автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Формирование остаточных напряжений при нарезании резьбы с наложением ультразвуковых колебаний

На правах рукописи (

005002089

РОМАШКИНА. Оксана Викторовна

ФОРМИРОВАНИЕ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ НАРЕЗАНИИ РЕЗЬБЫ С НАЛОЖЕНИЕМ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ

05.02.08 - Технология машиностроения 01.02.04 -Механика деформируемого твёрдого тела

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

2 4 НОЯ 2011

Самара-2011

005002089

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный технический университет» на кафедре «Инструментальные системы и сервис автомобилей»

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Головкин Валерий Викторович Научный консультант: доктор физико-математических наук, профессор Радченко Владимир Павлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Демин Феликс Ильич

кандидат физико-математических наук, доцент Кичаев Пётр Евгеньевич

Ведущая организация: Государственный научно-производственный ракетно-космический центр «ЦСКБ-Прогрссс»

Защита состоится «_Д6_» декабря 2011 г. в часов на заседании

диссертационного совета Д 212.217.02 в ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет» по адресу: г. Самара, ул. Галактионовская 141, корп. № 6, ауд. 33.

Отзыв на автореферат, заверенной гербовой печатью, просим направлять по адресу: Россия, 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244, Главный корпус, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.217.02.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет».

Автореферат разослан «^»_иоябщ_2011 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

А.Ф. Денисенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы

Технический прогресс в машиностроении во многом определяется технологией изготовления различных деталей и сборочных единиц изделий. При этом в технологическом цикле изготовления деталей доминирующая роль принадлежит механической обработке. Одним та направлений новышегаи эффективности механической обработки является применение вынужденных ультразвуковых колебаний. Применение ультразвука позволяет повысить производительность процесса, точность изготовления деталей, а следовательно, качество и надёжность изделий.

В настоящее время при сборке различных узлов и агрегатов машин применяются резьбовые соединения, от эксплуатационных характеристик которых зависит работоспособность всей сборочной единицы. Поэтому в ряде случаев к ответственным резьбовым деталям предъявляют повышенные требования. Особенно эффективным оказалось применение ультразвука при нарезании резьб в труднообрабатываемых и высокопрочных материалах, что позволило повысить производительность труда, стойкость резьбообразуюшего инструмента и изменить качественные характеристики поверхностного слоя. Вместе с тем, несмотря на широкое использование ультразвуковых колебаний при нарезании резьб, в настоящее время практически отсутствуют исследования по изучению влияния различных параметров ультразвукового воздействия, в частности направления вынужденных ультразвуковых колебаний, на формирование остаточных напряжений в резьбовых деталях, которые оказывают значительное влияние на работоспособность при эксплуатации в условиях переменных нагрузок.

В связи с изложенным тема диссертационной работы, посвященной формированию остаточных напряжений в поверхностном слое резьбовых деталей, изготовленных из труднообрабатываемых материалов с применением вынужденных ультразвуковых колебаний, является актуальной.

Представленные в диссертационной работе исследования проводились в рамках проекта Министерства образования и науки Российской Федерации по аналитической ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы» (Per. №2.1.1/3397).

Цель работы: формирование сжимающих остаточных напряжений при нарезании резьбы в труднообрабатываемых и высокопрочных материалах с наложением ультразвуковых колебаний.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи исследования:

1. Провести теоретико-экспериментальные исследования по изучению влияния направления вынуждешшх ультразвуковых колебаний на шероховатость, точность и остаточные напряжения при нарезании резьбы.

2. Разработать математическую модель и на её основе методику расчёта для определения полного (трёхмерного) распределения полей остаточных напряжений во впадине резьбы.

3. Исследовать влияние остаточных напряжений, полученных при ультразвуковом резьбонарезании, на предельную амплитуду цикла (нагружения) резьбовых деталей.

4. Разработать шучно обоснованные рекомендации по эффективному использованию ультразвуковых колебаний различного направления при нарезании резьбы в труднообрабатываемых и высокопрочных материалах.

Методы исследования. Реализация поставленной цели осуществлялась теоретическими и экспериментальными методами. Теоретические исследования проведены на базе фундаментальных разработок в области технологии машиностроения, теории формирования поверхностного слоя при механической обработке, механики деформируемого твёрдого тела и математического моделирования напряжённо-деформированного состояния. Экспериментальные исследования проводились с использованием специальных апробированных методик, а также с применением оригинальных ультразвуковых устройств.

Достоверность полученных результатов исследования подтверждается корректным использованием законов механики деформируемого твёрдого тела, соответствием теоретических и экспериментальных данных, а также применением статистической обработки результатов наблюдений по ГОСТ 8.207-76.

Научная новизна работы

1. На основании теоретико-экспериментальных исследований установлено влияние та!генциальных, радиальных и осевых ультразвуковых колебаний на точность, шероховатость резьбы и формирование остаточных напряжений в её впадинах у деталей из титановых сплавов ВТЗ-1, ВТО, ВТ16, нержавеющей (12Х18Н9Т) и высокопрочной (30ХГСА) сталей.

2. Разработана математическая модель для определения напряжённо-деформированного состояния поверхностного слоя во впадинах резьб, нарезанных при различных видах ультразвуковых колебаний, с цглью дальшйшего прогнозирования работоспособности резьбовых деталей по предельной амплитуде цикла.

3. Установлена качественная картина и получены количественные характеристики влияния направления ультразвуковых колебаний на предельную амплитуду цикла резьбовых деталей.

Практическая ценность и реализация результатов работы

1. Определены оптимальные параметры процесса трезания наружных резьб резцами и круглыми плашками с применением ультразвука и разработаны паучно обоснованные рекомендации по эффективному использованию способа нарезания наружных резьб с вынужденными ультразвуковыми колебаниями.

2. Разработана специальная методика, позволяющая определить напряжённо-деформированное состояние в поверхностном слое впадин резьбы.

3. На основании проведённых исследований разработан новый способ нарезания резьбы с применением ультразвуковых колебаний, позволяющий повысить предельную амплитуду цикла напряжений за счёт формирования во впадинах резьбы сжимающих остаточных напряжений (патент РФ № 2404031).

