Технологическое обеспечение шероховатости поверхности силовых гидроцилиндров судового оборудования на основе виброустойчивой инструментальной системы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат наук Леонидов, Павел Викторович

• Леонидов, Павел Викторович
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Леонидов, Павел Викторович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТЕЙ СИЛОВЫХ ГИДРОЦИЛИНДРОВ СУДОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

1.1 Виды и причины повреждений силовых гидроцилиндров судового оборудования

1.2 Технологическое обеспечение шероховатости поверхности штока силового гидроцилиндра судового оборудования

1.3 Анализ методов технологического обеспечения шероховатости поверхностей силовых гидроцилиндров

1.4 Анализ литературных данных, постановка цели и задач проводимого исследования

ГЛАВА 2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКЕ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АНИЗОТРОПНЫХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА ДЕРЖАВКИ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

2.1 Технология изготовления демпфирующего режущего инструмента при использовании анизотропии материала

державки

2.2 Анизотропия механических свойств металлов

2.3 Микроструктурные и фрактографические исследования анизотропии сталей

2.4 Технологическое обеспечение шероховатости поверхности при токарной обработке на основе анизотропных свойств

державки

Выводы по второй главе

ГЛАВА 3 ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ОБРАБОТКИ ОТВЕТСТВЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ СИЛОВЫХ ГИДРОЦИЛИНДРОВ ПРИ ЧИСТОВОМ ТОЧЕНИИ РЕЗЦОМ С МНОГОСЛОЙНОЙ ДЕРЖАВКОЙ

3.1 Многомерная математическая модель технологической системы механической обработки силовых гидроцилиндров

3.2 Упрощенная модель технологической системы механической обработки штоков силовых гидроцилиндров

3.3 Моделирование динамических процессов технологической системы механической обработки силовых гидроцилиндров резцом с многослойной державкой

3.4 Расчетные и экспериментальные значения виброперемещений для инструментальной подсистемы резца с многослойной

державкой

Выводы по третьей главе

ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ АНИЗОТРОПНЫХ СВОЙСТВ ДЕРЖАВОК НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ СИЛОВЫХ ГИДРОЦИЛИНДРОВ СУДОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

4.1 Сравнительные испытания износостойкости режущего материала при использовании демпфирующих свойств инструмента

4.2 Сравнительные исследования шероховатости поверхности при использовании демпфирующих свойств инструмента

4.3 Сравнительные исследования погрешности размеров и формы геометрической точности обрабатываемой детали при использовании демпфирующих свойств инструмента

4.4 Анализ фактического запаса точности обрабатываемой поверхности при использовании демпфирующих свойств инструмента

4.5 Оценка области устойчивости системы механической обработки с учетом демпфирующих свойств инструмента

4.6 Рекомендации по технологическому обеспечению шероховатости поверхности при обработке силовых

гидроцилиндров резцом с многослойной державкой

Выводы по четвертой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А - Технические характеристики приборов

Приложение Б - Экспериментальные материалы по измерению

шероховатости и точности формы силового гидроцилиндра

Приложение В - Акт по экспериментальному опробованию

многослойной державки

Приложение Г - Патент на полезную модель

Приложение Д - Технология изготовления штока силового гидроцилиндра судового оборудования

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технологическое обеспечение шероховатости поверхности силовых гидроцилиндров судового оборудования на основе виброустойчивой инструментальной системы»

ВВЕДЕНИЕ

Специфика условий и режимов эксплуатации судового оборудования, предназначенного для работы в агрессивной морской среде, обуславливается стесненностью рабочего пространства, сложными эксплуатационными условиями (включая предельно высокие и предельно низкие температуры, воздействие соленой воды, проливного дождя, льда), сложностью проведения работ по техническому обслуживанию и ремонту, монтажу и демонтажу оборудования и пр. Поэтому к оборудованию для морского применения предъявляются жесткие требования по безопасности, надежности, эффективности выполнения всех рабочих функций при одновременном устранении тяжелого физического труда, трудоемкости монтажно-демонтажных работ и работ по обслуживанию.

Эффективность эксплуатации гидравлических систем, используемых в корабельном оборудовании (грузовых трапов судов, приспособлений для дифферентовки плавучих доков, подъемных платформ, корабельных кран-балок, устройств люковых закрытий, аппарелей и пр.) обеспечивается требованиями по их надежности, производительности, степени совершенства схемы их работы, технологичности, универсальности, унификации, стандартизации, ремонтопригодности и др.

Одним из наименее надежных агрегатов гидравлических систем, применяемых на морских судах и шельфовых платформах, являются силовые гидроцилиндры исполнительных механизмов, на которые приходится около 40% всех отказов гидросистемы. Установлено, что около 70% отказов гидроцилиндров происходит по причине выхода из строя уплотнителей, 24% -из-за изгиба штоков, 45% - из-за образования задиров на рабочих поверхностях штоков и гильз, 1,5% - из-за обрыва поршней и проушин [51].

Основным видом отказов силовых гидроцилиндров судового оборудования является нарушение герметичности и наличие протечек вследствие интенсивного износа уплотнений.

Причина появления протечек в процессе эксплуатации напрямую связана с обеспечением качества и точности изготовления рабочих поверхностей силового гидроцилиндра, состояние которых оказывает решающее влияние на ресурс оборудования, применяемого в судостроении. Эффективность и качество обработки рабочих поверхностей при тонкой лезвийной обработке существенно зависят от динамического поведения технологической системы «станок - приспособление - инструмент - деталь». Таким образом, задача обеспечения устойчивости технологической системы за счет снижения уровня колебаний является одной из важнейших в области изготовления прецизионных поверхностей силовых гидроцилиндров для морского применения на основе виброустойчивой инструментальной системы и приобретает особую актуальность при изготовлении изделий на станках с ЧПУ.

