Автореферат (1143851), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Способ механической обработки заготовки из титановогосплава обеспечивает заданные параметры качества прецизионныхповерхностей в технологическом процессе изготовления деталей типа«тел вращения» на основе применения способа предварительнойподготовки поверхности пластическим деформированием споследующей механической обработкой и позволяет отказаться отфинишной операции шлифования.2.
Математическаямодель,учитывающаяобобщеннуюкоординатную связь между эквивалентными подсистемами«инструмент» и «заготовка» с приведенными параметрами длякаждой парциальной системы и взаимодействующими через рабочийпроцесс, позволяет оценить влияние переходных явлений, вызванныхизменением механических свойств структуры заготовок из титановыхсплавов посредством локального пластического деформирования, надинамические характеристики упругой системы с целью обеспечениятехнологических параметров шероховатости и точности приизготовлении прецизионных поверхностей деталей типа «телвращения»,адекватнооценивающаяреальныепроцессымеханической обработки.Степень достоверности и апробация полученных результатов.Материалы диссертационного исследования представлялись наследующих научно-практических конференциях: V Международнойнаучно-практической конференции (г.
Санкт-Петербург, 2016 г.);Международном форуме – конкурсе молодых ученых «Проблемы6недропользования» (г. Санкт-Петербург, 2016 г.); 4-ой Международнойнаучно-практической конференции «Инновации на транспорте и вмашиностроении» (г. Санкт-Петербург, 2016 г.); I Научнопрактической конференции молодых специалистов (г. СанктПетербург, 2016 г.); Международной конференции «Инновации иперспективы развития горного машиностроения и электромеханики:IPDME-2017» (г. Санкт-Петербург, 2017 г.); Конкурсе «Лучшийинновационный проект и лучшая научно-техническая разработка года»(г. Санкт-Петербург, 2018 г.); Международной конференции«Инновации и перспективы развития горного машиностроения иэлектромеханики: IPDME-2018» (г.
Санкт-Петербург, 2018 г.);В полном объеме диссертация заслушана и одобрена на заседаниикафедры машиностроения ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский горныйуниверситет» в 2018 г. Методика использования предварительноголокального пластического деформирования на чистовом этапемеханической обработки опробована в производственном процессепредприятий АО «Концерн «ОКЕАНПРИБОР» и АО «Мера».Отдельные научные положения работы приняты к внедрению вучебный процесс подготовки магистров по направлению 15.04.01 –Машиностроение,программеподготовки«Технологияавтоматизированного машиностроения» ФГБОУ ВО «СанктПетербургский горный университет».Структура и содержание.
Диссертационная работа состоит извведения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений.Основные материалы работы изложены на 173 страницахмашинописного текста, в том числе содержат 11 таблиц, 76 рисунков,114 наименований литературы и 8 приложений.Работа соответствует паспорту специальности – 05.02.08«Технология машиностроения». Согласно формуле специальности, вней «совершенствуются существующие и разрабатываются новыеметоды обработки и сборки с целью повышения качества изделиймашиностроения и снижения себестоимости их выпуска» всоответствии с пунктом (4), а также «соблюдается технологическоеобеспечение и повышение качества шероховатости поверхностногослоя, точности и долговечности деталей машин» в соответствии спунктом (7).7ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении представлено обоснование актуальности темыдиссертационного исследования, проведен анализ состояния вопроса,цель и задачи научного исследования, научная новизна ипрактическая ценность.В первой главе совершен обзор состояния актуальной задачи,направленной на обеспечение заданных показателей качествапрецизионных поверхностей деталей типа «тел вращения».Проведенный анализ чертежа типовой детали «опора» позволилопределить поверхность, к которой на этапе изготовленияпредъявляются повышенные требования по шероховатостиповерхности.
На основании предъявляемых требований произведенанализ существующих методов и способов, позволяющих обеспечитьзаданное качество прецизионной поверхности при изготовлениидетали «опора» посредством снижения уровня вибраций втехнологической системе механической обработки. В соответствии сцелью работы проведенный анализ позволил сформулировать задачипланируемых экспериментальных исследований.Во второй главе рассматриваются метод и устройство,позволяющиеобеспечитьтребуемые показатели качестваповерхности в технологическомпроцессе изготовления деталейтипа «тел вращения».Напервомэтапе,посредством устройства дляПЛПД,осуществляетсявнедрение индентора высокойтвердости в поверхностныйРисунок 1 – Создание зоныслой заготовки (Рисунок 1).локального пластическогоПоследующее кинематическоедеформирования, где:перемещениеустройства1 – заготовка; 2 – приспособление; осуществляется по заданной3 – резцедержательтраекторииотносительнозаготовки, формируя зону с локальной пластической деформацией.По окончании воздействия в структуре металла возникаютконцентраторы остаточных напряжений, снижающие способность8поверхности к дальнейшему пластическому деформированию.
Приэтом силовое воздействие индентора на заготовку предварительновоспроизводилось в программной среде ANSYS 17.1. Результатыисследований позволили установить оптимальное значение давлениядля исследуемого титанового сплава PПЛПД = 0.8 МПа,распространяющегося на глубину ′ = 0.02 мм (Рисунок 2).Рисунок 2 –Моделированиепроцесса локальнойпластическойдеформацииПодтверждениеполученныхданныхпроизводилисьэкспериментально посредством измерения микротвердости намикрошлифах из титановых образцов с использованиеммикротвердомера модели ПМТ-3. Так при нагрузке PПЛПД = 0.8 МПаглубина воздействия составила = 0.022 мм.