4. Опытно-промышленная проверка предложенного способа нарезания резьбы, проведённая га предприятии ОАО «Волгабурмаш», показала повышение ресурса работы резьбовых деталей в 1,5 раза Результаты данной работы внедрены в научно-исследовательскую деятельность Самарского государственного технического университета, в учебный процесс и используются при проведении лабораторных работ и выполнении выпускных квалификационных работ по специальности 151002 «Металлообрабатывающие станки и комплексы».

На защиту выносятся:

1. Способ нарезания резьбы с применением ультразвуковых колебаний, позволяющий повысить работоспособность по предельной амплитуде цикла (нагружения) резьбовых деталей за счёт формирования во впадинах резьбы сжимающих остаточных напряжений.

2. Математическая модель и разработанная на её основе методика расчёта, позволяющая определить напряжённо-деформированное состояние поверхностного слоя впадин резьбы.

3. Результаты экспериментального исследования по изучению влияния направления вынужденных ультразвуковых колебаний на формирование осевых остаточных напряжений во впадине резьбы при обработке образцов из титановых сплавов ВТЗ-1, ВТ9, ВТ16, нержавеющей стали 12Х18Н9Т и высокопрочной стали ЗОХГСА.

4. Результаты теоретико-экспериментальных исследований напряжённо-деформированного состояния в поверхностном слое впадин резьбы.

5. Результаты исследования влияния остаточных напряжений, получешшх при обработке с различными видами ультразвуковых колебаний, на предельную амплитуду цикла (нагружения) резьбовых деталей.

Апробация работы

Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на 6 научно-технических конференциях, а именно: на Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Высокие технологии в машиностроении» (г. Самара, Самарский гос. техн. ун-т, 2007-2008 гг.); на VI Международной научно-технической конференции «Проблемы качества машин и их конкурентоспособности» (г. Брянск, Брянский гос. техн. ун-т, 2008 г.); на V Всероссийской научной конференции с междушродным участием «Математическое моделирование и краевые задачи» (г. Самара, Самарский гос. техн. ун-т, 2008 г.); на Всероссийской научно-технической

конференции с международным участием «Машиностроительные технологии» (г. Москва, Московский гос. техн. ун-т им. Баумана, 2008 г.); на Международной научно-технической конференции «Прочность материалов и элементов конструкций» (г. Киев, Украина, Институт проблем прочности им. Г.С. Писаренко HAH Украины, 2010 г.).

Публикации

Основное содержание диссертации отражено в 15 научных публикациях, из них: 6 статей в изданиях, рекомевдовагашх ВАК РФ для публикаций материалов докторских и кандидатских диссертаций; 6 статей в сборниках научных трудов; 2 тезиса докладов в материалах научно-технических конференций; патент РФ № 2404031.

Структура и объём работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов по каждой главе и общих выводов, списка использованной литературы ю 114 наименований и приложений.

Материал изложен на 109 страницах, содержит 56 рисунков и 1 таблицу. Общий объбм работы -121 страница машинописного текста.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссергациошюй работы, опреде-леш цель, представлены научная новизна, практическая значимость, основные тучные положения и результаты, выносимые на защиту.

Первая глава диссертационной работы посвящена обзору и анализу методов механической лезвийной обработки с наложением на инструмент вынужденных ультразвуковых колебаний.

Отмечено, что существенный вклад в развитие и исследование процесса нарезания резьбы с применением ультразвуковых колебаний внесли В.А. Волосатов, В.В. Головкин, A.A. Горбунов, В.Н.Захаров, Б.А.Кравченко, Д.Кумабэ,

A.Н. Марков, В .Д. Мартынов, Э.Н. Михайлюк, М.С. Нерубай, В.Н. Подураев,

B.М. Салганов, Ю.Н. Сулье, А.Г. Турков, H.H. Черня, Б.Л. Шгриков и другие учЬные. В работах этих авторов представлены результаты исследования влияния вынужденных ультразвуковых колебаний на силы резания и крутящий момент, процесс стружкообразования, температуру в зоне резания, стойкость инструмента, шероховатость обработанной поверхности и точность нарезаемых резьб. В исследованиях, посвящзнных изучению влияния различных по направлению вынужденных ультразвуковых колебаний на формирование остаточных напряжений в поверхностном слое при различных видах механической обработки, отмечено, что направление ультразвуковых колебаний в значительной степени изменяет распределение и величину остаточных напряжений. Вместе с тем в литературе практически отсутствуют данные о влиянии направления вьнгужденных ультразвуковых колебаний на формирование

остаточных напряжений в поверхностном слое резьбовых деталей, а также о влиянии этого параметра га предельную амплитуду цикла.

На основании проведённого анализа поставлена цель работы и определены задачи исследования.

Во второй главе изучены особенности процесса нарезания резьбы с различными по направлению ультразвуковыми колебаниями и представлено оборудование, при помощи которого проводились исследования. Также приведены методики и результаты экспериментальных исследований по влиянию различных видов ультразвуковых колебаний па точность нарезаемых резьб, шероховатость обработанной поверхности и остаточные напряжения.

Нарезание наружных резьб осуществлялось при помощи специальных ультразвуковых резьбонарезных устройств, разработанных в Самарском государстве ином техническом университете доцентами В.В. Головкиным и А.Г. Турковым, на образцах из труднообрабатываемых материалов, а именно: титановых сплавов ВТЗ-1, ВТ9, ВТ16, нержавеющей стали 12X18Н9Т и высокопрочной стали ЗОХГСА. Из этих материалов изготавливают ответственные резьбовые детали, работающие в условиях переменных нагрузок, в том числе детали летательных аппаратов и их двигателей.

При проведении экспериментальных исследований были выбраны резьбы М5, Мб, М8, которые являются наиболее распространёнными и обладают значительно меньшим и характеристиками работоспособности.

При щрезашш резьб изменялось только направление ультразвуковых колебаний, так как многочисленными исследованиями, проведенными А.И. Марковым, В.Н. Подураевым, М.С. Нерубаем и другими учеными, установлено, что для процесса резьбонарезания, который характеризуется малыми значениями скорости резания и глубины срезаемого слоя, оптимальная амплитуда колебаний составляет 5 мкм при обработке с частотой ультразвуковых колебаний 20±1 кГц.