Одним из наиболее эффективных методов снижения уровня вибраций, возникающих в процессе изготовления прецизионных поверхностей силовых гидроцилиндров для морского применения, является метод использования виброустойчивой инструментальной системы, обладающей диссипативными свойствами. Особенность такой инструментальной системы заключается в использовании многослойной державки резца, позволяющей существенно снизить уровень вибраций, возникающих в процессе резания. Данный метод позволяет обеспечить динамическую стабильность технологической системы в широком диапазоне режимов резания и обрабатываемых материалов, повышает стойкость режущего инструмента и обеспечивает заданную шероховатость поверхностей изделий, применяемых в современном судостроении.

Объектом исследования является технология обеспечения шероховатости прецизионных поверхностей деталей штока силового гидроцилиндра.

Предметом исследования является шероховатость прецизионных поверхностей штока силового гидроцилиндра.

Целью работы является технологическое обеспечение заданной шероховатости поверхности деталей штока силовых гидроцилиндров морских судов и шельфовых платформ на основе снижения уровня вибраций в технологической системе посредством применения анизотропных свойств державок режущего инструмента с повышенными демпфирующими свойствами.

Методы исследования базировались на основных положениях технологии машиностроения, теории резания металлов, теории колебаний. Проведенные эксперименты были выполнены на современном оборудовании с применением оригинальных методик. Для получения и обработки экспериментальных данных использовались методы математической статистики и планирования экспериментов.

Достоверность полученных результатов работы, выводов и предложенных рекомендаций обуславливаются математической и физической корректностью постановки задач и выбора метода их решения. Достоверность подтверждается высокой сходимостью расчетных и экспериментальных данных, положительным опытом внедрения разработанных методик и рекомендаций в промышленных условиях.

Научная новизна работы - новое решение актуальной научной задачи -выявление связи между динамическими свойствами подсистемы «инструмент» и шероховатостью поверхности деталей штока силовых гидроцилиндров судового оборудования, позволяющей разработать новую технологию изготовления поверхностей на основе использования инструментального оснащения, обладающего анизотропными свойствами демпфирующей державки режущего инструмента.

Составляющими научной новизны являются:

- выявление закономерностей влияния интенсивности колебательного процесса подсистемы «инструмент» на технологическое обеспечение шероховатости прецизионных поверхностей деталей штока гидроцилиндра;

- установление доминирующего влияния высокочастотных колебаний инструментальной подсистемы на обеспечение шероховатости поверхности деталей штока гидроцилиндра;

- разработка математической модели технологической системы при изготовлении прецизионных поверхностей деталей штока гидроцилиндра с учетом особенностей демпфирующего инструмента с анизотропными свойствами;

- установление параметров влияния демпфирующих свойств инструментального оснащения на технологическое обеспечение шероховатости прецизионных поверхностей деталей штока гидроцилиндра.

Практическая ценность работы:

- разработанная технология изготовления прецизионных поверхностей деталей силовых гидроцилиндров с обеспечением требований по шероховатости поверхности;

- предложенная технология изготовления деталей прецизионных поверхностей штока силовых гидроцилиндров на основе инструментального оснащения с демпфирующими свойствами державки режущего инструмента (патент № 111788 «Державка режущего инструмента»);

- практические рекомендации для выбора демпфирующих свойств инструментального оснащения на основе оптимального влияния высокочастотных колебаний подсистемы «инструмент» на технологическое обеспечение шероховатости прецизионных поверхностей штока силовых гидроцилиндров.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Математическая модель, позволяющая оперировать конструктивными особенностями инструментальной системы, обладающей анизотропными

свойствами демпфирующей державки режущего инструмента, обеспечивает технологию изготовления прецизионных поверхностей деталей штока гидроцилиндра;

2. Результаты теоретических и экспериментальных исследований технологии изготовления прецизионных поверхностей деталей штока гидроцилиндра на основе инструментальной системы с анизотропными свойствами державки, которые позволяют установить влияние режимов резания на шероховатость поверхности деталей штока гидроцилиндра.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях: XIX Петербургские чтения по проблемам прочности, посвященные 130-летию со дня рождения академика АН УССР Н. Н. Давиденкова (г. Санкт-Петербург, 2010 г.); 50-й Международный симпозиум «Актуальные проблемы прочности» (Беларусь, г. Витебск, 2010 г.); XVI Международная научно-техническая конференция «Проблемы ресурса и безопасной эксплуатации материалов и конструкций» (г. Санкт-Петербург, 2011 г.); XV Международная научно-практическая конференция «Актуальные вопросы современной науки» (г. Таганрог, 2012 г.); III Международная научно-практическая конференция «Физико-математические и естественные науки» (г. Таганрог, 2012 г.); IV Международная научно-практическая конференция «Конференция молодых ученых» (г. Таганрог, 2012 г.); VII Всероссийская научно-практическая конференция «Научная дискуссия: гуманитарные, естественные науки и технический прогресс» (г. Ростов-на-Дону, 2015 г.).

В полном объеме диссертация заслушана и одобрена на заседании кафедры «Машиностроение» ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский горный университет» в 2016 г.

Основные положения работы и результаты исследований отражены в научно-технических отчетах в рамках участия в Федеральной целевой программе «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России»

на 2009-2013 гг., государственный контракт № П149 от 15 апреля 2010 г. Проект: «Разработка и исследование кристаллических материалов для изготовления державок режущих инструментов на основе анизотропных свойств».

Реализация в промышленности. Материалы исследований в виде рекомендаций, методических указаний по использованию при тонкой токарной обработке державки режущего инструмента, обладающей анизотропными свойствами, предложенной в диссертационной работе, опробованы в условиях производственного процесса инструментального цеха предприятий: ОАО «Кузнецов» ОП «Управленческий», г. Самара; ООО «Кабельный завод «АЛЮР», г. Великие Луки.

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

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 18 печатных работ, из них 4 в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России. Получен патент на полезную модель № 111788, заявка № 2011117615/02 (026142) от 29.04.2011 г.

Структура и содержание. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Диссертационная работа изложена на 176 страницах машинописного текста, в том числе содержит 23 таблицы, 83 рисунка, 100 наименований литературы.

