Секция «технология механической обработки деталей машин»

ЗАВИСИМОСТЬ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ ОТ ХАРАКТЕРИСТИК АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА.

Машин Д.А., Шуляев А.В., научный руководитель ст.преп. Федотов В.В.

(Филиал Самарского государственного технического университета в г. Сызрани)

В работе проведен математический анализ геометрических параметров абразивного инструмента и обрабатываемой поверхности. Изучено влияние характеристик инструмента на качество обрабатываемой поверхности в зависимости от динамики изменения его рабочей поверхности. На первом этапе исследования определены параметры обрабатываемой поверхности в зависимости от характеристик инструмента, которые более точно описывают состояние его рабочей поверхности. Исследуя динамику изменения этих параметров можно судить о том, насколько рабочая поверхность шлифовального круга засалена и какое влияние она оказывает на качество обрабатываемой заготовки.

На втором этапе исследования разработаны математические зависимости, описывающие геометрические параметры рабочей поверхности абразивного инструмента и форму поверхности обработанной детали. Полученные формулы экспериментально проверены в лабораторных условиях СфСамГТУ, с помощью профилографа-профилометра. Построены топограммы и профилограммы рабочей поверхности инструмента и обрабатываемой детали. Их сравнение позволило сделать вывод о том, в какой период времени шлифовальный круг работает в режимах самозатачивания или самозатупления. Результаты исследования позволяют за счет изменения режимов шлифования варьировать процессами самозатупления и самозатачивания, что существенно снизит количество правок круга и себестоимость обработки шлифованием, и увеличит производительность процесса.

КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРИ ХОНИНГОВАНИИ ОТВЕРСТИЯ ТОЧНОСТНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Вавилин С.А., научный руководитель доц. Лысенко Н.В.

(Самарский государственный технический университет)

В работе излагаются новые средства технологического обеспечения при хонинговании отверстий в деталях малой жесткости.

При установке заготовок предложена конструкция приспособления, позволяющая обеспечить минимальную деформацию стенок за счет максимального охвата наружной поверхности при закреплении.

Предложен способ хонингования отверстий в тонкостенных деталях. Суть способа состоит в выравнивании удельных давлений, действующих от сил закрепления заготовки и абразивных брусков с внутренней стороны отверстия.

Предложена конструкция гибкого абразивного инструмента, особенность которого состоит в том, что абразивные режущие элементы (бруски) выполнены в виде сферических поверхностей на упругих гибких связях, противоположные концы которых неподвижно соединены с шариками и размещаются рядами в радиальных пазах-прорезях и гнездах смежных колец, установленных на корпусе. Конструкция корпуса позволяет выполнить переналадку инструмента и обеспечивает его многократное использование.

УМЕНЬШЕНИЕ РАЗБИВКИ ПРИ ОБРАБОТКЕ ОТВЕРСТИЙ РАЗВЁРТЫВАНИЕМ

Джамаев Р.Ш., научные руководители: проф. Железнов Г.С., доц. Широков А.В.

(Филиал Самарского государственного технического университета в г. Сызрани)

Разработана регрессионная модель разбивки отверстия, обработанного развёрткой. Приведены результаты численного исследования влияния на разбивку следующих параметров: 1) отклонения оси развёртки от оси шпинделя станка перед обработкой; 2) жёсткости технологической системы; 3) предела прочности обрабатываемого материала; 4) угла в плане; 5) глубины резания; 6) подачи на зуб.

Получена зависимость для определения длины стержневых развёрток и оправок насадных развёрток, которая обеспечит разбивку отверстия, не превышающую заданного допустимого значения. По результатам проведённых исследований сформулированы научно-обоснованные рекомендации по уменьшению разбивки отверстия до требуемого значения.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ГИБКИ ЗАГОТОВКИ

Ахметов Е.Ю., научный руководитель доц. Родионов В.А.

(Самарский государственный технический университет)

Исследуемая деталь «Фланец 600х900» является сборочной единицей в изделии «Люк-Лаз 600х900». На предприятии в базовом технологическом процессе КИМ равен 0,17. Заготовку вырезают на станке плазменной резки с ЧПУ, из стандартного листа, при этом получают 4 заготовки, которые затем обрабатывают на токарно – карусельном станке по толщине и на вертикально – сверлильном станке выполняют 26 отверстий под крепление фланца. Для сокращения отходов предложен технологический процесс, в основе которого лежит получение симметричной заготовки из полосы, методом гибки бруса на ребро, с последующей сваркой двух половин и далее по базовому варианту технологического процесса, при этом КИМ составил 0,9.