Нарезание резьбы с осевыми ультразвуковыми колебаниями проводилось на сверлильном станке 2А135 (рис. 1). При этом обрабатываемые образцы закреплялись в цанге ультразвуковою устройства, а нарезание резьбы осуществлялось круглыми плашками, установленными в специальной оправке на столе станка. Например, нарезание резьбы М8 осуществлялось при скорости резания У=1,2 м/мин по методу «самгоатягиван ия », так как в данном ультразвуковом устройстве имеется возможность телескопического выдвижения пьезокерамического преобразователя с закрепленным образцом и компенсации несоосносги резьбонарезного инструмента и обрабатываемой детали. Обработка осуществлялась с амплитудой ультразвуковых колебаний ^ = 5 мкм и частотой/= 20 ±1 кГц.

Нарезание резьбы с радиальными и тангенциальными ультразвуковыми колебаниями проводилось резьбовым резцом, закреплённым в концентраторе ультразвукового устройства на токарном станке 1К62 (рис. 2). Для обработки с тангенциальными колебаниями применялся специальный резьбовой резец при этом ультразвуковое

Рис. 1. Нарезание резьбы М8 круглой плашкой с осевыми колебаниями

устройство смешалось по высоте, чем обеспечивалось изменение колебаний с радиальных на тангенциальные. Нарезание осуществлялось в несколько переходов с глубиной резания I - 0,2 мм при последнем проходе и скоростью резания V = 0,8-1,2 м/мин. Амплитуда ультразвуковых колебаний составляла £ = 5 мкм, а частота колебаний /= 20±1 кГц. Для проведения сопоставительного анализа осуществлялось нарезание резьб без ультразвуковых колебаний.

Одним из основных требований, предъявляемых к резьбовым деталям, является точность обработки, поэтому были проведены исследования влияния ультразвуковых колебаний различного направления на точность нарезаемой резьбы. Оценка точности нарезаемой резьбы проводилась путём измерения её среднего диаметра опгическим методом с помощью большого инструментального микроскопа БМИ-1ц. В результате проведённых экспериментов установлено, что при нарезании резьбы М8-^ на образцах го титанового сплава ВТ16 разброс значений среднего диаметра составляет: при обработке с тангенциальными колебаниями - 78 мкм, осевыми - 86 мкм, радиальными - 98 мкм, а

.......................... при обычном резании - 105 мкм. Таким образом,

изучение влияния направления ультразвуковых колебаний на точность нарезаемых резьб показало, что имеет место повышение точности в пределах одной степени.

Также было изучено влияние направления ультразвуковых колебаний на шероховатость обработанной поверхности. Измерение параметра шероховатости Яг проводилось методом светового сечения на боковой поверхности профиля резьбы М8 на образах из титанового сплава ВТ16 с помощью двойного микроскопа МИС-11. Поскольку длина участка измерения была меньше стандартных базовых длин (0,8; 2,5 мм) по ГОСТ 2789-73, то оценка шероховатости проводилась в пределах всей длины светового сечения поверхности бокового профиля. "Установлено, что при обработке с тангенциальными ультразвуковыми колебаниями значение № = 6,3 мкм, с осевыми 1Ь =7,3 мкм, с радиальными Л = 8.1 мкм, а без ультразвуковых колебаний Яг = 8,2 мкм.

Р и с. 2. Нарезание резьбы .Мб резьбовым резцом с радиальными колебаниями

Из представленных результатов следует, что введение в зону резания вынужденных ультразвуковых колебаний приводит к уменьшению высоты микронеровностей по сравнению с обычной обработкой до 20% Наилучший результат достигается при нарезании резьбы с та1генциальными ультразвуковыми колебаниями. Важным является то, что ухудшения шероховатости поверхности при обработке с радиальными и осевыми ультразвуковыми колебаниями не происходит.

Одним ш важных параметров поверхностного слоя, влияющим на работоспособность резьбовых деталей при переменных нагрузках, являются остаточные напряжения, поэтому были проведены экспериментальные исследования влияния направления ультразвуковых колебаний на формирование остаточных напряжений.

Для экспериментального определения остаточных напряжений в резьбовых деталях малого диаметра была использована сшциальная методика, разработанная С.И. Ивановым и В.Ф. Павловым1, с помощью которой был определен наиболее важный компонент напряжённого состояния - осевые остаточные напряжения, формирующиеся в поверхностном слое впадины резьбы. В соответствии с этой методикой удаляются слои материала с половины диаметра нескольких впадин резьбы и шме-ряюгея возникающие при этом перемещения резьбового образца в результате деформаций, возникающих при удалении напряжённого поверхностного слоя некоторой толщины.

Осевые (с/ы) остаточные напряжения определялись по следующей формуле:

где - коэффициеот, учитывающий масштабный фактор; /(/г) - перемещение образца; /г - толщина поверхностного слоя; С - коэффициент, зависящий от материала и длины образца, который определяется по зависимости:

где Е - модуль продольной упругости; ц - коэффициент Пуассона; I - длина образца с удлинителем; /-длина образца; Р - шаг резьбы.

По приведённой методике были определены осевые остаточные напряжения («/"), формирующиеся в поверхностном слое впадины резьбы при введении в зону резания радиальных, осевых и тангенциальных ультразвуковых колебаний.

На рис. 3 приведены графики влияния направления ультразвуковых колебаний на формирование осевых остаточных напряжений во впадинах резьбы М5 при обработке титанового сплава В13-1 (режимы обработки: У= 0,8 м/миц /= 20 ± 1 кГц, 4 = 5 мкм).

'Иванов С.И., Павлов В.Ф., Коновалов Г.В., Минин Б.В. Технологические остаточные напряжения и сопротивление усталости авиационных резьбовых деталей. - М.: МАЛ Отраслевая библиотека «Технический прогресс и повышение квалификации», 1992. - 192 с.

