Технология. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение
Диагностирование погрешностей станков с устройствами ЧПУ класса PCNC
Статья обзорная
Разработаны математические модели, связывающие технологические параметры процесса металлообработки с параметрами быстродействия УЧПУ (временем, затрачиваемым на один такт управления), а также с точностью обработки и радиусом кривизны траектории, определяемой формой обрабатываемой детали. Описан диагностический программный пакет, разработанный на основе полученных математических моделей
Бесплатно
Динамика изменения формы поверхности в процессе абразивной доводки
Статья научная
Статья посвящена описанию процесса плоской абразивной доводки. Рассмотрены признаки, характеризующие чистовую финишную операцию доводки плоских поверхностей. Описаны процессы, протекающие во время доводки, такие как механические (микрорезание, пластическое деформирование и т. д.) и химические явления (образование окисных пленок и адсорбционных слоев). Представлен обзор наиболее распространенных схем формообразования поверхностей в процессе абразивной обработки. Рассмотрены схемы импульсной, геометрической и энергетической моделей формообразования. На основе энергетической модели и гипотезы Престона установлен рациональный закон изменения усилия прижима во время обработки, позволяющий стабилизировать контактное давление и увеличить производительность обработки. Получена экспоненциальная зависимость изменения контурной площади контакта при доводке плоскостей различной исходной формы макрорельефа. Проведена экспериментальная проверка предположения и гипотезы Престона при абразивной доводке образцов из бронзы марки О5Ц5С5 плоскими кругами из кубического нитрида бора КМ 40/28 50 М2-01 на плоскодоводочном станке «Растр 220». Установлено, что при изменении усилия по экспоненциальному закону, т. е. аналогично закону изменения контурной площади контакта при абразивной доводке, производительность процесса возрастает в 2,5-3 раза. Показано, что изменение среднеквадратического отклонения σ параметра шероховатости Ra обработанной поверхности в процессе доводки при постоянном усилии прижима, в начале обработки (момент времени t = 1 мин) почти в два раза выше, чем среднеквадратическое отклонение шероховатости в тот же момент времени при переменном усилии прижима.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены силовые воздействия на исполнительное устройство автоматической следящей системы, предназначенной для совмещения центра контролируемого поперечного сечения внутренней поверхности трубы с осью вращения охватывающей многорезцовой головки, обтачивающей наружную поверхность трубы. Приведено обоснование необходимой жесткости исполнительного устройства.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются качественные и количественные показатели обработки отверстий фольгированного стеклотекстолита в зависимости от выбора материала и режимов резания, показана условная «стойкость» сверл (в пересчете на их количество). Согласно названию в статье показаны основные факторы, влияющие на качество и производительность при сверлении плат с высокой плотностью рисунка. Подробно описывается методика выбора грамотных режимов резания (глубины резания, подачи и скорости резания), от которых зависит производительность труда, качество, стойкость режущего инструмента и стоимость изготовления печатных плат. Текст дает ценную информацию о фольгированном стеклотекстолите, как базовом материале для изготовления печатных плат, обеспечивающем автоматизацию монтажно-сборочных операций и повышение ряда конструктивных и эксплуатационных качеств изделий. Статья актуальна, поскольку посвящена исследованию обработки неоднородного композиционного материала, обладающего высоким абразивным действием стеклоткани. Большое внимание уделяется основным характеристикам композиционного материала, раскрыты особенности его механической обработки и возникающие в связи с этим трудности, распространенные ошибки, которые могут привести к массовому браку при изготовлении печатных узлов на производстве. Проведенные авторами эксперименты доказывают, что при использовании оптимальных расчетно-опытных режимов резания и качественного материала стеклотекстолита, условная «стойкость» сверла (в пересчете на количество сверл) может быть увеличена относительно справочных данных до 14 раз. Статья содержит четыре таблицы с необходимыми поясняющими фотографическими изображениями, качественно иллюстрирующими износ инструмента и наличие заусенец на материале на выходе отверстия.