Работа соответствует паспорту специальности 05.02.08 «Технология машиностроения». В соответствии с формулой специальности в ней «изучаются связи, и устанавливаются закономерности в процессе изготовления машин при совершенствовании существующих и в разработке новых методов изготовления деталей с целью повышения качества изделия машиностроения и снижения себестоимости их выпуска» (п. 4), а также в

соответствии с п. 7 «технологическое обеспечение с целью повышения качества шероховатости поверхности, точности и долговечности деталей машин».

В первой главе представлен анализ состояния проблемы обеспечения изготовления деталей прецизионных поверхностей штоков силовых гидроцилиндров судового оборудования. На основании технических требований проведен анализ технологии изготовления штока и рассмотрены существующие методы и способы, позволяющие повысить динамические свойства технологической системы при изготовлении прецизионных поверхностей для технологического обеспечения шероховатости поверхности штоков силовых гидроцилиндров.

На основе проведенного анализа в соответствии с целью работы поставлены задачи планируемых исследований.

Во второй главе рассмотрена сущность метода обеспечения динамической стабильности технологической системы при изготовлении прецизионных поверхностей деталей силовых гидроцилиндров судового оборудования с использованием инструмента с многослойной державкой, обладающей анизотропными свойствами. Предложен способ создания многослойных державок режущих инструментов, позволяющий в процессе изготовления прецизионных деталей обеспечить более эффективное динамическое гашение высокочастотных колебаний.

В третьей главе выбрана модель системы станка при изготовлении прецизионных поверхностей штока гидроцилиндра с многослойной державкой, позволяющая описывать динамические процессы в технологической системе механической обработки с учетом упруго-диссипативных и инерционных особенностей исследуемой технологической системы токарной обработки. Осуществлен переход от исходной многомерной математической модели к упрощенной модели технологической системы механической обработки штоков силовых гидроцилиндров. На основе полученной системы уравнений в среде Ма1;ЬаЬ решается задача определения устойчивости системы, а также

проводится анализ диссипативных свойств державок режущего инструмента при изготовлении прецизионных деталей штоков силовых гидроцилиндров.

В четвертой главе проведены экспериментальные исследования по отработке технологии изготовления прецизионных поверхностей деталей штока силовых гидроцилиндров. Рассмотрены практические вопросы, направленные на изготовление прецизионных элементов штока силовых гидроцилиндров судового оборудования на основе использования инструментального оснащения с текстурно-ориентированными многослойными державками, что позволяет улучшить качество и точность деталей, заменить операцию шлифования и снизить себестоимость их выпуска.

Работа выполнена на кафедре «Машиностроение» ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский горный университет» под руководством доктора технических наук, профессора Максарова Вячеслава Викторовича. Автор выражает благодарность за поддержку, научно-методическую, техническую и практическую помощь при работе над диссертацией доктору технических наук, профессору Максарову Вячеславу Викторовичу, а также сотрудникам кафедры «Машиностроение» ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский горный университет».

1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТЕЙ СИЛОВЫХ ГИДРОЦИЛИНДРОВ СУДОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

1.1 Виды и причины повреждений силовых гидроцилиндров судового оборудования

Специфика условий и режимов эксплуатации оборудования морского применения, предназначенного для работы в агрессивной среде, обуславливается стесненностью рабочего пространства, очень сложными эксплуатационными условиями, включая предельно высокие и предельно низкие температуры, воздействием соленой воды, проливного дождя, льда, трудоемкостью аварийных ремонтов, технического обслуживания, демонтажа и монтажа оборудования и пр. Поэтому к оборудованию для морского применения предъявляются высокие и жесткие требования по безопасности, надежности, эффективности обеспечения требуемых рабочих параметров при одновременном снижении затрат, трудоемкости монтажно-демонтажных работ и работ по техническому обслуживанию.

Эффективность эксплуатации гидравлических механизмов и систем, применяемых в корабельном оборудовании, грузовых трапов судов, приспособлений для дифферентовки плавучих доков, подъемных платформ, корабельных кран-балок, устройств для люковых закрытий, аппарелей, обеспечивается требованиями по их надежности, производительности, степени совершенства схемы их работы, технологичности, универсальности, унификации, стандартизации, ремонтопригодности и др.

Поэтому при выборе показателей эффективной и безопасной эксплуатации гидравлических механизмов судового оборудования, предназначенного для эксплуатации в чрезвычайно тяжелых морских условиях, необходимо учитывать надежность его исполнительных силовых элементов.

Основным исполнительным элементом любого гидравлического механизма для морского применения является силовой гидроцилиндр, являющийся простейшим гидродвигателем различных машин и механизмов, применяемых в судостроении, осуществляющий поступательное движение выходного звена. Различают гидроцилиндры одностороннего и двустороннего действия [28].

Под давлением жидкости шток силового гидроцилиндра одностороннего действия перемещается в одностороннем направлении. Обратный ход штока обеспечивается действием пружины или внешней силой, вытесняя рабочую жидкость, подводимую в одну рабочую полость.

В судостроении наибольшее применение получили силовые гидроцилиндры двустороннего действия. В них как рабочий, так и обратный ход осуществляется рабочей жидкостью, поступающей поочередно в обе рабочие полости цилиндра.

Поршневой гидроцилиндр двухстороннего действия с односторонним штоком (Рисунок 1.1) состоит из: гильзы 1; штока 2; уплотнительного кольца 3; поршневых уплотнений 4; поршня 5; задней и передней крышки 6, 8; фиксирующей гайки 7; уплотнений 9; уплотнений штока и грязесъемника 10.