с=

Е

-200 а -300

Е -их

, -500

__^ "Г 7...... ✓

— \ / / / /V

1 / V

\ ^ / / / /1 /

N г --? / /

\ ч / / / /

ч / /

- /

|

Л мм

Р и с. 3. Экспериментальные значения распределения осевых остаточных напряжений во впадине резьбы М5 при обработке титанового сплава ВТЗ-1: 1 - обычное резание; 2 - резание с тангенциальными колебаниями; 3 - резание с осевыми колебаниями; 4- резание с радиальными колебаниями

Из представленных зависимостей видно, что в поверхностном слое впадин резьбы формируются сжимающие остаточные напряжения. В зависимости от направления ультразвуковых колебаний величина и характер распределения сжимающих остаточных напряжений различны. При обработке с радиальными ультразвуковыми колебаниями около поверхности сжимающие остаточные напряжения равны 460 МПа, а своего максимума (по модулю) 900 МПа достигают на глубине 0,08 мм. Близкий характер распределения сжимающих остаточных напряжений получен при нарезании резьб с осевыми ультразвуковыми колебаниями. В этом случае около поверхности формируются сжимающие остаточные напряжения, равные 230 МПа, а своего максимума (по модулю) 800 МПа они достигают на глубине 0,10-0,12 мм. При обработке с тангенциальными ультразвуковыми колебаниями около поверхности сжимающие остаточные напряжения близки к нулю и достигают максимума (по модулю) на глубине 0,08 мм - всего 280 МПа, а при достижении глубины 0,15 мм и далее формируются растягивающие остаточные напряжения. При нарезании резьбы без введения в зону резания ультразвуковых колебаний около поверхности формируются незначительные сжимающие остаточные напряжения, равные 80 МПа и достигающие своего максимума (по модулю) 420 МПа на глубине 0,08-0,12 мм. Аналогичные результаты получены при обработке остальных материалов.

Анализируя ранее изложенное, можно сделать вывод, что с точки зрения формирования в поверхностном слое благоприятных сжимающих остаточных напряжений наиболее предпочтительной является обработка с радиальными или осевыми ультразвуковыми колебаниями:

В третьей главе представлены результаты проведённого теоретико-экспериментального исследования напряжённо-деформированного состояния поверхностного слоя впадины резьбы, изготовленной с различными по направлению ультразвуковыми колебаниями.

Для определения окружных (а9га), осевых (а"5) и радиальных (о/*) остаточных напряжений и соответствующих остаточных пластических деформаций да, д2 и дг в по-

верхностном слое впадин резьбы была предложена математическая модель на основе методики, разработанной В.П. Радченко и М.Н. Саушкииым2 и позволяюпвй получить распределение остаточных напряжений в поверхностном слое гладких цилиндрических образцов. В данной модели предлагается феноменологический подход, позволяющий определить распределение полей остаточных напряжений и пластических деформаций в упрочнённом слое резьбовой детали по одной экспериментально измеренной компоненте -оссвым остаточным напряжениям.

При решении данной задачи в математической модели были приняты следующие гипотезы:

- напряжения в поверхностно упрочнённом слое впадин резьбы формируются также как в цилиндре радиуса минимального сечения резьбы, при этом в упрочнённом слое выполняется условие = q&

- касательными остаточными напряжениями можно пренебречь, так как они являются малыми по сравнению с нормальными напряжениями;

- вторичные пластические деформации при сжатии не возникают.

На основании уравнения равновесия

т гег

а> ' 0

при условии, что эпюра напряжений овга является самоуравновешенной, можно

выразить а/" через с9га:

С учётом введённой гипотезы qz = и условия несжимаемости при пластическом деформировании <?e + qz +qr = 0 с помощью уравнения совместности деформаций ds°

г—- + £° = s° изакона Гука можно получить дифференциальное уравнение первого dr

порядка относительно qo(r), решение которого имеет следующий вид:

9eW = z^k'00 + -1[(1 - цК"W - К"(г)] ■

Теперь можно полностью определить остаточные пластические деформации Чг = -Цг-

Используя гипотезу плоских сечений e"(r) = const, выражая упругую осевую деформацию по закону Гука и подставляя её в формулу полных осевых деформаций, найдём:

<(Г) = ¿'(4' - Ч,(г)) + ФТ(Г) + Св"'(г)) . Для определения последней величины <т/"(г) достаточно кант и деформацию ez°, которая находится га условия нулевого суммарного усилия по оси Z:

2 Радченко В.П., Саушкии М.Н. Ползучесть и релаксация остаточных напряжений в упрочненных конструкциях. - М.: Машиностроение-1, 2005.-226 с.

и

2 ? а

где а - радиус минимального сечения.

Вычислив величину е2°, можно однозначно определить функцию агге1(г).

Таким образом, задача определения окружных, осевых и радиальных остаточных напряжений в поверхностно упрочнённом слое впадины резьбы решена полностью.

Полученные расчётным путём с помощью разработанной методики остаточные напряжения сГ, о™, «Г1, а также и экспериментальные <т/и, сформировавшиеся в поверхностном слое впадины резьбы исследуемых образцов, приведены га рис. 4 и 5.

Из представленных графических зависимостей видно, что в поверхностном слое формируются сжимающие окружные и осевые остаточные напряжения, а радиальные остаточные напряжения являются растягивающими. При нарезании резьбы га образцах ш титановых сплавов ВТЗ-1, В19, ВТ16 и стали ЗОХГСА без применения ультразвука максимальные по модулю окружные и осевые остаточные напряжения формируются на глубине 0,06-0,09 мм и достигают значений 450-550МПа. Наложение на инструмент тангенциальных ультразвуковых колебаний приводит к уменьшению сжимающих окружных и осевых остаточных напряжений до значений 300400 МПа. Введение в зону резания осевых и радиальных ультразвуковых колебаний приводит к увеличению по модулю значений окружных и осевых остаточных напряжений до величины 900-1000 МПа на глубине залегания 0,10 мм. Следует отметить, что радиальные остаточные напряжения формируются растягивающими и тн глубине 0,25 мм достигают постоянных значений порядка 10-60 МПа. При этом в случае обработки с радиальными или осевыми ультразвуковыми колебаниями значения радиальных остаточных напряжений в 2-3 раза больше, чем при обработке с тангенциальными ультразвуковыми колебаниями или без ультразвука. При обработке нержавеющей стали 12Х18Н9Т распределение остаточных напряжений происходит аналогичным образом, однако значения остаточных напряжений в 1,5-2 раза меньше, чем при обработке титановых сплавов.

С целью расширения диапазона нарезаемых резьб были выполнены исследования по нарезанию резьбы с радиальными колебаниями на образцах диаметром 20, 30, 50 мм с шагом 0,8; 1; 1,25 мм га рекомендованных режимах. Как показали эксперименты, формирование осевых остаточных напряжений происходит аналогичным образом и они имеют близкие значения по сравнению с приведёнными на рис. 4 и 5.

Проведённый анализ показал, что наложение осевых или радиальных ультразвуковых колебаний приводит к значительному увеличению окружных и осевых сжимающих остаточных напряжений (в 2-3 раза) по сравнению с обычной обработкой гаи с применением тангенциальных ультразвуковых колебаний. Таким образом, имеется возможность сформировать в процессе обработки без применения дополнительных упрочняющих операций благоприятные максимальные сжимающие остаточные напряжения и улучшить характеристики поверхностного слоя резьбовых деталей.

