металлорежущего оборудования. Увеличение температуры в зоне резания ведет к увеличению сил резания и ускоренному наростообразованию, создавая на поверхности обрабатываемого изделия пассивирующую оксидную пленку. Эти явления повышают уровень виброактивности при изготовлении, а на этапах финишной обработки абразивным инструментом приводят к образованию поверхностных дефектов (шаржированию), что в значительной мере снижает качество и точность прецизионных поверхностей изделия.

Устранить процесс шаржирования поверхности при высокой производительности обработки таких сплавов возможно применением технологии обработки лезвийным инструментом.

Объектом исследования является обеспечение шероховатости и точности формы прецизионных поверхностей в технологическом процессе изготовления деталей типа «тел вращения» из титановых сплавов за счет применения метода предварительного локального пластического деформирования (ПЛПД).

Предметом исследования являются параметрические характеристики шероховатости и точности формы прецизионных поверхностей деталей типа «тел вращения» из титановых сплавов в технологическом процессе механической обработки.

Цель работы заключается в разработке технологии изготовления прецизионных поверхностей деталей типа «тел вращения» из титановых сплавов, обеспечивающей заданные показатели шероховатости поверхности и параметров формы созданием локальных неоднородных структур предварительным деформированием на обрабатываемой поверхности.

Для достижения цели определены задачи исследования:

- провести анализ и обобщение теоретических и экспериментальных данных, приведенных в литературных источниках по теме исследования;

- разработать способ технологического обеспечения геометрических и физико-механических параметров формы прецизионных поверхностей при изготовлении деталей типа «тел вращения» на основе создания в зоне снимаемого припуска измененной структуры методом предварительного локального пластического деформирования по заданной траектории с последующими этапом механической обработки;

- разработать устройство предварительного локального пластического воздействия для создания в зоне срезаемого припуска структуры с измененными механическими свойствами, отличными от основного материала;

- определить влияние параметров создаваемой измененной структуры на технологическое обеспечение качественных и точностных характеристик поверхности типовых деталей на примере детали «опора»;

- выявить закономерность влияния вибрационной активности в подсистемах «инструмент» и «заготовка» на геометрические и физико-механические параметры обрабатываемой поверхности детали «опора» из титаносодержащих сплавов;

- разработать математическую модель технологической системы, учитывающую параметры, созданной посредством предварительного

локального пластического деформирования, измененной структуры в процессе изготовления высокоточных поверхностей детали типа «тел вращения» из труднообрабатываемых высокопластичных титановых сплавов;

- предложить практические рекомендации по выбору параметров создаваемой измененной структуры, позволяющих динамически стабилизировать процесс изготовления на этапе механической обработки, обеспечивая требуемые геометрические и физико-механические параметры поверхности детали «опора».

Методология и методы исследования базировались на современных положениях теории резания материалов, научных основах технологии машиностроения, статистических методах исследований и методиках математического моделирования.

Экспериментальные исследования проводились с использованием современных средств измерения.

Достоверность полученных результатов подтверждается корректностью постановки задач исследований; представительным объемом достоверной статистической информации, для обработки которой использовалась апробированная математическая модель; теория построена на известных, проверяемых фактах и хорошо согласуется с данными производственных наблюдений; удовлетворительной сходимостью результатов моделирования с реальными процессами механической обработки, описываемыми в научной литературе и наблюдаемыми на производстве.

Научная новизна полученных результатов работы заключается в выявлении взаимосвязи между параметрами качества поверхности изделия и динамическими характеристиками процесса механической обработки, позволяющей совершенствовать технологию изготовления прецизионных поверхностей детали типа «тел вращения» из титановых сплавов с применением метода предварительного локального пластического деформирования поверхности детали с последующей лезвийной обработкой, обеспечивающего кратковременное изменение процесса резания для

регулирования процесса наростообразования, обеспечивающих заданные параметры точности и шероховатости поверхности.

Составляющими научной новизны работы являются:

- определение влияния параметров предварительно создаваемой локально неоднородной структуры в зоне снимаемого припуска посредством пластического деформирования на эффективность последующей механической обработки при изготовлении деталей типа «тел вращения» из титановых сплавов;

- разработка математической модели, учитывающей параметры созданной локально измененной структуры методом предварительного локального пластического деформирования поверхности для оценки динамической устойчивости технологической системы при изготовлении прецизионных поверхностей деталей типа «тела вращения» из труднообрабатываемых высокопластичных металлов на этапе механической обработки.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

Предложенный способ и устройство для создания локально-измененной структуры посредством пластического деформирования на поверхностном слое заготовки позволяет обеспечивать изменение амплитудных характеристик автоколебательного процесса, влияющих на своевременное удаление наростообразования с режущей кромки инструмента, и получить требуемые параметры качества и точности прецизионной поверхности детали «опора».

Разработанная математическая модель, учитывающая переходные процессы в зоне стружкообразования, применяется для оценки влияния режимов резания на обеспечение требуемых показателей качества и точности обработки прецизионных поверхностей деталей из титановых сплавов.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Способ механической обработки заготовки из титанового сплава обеспечивает заданные параметры качества прецизионных поверхностей в технологическом процессе изготовления деталей типа «тел вращения» на

основе применения способа предварительной подготовки поверхности пластическим деформированием с последующей механической обработкой и позволяет отказаться от финишной операции шлифования.