Рисунок 1.1 - Общий вид силового поршневого гидроцилиндра двустороннего

действия с односторонним штоком

Анализ результатов дефектации силовых гидроцилиндров позволил выявить виды их дефектов после эксплуатации [38]. К основным дефектам относятся: отслаивание нанесенного защитного слоя, смятие поверхности, коррозия, вмятины, забоины, изгиб, излом, разрушение, трещины сварочного шва, нарушение соосности. Основные виды дефектов силовых гидроцилиндров представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Виды и причины дефектов силовых гидроцилиндров

Элемент Вид повреждений Возможные причины

гидроцилиндра повреждений

Шток Коррозия; механический и Эксплуатационные: действие

абразивный износ рабочей агрессивной среды, загрязненная

поверхности; отслаивание, рабочая жидкость; повышенные

растрескивание и шелушение нагрузки, превышающие

хромового покрытия; трещины, расчетные.

изломы и деформация.

Поршень Механический и абразивный Конструктивн ые:

износ внутренней и наружной незащищенность от коррозии и

рабочих поверхностей; трещины воздействия внешней среды

и изломы. ответственных узлов;

Цилиндр Механический и абразивный недостаточная герметичность.

износ «зеркала» цилиндра; коррозия. Технологические: плохая механическая или химическая

Грундбукса Механический и абразивный подготовка поверхности изделия

износ рабочей поверхности. перед покрытием; некачественное покрытие; дефекты сборки.

1.2 Технологическое обеспечение шероховатости поверхности штока силового гидроцилиндра судового оборудования

Основным видом отказов гидравлических механизмов судового оборудования является нарушение герметичности и наличие протечек в системе силовых гидроцилиндров. Причины появления протечек в процессе эксплуатации гидроцилиндров напрямую связаны с точностью обработки внутренних поверхностей корпуса и грундбуксы, а также наружных

поверхностей штока и поршня, состояние которых оказывает решающее влияние на ресурс и межсервисный интервал обслуживания судового оборудования.

Шероховатость поверхности штока и поршня силового гидроцилиндра оказывает существенное влияние на его эксплуатационные свойства, а также на интенсивность и характер процессов, протекающих на его рабочих поверхностях (на концентрацию напряжений, на качество и прочность нанесенных защитных покрытий, контактные деформации, усталостную и ударную прочности, на трение и износ элементов, коррозионную стойкость, герметичность манжет и пр.).

В значительной мере проблема устранения повреждений силовых гидроцилиндров при их эксплуатации в оборудовании морского применения решается за счет качественной механической подготовки штоков (Рисунок 1.2) перед нанесением на их поверхность износостойких защитных антикоррозионных покрытий.

Рисунок 1.2 - Технические требования к механической обработке штока

силового гидроцилиндра

По результатам механической обработки рабочая поверхность качественно обработанного штока силового гидроцилиндра должна соответствовать следующим техническим требованиям: рабочая поверхность выполняется по посадке Нб, конусность и овальность в пределах допуска; непрямолинейность оси не более 0,03 мм на длине 500 мм; биение рабочей поверхности изделия по отношению к поверхности шейки не более 0,01 мм; неперпендикулярность торца не более 0,01 мм; резьба на штоке - точность в пределах 2-го и 3-го класса; шероховатость не ниже Яа = 0,22 мкм.

При токарной обработке формирование микропрофиля внешней поверхности штока силового гидроцилиндра происходит под влиянием следующих факторов:

- геометрические факторы (главный ф и вспомогательный ф1 углы в плане, шероховатость режущей кромки инструмента Яи, радиус при вершине г, количество режущих кромок 2);

- кинематические факторы (смещение режущих кромок §7, подача $>, различие углов в плане на режущих кромках §ф и §ф1);

- факторы, влияющие на условия пластической деформации обрабатываемого материала в зоне резания (глубина скорость V, задний угол а, передний угол у, износ инструмента Нз время работы инструмента Ти, радиус режущей кромки р);

- свойства обрабатываемого материала М;

- свойства инструментального материала И;

- динамическое состояние В технологической системы;

- вторичные свойства в зоне резания (температура Т и коэффициент трения /).

Формирование шероховатости обработанной внешней поверхности штока силового гидроцилиндра условно можно представить упрощенной моделью, которая содержит периодическую, детерминированную основу и налагающуюся на неё случайную компоненту (Рисунок 1.3).

б) в)

Рисунок 1.3 - Модель шероховатости обработанной поверхности силового гидроцилиндра: а - периодическая основа; б - случайная компонента;

в - суммарная составляющая

В общем случае к периодической основе [61] могут быть отнесены: закон кинематического движения, форма режущих кромок, подача, систематические погрешности тепловых и силовых деформаций элементов технологической системы, вынужденные колебания, автоколебания и т. д. К случайным факторам можно отнести: любые случайные внешние и внутренние воздействия, случайные погрешности тепловых и силовых деформаций элементов технологической системы обработки, различные случайные изменения локальных физико-механических свойств материала заготовки, которые определяют пластические и упругие деформации (колебания твердости заготовки, колебания припуска, износ инструмента, наросты и вырывы материала, сколы инструмента) [61].

На рисунке 1.4 приведена схема для расчета периодической составляющей профиля шероховатости. Высота профиля шероховатости обработанной поверхности определяется [75]:

Я = И1 + И2 + ИЗ + И4, (1.1)

где И1 - составляющая, определяемая кинематикой движения и геометрией инструмента; И2 - составляющая, определяемая колебательными движениями инструмента; ИЗ - составляющая, определяемая пластическими деформациями в зоне резания; И4 - составляющая, определяемая поверхностью режущей кромки инструмента, ее качеством.

ы—' / / из —7 /

И 4—7 1--1

Рисунок 1.4 - Схема расчета периодической составляющей профиля шероховатости поверхности при токарной обработке: 1 - теоретический профиль поверхности до лезвийной обработки; 2 - фактический профиль поверхности после обработки [61, 75]

При токарной обработке внешней поверхности штока силового гидроцилиндра отклонение реального микропрофиля от расчетного происходит как результат вторичных пластических деформаций, возникающих в зоне резания упругого восстановления поверхностного слоя и появления вибраций.

Возникающие в зоне резания вторичные пластические деформации являются причиной вырывов, задиров и деформаций остаточных гребешков обработанной поверхности заготовки.