1 2 3

/?, мм

1 2 3 к

200

0

г® -200

1= -400

? - -600

■Ш

-1200

(15

С

/ / /

Ш> V ]/** 030 035 ~D.IV

А 7Л V

\ ч/ /у'

/ б 2. 4

/з, мм

0,05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 ОАО \мм

Р и с. 4. Распределение остаточных напряжений при нарезании резьбы М5 на образцах ш титанового сатава ВТЗ-1 (режимы обработки: 0,8 м/мин: 1\ = 0,24 мм; г2 = 0,2 мм; 5,ф = 0,8 мм/об;/= 20±1 кГц; ^ = 5 мкм): а - окружных; б - осевых; в - радиальных; 1 - обычное резание; 2 - резание с тангенциальными колебаниями; 3 - резание с осевыми колебаниями; 4 - резание с радиальными колебаниями; пунктирная линия -экспериментальные данные, сплошная линия - расчётные данные

мм

со С:

§ -200

Я ~ -зоо

-600

а

3 4

/ /

0.05 ■га'Ь 0,30 № ОАО

// >

/ V-'

У/

Ь, мм

<о

Е

Ь, мм

Рис.5. Распределение остаточных напряжений при нарезании резьбы Мб на образцах из стали 12Х18Н9Т {режимы обработки: Г= 1 м/мин; =0,34 мм; ;2 = 0,2 мм; 5'Пр = 1 мм/об;/= 20±1 кГц; мкм): а - окружных; б - осевых; в - радиальных; 1 - обычное резание; 2 - резание с татенциальными колебаниями; 3 - резание с осевыми колебаниями; 4 - резание с радиальными колебаниями; пунктирная линия -экспериметальные данные, сплошная линия - расчётные данные

В четвёртой главе приведены исследования влияния остаточных напряжений, полученных при ультразвуковом резьбонарезании, на предельную амшшгуду цикла (нагружения) резьбовых деталей. Так как при переменных нагрузках резьбовые детали работают при асимметричном цикле со средними растягивающими напряжениями, то работоспособность резьбовых деталей можно оценить по предельной амплитуде цикла, на которую существенное влияние оказывают величина и характер распределения остаточных напряжений в поверхностном слое.

На основании проведённых исследований формирования остаточных напряжений в поверхностном слое резьбовых деталей проведена сравнительная оценка (по специальной методике)3 влияния различных по направлению ультразвуковых колебаний на изменение предельной амплитуды цикла обработанных деталей.

Приращение предельной амплитуда цикла Аа^ за счёт остаточных напряжений во впадинах резьбы при среднем напряжении ат определяется зависимостью

где - коэффициент влияния упрочнения на предельную амплитуду по критерию среднеингегральных остаточных напряжений при среднем напряжении а„; охт -средне интегральные остаточные напряжения, определяемые по формуле

где ст^'ф) - осевые остаточные напряжения резьбовой детали в опасном сечении; Р = у/'ц, ~ относительное расстояние от поверхности впадин резьбы до текущего слоя, выраженное в долях где - глубина ^распространяющейся усталостной трещины. Следует отметить, что критерий аОСГ1 учитывает влияние на предельную амплитуду цикла как размера поперечного сечения детали, так и распределения остаточных напряжений в опасном сечении.

Коэффициент ц/^ при а, > аТт рассчитывается по формуле

где - коэффициент влияния остаточных напряжений на предельную амплитуду цикла при симметричном цикле нагружения; ^ - сопротивление разрыву материала; °Тт ~ среднее напряжение цикла, при котором начинается локальная текучесть, определяемое по зависимости

Иванов С.И., Павлов В.Ф., Коновалов Г.В., Минин Б.В. Технологические остаточные напряжения и сопротивление усталости авиационных резьбовых деталей. - М.: МАП Отраслевая библиотека «Технический прогресс и повышение квалификации», 1992. - 192 с.

12 3 1

т

1 ь ¡00

/ / /

/ / /

/ / / \

4 \ ч......

N N

\ N \

юогоохоиюзюбттаоеоояо от, МПа

1 2

а

3 4

200

во

Е Я7

/ / / /

/

. / / / \

4= 4 \ \

N N

\ \ \

50 <00 т 200 250 300 350 Ш НО (Т„ б

Р и с. 6. Диаграмма предельных амплитуд цикла (нагружения) резьбовых деталей: ¿з-сплав ВТЗ-1; б-сплав 12Х18Н9Т;

1 - обычное резание; 2 - резание с тангенциальными колебаниями; 3 - резание с осевыми колебаниями; 4 - резание с радиальными колебаниями

-а Л)

"ой-ст-1>

где К, - эффективный коэффициент концентрации напряжений и ч, - теоретический коэффициент концентрации напряжений, которые можно определить ш уравнений:

Ка + Ка ~ 1;

с,

-«»+■ СТТ От

, МПа

Результаты оценки влияния остаточных напряжений на предельную амплитуду цикла (нагружения) резьбовых деталей, изготовленных при введении в зону резания различных по направлению ультразвуковых колебаний, представлены на диаграммах (рис. 6).

Анализ приведенных дан-пых показывает, что пределыия амплитуда цикла щмешется пропорционально величине остаточных напряжений и, следовательно, изменяя направ-

ление ультразвуковых колебаний при изготовлении резьбы, можно влиять на предельную амплитуду цикла. Так, при нарезании резьбы с осевыми или радиальными ультразвуковыми колебаниями пределыия амплитуда цикла увеличивается ш 70-80% по сравнению с обычным резанием или обработкой с тангенциальными колебаниями.

Таким образом, применяя осевые или радиальные ультразвуковые колебания при резьботрезании, можно значительно увеличить предельную амплитуду цикла (нагружения) резьбовых деталей и в цглом резьбовых соединений, работающих при переменных нагрузках.