2. Математическая модель, учитывающая обобщенную координатную связь между эквивалентными подсистемами «инструмент» и «заготовка» с приведенными параметрами для каждой парциальной системы и взаимодействующими через рабочий процесс, позволяет оценить влияние переходных явлений, вызванных изменением физико-механических свойств структуры заготовок из титановых сплавов посредством локального пластического деформирования, на динамические характеристики упругой системы с целью обеспечения технологических параметров шероховатости и точности при изготовлении прецизионных поверхностей деталей типа «тел вращения», адекватно оценивающая реальные процессы механической обработки.

Апробация работы. Материалы диссертационного исследования представлялись на следующих научно-практических конференциях: V Международной научно-практической конференции (г. Санкт-Петербург, 2016 г.); Международном форуме - конкурсе молодых ученых «Проблемы недропользования» (г. Санкт-Петербург, 2016 г.); 4-ой Международной научно-практической конференции «Инновации на транспорте и в машиностроении» (г. Санкт-Петербург, 2016 г.); I Научно-практической конференции молодых специалистов (г. Санкт-Петербург, 2016 г.); Международной конференции «Инновации и перспективы развития горного машиностроения и электромеханики: IPDME-2017» (г. Санкт-Петербург, 2017 г.); Конкурсе «Лучший инновационный проект и лучшая научно-техническая разработка года» (г. Санкт-Петербург, 2018 г.); Международной конференции «Инновации и перспективы развития горного машиностроения и электромеханики: IPDME-2018» (г. Санкт-Петербург, 2018 г.).

В полном объеме диссертация заслушана и одобрена на заседании кафедры машиностроения ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский горный университет» в 2018 г.

Методика использования предварительного локального пластического деформирования на чистовом этапе механической обработки опробована в производственном процессе предприятий АО «Концерн «Океанприбор» и АО «Мера».

Отдельные научные положения работы приняты к внедрению в учебный процесс при подготовке магистров по программе подготовки «Технология автоматизированного машиностроения» ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский горный университет».

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 10 работ, в том числе 3 статьи в российских изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, 1 статья в иностранных журналах, входящих в международную базу цитирования SCOPUS. Получены патенты на способ № 2643022 от 16.03.2017 г. и на полезную модель № 177001 от 22.03.2017.

Структура и содержание. Диссертационное исследование изложено на 173 страницах и состоит из введения и 4 глав. Содержит 114 библиографический источник, 11 таблиц, 76 рисунков и 8 приложений.

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 проведен обзор состояния актуальной проблемы, направленной на обеспечение при изготовлении заданных показателей качества прецизионных поверхностей детали типа «тел вращения». Проведенный анализ

чертежа типовой детали «опора» позволил определить поверхность, к которой на этапе изготовления предъявляются повышенные требования по качеству поверхностного слоя. На основании предъявляемых требований произведен анализ существующих методов и способов, позволяющих обеспечить заданное качество прецизионной поверхности детали «опора» в технологическом процессе посредством снижения уровня вибраций при лезвийной обработке.

Во второй главе приводится разработанный способ и устройство, позволяющие обеспечить требуемые показатели качества прецизионной поверхности при изготовлении деталей типа «тел вращения» в условиях создания на обрабатываемой поверхности зоны локального пластического деформирования по прямой траектории с последующим этапом механической обработки. Для исследований закономерности формирования качества поверхностного слоя обрабатываемой поверхности и получения заданных геометрических показателей шероховатости поверхности и точности формы были проведены экспериментальные и теоретические исследования, а также имитационное моделирование, что позволило установить необходимые параметры измененной структуры для чистовых этапов механической обработки.

В третьей главе представлена разработанная математическая модель технологической системы механической обработки деталей типа «тел вращения», описывающая динамические процессы технологической системы с учетом изменения характеристик переходного процесса, характеризующих появление зоны с локально-деформированной структурой.

При исследовании динамической устойчивости технологической системы был выполнен переход от сложной многомерной математической модели к упрощенной по методике, разработанной проф. В.Л. Вейцом. Оценка влияния переходного процесса, обусловленного наличием измененной структуры, производилась через переключатель, позволяющий учесть в системе физико-механические свойства измененной структуры. Решение данной

математической задачи производилось с учетом переходного процесса и реализовывалось в программной среде ЬаЬУ1ЕЖ 13.0.

Используя в качестве скрытой энергии в поверхности заготовки измененную структуру, создаваемую посредством пластического деформирования, удается рассеивать неустойчивый автоколебательный процесс при механической обработке.

В четвертой главе представлены результирующие показатели экспериментальных исследований по отработке усовершенствованного технологического процесса изготовления прецизионных поверхностей детали «опора». В результате проведенных исследований установлено, что при изготовлении прецизионных поверхностей детали «опора» с применением метода предварительного локального пластического деформирования перед лезвийной обработкой обеспечиваются заданные показатели качества поверхностного слоя изделия. Также было констатировано равномерное, в пределах допустимых значений, сегментирование стружки, что являлось острой проблемой при обработке титановых сплавов. Все вышесказанное дает возможность при изготовлении деталей типа «тел вращения» из титановых сплавов отказаться от шлифовальной операции.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ

КАЧЕСТВА И ТОЧНОСТИ ПРЕЦИЗИОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

1.1 Классификация титановых сплавов и основные особенности

механической обработки

Титан и сплавы на его основе относятся к материалам нового поколения. В отличие от других конструкционных материалов, титаносодержащие металлы обладает высокими физическими и механическими свойствами, высокими показателями удельной прочности и жаропрочности, отличаются также коррозионной стойкостью в агрессивной среде. К преимуществам также относятся такие качества, как хорошая свариваемость, парамагнитные и некоторые другие свойства, которые имеют важное значение в технических отраслях производства. Таким образом, титановые сплавы благодаря своим качествам могут быть широко использованы в процессе производства судов, ракет, самолетов, а также в машиностроении [59, 65].