Бесплатно
Изготовление торообразных коллекторов из армированных полимеров
Статья научная
Приведены результаты технологической и экспериментально-расчетной отработки коллекторной системы в виде двух торообразных оболочек, свидетельствующие о возможности и целесообразности замены традиционных материалов полимерными композитами для трубопроводных систем сернокислотного производства.
Бесплатно
Изменение характеристик рабочей поверхности шлифовального круга за период его стойкости
Статья научная
На основе всестороннего анализа шлифовальных операций выявлено, что наиболее нестабильным элементом системы является шлифовальный круг. В процессе шлифования поверхности резания, образовывающиеся при движении режущих кромок абразивных зерен в пространстве заготовки, отображаются на ее поверхности в виде микрорельефа. Показано, что основным параметром процесса шлифования, оказывающим наиболее существенное влияние на качество обработки, является форма режущих кромок. Форма единичных рисок на поверхности зависит от особенностей контакта шлифовального круга с материалом заготовки, а также формой абразивных зерен на его рабочей поверхности. Изменение состояния рабочей поверхности шлифовального круга определяется числом режущих кромок, их формой, распределением режущих кромок на рабочей поверхности. Разработана методика и проведены исследования для определения эмпирических коэффициентов, описывающие влияние времени работы шлифовального круга после его правки на параметры состояния рабочей поверхности. Предложены аналитические зависимости для расчета ожидаемой шероховатости поверхности, силы резания и др. Установлено, что с увеличением времени работы инструмента наблюдается увеличение ширины режущей кромки и радиуса закругления при вершине инструмента и при работе в режиме затупления появляются почти плоские вершины. Выполненные экспериментальные исследования подтверждают вывод, что за период стойкости инструмента при работе в режиме затупления наиболее значительно изменяется форма режущих кромок. Проведенные исследования по износу единичных абразивных зерен круга подтверждают качественную картину износа. Сопоставление расчетных значений радиуса закругления с экспериментальными указывает на их достаточно хорошее совпадение.
Бесплатно
Статья научная
Приводятся описание, принцип действия и методика расчета размерных параметров новой конструкции чувствительного элемента электронно-измерительного комплекса для определения действительных усилий, развиваемых механическими и гидравлическими прессами.
Бесплатно
Статья научная
Предложена имитационная геометрическая модель обработки токарным резцом кольцевой заготовки, которая имеет погрешность профиля поперечного сечения в виде эллипса. Заготовка базируется по обрабатываемой поверхности. Резцу сообщается подача вертикально на заготовку, при этом подразумевается схема свободного ортогонального резания. Расчетами на примере заготовки диаметром 300 мм показано, что при определенных условиях можно уменьшить эллипсность заготовки с исходных 0, 5 мм до микрометров.
Бесплатно
Инженерная методика определения возможности фрезерования внутренних упорных резьб
Статья научная
Резьбофрезерование на станках с ЧПУ получило широкое практическое применение как высокопроизводительный метод обработки. В случае применения трехкоординатных станков с ЧПУ, когда оси нарезаемой резьбы и фрезы параллельны, эта особенность не препятствует получению метрических резьб. Однако при нарезании резьб с упорным профилем, у которых угол наклона одной из боковых сторон может составлять всего несколько градусов, такая обработка зачастую становится невозможной. Причиной этого является явление огибания исходной инструментальной поверхностью, в данном случае – поверхностью вращения номинальной поверхности детали, здесь – винтовой поверхности. Следствием такого огибания является возможное подрезание резьбы или образование на ней необработанных участков. Существует множество методик профилирования подобных фрез, однако все они достаточно сложны, связаны с трансцендентными и тригонометрическими уравнениями, что требует применения соответствующих компьютерных программ. В связи с этим инженерам-технологам производственных предприятий необходима практическая простая методика, которая позволяет на первых этапах проектных работ оценить возможность такой обработки и при необходимости выбрать начальные параметры требуемого инструмента. На основании аналитического подхода получено простое неравенство, которое может быть реализовано с использованием типовых офисных программ и может служить основой для указанного выбора. В случае обработки резьб с большим шагом, когда явление огибания существенно влияет на получаемый профиль резьбы детали, методика позволяет спрофилировать и далее подточить резьбовую фрезу для минимизации погрешностей получаемой поверхности упорной резьбы.