В пятой главе представлена практическая реализация результатов исследования. В результате проведённых исследований установлено, что при нарезании резьбы с радиальными или осевыми ультразвуковыми колебаниями в поверхностном слое впадин резьбы формируются сжимающие остаточные напряжения, имеющие значе-

ния в 1,5-2 раза больше, чем при обычной обработке или обработке с тангенциальными колебаниями. С учетом выявленных закономерностей формирования поверхностного слоя при ультразвуковом резьбонарезании был разработан и реализован способ нарезания резьбы (патент РФ № 2404031), особенностью которого является то, что для получения во впадинах резьбы максимальных сжимающих остаточных напряжений окончательную обработку производят с радиальными или осевыми ультразвуковыми колебаниями. В результате происходит повышение предельной амплитуды цикла резьбовых деталей. Реализация предложенного способа нарезания резьбы с ультразвуковыми колебаниями осуществляется на универсальных сверлильных или токарных станках при помощи ультразвукового резьбонарезного устройства, подключённого к ультразвуковому генератору. При нарезании резьбы резцом, оснащенным твердосплавной пластиной ВК8, с тангенциальными или радиальными ультразвуковыми колебаниями ультразвуковое устройство устанавливается в резцедержатель и нарезание резьбы осуществляется в несколько переходов. Например, нарезание резьбы Мб с наложением на резец радиальных ультразвуковых колебаний осуществлялось при следующих технологических режимах: /= 20±1 кГц; ¡;=5 мкм; V= 1,0 м/мин; t\ = 0,34 мм, t2 = 0,2 мм. Нарезание резьбы с осевыми ультразвуковыми колебаниями осуществлялось круглыми плашками соответствующего типоразмера с применением специального ультразвукового устройства, которое устанавливалось в шпиндель сверлильного станка.

Реализация предложенного способа нарезания резьбы позволяет увеличить предельную амплитуду цикла (нагружения) резьбовых деталей, работающих при переменных нагрузках, без применения дополнительных упрочняющих операций.

В приложении диссертации представлены акты вшдрения полученных результатов в научно-исследовательскую деятельность, в учебный процесс, а также акт опытно-промышленной проверки предложенного способа обработки на предприятии ОАО «Волгабурмаш».

Основные выводы по работе

По результатам проведенных исследований сделаны следующие выводы:

1. Разработан способ шрезания резьбы с наложением вынужденных ультразвуковых колебаний (патент РФ № 2404031), отличительной особенностью которого является то, что для повышения работоспособности по предельной амплитуде цикла (нагружения) резьбовых деталей за счёт формирования сжимающих остаточных напряжений в поверхностном слое впадин резьбы окончательную обработку следует производить с радиальными или осевыми ультразвуковыми колебаниями.

2. Разработаю математическая модель и на её основе методика расчёта для определения полного (трёхмерного) распределения полей остаточных напряжений в поверхностном слое впадины резьбы с целью дальнейшего прогнозирования работоспособности резьбовых деталей.

3. На основании теоретико-экспериментальных исследований установлено влияние тангенциальных, радиальных и осевых ультразвуковых колебаний на точность, шероховатость резьбы и формирование остаточных напряжений в её впадинах у деталей из титановых сплавов ВТЗ-1, В'19, ВТ16, нержавеющей (12Х18Н9Т) и высокопрочной (ЗОХГСА) сталей.

4. Проведены исследования влияний остаточных напряжений, получешых при ультразвуковом резьбонарезании, на предельную амплитуду цикла (нагружения) резьбовых деталей. Установлено, что при обработке с радиальными или осевыми ультразвуковыми колебаниями пределыия амплитуда цикла в 1,7-1,8 раза больше, чем при обработке с тангенциальными ультразвуковыми колебаниями или без ультразвука.

5. Разработаны научно обоснованные рекомендации по эффективному использованию вынужденных ультразвуковых колебаний различного направления при нарезании резьбы в труднообрабатываемых и высокопрочных материалах, позволяющие сформировать в поверхностном слое максимальные сжимающие остаточные напряжения.

Основные научные положения и результаты диссертационной работы опубликованы в следующих печатных работах:

Публикации в научных изданиях, рекомендованных перечнем ВАК:

1. Ромашкина, О.В. Исследования остаточных напряжений при ультразвуковом резьбонарезании [текст] / О.В. Ромашкина, В.В. Головкин II Известия Волгоградского гос. техн. ун-та. Сер. Прогрессивные технологии в машиностроении. - 2008. -№9 (47) (Вып. №4). - С. 13-15.

2. Ромашкина, О.В. Огтгимюация технологических параметров при ультразвуковом резьбонарезании [текст] / О.В. Ромашкина, В.В. Головкин // Вестник Самарского гос. техн. ун-та. Сер. Технические науки. - 2009. - №1 (23). - С. 111-119.

3. Ромашкина, О.В. Повышение усталостной прочности деталей при ультразвуковом резьбонарезании [текст] / О.В. Ромашкина, В.В. Головкин, В.Г. Шуваев, И.В. Шуваев // Сборка в машиностроении, приборостроении. - М.: Машиностроение,

2009.-№7.-С. 33-39.

4. Ромашкина, О.В. Исследование влияния параметров ультразвуковой обработки на формирование остаточных напряжений при нарезании наружных резьб малого диаметра [текст] / О.В. Ромашкина // Вестник Самарского гос. техн. ун-та. Сер. Технические наука - 2009. - №2 (24). - С. 113-119.

5. Ромашкина, О.В. Формирование поверхностного слоя при ультразвуковом резьбонарезании [текст] / О.В. Ромашкина, В.В. Головкин // Вестник Южно-Уральского гос. ун-та. Сер. Машиностроение. - 2010. - № 29 (205) (Выи. №16). - С. 71-75.

6. Ромашкина, О.В. Оценка влияния ультразвука при изготовлении резьбовых деталей на сопротивление усталости / О.В. Ромашкина, В.В. Головкин,

В.А. Кирпичев, O.B. Каранаева // Известия вузов. Поволжский регион. Сер. Технические науки. - 2010. - №4 (16). - С. 142-149.

7. Пат. 2404031 Российская Федерация, МПК B23G1/02, B23G9/00. Способ нарезания резьбы / Головкин В.В., Ромашкина О.В., Шуваев В.Г., Шуваев И.В.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Самарский гос. техн. ун-т. -№ 2008124066/02; заявл. 11.06.2008; опубл. 20.11.2010. -Бюл. №32. - 5 с.

Статьи и материалы конференций, опубликованные в других научных изданиях:

8. Ромашкина, О.В. Технологическое обеспечение качества поверхностного слоя резьбовых деталей при ультразвуковом резьбонарезании [текст] / О.В. Ромашкина,

B.В. Головкин // Всероссийская научно-техническая интернет-конференция с международным участием «Высокие технологии в машиностроении» [материалы]. -Самара: Самарский гос. техн. ун-т, 2007. - С. 39-41.