При малых величинах подач деформация остаточных гребешков особенно существенна. Она вызывает увеличение не только высоты микронеровностей обработанной поверхности, но и в результате неравномерного распределения деформаций по длине гребешка повышает роль случайной составляющей.

На отклонение шероховатости, образующееся после токарной обработки, в значительной степени влияет жесткость технологической системы. На рисунке 1.5 [75] приведена зависимость параметра шероховатости Я2 от жесткости технологической системы. Из приведенной зависимости видно, что с

увеличением подачи это влияние возрастает, причем при различных подачах может быть получена одинаковая шероховатость. Соответственно для обеспечения требуемых параметров шероховатости поверхности необходимо учитывать жесткость технологической системы.

Рисунок 1.5 - Зависимость параметра шероховатости & от жесткости технологической системы для следующих значений подач 1 - 0,05 мм/об; 2 -0,1 мм/об; 3 - 0,2 мм/об; 4 - 0,4 мм/об (сплошные линии - теоретические значения; штриховые - значения, полученные экспериментально) [75]

Влияние скорости резания на шероховатость обработанной поверхности обусловлено условиями трения и температурой в зоне резания. На малых скоростях резания, соответствующих интенсивному наростообразованию, из-за сравнительно низкой пластичности материала случайная составляющая шероховатости увеличивается. Развивающаяся вершина нароста выступает впереди лезвия резца и ниже линии резца, оставляя на обработанной поверхности глубокие разрывы и борозды. Увеличение скорости резания V уменьшает наростообразование, увеличивает пластичность обрабатываемого материала, уменьшает коэффициенты трения в зоне резания и вызывает плавное уменьшение шероховатости. Увеличение скорости резания V

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Леонидов, Павел Викторович, 2016 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

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

2. Андреев, В.Н. Инструмент для высокопроизводительного и экологически чистого резания / В.Н. Андреев, Г.В. Боровский, В.Г. Боровский и др. - М.: Машиностроение, 2010. - 479 с.

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

4. Ашкенази, Е.К. Анизотропия конструкционных материалов / Е.К. Ашкенази, Э.В. Ганов // Справочник. Изд. 2, перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, 1980. - 248 с.

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

559 с.

6. Баранцева, З.В. Влияние состава, формы и распределения неметаллических включений на пластичность и разрушение металла / З.В. Баранцева, М.И. Виноград, А.В. Смирнова // МиТОМ - 1970. - № 7. - С. 46 - 49.

7. Баранчиков, В.И. Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов: Справочник / В.И. Баранчиков, А.В. Жаринов, Н.Д. Юдина и др.; Под общ. ред. В.И. Баранчикова - М.: Машиностроение, 1990. - 400 с.

8. Бармин, Б.П. Вибрации и режимы резания / Б.П. Бармин - М.: Машиностроение, 1972. - 72 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. Васильков, Д.В. Моделирование процесса стружкообразования на основе кусочно - линейной аппроксимации / Д.В. Васильков, В.Л. Вейц // СПбИмаш - 1998. - №1. - С. 16 - 21.

12. Васильков, Д.В. Динамика технологической системы механической обработки / Д.В. Васильков, В.Л. Вейц, В.С. Шевченко - СПб.: ТОО «Инвентекс», 1997. - 230 с.

13. Васильков, Д.В. К вопросу упрощения динамической модели технологической системы механической обработки / Д.В. Васильков, В.Л. Вейц // Машиностроение и автоматизация производства: Межвуз. сб. - СПб.: СЗПИ, 1998. - №14 - С.35 - 41.

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

15. Васин, С.А. Резание материалов: Термодинамический подход к системе взаимосвязей при резании / С.А. Васин, А.С. Верещака, В.С. Кушнер - М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. - 448 с.

16. Вейц, В.Л. Вынужденные колебания в металлорежущих станках / В.Л. Вейц, В.К. Дондошанский, В.И.Чиряев - М. - Л.: Машгиз, 1959. - 288 с.

17. Вейц, В.Л. Физические основы моделирования стружкообразования в процессе резания / В.Л. Вейц, В.В. Максаров // Машиностроение и автоматизация производства: Межвуз. сборник - СПб.: СЗПИ, 1999. - №13 - С.44 - 46.

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

19. Вейц, В.Л. Моделирование процесса стружкообразования при лезвийной механической обработке / В.Л. Вейц, В.В. Максаров // Станки и инструмент - 2002. - №4. - С. 13 - 15.

20. Вейц, В.Л. Динамика и моделирование процессов резания при механической обработке / В.Л. Вейц, В.В. Максаров, П.А. Лонцих - Иркутск: РИО ИГИУВа, 2000. - 189 с.

21. Вейц, В.Л. Динамическое моделирование стружкообразования в процессе резания / В.Л. Вейц, В.В. Максаров // Машиностроение и автоматизация производства: Межвуз. сб. - СПб.: СЗПИ, 1999. - №14 - С.15 -20.

22. Вейц, В.Л. Об упрощенной динамической модели технологической системы механической обработки резанием. Ч.2: Исследование параметрического влияния / В.Л. Вейц, В.В. Максаров // Машиностроение и автоматизация производства: Межвуз. сб. - СПб.: СЗПИ, 1999. - №17 - С. 10 -17.

23. Вейц, В.Л. Автоколебания в механических кусочно-линейных системах / В.Л. Вейц, А.М. Мартыненко // Нелинейные колебания и переходные процессы в машинах. - М.: Наука, 1972. - С.283 - 294.

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

25. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т. Колебания машин, конструкций и их элементов / Под ред. Ф.М. Диментберга и К.С. Колесникова -М.: Машиностроение, 1980. - Т.3. - 544 с.

26. Вишняков, Я.Д. Теория образования текстур в металлах и сплавах / Я.Д. Вишняков, А.Д. Бабрэко, С.А. Владимиров - М.:Наука, 1979. - 329 с.

27. Вишняков, Я.Д. Управление остаточными напряжениями в металлах и сплавах / Я.Д. Вишняков, В.Д. Пискарев - М.: Металлургия, 1989. - 254 с.