Бесплатно
Статья научная
Целью исследования было установление зависимости относительного износа электрода от его структуры и разработка материалов для электродов-инструментов с улучшенными характеристиками. Рассмотрены требования к электродам-инструментам для электроэрозионной прошивки. Композиционные материалы на основе меди с различным содержанием тугоплавкой фазы изготовлены методом порошковой металлургии. Методами рентгенофазового анализа и рамановской спектроскопии обнаружено образование интеркалированного медью графита и sp3 связей в графите, спеченном с медью, которые способствуют повышению электропроводности и капиллярных свойств материала. Исследовано влияние содержания тугоплавкой фазы в системах «медь - тугоплавкий металл», «медь - графит» на пористость, твердость, прочность, электросопротивление, относительную износостойкость электродов-инструментов из композиционных материалов. Установлено, что с увеличением содержания тугоплавких металлов увеличивается пористость и электросопротивление композиционных материалов. Определено, что относительная износостойкость при электроэрозионной прошивке электрода-инструмента из композиционных материалов на основе меди, содержащих тугоплавкие металлы, более всего зависит от жаростойкости тугоплавкого металла; в системах на основе меди с графитом относительный износ уменьшается за счет повышения электропроводности и капиллярного эффекта.
Бесплатно
Статья научная
Как известно, проблема долговечности напрямую связана с технологическими процессами изготовления элементов реакторов, в том числе элементов, контактирующих с внутренней реакторной средой - реакционной зоной. Исходя из этого, важным является разработка новых, а также модернизация старых технологий изготовления элементов реакторного оборудования с целью повышения их технических и эксплуатационных характеристик. В качестве технологии изготовления и сборки элементов реакторного оборудования может выступать технология, разработанная авторами данной рукописи. Данная технология состоит из нескольких основных этапов. Одним из таких этапов является процесс образования шероховатости на контактируемых поверхностях перед их склеиванием. Однако необходимо понимать, что различные значения показателей шероховатости приводят к изменению прочностных характеристик адгезионных соединений. Ввиду этого целью данного исследования является определение прочностных характеристик клеевого соединения при различных показателях Ra и температуре адгезива. В статье представлены анализ наиболее востребованных в настоящее время термохимических реакторов, а также анализ основных видов неисправностей, приводящих к отказу реакторного оборудования. Описана разработанная технология изготовления наиболее подверженных износу частей реактора (жаровых труб, обечаек). Особенностью данной технологии является возможность формирования на изготавливаемых деталях термоконтактной поверхности, которая выступает в роли интенсификатора теплообмена, повышая эффективность работы агрегата. Проанализирована практика применения высокопрочных и высокотемпературных клеев. Проведены исследования по определению прочности адгезионных соединений при различных условиях. В качестве клеевых композиций использовались термостойкие эпоксидные клеи марок К-800 и ЦМК-Вт. Показано влияние показателя Ra в диапазоне от 1 до 6 мкм и влияние температуры в диапазоне от 200 до 600 °C на прочность клеевого шва.
Бесплатно
Статья научная
Исследовано влияние полярности, схемы базирования электродов и режима ЭЭО на точность реза при получении титановых зубных имплантатов с тонкими стенками. Зубную коронку из титанового сплава ВТ1Л получали на прошивном электроэрозионном станке Electronica Smart CNC медными электродами с использованием в качестве рабочей жидкости масла EDM Oil - IPOL SEO 450. В результате исследований установлено, что прямое подключение электрода при резании титана значительно более эффективно, так как при обратном подключении энергия импульса тока преобразуется в основном в тепловую, расходуемую на расплавление и эрозию самого электрода, при этом относительный износ электрода становится выше, интенсивность ударной волны газовой полости значительно уменьшается и снижает эффективность работы инструмента. В результате исследований получен зубной имплантат с толщиной стенки 0,336 мм и точностью 0,04 мм. Установлено, что точность изготовления обеспечивается режимом работы при минимальных мощностях, использованием метода базирования электродов с учетом погрешности на радиус. Размеры частиц продуктов эрозии коррелируют с параметром шероховатости Rа (среднее отклонение от профиля). Установлено, что изготовление тонкостенной зубной коронки из сплава титана и методом электроэрозионной прошивки является возможным и более эффективным методом по сравнению с литьем и механической обработкой.