Классификация титановых сплавов осуществляется по трем большим группам [1,24, 93, 96]:

- титановые сплавы с высокой прочностью, то есть твердые растворы с оптимальным соотношением прочности и пластичности;

- титановые сплавы с повышенной жаропрочностью, которым характерна минимальная утрата пластичности; по сути, это твердые растворы с разным количеством химического соединения;

- титановые сплавы на основе химических соединений, обладают низкой плотностью, при конкретных температурных условиях конкурируют с жаропрочными никелевыми сплавами.

Титан, как и ряд других металлов, является полиморфным, имеющим фазовое превращение при температуре 882°С.

Титан [22, 23, 25, 39] обладает двумя отличными друг от друга аллотропическими модификациями. Так, до температуры фазового превращения титан имеет гексагональную плотноупакованную кристаллическую решетку, период которой а = 0.29503 нм и с = 0.48631 нм (с/а = 1.5873); при более высоких температурах он кристаллизуется в объемно-центрированной кристаллической решетке (ОЦК) с периодом а = 0.33132 нм (при 900°С). Важно также привести количественное значение основных характеристик: плотность а - титана равна 4.505 г/см3, в - титана при температуре в 900°С - 4.32 г/см3. Коэффициент линейного расширения титана в интервале 20 - 100°С составляет 8.3-10-6 °С-1, теплопроводность при 50°С равна 15.4 Вт/(м^К).

В отожженном состоянии обе модификации титана обладают полиэдрической структурой. Высокая скорость охлаждения в результате закалки или после отливки формы дает эффект игольчатого строения с а -фазой, которая отличается искаженной ГЦК структурой и напоминает мартенсит в сталях [3, 78].

Титановые сплавы подразделяются также по микроструктуре, которая образуется после режимов деформирования и термообработки. Таким образом, различают а, в и (а + в)-сплавы (с различным отношением а- и в-фаз) [44].

Упрочнение титана происходит через легирование а- и Р-стабилизирующими элементами с существенным изменением температуры полиморфного превращения, а также посредством термической обработки двухфазных (а + в)-сплавов. При этом отличие а-сплавов заключается в хорошей пластичности; как правило, отсутствует склонность к старению, (а + в)- и в-сплавы, напротив, обладают низкой пластичностью и подвержены в большинстве своем старению [25, 93].

Повысить стабильность а-фазы титана способны такие элементы, как алюминий, в меньшей степени олово и цирконий (А1, Ga, La, Се, О, С, Ы). Ключевое преимущество сплавов а-класса заключается в их отличной свариваемости.

Легирующие примеси, повышающие стабильность в-фазы можно разбить на две подгруппы: в-эвтектоидные стабилизаторы, в которых в качестве легирующих элементов применяются хром, марганец, никель, железо, свинец, образующие при низкой температуре эвтектоидный распад; и изоморфные в-стабилизаторы, в которых в качестве легирующих элементов используются вольфрам, ванадий, молибден и др.(Рисунок 1.1) [3, 78].

Рисунок 1.1 - Зависимость температуры мартенситного превращения от легирующих

элементов по Гуляеву А.П. [30]

Титановые сплавы также можно разделить по группам в зависимости от величины условного коэффициента стабилизации Кр. Данный коэффициент представляет собой отношение содержания ^-стабилизирующего легирующего элемента к его содержанию в сплаве критического состава. Если в сплаве содержится несколько Р-стабилизирующих элементов, их Кр суммируются [48, 49, 50, 99].

Отличительной чертой двухфазных (а + у#)-сплавов является способность к термическому упрочнению (термической обработке закалкой и/или старением, что обеспечивает получение повышенных коэффициентов прочности и жаростойкости [108, 109].

Основным преимуществом титановых сплавов в сравнении с алюминиесодержащими и магниевыми сплавами является жаропрочность, которая и обеспечивает компенсацию разницы в плотности. При температуре выше 300°С прочность алюминиевых и магниевых сплавов резко снижается, в то время как прочность титановых сплавов остается стабильно высокой [108, 110].

Титановые сплавы обладают высокой коррозионной стойкостью вследствие образования на поверхности детали стойкой пассивной оксидной пленки ТЮ2, прочно покрывающей основной металл. Оксидная пленка на материале образуется при окислении на воздухе, толщина оксидной пленки, образующейся на титане после продолжительного нахождения на воздухе, обычно составляет 4-6 нм [23, 28, 93].

Титан и титановые сплавы принадлежат к VII группе труднообрабатываемых материалов. При сравнении значений предела прочности и твердости НВ титановых сплавов и Ст.45 можно сделать вывод, что данные механические характеристики приближены по значениям при обычной температуре и отсутствии деформации (упрочнения), вследствие чего труднообрабатываемость данных материалов определяется другими механическими, а также теплофизическими характеристиками, определяющими их как в исходном, так и в упрочненном состоянии [95, 99].