28. Воронов, В.Ф. Судовые гидравлические машины / В.Ф. Воронов, А.П. Арцыков - Л.: Судостроение, 1976. - 301 с.

29. 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.

30. Глебов, А.Г. Влияние неметаллических включений на стойкость к разрушению стальной плиты высокой прочности проката / А.Г. Глебов, А.С. Духовный // Прочность и разрушение сталей при низких температурах -М.:Металлургия, 1990. - С.86 - 94.

31. Голиков, И.Н. Дендритная ликвация в сталях и сплавах / И.Н. Голиков, С.Б. Масленников - М.: Металлургия, 2004. - 235 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. Дроздов, Н.А. К вопросу о вибрациях станка при токарной обработке / Н.А. Дроздов // Станки и инструмент, 1937. - №2. - С. 21 - 25.

34. Евгенев, Г.Б. Основы программирования обработки на станках с ЧПУ / Г.Б. Евгенев - М.: Машиностроение, 1983. - 304 с.

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

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

37. 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.

38. Жетесова, Г.С. Анализ разрушений и деформаций элементов конструкций механизированных крепей: труды университета \ Г.С. Жетесова -Караганда: Издательствово КарГТУ, 2002. - С. 9 - 11.

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

40. Золоторевский, А.С. Механические свойства металлов / А.С. Золоторевский - М.: Металлургия, 1983. - 352 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.

44. Колмогоров, В.Л. Механика обработки металлов давлением / В.Л. Колмогоров - М.: Металлургия, 1986. - 688 с.

45. Кудинов, В.А. Схема стружкообразования (динамическая модель процесса резания) / В.А. Кудинов // Станки и инструмент - 1992. - № 10. - С. 14 -17, № 11. - С. 26 - 29.

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

47. 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.

48. Максаров, В.В. Кинематика процесса точения с локальным физическим воздействием на обрабатываемый материал / В.В. Максаров, Д.Ю. Тимофеев // Машиностроение и автоматизация производства. Межвуз.сб. СПб.: СЗПИ, 1998. - №3 - С.34 - 40.

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. Максаров, В.В. Повышение точности изготовления силовых гидроцилиндров механизированных крепей на основе виброустойчивой

инструментальной системы / В.В. Максаров, Ю.Ольт // Записки Горного института. - 2015. - № 214. - С.71 - 84.

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

53. Микляев, П.Г. Анизотропия механических свойств металла / П.Г. Микляев, Я.Б. Фридман - М.: Металлургия, 1986. - 224 с.

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

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

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

57. Панин, В.Е. Структурные уровни пластической деформации и разрушения / В.Е. Панин - Новосибирск : Наука, 1990. - 251 с

58. Пановко, Я.Г. Внутреннее трение при колебаниях упругих систем / Я.Г. Пановко, - М.: Физматгиз, 1960. - 193 с.

59. Паршин, А.М. Деградация гарантированных свойств металла в конструкции и пути ее ослабления / А.М. Паршин, В.Б. Звягин // Металлообработка, 2009. - №3 - С. 38 - 43.

60. Паршин, А.М. Низкотемпературное радиационное охрупчивание и вырождение деформационной способности аустенитных сталей и сплавов / А.М. Паршин, А.П. Петкова // РАН. Металлы, 2001. - № 3. - С. 123 - 127.

61. 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.

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

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

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

65. Позняк, Г.Г. Исследование резцов с синтеграновыми вставками / Г.Г. Позняк, В.Е. Барт, В.Е. Рогов // Станки и инструмент - М.: Машиностроение, 1993. - №1 - С. 6.

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

67. Розенберг, А.М. Элементы теории процесса резания металлов / А.М. Розенберг, А.Н. Еремин - М. - Свердловск: Машгиз, 1956. - 319 с.

68. Соколовский, А.П. Вибрации при работе на металлорежущих станках /

A.П. Соколовский - В кн.: Исследование колебаний при резании металлов -М.:Машгиз, 1958. - С. 3 - 23.

69. Справочник технолога-машиностроителя в 2х т. 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.

70. Справочник технолога-машиностроителя в 2х т., 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.

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

72. Старков, В.К. Дислокационные представления о резании металлов /

B.К. Старков - М.: Машиностроение, 1979. - 160 с.

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

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

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

76. 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 - C. 89 - 99.

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

78. Трэвис, Дж. Lab VIEW для всех / Дж.Трэвис, Дж.Кринг - М.: ДМК Пресс, 2011. - 912 с.

79. 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.

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

81. Харин, В.М. Судовые вспомогательные механизмы и системы / В.М. Харин, Б.Г. Декин, О.Н. Занько и др.; Под ред. В.М. Харина - М.: Транспорт, 1992. - 319 с.

82. Хорин, В.Н. Объемный гидропривод забойного оборудования / В.Н. Хорин - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1980. - 415 с.

83. 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.

84. 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.

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

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

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

88. Argyris, J.H. Applications of Finite Elements in Spase and Time / J.H. Argyris, A.S.L. Chan // Ingenieeur Archiv., 1972. - P.235 - 257.

89. Arsecularatne, J.A. Prediction of Chip Flow Direction, Cutting Forces and Surface Roughness in Finish Turning / J.A. Arsecularatne, R.F. Fowle, P. Mathew // Journal of Manufacturing Science and Engineering, 1998. - № 1. - P.1 - 12.

90. Black, J.T. On the Fundamental Mechanism of Large Strain Plastic Deformation. Electron Microscopy of Metal Cutting Chips / J.T. Black // Journal of Engineering for Industry - 1971. - № 2. - P.132 - 152.

91. 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.

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

93. Doi, S. Chatter vibration of lathe tools / S. Doi, S. Kato // Transactions of ASME, 1956. - № 78. - P. 1127 - 1134.

94. Maksarov, V.V. Increasing the efficiency of external turning by using the multiple layer construction of the cutting tool holder / V.V. Maksarov, J. Olt, M. Madissoo // USB Proceedings. IEEE International Symposium on Assembly and Manufacturing, Tampere Hall, Tampere, Finland, 2012. - P. 6 - 11.