В процессе гибки бруса на ребро сечением 62х28мм возникают значительные напряжения, которые могут привести к разрушению материала. Исследование напряжений, возникающих в заготовке в результате её деформации, производилось в программном комплексе «ANSYS/LS-DYNA». В результате моделирования процесса было определено, что напряжения, возникающие в процессе двух проходной деформации, не превышают предела прочности материала заготовки.

ПРИМЕНЕНИЕ ЭМПИРИЧЕСКОГО ПРАВИЛА «ОБЪЕДИНЕНИЕ» ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ШЛИФОВАЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ

Д.Л. Бородынкина, научный руководитель проф. А.В. Гордеев

(Тольяттинский государственный университет)

Среди эмпирических правил, достаточно эффективным зарекомендовало себя правило «Объединение – разделение». Сущность правила состоит в том, что для преодоления противоречия несколько технических систем (ТС) объединяют в более крупные ТС либо разделяют на несколько составляющих ТС. Разработан алгоритм выявления противоречий в технических задачах. Дан обзор методов преодоления технического и физического противоречий, которые нашли применение при решении задач технологии машиностроения. Рассмотрены эмпирические правила разрешения противоречий. Проанализированы возможности правила «Объединение – разделение» для совершенствования шлифовальных операций техпроцесса механической обработки детали. На примере техпроцесса обработки валов КПП автомобилей «Лада» в результате применения правила получены такие технические решения как одновременное шлифование шейки и уступа вала кругом с двойной конусностью и подачей круга под углом, одновременное шлифование вала с двух сторон на станке с двумя шлифовальными бабками, охлаждение зоны шлифования распылённой струёй СОЖ, разделение струи СОЖ на две – высокого и низкого давления, шлифование кругом с прерывистой рабочей поверхностью, параллельное шлифование несколькими кругами, обработка ступенчатого вала фасонным (ступенчатым) кругом, вышлифовывание резьбы многониточным кругом, шлифование кругом из абразивной смеси, шлифовальный круг с выдвижными сегментами и др.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СВЕРЛЕНИЯ ОТВЕРСТИЙ В КОЛЬЦАХ СЕПАРАТОРОВ НА МНОГОЦЕЛЕВОМ ТОКАРНОМ СТАНКЕ

Колбасов М.О., научный руководитель доц. Кургузов Ю. И.

(Самарский государственный технический университет)

Рассматривается обработка сепараторного кольца шарикоподшипника на многоцелевом токарном станке с ЧПУ с одного установа. Особенность обработки состоит в том, что тонкостенная заготовка закрепляется в патроне за короткую поверхность. С учётом изгибающих нагрузок, стремящихся вывернуть заготовку из кулачков, определены требуемые силы зажима. На данном этапе заготовка считается абсолютно твёрдым телом. Созданы конечно-элементные модели заготовки с различным количеством охватывающих (секторных) кулачков. Кулачкам приданы перемещения, обеспечивающие получение требуемой силы зажима. К заготовке приложены также силы резания, возникающие при сверлении отверстий. Жёсткость кольца в процессе выполнения отверстий изменяется и становится минимальной, когда просверливается последнее отверстие. С помощью программы ANSYS Workbench исследованы деформации сепаратора в зависимости от относительного углового расположения отверстий и зажимных элементов патрона. Проведённое исследование позволяет обоснованно позиционировать угловое положение шпинделя станка (за счёт управляемого поворота С) перед началом обработки отверстий в детали, обладающей пониженной жёсткостью.

РЕШЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ МЕТОДОМ РАЗДЕЛЕНИЯ ПРОТИВОРЕЧИЯ

В.П. Ильтимиров, Д.Л. Бородынкина, научный руководитель проф. А.В. Гордеев

(Тольяттинский государственный университет)