Возникновение при механической обработке высоких усилий и критических температур в зоне резания является основной причиной труднообрабатываемости сплавов на основе титана. Основными проблемами при обработке титана являются значительная склонность его к налипанию и задиранию, низкая теплопроводность, а также то обстоятельство, что практически все металлы и огнеупоры растворяются в титане. Налипание и приваривание титана на контактируемые поверхности лезвийного инструмента приводят к изменению геометрических параметров вершины режущей кромки. Такая обработка вызывает быстрый износ резца [29, 42, 109].

В ряде случаев при механической обработке данные особенности металла и его сплавов не допускают использования определенных видов твердосплавных инструментов и технологических операций, подвергающих обработанную поверхность дополнительным усилиям трения. Во избежание возникновения шаржирования поверхностного слоя и дополнительного наклепа после механической обработки данных материалов, учитывая слабую теплопроводность и весьма малый отвод тепла из зоны обработки, применяют достаточно низкую скорость резания и отказываются от ряда финишных операций.

Отлично развитая технология получения мелкозернистых и особомелкозернистых инструментальных карбида-вольфрамовых

твердосплавов позволяет улучшать качество обработки материала. Благодаря своей особомелкозернистой и плотной структуре и, соответственно, высокой ударной вязкости, такие сплавы могут использоваться для механической обработки титановых сплавов. Процесс спекания в последующем шлифовании таких твердосплавов позволяет получить отличительно малые радиусы скруглений режущей кромки. Это, в свою очередь, улучшает качество обработанной поверхности и размерной точности изделия [26, 106].

Изменения в геометрических параметрах режущего инструмента повышают усилия при обработке и температуры в зоне резания. Это впоследствии увеличивает скорость износа инструмента, от которого зависит во многом формируемая шероховатость поверхностного слоя и точность формы детали. При этом повышение температуры в зоне резания увеличивается вместе со скоростью резания и, в меньшей степени зависит от увеличения подачи. Глубина резания обладает меньшим значением в сравнении со скоростью резания и подачей [4, 7]. В процессе обработки около 85...90% превращается в тепловую энергию, которая оказывает непосредственное влияние на износостойкость инструмента и, соответственно, на степень шероховатости обработанных поверхностей. Поэтому одной из главных задач в современном

машиностроении является обеспечение заданных показателей качества и точности формы изделия из титановых сплавов [26].

1.2 Показатели качества механической обработки деталей типа «тел

вращения» из титановых сплавов

Требуемые условия и показатели эксплуатации изделий невозможно отделить от требований технологического процесса, когда лезвийной обработкой достигаются требуемые показатели качества и точности изделия.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кошелева, Елена Викторовна, 2018 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Александров, В.К. Полуфабрикаты из титановых сплавов / В.К. Александров, Н.Ф. Аношкин, А.П. Белозеров и др. / Под ред. Н.Ф. Аношкина и М.З. Ермака. -М.: ВИЛС, 1996.- 581 с.

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

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

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

5. Аршинов, В.А. Резание металлов и режущие инструменты / В.А. Аршинов, Г. А. Алексеев.- М.: Машиностроение, 1975.- 436 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. Бутен, Н.В. Теория колебаний / Н.В. Бутенин. - М.: Высшая школа, 1963. - 187 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. Васильев, Д.Т. Силы на режущих поверхностях инструмента / Д.Т. Васильев// Станки и инструмент, 1954. -№4. С.54-56.

14. 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. Резание материалов: Термомеханический подход к системе взаимосвязей при резании: учеб. для техн. вузов / С. А. Васин, А. С. Вереща-ка, В.С. Кушнер. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. - 448 с.

16. 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.

18. 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.

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

20. Влияние кристаллографической текстуры на коэффициент нормальной пластической анизотропии ГПУ-металлов / Е.Ю. Поликарпов [и др.] // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 1990. № 2. С. 103-108.

21. Вульф, А. М. Резание металлов / А.М. Вульф.- Л.: Машиностроение, 1973.- 496 с.

22. Галицкий, Б.А., Титан и его сплавы в химическом машиностроении / Б.А. Галицкий, М.М. Абелев, Г. Л. Шварц и др..- М.: Машиностроение, 1968.339 а

23. 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.

24. Глазунов, С.Г. / Жаропрочные титановые сплавы» / С.Г. Глазунов, О. П. Солонина.- М.:Металлургия, 1976.-411 с.

25. Глазунов, С.Г. / Конструкционные титановые сплавы / С.Г. Глазунов,

B.Н. Моисеев.-М.:Металлургия, 1974.-367 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. Грановский, Г. И. О методике измерения и критерии износа режущих инструментов / Г.И. Грановский. // Вестник машиностроения, 1963. - №9.

C.51-95.

28. Грановский, Г. И. Резание металлов / Г.И. Грановский.- М.: Высш. шк., 1985. - 304 с.

29. Грицаенко, Ю. А. Разрушение инструмента как случайный процесс / Ю.А. Грицаенко. // Прочность режущего инструмента.- М.: ВНИИ, 1969. С.126-133.

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

31. Гуревич, Я.Л., Режимы резания труднообрабатываемых материалов / Я.Л. Гуревич, М.Е. Горохов, В.И. Захаров и др. Справочник. 2-е изд., перераб и доп. -Л. Машиностроение, 1986.- 240 с.