9. Ромашкина, О.В. Технологическое обеспечение качества резьбовых деталей путём применения ультразвука [текст] / О.В. Ромашкина, В.В. Головкин // Шестая международная научно-техническая конференция «Проблема качества машин и их конкурентоспособность» [материалы]. - Брянск: Брянский гос. техн. ун-т, 2008. -

C. 289-290.

10. Ромашкина, О.В. Определение напряжённо-деформированного состояния поверхностного слоя при нарезании резьб малого диаметра с учетом влияния ультразвука [текст] / О.В. Ромашкина, В.В. Головкин // Пятая всероссийская научная конференция с международным участием «Математическое моделирование и краевые задачи» [материалы]. - Самара: Самарский гос. техн. ун-т, 2008. - С. 107-111.

11. Ромашкина, О.В. Прогрессивное оборудование для ультразвукового резьбонарезания [текст] / О.В. Ромашкина, В.В. Головкин // Всероссийская научно-техническая интернет-конференция с международным участием «Высокие технологии в машиностроении» [материалы]. - Самара: Самарский гос. техн. ун-т, 2008. -С. 99-102.

12. Ромашкина, О.В. Формирование полей остаточных напряжений при нарезании наружных резьб с наложением на инструмент ультразвуковых колебаний [текст] / О.В. Ромашкина // Всероссийская научно-техническая интернет-конференция с международным участием «Высокие технологии в машиностроении» [материалы]. -Самара: Самарский гос. техн. ун-т, 2008. - С. 55-58.

13. Ромашкина, О.В. Нарезание резьб с наложением на инструмент ультразвуковых колебаний [текст] / О.В. Ромашкина, В.В. Головкин // Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием «Машиностроительные технологии» [материалы]. - М.: Московский гос. техн. ун-т им. Баумана, 2009. ~ С. 37-39.

14. Ромашкина, О.В. Исследование влияния вынужденных ультразвуковых колебаний на формирование остаточных напряжений при нарезании наружных резьб малого диаметра [текст] / О.В. Ромашкина, В.В. Головкин, М.В. Дружинина, В.А. Смыслов // Международная научно-техническая конференция «Прочность

материалов и элементов конструкций» [тезисы] / Отв. ред. В.Т. Трощенко. - Киев: Ин-т проблем прочности им. Г.С. Писаренко НАН Украины, 2010. - С. 98-100.

15. Ромашкина, О.В. Исследование влияния вынуждешшх ультразвуковых колебаний на шероховатость обработанной поверхности и точность нарезаемой резьбы [текст] / О.В. Ромашкина, В.В. Головкин, М.В. Дружинина, В.Н. Трусов // Вестник Тульского гос. ун-та. Сер. Актуальные вопросы механики. - 2011. -Вып. №7.-С. 40-45.

Автореферат отпечатан с разрешения диссертационного совета Д212.217.02 ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет» Протокол №20 от 02.11.2011. Формат 60x84 1/32. Бумага офсетная. Заказ №1081. Тираж 100 экз.

Отпечатано в типографии Самарского государственного технического университета 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Корпус № 8

Введение.

Глава 1 Состояние вопроса. Цель и задачи исследования.

1.1 Применение ультразвука при механической обработке.

1.2 Применение ультразвука при нарезании резьбы.

1.3 Цель и задачи исследования.

Глава 2 Экспериментальное исследование влияния различных видов ультразвуковых колебаний на качество нарезания резьбы.

2.1 Анализ особенностей процесса нарезания резьбы с наложением на инструмент ультразвуковых колебаний.

2.2 Оборудование для нарезания резьбы с различными по направлению ультразвуковыми колебаниями.

2.3 Обрабатываемые материалы и их основные физико-механические характеристики.29'

2.4 Влияние направления ультразвуковых колебаний на шероховатость обработанной поверхности.

2.5 Влияние направления ультразвуковых колебаний на точность резьбы.

2.6 Исследование влияния направления ультразвуковых колебаний на формирование осевых остаточных напряжений во впадинах резьбы.38«

2.6.1 Методика определения осевых остаточных напряжений во впадинах резьбы.

2.6.2 Результаты экспериментального исследования влияния направления ультразвуковых колебаний на формирование осевых остаточных напряжений в поверхностном слое впадин резьбы.

Выводы по главе.

Глава 3 Теоретико-экспериментальные исследования напряжённодеформированного состояния поверхностного слоя впадин резьбы, изготовленной с различными по направлению ультразвуковыми колебаниями.

3.1 Определение напряжённо-деформированного состояния поверхностного слоя во впадинах резьбового образца при обработке с ультразвуковыми колебаниями.

3.1.1 Методика определения напряжённо-деформированного состояния в поверхностно упрочненном слое впадины резьбы.

3.1.2 Результаты исследования влияния ультразвуковых колебаний на напряжённо-деформированное состояние поверхностного слоя впадин резьбы.

Выводы по главе.

Глава 4 Исследование влияния остаточных напряжений, полученных при ультразвуковом резьбонарезании, на предельную амплитуду цикла нагружения) резьбовых деталей.

4.1 Прогнозирование предельной амплитуды цикла (нагружения) резьбовых деталей, эксплуатирующихся с переменными нагрузками.89^

4.1.1 Методика определения предельной амплитуды цикла (нагружения) резьбовых деталей с учетом остаточных напряжений.

4.1.2 Сравнительные результаты исследования влияния остаточных напряжений на предельную амплитуду цикла (нагружения) резьбовых деталей, изготовленных с различными по направлению ультразвуковыми колебаниями

Выводы по главе.

