Диссертация (Технологическое обеспечение качества прецизионных поверхностей деталей типа «тел вращения» из титановых сплавов), страница 2

Увеличениетемпературы в зоне резания ведет к увеличению сил резания и ускоренномунаростообразованию, создавая на поверхности обрабатываемого изделияпассивирующуюоксиднуюпленку.Этиявленияповышаютуровеньвиброактивности при изготовлении, а на этапах финишной обработкиабразивным инструментом приводят к образованию поверхностных дефектов(шаржированию), что в значительной мере снижает качество и точностьпрецизионных поверхностей изделия.Устранитьпроцесспроизводительностишаржированияобработкитакихповерхностисплавоввозможнопривысокойприменениемтехнологии обработки лезвийным инструментом.Объектомисследованияявляетсяобеспечениешероховатостииточности формы прецизионных поверхностей в технологическом процессеизготовления деталей типа «тел вращения» из титановых сплавов за счетпримененияметодадеформирования (ПЛПД).предварительноголокальногопластического7Предметом исследования являются параметрические характеристикишероховатости и точности формы прецизионных поверхностей деталей типа«телвращения»изтитановыхсплавоввтехнологическомпроцессемеханической обработки.Цель работы заключается в разработке технологии изготовленияпрецизионных поверхностей деталей типа «тел вращения» из титановыхсплавов, обеспечивающей заданные показатели шероховатости поверхности ипараметровформысозданиемлокальныхнеоднородныхструктурпредварительным деформированием на обрабатываемой поверхности.Для достижения цели определены задачи исследования:- провести анализ и обобщение теоретических и экспериментальныхданных, приведенных в литературных источниках по теме исследования;- разработать способ технологического обеспечения геометрических ифизико-механических параметров формы прецизионных поверхностей приизготовлении деталей типа «тел вращения» на основе создания в зонеснимаемого припуска измененной структуры методом предварительноголокального пластического деформирования по заданнойтраектории споследующими этапом механической обработки;- разработать устройство предварительного локального пластическоговоздействия для создания в зоне срезаемого припуска структуры сизмененными механическими свойствами, отличными от основного материала;- определить влияние параметров создаваемой измененной структуры натехнологическое обеспечение качественных и точностных характеристикповерхности типовых деталей на примере детали «опора»;- выявитьзакономерностьвлияниявибрационнойактивностивподсистемах «инструмент» и «заготовка» на геометрические и физикомеханические параметры обрабатываемой поверхности детали «опора» изтитаносодержащих сплавов;- разработатьучитывающуюматематическуюпараметры,модельсозданнойтехнологическойпосредствомсистемы,предварительного8локального пластического деформирования, измененной структуры в процессеизготовления высокоточных поверхностей детали типа «тел вращения» изтруднообрабатываемых высокопластичных титановых сплавов;- предложитьсоздаваемойпрактическиеизмененнойрекомендацииструктуры,повыборупозволяющихпараметровдинамическистабилизировать процесс изготовления на этапе механической обработки,обеспечивая требуемые геометрические и физико-механические параметрыповерхности детали «опора».Методология и методы исследования базировались на современныхположениях теории резания материалов, научных основах технологиимашиностроения,статистическихметодахисследованийиметодикахматематического моделирования.Экспериментальныеисследованияпроводилисьсиспользованиемсовременных средств измерения.Достоверностьполученныхрезультатовподтверждаетсякорректностью постановки задач исследований; представительным объемомдостовернойстатистическойинформации,дляобработкикоторойиспользовалась апробированная математическая модель; теория построена наизвестных,проверяемыхфактахихорошосогласуетсясданнымипроизводственных наблюдений; удовлетворительной сходимостью результатовмоделированиясреальнымипроцессамимеханическойобработки,описываемыми в научной литературе и наблюдаемыми на производстве.Научная новизна полученных результатов работы заключается ввыявлении взаимосвязи между параметрами качества поверхности изделия идинамическимихарактеристикамипроцессамеханическойобработки,позволяющей совершенствовать технологию изготовления прецизионныхповерхностей детали типа «тел вращения» из титановых сплавов сприменениемметодапредварительноголокальногопластическогодеформирования поверхности детали с последующей лезвийной обработкой,обеспечивающегократковременноеизменениепроцессарезаниядля9регулирования процесса наростообразования, обеспечивающих заданныепараметры точности и шероховатости поверхности.Составляющими научной новизны работы являются:– определение влияния параметров предварительно создаваемой локальнонеоднороднойструктурывзонеснимаемогоприпускапосредствомпластического деформирования на эффективность последующей механическойобработки при изготовлении деталей типа «тел вращения» из титановыхсплавов;– разработкасозданнойлокальногоматематическойлокальноизмененнойпластическогомодели,структурыдеформированияучитывающейметодомпараметрыпредварительногоповерхностидляоценкидинамической устойчивости технологической системы при изготовлениипрецизионныхповерхностейдеталейтипа«телавращения»изтруднообрабатываемых высокопластичных металлов на этапе механическойобработки.Практическая значимость работы заключается в следующем:Предложенный способ и устройство для создания локально-измененнойструктуры посредством пластического деформирования на поверхностном слоезаготовки позволяет обеспечивать изменение амплитудных характеристикавтоколебательногопроцесса,влияющихнасвоевременноеудалениенаростообразования с режущей кромки инструмента, и получить требуемыепараметры качества и точности прецизионной поверхности детали «опора».Разработаннаяматематическаямодель,учитывающаяпереходныепроцессы в зоне стружкообразования, применяется для оценки влияниярежимов резания на обеспечение требуемых показателей качества и точностиобработки прецизионных поверхностей деталей из титановых сплавов.На защиту выносятся следующие положения:1.