32. Дроздов, Н.А. К вопросу о вибрациях станка при токарной обработке /Н.А. Дроздов // Станки и инструмент, 1937. №2. С. 21. 25.

33. Евдокимов, Ю.А. Планирование и анализ экспериментов при решении задач трения и износа / Ю.А. Евдокимов, В.И. Колесников, А.И. Тетерин.- М.: Наука, 1980. - 228 с.

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

35. 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.

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

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

38. Жуков, Э. Л. Основы технологии машиностроения. Этапы проектирования и точность технологических процессов : учеб. пособие / Э. Л. Жуков, А. Г. Схиртладзе, А. М. Соловейчик, И. И. Козарь, Б. Я. Розовский, В. В. Дегтярев/ под общ. ред. С. Л. Мурашкина. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2008. - 408 с.

39. Жучков, Н.С. Повышение эффективности обработки резанием заготовок из титановых сплавов // Н.С. Жучков, П.Д. Беспахотный, К.В. Чубаров и др. -М.: Машиностроение, 1989. -152 с.

40. Зарипова, Р. Г. Влияние интенсивной пластической деформации и режимов обработки на структуру и механические свойства титанового сплава ВТ6 / Р.Г. Зарипова, В. А. Шундалов, А. В. Шарафутдинов и др.: «Вестник УГАТУ» . - Уфа.: УГАТУ, 2012. - Т. 16, № 7 (52). - С. 17-24.

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

42. Зубарев, Ю. М. Современные инструментальные материалы: Учебник. - Спб.: Лань, 2008. - 224 с.

43. Илларионов, И.Г. Технологические и эксплуатационные свойства титановых сплавов / И.Г. Иларионов, А.А. Попов. - Екатеринбург.: Издательство Уральского университета, 2014. - 138 с.

44. Ильин, А.А. Титановые сплавы. Состав, структура. свойства / А.А. Ильин, Б.А. Колачев, И.С. Полькин . -М.: ВИЛС-МАТИ, 2009. - 520 с.

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

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

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

48. Колачев Б.А. Основные принципы легирования титановых сплавов / Б.А. Колачев // Изв. вузов. Цвет, металлургия, 1996, №4, с. 34-41.

49. Колачев Б.А., Полькин И.С., Талалаев В.Д. Титановые сплавы разных стран. Справочник. - М.: ВИЛС, 2000.- 316 с.

50. Конева, Н.А. Физика прочности металлов и сплавов/ А.Н. Конева // Соросовский Образовательный Журнал, 1997. -№ 7 - С. 95-102.

51. Кошелева, Е.В. Патент №177001 Российская федерация. Устройство для создания предварительного локального пластического деформирования / В.В. Максаров, Е.В. Кошелева, А.Ю. Важенин - №177001; заявлено 22.03.2017 г.; опубликовано 06.02.2018 г.

52. Кошелева, Е.В. Патент №2643022 Российская федерация. Способ механической обработки заготовки из титанового сплава / В.В. Максаров, Е.В. Кошелева, А.Ю. Важенин, Т.С. Голиков - №2643022; заявлено 22.03.2017 г.; опубликовано 06.02.2018 г.

53. Кошелева, Е.В. Повышение качества изготовления деталей из титановых сплавов с применением метода предварительного локального пластического деформирования / Д.Ю. Тимофеев, Е.В. Кошелева: Сборник

научных трудов Инновации и перспективы развития Горного машиностроения и электромеханики: 1РВМБ-2017. СПб.: Санкт-Петербургский горный университет, 2017. - С. 89-92.

54. Кошелева, Е.В. Повышение качества изготовления деталей из титановых сплавов методом локального пластического деформирования / В.В. Максаров, Е.В. Кошелева, Важенин А.Ю. - Рыбинск. Вестник РГАТУ имени П.А. Соловьева, 2017. - №1(20).- С. 278-281.

55. Кошелева, Е.В. Повышение точности и качества изготовления деталей из титана и титановых сплавов на основе предварительного локального пластического деформирования / В.В. Максаров, Е.В. Кошелева. - М.: «Качество и Жизнь», 2016 - №3 - С.66-69 (11).

56. Кошелева, Е.В. Повышение точности и качества механической обработки деталей из титановых сплавов методом предварительного пластического деформирования / Е.В. Кошелева: Сборник трудов I Научно-практической конференции молодых специалистов. СПб.: «АО «Концерн «Океанприбор», 2016. - С. 106-109.

57. Кошелева, Е.В. Технологическое обеспечение качества прецизионных поверхностей деталей типа «тел вращения» из титановых сплавов / В.В. Максаров, Е.В. Кошелева, Важенин А.Ю. - Металлообработка. - 2018. -№4(106)/2018. - С. 52-60.

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

59. Кушнер, В. С. Материаловедение и технология конструкционных материалов / В.С. Кушнер, А. С. Верещака, А. Г. Схиртладзе, В. А. Горелов, Д. А. Негров, О. Ю. Бургонова- Омск : Издательство ОмГТУ, 2009. - 520 с.

60. 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.

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

62. 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.

63. 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.

64. 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.

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

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

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

68. 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.

