Многофакторное влияние на шероховатость обработанной поверхности

Цель работы - сформировать новый подход к обеспечению качества обработанной поверхности на основе применения многофакторной модели. Предлагаемая модель способна учесть практически все параметры процесса механообработки. К данным основным параметрам относятся режимы резания, динамическая устойчивость процесса резания, тепловые эффекты в зоне резания. Разработка многофакторной модели основывалась на результатах анализа литературных источников, данных экспериментальных исследований, проведенных с использованием методов силового анализа процесса резания, цветовой пирометрии. Полученные данные были обобщены в единую многофакторную модель. Проведены анализ литературных источников, обобщение экспериментальных данных и результатов выполненных исследований по обеспечению качества обработанной поверхности при управлении каким-либо одним входным параметром процесса механообработки. Показано, что качество обработки (шероховатость) достигается посредством применения различных параметров обработки. К ним относятся: рациональные режимы резания, изменение геометрии режущего инструмента, снижение относительных пространственных динамических колебаний инструмента относительно обрабатываемой поверхности заготовки, использование методов, воздействующих на физико-механические свойства обрабатываемых материалов. Установлено, что в качестве входного параметра могут выступать динамическая устойчивость процесса, режимы резания или процесс стружкообразования. Показано, что предложенная схема многофакторного влияния параметров обработки на выходной параметр - шероховатость поверхности - применима для любого вида обработки материалов. Созданная модель учитывает все входные параметры механической обработки и нацелена на управление качеством обработанной поверхности, исходя из требуемых эксплуатационных характеристик детали и изделия. На основе предложенной многофакторной схемы планируется создание адаптивной системы, которая будет способна управлять процессом механической обработки на базе многоцелевого станка с числовым программным управлением.

1. Костин П.Н., Лукьянов А.В. Коррекция частоты вращения шпинделя при фрезеровании по данным численного моделирования системы: приспособление-инструмент-заготовка. Вестник Иркутского государственного технического университета. 2019. Т. 23. № 1. Р. 54-62. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2019-1-54-62

2. Гимадеев М.Р., Давыдов В.М. Обеспечение качества поверхности при механообработке сложнопрофильных деталей // Технология машиностроения. 2018. № 11. С. 9-16.

3. Гимадеев М.Р., Давыдов В.М. Корреляционные связи показателей шероховатости при фрезеровании сферическим инструментом // Тяжелое машиностроение. 2018. № 9. С. 24-29.

4. Гимадеев М.Р. Давыдов В.М., Никитенко А.В., Стельмаков В.А. Получение заданных параметров шероховатости при сверлении и фрезеровании цилиндрических отверстий // Ученые записки Комсо-мольского-на-Амуре государственного технического университета. Серия: Науки о природе и технике. 2016. № I-1. С. 66-72.

5. Клушин М.И. О физических основах сверхскоростного резания. Т. XVII. Вып. 4. Горький: Изд-во ГПИ, 1961. С. 15-22.

6. Клушин М.И. Резание металлов. М.: Изд-во «Машгиз», 1956. 363 с.

7. Кабалдин Ю.Г., Олейников А.И., Шпилев А.М., Бурков А.А. Математическое моделирование самоорганизующихся процессов в технологических системах обработки резанием / науч. ред. О.В. Кретинин. Владивосток: Изд-во «Дальнаука», 2000. 195 с.

8. Биленко С.В., Саблин П.А., Леонтьевская Н.К. Использование цветовой пирометрии при измерении температуры стружки при высокоскоростной обработке // Контроль. Диагностика. 2013. № 8. С. 37-43.

9. Faassen R.P.H., Van de Wouw N., Oosterling J.A.J., Nijmeijer H. Prediction of regenerative chatter by modelling and analysis of high-speed milling // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2003. Vol. 43. Iss. 14. P. 1437-1446. https://doi.org/10.1016/S0890-6955(03)00171-8

10. Еренков О.Ю., Кравченко Е.Г., Верещагина А.С. Исследование шероховатости полимерных материалов после точения заготовок, предварительно обработанных поверхностно-активными веществами // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. Серия: Науки о природе и технике. Машиностроение. 2016. № II-1. С. 2328. https://doi.org/10.17084/2016.II-1(26).4

11. Еренков О.Ю., Проценко А.Е., Шпилев А.М. Повышение прочности стеклопластика путём вибрационной обработки эпоксидного связующего // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. Серия: Науки о природе и технике. Машиностроение. 2018. № IV-1. С. 94-99. https://doi.org/10.17084/I-1(36). 13

12. Соколовский А.П. Вибрации при работе на металлорежущих станках // Исследование колебаний металлорежущих станков при резании металлов. М.: Изд-во «Машгиз», 1958. С. 15-18.

13. Серебренникова А.Г., Гурылев В.Б. Титановый сплав ВТ22: исследование зависимости выходных параметров токарной обработки от геометрии режущего инструмента. Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24. № 3. С. 548-560. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2020-3-548-560

14. Кудинов В.А. Автоколебания на низких и высоких частотах (устойчивость движений) при резании // Станки и инструмент. 1997. № 10. С. 16-22.

15. Кудинов В.А. Динамика станков. М.: Машиностроение, 1967. 360 с.

16. Кудинов В.А., Чуприна В.М. Поузловой анализ динамических характеристик упругой системы станка // Станки и инструмент. 1989. № 1. С. 8-11.

17. Shvetsov I.V., Mokritskij B.Ya., Malukhina O.A., Rah-monov A.H., Belyakov V.N. Comparative tests of the metal cutting tools performance in the processing of stainless steels // Materials Science and Engineering: IOP Conference Series. 2018. Vol. 441. Р. 012052. https://doi.org/10.1088/1757-899X/441/1/012052

18. Vereschaka A., Oganyan M., Bublikov Yu., Sitnikov N., Deev K., Pupchin V., et al. Increase in efficiency of end milling of titanium alloys due to tools with multilayered composite nano-structured Zr-ZrN-(Zr,Al)N and Zr-ZrN-(Zr,Cr,Al)N coatings // Coatings. 2018. Vol. 8. Iss. 11. Р. 8110395. https://doi.org/10.3390/coatings8110395

19. Саблин П.А., Жигалкин К.А. Динамика сил резания при высокоскоростном фрезеровании // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. Серия: Науки о природе и технике. Машиностроение. 2019. № II-1. С. 41-49. https://doi.org/10.17084/IM-1(38).5

20. Космынин А.В., Щетинин В.С., Саблин П.А. Обеспечение качества обработки материалов резанием посредством внедрения трансформируемых управляемых звеньев в систему станочных систем // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. Серия: Науки о природе и технике. Машиностроение. 2020. № V-1. С. 115-118.

21. Саблин П.А., Космынин А.В., Щетинин В.С. Управляемые шпиндельные опоры как инструмент обеспечения качества обработки. Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24. № 5. С. 1019-1029. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2020-5-1019-1029