Расхождение междуэкспериментальными и промоделированными данными непревышает 13% (Рисунок 3).tc, мм0,120,080,04PПЛПД, МПа000,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25экспериментальные данныеданные имитационного моделированияРисунок 3 – Сравнение экспериментальных и промоделированных данныхпроцесса пластического деформирования исследуемого титанового славаВторой этап заключается в механической обработке заготовки слокально деформированной структурой. При вхождении инструмента вобласть с неоднородной зоной происходит изменение угла сдвигаформирующейся стружки. Это явление обеспечивает срыв нароста срежущейкромкиинструмента,чтовызываетснижение9виброактивности технологической системы, оказывая положительноевлияние на формирование точностных и качественных параметровобработанной поверхности при механической обработке сиспользованием высокоавтоматизированных станков с ЧПУ.В третьей главе представлены этапы разработки математическоймодели ТСМО: выявлены основные подсистемы; определенывзаимосвязи между подсистемами; установлены числа степенейсвободы, описывающие поведение динамической системы.
Наосновании решенных задач и проведенной аппроксимации, разработанаэквивалентная математическая модель ТСМО деталей типа «телвращения», состоящая из подсистем «заготовка» (U, W) и«инструмент» (x, y), связь которых осуществляется через процессстружкообразования. Исходная система уравнений эквивалентнойматематической модели ТСМО представляется в виде нелинейныхдифференциальныхуравнений.Преобразованиеуравненийосуществляется по методике, предложенной проф.
В.Л. Вейцем.Полученная математическая модель позволяет описать поведениечетырехконтурной модели ТСМО:22∙ ̈ + (1 + 3 ) ∙ ̇ − 3 ̇ + 2 − = 22∙ ̈ + �1 + 3 � ∙ ̇ − 3 ̇ + 2 − = 22∙ ̈ + (1 + 3 ) ∙ ̇ − 3 ̇ + 2 − = −22 ∙ ̈ + (1 + 3 ) ∙ ̇ − 3 ̇ + 2 − = −,( + 1 ) ∙ ̇ + = −( − ) ∙ ( − ) −⎨⎪−�1 − ∙ ( + 2 )� ∙ �̇ − ̇ � + ∙ ( − ) −⎪−[ ∙ 1 − ∙ ( + 2 )] ∙ (̇ ∙ ̇)⎪ ̇ + = − ∙ (̇ − ̇) − 2 ∙ �̇ − ̇ �⎩⎧⎪⎪⎪(1)где – сила трения; – сила резания; 2, 2 , 2 , 2 – постоянныевремени контуров; 1, 1 , 1 , 1, 3, 3 , 3 , 3 – постоянныевремени демпфирования контуров; 1 , 2, – постоянныевремени демпфирования от колебания скорости резания; – коэффициент передачи замкнутого контура и замкнутой системы; – время запаздывания силы резания; – время запаздывания силытрения; , , 1 , 2 – коэффициенты и постоянные времени,учитывающие особенности процесса стружкообразования.102 =х =1 =2,(1 + 2 )(2)1 ∙ 2 ∙ (1 + 2 ) 2= ,(1 + 2 ) ∙ 1 ∙ 2 с21 ∙21 рез ∙ рез ∙ �(1+2)�∙, ∙ ∙ = ∙рез ∙рез ∙�( 1 2 )�1 +2 ∙∙,(3)(4)(5)где 1 – модуль упругости; 2 – модуль пластичности; 2 – пределтекучести; рез – глубина резания; рез – ширина резания; – статистическая составляющая скорости резания; – запаздывание; – жесткость; – коэффициент усадки стружки.Снижение амплитуды автоколебательного процесса вэквивалентной математической модели ТСМО осуществляется черезизменение механических свойств снимаемого припуска, которыевыражаются в модели (1) через параметры (2) - (5).
При обработкеисследуемого титана, где участок не подвержен воздействию,механические свойства принимают значения 1 {1 , 2 , 2 }(Рисунок 4, а). В том случае, когда происходит вхождениеинструмента в область с локально измененной структурой,механические свойства переходят на уровень - 2 {1′ , 2′ , 2′ }(Рисунок 4, б). Механические свойства получены на универсальнойразрывной машине модели LFM-Top 50 кН.а)б)Рисунок 4 – Графики напряжение-деформация при растяжениистандартного образца из титана марки Ti-4.5Al-2V (а) и с использованиемлокального пластического деформирования (б)11Регулированиеглубиныизменяемойструктурывчетырехконтурной математической модели осуществляется черезкоэффициент усадки стружки .
Усадка стружки определялась сиспользованиемлокальногопластическоговоздействия′(Рисунок 5, б, г, е) и без применения метода (Рисунок 5, а, в, д).2а)ξТехническийтитанTi-4.5Al-2V1000,050,10,150,21,5б)ξ'ТехническийтитанTi-4.5Al-2V10,500,050,10,150,25в)tрез, ммТехническийтитанTi-4.5Al-2Vξ 2,5000,050,10,154г)tрез, ммS, мм/обТехническийтитанTi-4.5Al-2Vξ' 2000,050,10,15S, мм/об3д)ТехническийтитанTi-4.5Al-2Vξ 1,5001530452е)607590V, м/минТехническийтитанTi-4.5Al-2Vξ' 100153045607590 V, м/минРисунок 5 – Зависимость коэффициента усадки стружки от глубины (а, б),подачи (в, г) и скорости резания (д, е)12Тогда смена механических свойств изготавливаемого изделия вимитационной модели ТСМО можно представить как периодическийпереход параметров с одних значений 1 {1 , 2 , 2 , } на другие2 {1′ , 2′ , 2′ , ′ }. За ввод и вывод изменяемых параметров рабочегопроцесса в математической модели отвечает переключатель :⎧⎪Если : 0 ≤ 1 ; 1 {1 , 2 , 2 , }.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