69. Мурашкин, С.Л. Технология машиностроения, Колебания и точность при обработке материалов резанием: Учеб. пособие / С. Л. Мурашкин, А. Г. Схиртладзе, А. М. Соловейчик, Э. Л. Жуков, И. И. Козарь, Б. Я. Розовский В. В. Дегтярев. Под редакцией С. А. Мурашкина СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2003, 280 с.

70. Новиков, И.И. Дефекты кристаллического строения металлов / И.И. Новиков.- М.: Металлургия, 1975. 208 с.

71. 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.

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

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

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

75. Полетика, М.Ф. Приборы для измерения сил резания и крутящих моментов / М.Ф. Полетика. - М.:Машгиз, 1969. - 194 с.

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

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

78. Рускол, Ю.С. Титановые конструкционные сплавы в химических производствах / Ю.С. Рускол.- М.:Химия, 1989. - 288 с.

79. Смирнов-Аляев, Г.А. Сопротивление материалов пластическим деформациям / Ю.С. Рускол.-Л.:Машгиз,1949. - 247 с.

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

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

82. 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.

83. 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.

84. Станочные приспособления: Справочник в 2т. Т.2 / Под ред. Б.Н. Вардашкина, В.В. Данилевского. - М.: Машиностроение, 1984. - 656 с.

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

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

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

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

89. Табенкин, А. Н. Шероховатость, волнистость, профиль. Международный опыт / А. Н. Табенкин, Тарасов С. Б., Степанов С. Н. / Под редакцией к.т.н. Н. А. Табачниковой, СПб.: Изд-во Политехн. ун-та 2007, 136 с.

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

91. Тарасов, В. А. Методы анализа в технологии машиностроения. Аналитическое моделирование динамически процессов обработки материалов / В.А. Тарасов.- Учебн. пособие для студентов ВУЗОВ. - М.: из-во МГТУ им Н.Э. Баумана, 1996. - 188 с.

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

93. Титановые сплавы для новой техники / Академия наук СССР / Институт металлургии им. А.А. Байкова. М.:Наука,-1968.-279 с.

94. 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.

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

96. Томашов, Н.Д. Титан и коррозионностойкие сплавы / Н.Д. Томашов. / под. ред Я.М. Колотыркина.-М.:Металлургия, 1985. - 80 с.

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

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

99. 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.

100. Фридман, Л.Б. Механические свойства металлов / Л.Б. Фридман. -М.: Машиностроение, 1974. - 472 с.

101. Чечулин, Б.Б. Титановые сплавы в машиностроении / Б.Б. Чечулин, С.С. Ушков, И.Н. Разуваева, В.Н. Гольдфайн; Под ред. Г.И. Капырина. - Л.: Машиностроение, 1977. - 247 с.

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

103. 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.

104. Штремель, М.А. Прочность сплавов: Дефекты решетки / М.А. Штремель.- М.: Металлургия, 1982. - 287 с.

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

106. 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.

107. 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.

108. Adachi, S Influence of Mean Stress on Fatigue Crack Nucleation in (a+ß) Titanium Alloys / S. Adachi, L. Wagner, G. Luetjiering. - London, 1986. - Vol I. -P.67-74.

109. Crossley, F.A The martensitic transage titanium alloys for improved structurial efficiency and reduced cost / F.A. Crossley // 28th Nat. Symp. and Exhib. 1993. -P. 1352-1367.

110. Kim, U.W. Titanium Aluminides / Y.W. Kim, R. Wagner, M. Yamaguchi. // TMS. - Las Vegas, Nevada, 1995. - Febr.

111. Kosheleva, E. Ualitätsverbesserung bei der fertigung der einzelteile aus titanlegierungen auf drehmaschinen durch lokale plastische vorverformung / E. Koshelev, A. Vazhenin. // Scientific Reports on Resource Issues - 2017. - V. 1. -P.347-353.

112. Kosheleva, E.V. Improving the quality of manufacturing parts from titanium alloys using the method of preliminary local plastic deformation / E.V. Kosheleva, D.U. Timofeev. IOP : Earth and Environmental Science (EES).

113. Lütjering, Williams, Engineering Materials, Processes, Titanium / G. Lütjering, C.James, Germany, 2007.

114. Titanium and titanium alloys / Eds.:M. Peters, C. Leyens. - Wiley -VCH, Weinkeim, Germany, 2003.

ПРИЛОЖЕНИЕ А Технические характеристики приборов

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

Привод

Диапазон измерения 16 мм

Диапазон перемещения

По оси 2, мкм 350

По оси X, мм 12.5

Скорость измерения, мм/с 0.25; 0.5; 0.75

Датчик

Тип Стандартный (178-395)

Метод измерения Дифференциальная индуктивность

Диапазон измерений, мкм 350 (-200...+150)

Параметры Ra, Ry, Rz, Rt, Rp, Sm, S, Pc, R3z, mr, A1, A2,Rq, Rk, Rpk, Rvk, Mr 1, Mr 2, Vo