95. Marui, E. Regenerative Chatter Vibration Occurring in Turning With Different Side Cutting Edge Angles / E. Marui, M. Hashimoto and S. Kato // Journal of Engineering for Industry, 1995. - № 4. - P. 551 - 558.

96. Pierre, A.J. Characterisierung der de carbide in autgekohlten austenitischen Fe-Cr-Ni legcerungen / A.J. Pierre, Peignter, Hans Peter Degischer, etc. // «Berichte der Osterrechischen studiengesellschaft Fur Atomenerge Ges m.b.h.». Forschuns Zentrum Seibersdorf, 2003. - P. 242 - 245.

97. 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.

98. Thé, J.H.L. The Stress-State in the Shear Zone During Steady State Machining / J.H.L Thé, R.F. Scrutton // Journal of Engineering for Industry, 1979. -№2. - P. 270 - 275.

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

100. 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.

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Технические характеристики приборов

Таблица ПА1 - Технические характеристики прибора "Surftest" (Япония)

Модель SJ-201 P

№ 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 (P), Профиль шероховатости (R), DIN 4776

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

Аналитические графики Отсутствуют

Продолжение таблицы ПА1

Стандарты шероховатости DIN, ISO, ANSI, JIS

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

Отсечка шага lc: 0,25 мм, 0,8 мм, 2,5 мм ls: 2,5 мкм, 8 мкм

Число базовых длин x 1, x 3, x 5, x L

Фильтр 2CR-75%, 2CR-75% (фазокорректированный фильтр), Гауссов фильтр

Диапазон отображаемых величин Ra, Rq: 0,01 мкм - 100 мкм; Ry, Rz, Rt, R3z, Rvk, Rpk, Rk, Rp: 0,02 мкм - 350 мкм; Vo: 0,000 - 10,00 (мм3/см2); S, Sm: 2 мкм - 4000 мкм; Pc: 2,5/см - 5000/см; Mr 1, Mr 2: 0 -100 %; mr: 1 - 100 %

Вертикальное увеличение изображения на дисплее Отсутствует

Горизонтальное увеличение изображения на дисплее Отсутствует

Принтер Дополнительное оборудование

Статистика Отсутствует

Оценка допусков Значения верхнего / нижнего пределов

Сохранение настроек измерения Отсутствует

Спящий режим (выключение) Автоматически после 30 секунд бездействия

Калибровка Автоматическая калибровка Ввод значений и измерение эталона шероховатости

Источник питания Сетевой адаптер AC (DC 7,5 В 1,5 Вт) или встроенный заряжаемый аккумулятор

Аккумулятор Время зарядки: 12 часов (на 500 измерений)

Ввод / вывод данных RS- 232 C интерфейс для ввода / вывода, DIGIMATIC выход

Масса 290 г

Таблица ПА2 - Технические характеристики прибора «MMQ 400 СКС»

(Германия)

Модель блока MMQ 400 СКС

Модель щупа

Номер блока 5440763

Номер щупа 5440780

Назначение Измерение отклонения формы и погрешности позиционирования

Диапазон измерений

По оси Ъ 350 мм

По оси X 12,5 мм

Устройство измерения круглости, С-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, Z-ось

Длина измерения 350 мм

Отклонение прямолинейности /100 мм измеренной длины 0,15 мкм

Отклонение прямолинейности /полная измеренная длина 0,3 мкм

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

Скорость измерения 0,5 - 20 мм\сек

Скорость позиционирования 0,5 - 100 мм\сек

Горизонтальный блок, Х-ось

Длина измерения 180 мм

Продолжение таблицы ПА2

Отклонение прямолинейности / 100 мм измеренной длины 0,4 мкм

Отклонение прямолинейности /полная измеренная длина 0,8 мкм

Отклонение перпендикулярности X /^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) C/Z - ось 220 мм

Максимальный внешний радиус измерения От - 45 мм до 135 мм

Измерение внешней высоты (ТТ^ 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

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Экспериментальные материалы по измерению шероховатости и точности формы силового гидроцилиндра

Mitutoyo

Evaluation F'rof i

1.5 T

0,0 0.5 1,0 1,5 2,0 2r5 3,0 3,5 4,0

w

Work Name V154; SO. 1 ; tO. 15 Operator Mitutoyo

Measuring Tool SurfTest SJ-210 Administrator Ver2 00

Standard ISO 1997 N 5

Profile R Cut-Off 0.8mm

As 2.5pm Filter GAUSS

Ra 0,482 pm

Rq 0,603 pm

Rz 2.759 prn

Mitutoyo

Evaluai ion Profile

6,0

0,0 0.5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

[mm]

Work Name V154; S0.1; t0.3 Operator Mitutoyo

Measuring Tool SurfTest SJ-210 Administrator Ver2 00

Standard ISO 1997 N 5

Profile R Cut-Off 0.8mm

As 2.5pm Filter GAUSS

Ra 1,308 pm

Rq 1,57B pm

Rz 7,246 pm

Mitutoyo

Evaluât ion Prof 111

0O -.-.----------------------- -----

T

-1,0

0,0 0.5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

Emm]

Work Name V154; SO.2; t0.2 Operator Mitutoyo

Measuring Tool SurfTest SJ-21Q Administrator Ver2 00

Standard ISO 1997 N 5

Profile R Cut-Off 0.8mm

As 2.5pm Filter GAUSS

Ra 1,588 pm

Rq 2,037 pm

Rz 9,132 pm

Частота выборки е полярных координатах: 010" (1)cyl_5_f

диам. шарового наконечника щупа: 3.0000 мм (2)cyl_4_f

Усиление: 1 №yi_3_l

после применения фильтра: 0 ... 50 неровн./оборот 50% Gauss (4)cyl_2_f

F: 0.20 N (5)cyL1J

- — MarWin Mahr) 4 50 и sp з МГТУ Станкин Задача: "Straig" 27.03.2014 1 15:09:17 Контролер' Administrator Подпись

Деталь: Hauen чертежа: Цикл йорабстт мера для калибровки увел С-93

Метрологическая лаборатория ГИЦ

5440781/2120

Частота выборки в Линейных координатах: 0 0250 им

после применения фильтра: 0 800 мм 50% Gauss LSLI -46,61 шм/ni

Усиление: 1

диам. шарового наконечника щупа: 3.0000 мм

F: 0.20 N

с;

-8-о CL С

ф О. ф 2

f ( (

1 1 !