Бесплатно
Исследование возможности проведения капитального ремонта взрывателей
Статья научная
В статье описывается процесс ремонта взрывателей, разработка ремонтной документации и испытания, подтверждающие работу изделия. Определены основные элементы, определяющие гарантийный срок хранения взрывателей. Установлены основные виды работ по ремонту, по продлению гарантийных и эксплуатационных сроков, по анализу состояния взрывателей, по установлению назначенных сроков службы. Описаны выполняемые работы и исследования АО «НПО «Курганприбор» по установлению и продлению назначенного срока службы изделия МРВ-У. Поскольку разработка ремонтной документации для изделия МРВ-У проводится по Техническому заданию (ТЗ), утвержденному руководителем департамента МО РФ, в соответствии с ТЗ выделены основные цели разработки ремонтной документации: проведение исследований взрывателей МРВ-У, подтверждение технического состояния пружин, подтверждение технического состояния замедлителей, замена сборок с взрывчатыми веществами, не обеспечивающих их повторное использование, на новые. Установлена концепция разработки ремонтной документации. Разработан алгоритм ремонтных работ изделия МРВ-У. Приведено описание разработанных документов по ремонту: руководство по капитальному ремонту взрывателей МРВ-У, программа и методика испытаний взрывателей МРВ-У после ремонта, нормы расхода запасных частей на ремонт, методика испытаний на функционирование, а также ведомость документов для ремонта. Проведены и описаны результаты испытаний изделия на прочность, на проверку качества покрытий, испытания на функционирование, на безопасность бросанием, на полноту детонации, на время действия замедлителей, проведены ускоренные климатические испытания и проведено обследование пружин изделий. По результатам испытаний партии главного конструктора составлен акт заводских испытаний изделий МРВ-У.
Бесплатно
Статья научная
Проведен анализ геометрии абразивных зерен по макрогеометричееким и микрогеометричееким показателям, представлены диаграммы распределения данных показателей. Описана методика исследования, основанная на применении фотометрии для получения цифровых изображений абразивных зерен.
Бесплатно
Исследование обрабатываемости материала БРАЖ 10, полученного DMD-методом
Статья научная
В работе рассмотрены результаты экспериментального исследования обрабатываемости материала БрАЖ 10, полученного с использованием DMD-метода (Direct Metal Deposition). DMD - это одна из новых наукоемких технологий, относящаяся к группе аддитивных, суть которой заключается в прямом осаждении материала из газопорошковой струи металлических частиц. Применение данной технологии позволяет изготавливать детали достаточно сложной формы, при этом появляется возможность отказа от трудоемких заготовительных процессов. Кроме того, данная технология позволяет наносить многокомпонентные покрытия, обладающие специальными свойствами, такими как жаростойкость, коррозионностойкость, повышенная прочность, износостойкость и т. д. Объектом экспериментального исследования является процесс фрезерования. Предмет исследования - выходные параметры процесса. Цель работы заключается в оценке обрабатываемости фрезерованием наплавленного материала, используя показатели силы резания и качества обработанной поверхности. Основными методами, применяющимися для достижения поставленной цели, являются эксперимент, измерение и анализ. В результате проведения эксперимента были получены данные, необходимые для дальнейшей обработки. Основная задача опытов заключалась в регистрации силы резания и измерении шероховатости обработанной поверхности при различных подачах, что является важнейшим этапом для установления их взаимосвязи. В результате проведения исследования была установлена взаимосвязь силы резания при фрезеровании и шероховатости обработанной поверхности от подачи, что позволило определить коэффициент относительной обрабатываемости материала БрАЖ 10, полученного DMD-методом. Полученные значения коэффициента относительной обрабатываемости могут быть применены при проектировании операции механической обработки такого материала для назначения режимов резания.