Скорость измерения, мм/сек 0.25; 0.5

Скорость возврата, мм/сек 0.8

Масса, г 190

Щуп

Тип наконечника Алмазный наконечник

Радиус опоры, мм 40

Измерительное усилие, мН 0.75

Масса, г 18

Индикация

Профили Профиль шероховатости (R), R -Motif, DF-Профиль и другие

Стандарты шероховатости EN ISO, VDA, JIS, ANSI и пользовательские настройки

Цифровой фильтр Фильтр Гаусса, 2CR75, PC75

Стандарты шероховатости D/N, /50,Л^5/,//5

Длина отсечки шага Ас, мм мкм 0,08; 0,25; 0,8; 2,5 2,5; 8

Допуск Цветная индикация верхнего/ нижнего допусков

Число базовых длин X 1; X 3; X 5; ^

Интерфейс USB, Digimatic, RS-232C, педальный переключатель

Источник питания Блок питания или аккумуляторная батарея

Таблица ПА2 - Технические характеристики прибора «МагБогт MMQ 200 » (Германия)

Модель блока MMQ 200 CNC

Модель щупа T7W

Номер блока 58407561

Номер щупа 51207496

Назначение Измерение отклонения формы и погрешности позиционирования

Диапазон измерений

По оси Z, мм 350

По оси X, мм 12.5

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, мм 350

Отклонение прямолинейности / 100 мм измеренной длины, мкм 0.15

Отклонение прямолинейности /полная измеренная длина, мкм 0.3

Отклонение параллельности 1/С -оси в направлении измерения, мкм 0.5

Скорость измерения, мм/сек 0.5-20

Скорость позиционирования, мм/сек 0.5 - 100

Горизонтальный блок, X - ось

Длина измерения, мм 180

Отклонение прямолинейности / 100 мм измеренной длины, мкм 0.4

Отклонение прямолинейности /полная измеренная длина, мкм 0.8

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

Скорость измерения, мм/сек 0.5-20

Скорость позиционирования, мм/сек 0.5-30

Таблица ПА3 - Технические характеристики прибора «УШХрвН ЕХ»

(Германия)

Входные каналы 2 аналоговых входа: напряжение (ЛС/ВС,±30 В макс.); ток (ЛС/0С,±30 мА макс.); 1СР сигнал (2 мА,24 В макс.); ЕгпвОпув акселерометр (10 В,10 тА 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: 96 дБ / 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 dBsv / ± 3dBsv

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

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Технические характеристики станка ЕМСО МЛХХГиЯМ 25

Таблица ПБ1

Рабочая зона

Максимальный оборотный диаметр над станиной, мм 325

Максимальный оборотный диаметр над суппортом, мм 150

Макс.обрабатываемый диаметр, мм 114

Расстояние между торцами шпинделей, мм 485

Макс.длина детали, мм 315

Макс.диаметр прутка, мм 25.4

Перемещение

Перемещение по оси X, мм 100

Перемещение по оси 2, мм 320

Перемещение по оси Y, мм +20 / -15

Перемещение по оси 22, мм 350

Главный шпиндель

Частота вращения, об/мин 0...8000

Крутящий момент, Нм 30

Размер передней части шпинделя 0 70 h5

Внутренний диаметр переднего подшипника шпинделя, мм 60

Отверстие шпинделя, мм 33

Контр-шпиндель

Частота вращения, об/мин 0.8000

Крутящий момент, Нм 20

Размер передней части шпинделя 0 70 h5

Внутренний диаметр переднего подшипника шпинделя, мм 45

Ось С

Разрешение, ° 0.001

Частота вращения, об/мин 1000

Дискретность, ° 0.01

Мощность привода

Главный шпиндель, кВт 6.5

Контр-шпиндель, кВт 3.5

Инструментальная головка

Количество позиций инструмента 12

Количество положений поворота 36

Диаметр отверстия под держатель инструментов (DIN 69880) VDI16

Сечение резца, мм 12 х 12

Инструментальная головка

Диаметр отверстия под расточные резцы, мм 16

Время поворота головки на 1 позицию, сек 0,2

Приводные инструменты

Частота вращения, об/мин 0...6000

Макс.крутящий момент, Нм 4

Макс. мощность привода, кВт (л.с.) 1.2 (1.6)

Количество приводных инструментов 6

Приводы подачи

Макс.скорость перемещения X / Y / Ъ, м/мин 20 / 10 / 30

Точность позиционирования по осям X / Y / Ъ, мкм 3.5 / 3 / 3.5

Усилие подачи по осям X / Y / Ъ, Н по VDI 344 3000 / 4000 / 4000

Система охлаждения

Объем бака, л 140

Стандартная мощность насоса, кВт (л.с) 0.57 (2.2)

Мощность насоса при 3.5 бар/1 бар 15 / 65 л/мин

Мощность насоса при 14 бар / 6 бар (опционально) 10 / 60 л/мин

Потребляемая мощность

Подключенная нагрузка, кВА 12

Сжатый воздух, бар 6

Габариты и вес станка

Высота центра шпинделя над уровнем пола, мм 1140

Высота станка, мм 1870

Длина х Ширина (без транспортера стружки), мм 2180х1425

Общий вес станка, кг 2100

Степень защиты соответствие ЕС

ПРИЛОЖЕНИЕ В Способ механической обработки заготовки из титанового сплава (Патент)

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Устройство для создания предварительного локального пластического деформирования (Патент)

ПРИЛОЖЕНИЕ Д Акт о внедрении результатов работы в учебный

внедрения результатов диссертационной работы в учебный процесс

Результаты диссертационной работы Кошелевой Е.В. «Технологическое обеспечение качества прецизионных поверхностей деталей типа «тел вращения» из титановых сплавов» внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский горный университет».