Способ механической обработки заготовки из титанового сплаваобеспечивает заданные параметры качества прецизионных поверхностей втехнологическом процессе изготовления деталей типа «тел вращения» на10основепримененияспособапредварительнойподготовкиповерхностипластическим деформированием с последующей механической обработкой ипозволяет отказаться от финишной операции шлифования.2.

Математическая модель, учитывающая обобщенную координатнуюсвязь между эквивалентными подсистемами «инструмент» и «заготовка» сприведеннымипараметрамидлякаждойпарциальнойсистемыивзаимодействующими через рабочий процесс, позволяет оценить влияниепереходных явлений, вызванных изменением физико-механических свойствструктурызаготовокизтитановыхсплавовпосредствомлокальногопластического деформирования, на динамические характеристики упругойсистемы с целью обеспечения технологических параметров шероховатости иточности при изготовлении прецизионных поверхностей деталей типа «телвращения»,адекватнооценивающаяреальныепроцессымеханическойдиссертационногоисследованияобработки.Апробацияпредставлялисьработы.наМатериалыследующихнаучно-практическихконференциях:VМеждународной научно-практической конференции (г.

Санкт-Петербург, 2016г.); Международном форуме – конкурсе молодых ученых «Проблемынедропользования» (г. Санкт-Петербург, 2016 г.); 4–ой Международнойнаучно-практическойконференции«Инновациинатранспортеивмашиностроении» (г. Санкт-Петербург, 2016 г.); I Научно-практическойконференциимолодыхспециалистов(г.Санкт-Петербург,2016г.);Международной конференции «Инновации и перспективы развития горногомашиностроения и электромеханики: IPDME-2017» (г. Санкт-Петербург, 2017г.); Конкурсе «Лучший инновационный проект и лучшая научно-техническаяразработка года» (г. Санкт-Петербург, 2018 г.); Международной конференции«Инновациииперспективыразвитиягорногомашиностроенияэлектромеханики: IPDME-2018» (г. Санкт-Петербург, 2018 г.).и11В полном объеме диссертация заслушана и одобрена на заседаниикафедрымашиностроенияФГБОУВО«Санкт-Петербургскийгорныйуниверситет» в 2018 г.Методика использования предварительного локального пластическогодеформирования на чистовом этапе механической обработки опробована впроизводственном процессе предприятий АО «Концерн «Океанприбор» и АО«Мера».Отдельные научные положения работы приняты к внедрению в учебныйпроцесс при подготовке магистров по программе подготовки «Технологияавтоматизированного машиностроения» ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургскийгорный университет».Публикации.

По результатам выполненных исследований опубликовано10 работ, в том числе 3 статьи в российских изданиях, рекомендованных ВАКМинобрнаукиРФ,1статьявиностранныхжурналах,входящихвмеждународную 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 на173страницахисостоитизвведенияи4глав.Содержит114библиографический источник, 11 таблиц, 76 рисунков и 8 приложений.Работа соответствует паспорту специальности – 05.02.08 «Технологиямашиностроения».Согласноформулеспециальности,вней«совершенствуются существующие и разрабатываются новые методыобработкиисборкисцельюповышениякачестваизделиймашиностроения и снижения себестоимости их выпуска» в соответствии спунктом (4), а также «соблюдается технологическое обеспечение иповышение качества шероховатости поверхностного слоя, точности идолговечности деталей машин» в соответствии с пунктом (7).В первой главе проведен обзор состояния актуальной проблемы,направленной на обеспечение при изготовлении заданных показателей качествапрецизионных поверхностей детали типа «тел вращения».

Проведенный анализ12чертежа типовой детали «опора» позволил определить поверхность, к которойна этапе изготовления предъявляются повышенные требования по качествуповерхностного слоя. На основании предъявляемых требований произведенанализ существующих методов и способов, позволяющих обеспечить заданноекачество прецизионной поверхности детали «опора» в технологическомпроцессе посредством снижения уровня вибраций при лезвийной обработке.Во второй главе приводится разработанный способ и устройство,позволяющие обеспечить требуемые показатели качества прецизионнойповерхности при изготовлении деталей типа «тел вращения» в условияхсоздания на обрабатываемой поверхности зоны локального пластическогодеформирования по прямой траектории с последующим этапом механическойобработки.Дляисследованийзакономерностиформированиякачестваповерхностного слоя обрабатываемой поверхности и получения заданныхгеометрических показателей шероховатости поверхности и точности формыбыли проведены экспериментальные и теоретические исследования, а такжеимитационноемоделирование, что позволилоустановить необходимыепараметры измененной структуры для чистовых этапов механическойобработки.В третьей главе представлена разработанная математическая модельтехнологической системы механической обработкидеталей типа «телвращения», описывающая динамические процессы технологической системы сучетом изменения характеристик переходного процесса, характеризующихпоявление зоны с локально-деформированной структурой.При исследовании динамической устойчивости технологической системыбыл выполнен переход от сложной многомерной математической модели купрощенной по методике, разработанной проф.