ы

: t : " J

\ о \ 5

\ т

• 1

< i г

с

ч > \ i \ , о

у ) [ } *

1 г

и

г С 1 !

I а

____i --j- ---+---L-j ? —1- —1—1

16.000 мм

' 50.00 мим

Оцениваемый элемент Тип Допуск(мкм) Отклонение (мкм)

Straig 0.00000 75,93725

Straig 1f - 0,00000 23.55648

Straig_2„f 0.00000 52,29265

Straig_3_f 0.00000 75,93725

Straig_4_f 0.00000 27,69392

Straia_5_t 0.00000 25,67505

—MarWin (Mahr) 4 50и spз МГТУ Станкин Задача: "Straig" 19.05.2014 1 13:35:35 Контролер. Administrator Подпись:

Деталь. Номер чертежа- ЦИКЛ öötsöcrTKH: мера для калибровки увел С-93

Метрологическая лаборатория ГИЦ

5440781/2120

KviMlrinpi»'

Частота выборки в линейных координата!: О 0250 ни Усиление: 1

после применения фильтра: 0.800 мм 50% Gauss LSLI -t 14.76 мш/гп диам. шарового наконечника щупэ 3.0000 мм

F: 0.20 N

14.000 мм

' 20.00 мим

Оцениваемый элемент Тип Допуск (NIM) Отклонение{мкм}

Straig 0,00000 20,73228

Straig_1_f 0,00000 20.73220

Straig_2_f 0,00000 16.19987

StraigL,3_f 0,00000 10,23217

Straig_4_f 0,00000 11,4515a

Stratg_5_f 0.00000 14.88427

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Акты по экспериментальному опробованию многослойной державки

установленным на демпфирующую многослойную державку, обладающую анизотропными свойствами, в 1,1 ..,1,4 раза лучше по сравнению с шероховатостью поверхности детали, обработанной резцом-аналогом.

Это позволило сделать вывод о том, что использование предложенной державки режущего инструмента, обладающей анизотропными свойствами, обеспечивает лучшую шероховатость поверхности обработанной детали по сравнению с держав кой-аналогом и увеличивает стойкость режущего инструмента.

Использование указанных результатов позволяет повысить качество и эффективность токарной обработки при тонком точении.

Председатель комиссии

Г.Г, Петров

Члены комиссии:

Ю.В. Козлов

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Патент на полезную модель

Cif> I

ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Технология изготовления штока силового гидроцилиндра

Рисунок ПД1 - Чертеж штока силового гидроцилиндра

Таблица ПД1 - Типовой технологический маршрут изготовления штока штока _силового гидроцилиндра_

N п. Точность Шерох., мкм Маршрут обработки поверхности

1 14 3,2 Точение черновое или Фрезерование черновое

2 14 6,3 Фрезерование черновое

3 14 3,2 Точение черновое, Точение фаски

4 6 1,6 Точение черновое, Точение получистовое, Накатывание резьбы

5 14 3,2 Точение черновое, Точение канавки

6 14 3,2 Точение черновое, точение получистовое

7 9 1,6 Точение черновое, точение получистовое, Шлифование предварительное

8 14 3,2 Точение черновое, точение получистовое

9 14 3,2 Точение черновое, точение получистовое

10 14 3,2 Точение черновое, точение получистовое

11 9 1,6 Точение черновое, точение получистовое, Шлифование предварительное

12 14 3,2 Точение черновое, Точение канавки

13 14 0,4 Точение черновое, Точение получистовое, Шлифование предварительное, полирование

14 14 3,2 Точение черновое, Точение фаски

15 14 3,2 Точение черновое

16 14 3,2 Точение черновое, Точение фаски

17 14 3,2 Точение черновое, Точение получистовое

18 14 3,2 Точение черновое, Точение канавки

Продолжение таблицы ПД1

N п. Точность Шерох., мкм Маршрут обработки поверхности

19 6 0,2 Точение черновое, Точение получистовое, Шлифование предварительное, Азотация, Шлифование чистовое, Полирование

20 14 0,8 Точение черновое, Точение получистовое, Полирование

21 14 3,2 Точение черновое, Точение получистовое, Фрезерование получистовое

22 14 3,2 Точение черновое, Точение получистовое

23 14 3,2 Точение черновое, Точение получистовое

24 14 3,2 Точение черновое, Точение получистовое

25 6 1,6 Точение черновое, Точение получистовое, Накатывание резьбы

26 14 3,2 Точение черновое, Точение фаски

27 14 3,2 Точение черновое или фрезерование черновое

Таблица ПД2 - Сравнение маршрута изготовления штока силового _гидроцилиндра__

Номер Операции Маршрут существующий Маршрут предлагаемый

005 Заготовительная + +

010 Термическая обработка + +

015 Токарно-винторезная + +

020 Фрезерно-центровальная + +

025 Токарно-винторезная + +

030 Технический контроль + +

035 Термическая обработка + +

040 Токарная с ЧПУ + +

045 Токарная с ЧПУ + +

050 Вертикально-фрезерная + +

055 Круглошлифовальная + отсутствует

060 Технический контроль + +

065 Химико-термическая обработка + +

070 Резьбонарезная + +

075 Вертикально-фрезерная + +

080 Круглошлифовальная + отсутствует

085 Полировальная + +

090 Слесарная + +

095 Маркирование + +

100 Технический контроль + +

Санкт-Петербург - 2016