В частности при обучении при обучении магистров по направлению 15.04.01 - «Машиностроение», по программе подготовки «Технология автоматизированного машиностроения» проводятся практические занятия по дисциплине «Научные основы машиностроения» по технологии изготовления деталей типа «тел вращения» из титаносодержащих металлов диаметром от 15 до 25 мм.

Предварительно поверхность заготовки подвергается локальному пластическому деформированию в зоне снимаемого припуска устройством для создания предварительного локального пластического деформирования (Патент № 177001). В результате воздействия в локальной области образуется измененная структура, которая создается на глубину, не превышающую половины снимаемого припуска, обладающая отличными от основного металла механическими свойствами.

На последующем этапе лезвийной обработки на станках токарной группы с режимными параметрами (V = 60 м/мин - скорость резания; S= 0,021 мм/об - подача; t = 0,05 мм - глубина резания) характерными для чистовой обработки происходит пересечение плоскости резания с локально измененной структурой, в результате чего происходит изменение напряжённо-деформационного состояния в зоне стружкообразования, обеспечивая тем самым подавление интенсивности автоколебательного процесса, что фиксируется прибором VIBXpert EX.

Снижение вибраций позволяет обеспечить заданные показатели точности формы и шероховатости поверхности по значению Ra=0,63 мкм применительно к изготавливаемой детали. Снятия значений шероховатости производится при помощи прибора Surftest SJ-210, а показатели точности на станции модели MMQ 200 CNC. Данный метод также позволяет повысить производительность обработки, решить проблему по сегментации сливной стружки, что является актуальной задачей на станках с ЧПУ.

процесс

УТВЕРЖДАЮ:

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

В.В. Максаров

ПРИЛОЖЕНИЕ Е Акты о внедрении результатов работы в производство

Пцбп

Взам

Подл

ГОСТ31118-82 Форма!

Разрад

ПппЬтт

Утвердил

Ишщ

Опора

М01

М 02

Ж.

Ж

ж.

ж

Приток

Н т

ШП ОСП92062-90

КаЗзагатаИм

Профиль и важен

Ж.

МП

Прх I Чч I РМ П^Г

КпИ нпимрнпПпнир ппрршии

._. _IШшчрнир йщщщд _

Г> I I л I I 'Г' I МГ I ГП I {Л I («г |

Кпд нсшг'РНПЬПНИР тЫМпния

03

Внимание' Со5людать требования инструкций по охране трцда

п-1-

005 Отрезка

105

006

10трезать заготовку в размер 115 на 1 деталь

т-г

010 Токарная

А 07

008

' Подрезать торец, как чисто

Т09

2130-2063 Резец ВК8 ГОСТ

73

Т10

Штангенциркуль ЩЦ-1-300-0.01 ГОСТ 166-89

А 11

015 Токарная

012

1 Центровать торец, выполнив отв 03x60°

Т 13

2317-0032 Сверло 0315Р6М5ГОСТ 11952-75

Т К

Штангенциркуль ШЦЦ-/-300-0,01 ГОСТ 166-89

15

020 Токарная

О 16 \1 Закрепить за ФЬО" на длинц 8 мм, поджать задним центром Точить нарцжнцю поверхность до 025.5 на длинц 96

§ I I

Взам

Подл I I

ГОСТ ЗУ18-82 Форма 15

А Прх I Чч I т I 1Ърп I

Кпд нпинрнпЬпнир ППРЮШ11

ГМ I Щ_

. _Мршчрнар документа

I -7 I I

Ш нпиюнпГтнир тЩнМтпя

Ж.

к/м

нщитШнл §еиШ: с! единшы им тешт

Мжйшм.

тп

Ж

Ж

ж_

Нппгх

001

2 Точить до 019 на длину 71* мм, обеспечить / На 3,2

Г 02

2102-1113 Резец ВК8 ГОСТ 18877-73

003

? Точить 6 размер по резьбу М12 но длину 19 мм

Т 01

2102-1113 Резец ВК8 ГОСТ 18877-73

005

I* Точить канадку 6 размеры шириной { 112

006

5 Снять фаскц Ы5°

Т07

2102-1113 Резец ВК8 ГОСТ 18877-73

008

> Нарезать резь5ц М12 на 12 мм

Т09

2660-0003 1.5 Резей ВК8 ГОСТ

73

Т10

8211-0051* Кольцо ГОСТ 17763-72

Т 11

Штангенциркуль ЩЦ-1-300-0,01 ГОСТ Ъ6-89

Т 12

Микрометр МК 50-2 ГОСТ 6507-90 _025 Токарная

А 13

О%

1 Точить до Ф25-ш, дыдержидая шероходатость //?о 16

015

2 Точить до Ф 18* , быдержидая шероховатость уДЬ 1,6

016

' Точить канадку до Ф 15шз на размер <9ЧШ, дыдержидая шероховатость /<?о 16

О 17 и Точить до Ф 18™, дыдержидая шероходатость /<?о 0,8

§ 1 1

Взам

Подл 1 1

Ирх I >Ы I ГМ I (ЪРП I

Кпд нпчмрнпЫ/р ОПРЮШИ

ГМ I Прпф I Р I ЧТ I КР \ КОИЛ ГН ОП Кш

Пдршчрнар дпкцмрнтп

Кпд нпи№нпЫчр тЩнМтпя

_7щ_

_7щ_

АУЛ/

нщитШнл йенмы, ей единшы или тешт