Бесплатно
К вопросу производства высоких абразивных кругов
Статья научная
Показаны возможные способы формования заготовок высоких абразивных кругов для бесцентрового шлифования. Определены их недостатки и преимущества. Установлена зависимость допустимой скорости вращения круга от надежности сцепления витков многослойной рулонной заготовки. Сделан вывод о целесообразности формования многослойных заготовок методом гидростатического прессования.
Бесплатно
Статья научная
Маложесткими деталями являются такие детали, у которых один из геометрических параметров намного больше, чем все остальные. В работе рассматриваются различные технологии и оборудование для осуществления правки таких маложестких деталей, как фрикционные диски. Внешний диаметр дисков в десятки и даже сотни раз больше, чем их толщина. Такие конструктивные особенности создают сложности при их изготовлении. Задача придания правильной формы детали сложнее, чем соблюдение допусков на размеры. Поэтому иметь технологии и оборудование, которые позволили бы придать необходимую форму маложестким деталям, важно для современного производства. Важно и то, что исследования, проведенные авторами работы, позволяют утверждать, что прогрессивные технологии правки могут создать условия в материале деталей, которые позволяют сохранять правильную геометрическую форму детали после изготовления в течение 1000 часов и более. Отличительной чертой современных технологий правки маложестких изделий является создание динамических воздействий на их рабочие поверхности. В процессе правки на их рабочих поверхностях создаются микропластические деформации разного вида, в том числе изгибы. Циклический характер правки деталей создаёт условия для релаксации остаточных напряжений в материале изделий, что благоприятно отражается на стабилизации их геометрических параметров во времени. При этом при динамической правке изделий в определенных режимах не происходит потерь в эксплуатационном ресурсе работы изделий. Наоборот, правильная форма изделий создаёт условия для увеличения долговечности маложестких изделий. В работе делается попытка обобщить информацию по технологии правки фрикционных дисков на основе исследований, выполненных авторами настоящей работы в разные годы. В статье раскрываются пути совершенствования технологии правки с целью придания изделиям правильной геометрической формы.
Бесплатно
Квазистатическое моделирование формообразования отверстий многолезвийными инструментами
Статья научная
Рассматриваются вопросы математического моделирования процессов формообразования отверстий многолезвийными инструментами: зенкерами и развертками. Показан переход от общей динамической к квазистатиче-ской модели, позволяющей получить простое решение на ЭВМ. Полученная модель позволяет рассчитывать погрешности обработки отверстий и может применяться в интеллектуальных системах CAM/CAE.
Бесплатно
Кинематическая модель с тремя нелинейными движениями формообразования сложных поверхностей
Статья научная
В современном машиностроении при обработке штампов и пресс-форм широко используется фрезерование как один из наиболее производительных и универсальных методов обработки. Производительность фрезерования обусловлена высокой концентрацией режущих кромок, одновременно участвующих в процессе резания и возможностью нелинейного согласования между отдельными движениями. Но при фрезеровании сложных фасонных поверхностей имеют место проблемы, связанные с большими объемами удаляемых слоев металла, что приводит к быстрому износу инструмента и низкой производительности обработки. Применение многокоординатных станков с числовым программным управлением позволило использовать в обработке фасонных поверхностей сложную кинематику с нелинейным согласованием движений по нескольким координатам одновременно, но эти возможности используются недостаточно. В статье рассмотрены наиболее известные методы обката с нелинейным движением формообразования. Выбран универсальный высокопроизводительный способ обработки сложных криволинейных поверхностей, осуществляемый инструментом с двумя коническими и тороидальной поверхностями, описан процесс обкатки сложного профиля комбинированным инструментом. Представлена кинематическая модель согласования для кинематических схем с тремя нелинейно-согласованными движениями, лежащими в одной плоскости, а также выделены три вида согласования движения. Первый - служит для обработки вогнутого дугообразного участка поверхности при значении угла образующих инструмента α
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты моделирования энергоэффективного управления оборудованием с параллельной кинематикой с использованием динамической и статической моделей. Показано, что в некотором диапазоне скоростей рабочего органа при реализации такого управления можно не учитывать массо-инерционные параметры элементов такого оборудования.
Бесплатно