Проведён сравнительный анализ преимуществ и недостатков методов решения технологических задач на творческом уровне. Для большого класса таких задач перспективным является метод разделения противоречия (РП) во времени (РПВ) или пространстве (РПП). Для правил РПВ и РПП сформулированы основные приёмы разрешения противоречий. Приведены примеры применения таких приёмов как РПВ1 «Оптимизация» (ступенчатая закалка, адаптивное управление усилием по подаче), РПВ 2 «Предварение» (резание с подогревом, имплантация поверхностей инструмента гелием), РПВ3 «Опережение» (плазменно-механическая обработка, резание с упрочнением), РПВ4 «Перестановка» (приваривание твердосплавной пластины к державке, вышлифовывание канавок сверла, очистка шлифовального круга реверсом), РПВ5 «Прерывистость» (прерывистое шлифование, дробление стружки осцилляцией, круглый вращающийся резец), РПП1 «Дробление» (распыление СОЖ, охлаждение масляным туманом), РПП2 «Деление» (ломаная режущая кромка, разделение режущей кромки резца горизонтальным участком, метчик-раскатник, шлифовальный круг из абразивной смеси, ступенчатое сверло), РПП3 «Оптимизация» (ружейное сверло, разделение струи СОЖ при шлифовании, метчик с переменной глубиной канавки, сверло с высококобальтовой сердцевиной), РПП4 «Противопоставление» (шлифовальный круг с наклонными пазами, тиски для установки сложной детали, шевер с поперечными канавками, сверление снизу).

Высокоэффективные конструкции сборных резцов с механическим креплением пластины

Коновалова Н.В., научный руководитель доц. Бурочкин Ю.П.

(Самарский государственный технический университет)

Представлены новые разработанные конструкции сборных токарных проходных и подрезных резцов с механическими креплениями стандартных сменных многогранных пластин с отверстием из твердосплавов.

Разработаны новые конструкции сборных резцов с механическим закреплением как новых, так и восстановленных из изношенных стандартных трехгранных (ГОСТ 19044-80) квадратных (ГОСТ 19051-80, ГОСТ 19053-80) шестигранных (ГОСТ 19067-80), ромбических (ГОСТ 19057-80) шестигранной (ГОСТ 1907-80) формы с углом при вершине .

На резцах использована система крепления "М" в соответствии с классификацией ISO5608-80 и ГОСТ 26476-85.

Инструменты по ОСТ2 И10-5-84 предназначены для проточки и подрезки, расточки и контурного точения заготовок на токарных, расточных, автоматных станках и автоматизированном оборудовании.

Разработанные конструкции сборных резцов позволяют расширить их функциональные возможности снизить себестоимость, повысить конкурентоспособность инструментов.

Экономический эффект достигается за счет сокращения расходов на отечественные и, в особенности, на приобретаемые импортные дорогостоящие СМП из твердосплавов и расхода на конструкционную сталь, а также на изготовление корпусов инструментов и может составить только для Самарской области 10 миллионов рублей в год.

Применение сварных стальных конструкций в гоночных болидах серии «Формула Студент» на примере болида WhiteShark2014

А.В.Рубцов, А.А.Воронин, научный руководитель А.В.Бобровский

(Тольяттинский государственный университет)

Представлены конструкторские решения узлов для болида WhiteShark2014 и указаны их преимущества.

Бюджет команд «Формулы Студент» бывает достаточно низким, и в этом случае приходится брать за основу материал сталь. Удалось создать пустотелый поворотный кулак, педальный узел и корпус дифференциала в несколько раз дешевле, и в некоторых случаях даже легче чем алюминиевый аналог, используя лазерную резку, сварку и САПР. Преимущество данной конструкции заключается не только в использовании более дешёвого материала, а ещё в том, что затраты на изготовление значительно снижаются.

Данные узлы просчитаны в системах автоматизированного проектирования для проверки на прочность, выносливость и жесткость, после чего получены положительные результаты по этим параметрам. По завершении серии гонок, проведен осмотр данных узлов и деталей, который не выявил никаких отклонений в геометрии.

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА НАРЕЗАНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

Вишняков А.П., научный руководитель доц., Папшева Н.Д

(Самарский государственный технический университет)

Представлен перспективный метод повышения эффективности процесса нарезания эубчатых колес долбяками с применением ультразвуковых колебаний. Показано влияние ультразвука на основные технологические показатели, определяющие качество и точность обработки зубчатых колес. Так введение ультразвука в зону резания уменьшает силы резания в 1,5-2 раза.

Результаты исследования микрогеометрии обработанной поверхности позволили установить, что ультразвук приводит к значительному снижению высоты микронеровностей поверхности. Это связано с изменением напряженно-деформированного состояния в зоне резания, в частности, с отсутствием застойной зоны и наростообразования на рабочих поверхностях инструмента. Стойкостными испытаниями установлено, что при ультразвуковом резании основными причинами отказов режущего инструмента являются износ и разрушение инструмента в результате действия циклических напряжений. При небольших значениях амплитуды, благодаря снижению термодинамической напряженности процесса, введение ультразвука в зону резания способствует повышению работоспособности инструмента.