Технический прогресс, в- машиностроении, во * многом зависит от совершенствования технологии изготовления различных деталей и узлов машин. При этом в технологическом цикле изготовления детали' доминирующая роль: принадлежит, механической обработке. Однако существующие методы обработки не всегда удовлетворяют требованиям качества и производительности, особенно, при; обработке; мат териалов с высокими физико-механическими; характеристиками. Одним из направлений повышения^ эффективности механической обработки является: разработка, и внедрение качественно новых технологий, например, с: применением вынужденных ультразвуковых колебаний. Как показали многочисленные исследования^ применение ультразвука- позволяет повысить, производительность процесса; качество обработки деталей и надежность, изделий; Одним из самых распространенных методов сборки, различных механизмов и агрегатов- машин- является применение резьбовых; соединений. От эксплуатационных характеристик резьбовых деталей; зависит работоспособность всей- сборочной единицы;, поэтому к ответственным резьбовым деталям: предъявляют повышенные требования: Применение ультразвука оказалось» особенно эффективным; при; нарезании резьб, в труднообрабатываемых материалах. Установлено,- что при нарезании резьбы» с вынужденными: ультразвуковыми колебаниями.: имеется возможность' механизировать, процесс обработки, т.к. часто имеет месторучное нарезание, резьбы, повысить производительность труда, стойкость резьбонарезного инструмента^ изменить качественные характеристики поверхностного слоя; а также повысить точность резьбы.

Данная работа посвящена исследованию процесса нарезания резьбы с применением вынужденных ультразвуковых: колебаний. В работе приведены результаты теоретико-экспериментальных исследований по изучению влияния направления вынужденных ультразвуковых колебаний на; формирование остаточных напряжений во впадинах резьбы и проведен сравнительный анализ полученных результатов.

Определено напряжённо-деформированное состояние в поверхностном слое впадин резьбы и проведены исследования влияния остаточных напряжений на предельную амплитуду цикла (нагружения) резьбовых деталей. На основании проведенных исследований предложен способ нарезания резьбы с вынужденными ультразвуковыми колебаниями, позволяющий повысить ресурс работы резьбовых деталей, эксплуатирующихся с переменными нагрузками.

На защиту выносятся:.

1. Способ нарезания резьбы с применением ультразвуковых колебаний, позволяющий повысить' работоспособность по предельной амплитуде цикла (нагружения) резьбовых деталей за счёт формирования во впадинах резьбы сжимающих остаточных напряжений.

2. Математическая модель и разработанная на её основе методика расчёта, позволяющая определить напряжённо-деформированное состояние поверхностного слоя впадин резьбы.

3. Результаты экспериментального исследования по изучению влияния направления вынужденных ультразвуковых колебаний на формирование осевых остаточных напряжений во впадине резьбы при обработке образцов из титановых сплавов ВТЗ-1, ВТ9, ВТ 16, нержавеющей стали 12Х18Н9Т и высокопрочной стали ЗОХГСА.

4. Результаты теоретико-экспериментальных исследований напряжённо-деформированного состояния поверхностного слоя впадин резьбы.

5. Результаты исследования влияния остаточных напряжений, полученных при обработке с различными видами ультразвуковых колебаний, на предельную амплитуду цикла (нагружения) резьбовых деталей.

Данная работа выполнялась в рамках проекта Министерства образования и науки Российской Федерации по аналитической ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы». Per. №2.1.1.73397.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, к.т.н., доценту В.В. Головкину, научному консультанту, д.ф.-м.н., профессору В.П. Радченко, заведующему кафедрой «ИССА» д.т.н., профессору В.Н. Трусову, а также д.т.н., профессору В.Ф. Павлову и д.т.н., профессору Д.Л. Скуратову за всестороннюю помощь при проведении данной работы.

Основные выводы по работе

По результатам проведённых исследований сделаны следующие выводы:

1. Разработан способ нарезания резьбы с наложением вынужденных ультразвуковых колебаний (патент РФ № 2404031), отличительной особенностью которого является то, что для повышения работоспособности по предельной амплитуде цикла (нагружения) резьбовых деталей за счёт формирования сжимающих остаточных напряжений в поверхностном слое впадин резьбы окончательную обработку следует производить с радиальными или осевыми ультразвуковыми колебаниями.

2. Разработана математическая модель и на её основе — методика- расчёта для определения * полного (трёхмерного) распределения полей остаточных напряжений в поверхностном слое впадины резьбы с целью дальнейшего прогнозирования работоспособности резьбовых деталей.

3. На основании' теоретико-экспериментальных исследований установлено влияние- тангенциальных, радиальных и осевых ультразвуковых колебаний на точность, шероховатость резьбы и. формирование остаточных напряжений в её впадинах у деталей из титановых' сплавов ВТЗ-1, ВТ9, ВТ16, нержавеющей (12X18Н9Т) и высокопрочной (ЗОХГСА) сталей.

4. Проведены исследования влияний остаточных напряжений, полученных при ультразвуковом резьбонарезании, на предельную амплитуду цикла' (нагружения) резьбовых деталей. Установлено, что при обработке с. радиальными или осевыми ультразвуковыми колебаниями предельная амплитуда цикла в 1,7-1,8 раза больше, чем при обработке с тангенциальными ультразвуковыми колебаниями или без ультразвука.

5. Разработаны научно обоснованные рекомендации по эффективному использованию вынужденных ультразвуковых колебаний различного направления при нарезании резьбы в труднообрабатываемых и высокопрочных материалах, позволяющие сформировать в поверхностном слое максимальные сжимающие остаточные напряжения.

1. Абрамов, О.В. Ультразвуковая обработка материалов текст. / О.В. Абрамов, И.Г. Хорбенко, Ш. Швегла; под. ред. О.В.Абрамова. М.: Машиностроение, 1984. - 208 с.

2. Абрамов, В.О. Мощный ультразвук в металлургии и машиностроении: монография текст. / В. О. Абрамов [и др.]. М.: Янус-К, 2006; (Люберцы-(Моск.обл.)) - 687 с.

3. Агапов, С.И. Повышение стойкости- инструмента при ультразвуковой обработке деталей текст. / С.И: Агапов, Д.Е. Парецкий, H.A. Федянова // Машиностроитель. 2003. - №5; - С. 36-37.

4. Агапов, С.И. Повышение' эффективности механической обработки путем применения ультразвука текст. / С.И*: Агапов, В.В. Головкин // Самара: «Изд-во СНЦ», 2010.- 134 с.

5. Агранат, Б.А. Ультразвуковая технология текст. / Б.А. Агранат, В.И. Баширов, Ю.И. Китайгородский М.: Машиностроение, 1974. - 564 с.

6. Алехин, В. П. Технологические и структурные закономерности новой нанотехнологии поверхностной упрочняющей обработки конструкционных и инструментальных сталей текст. // Известия Академии Промышленной Экологии. -2006.-N3.-С. 64-65.

7. Амитан, Г.Л. Справочник по электрохимическим и электрофизическимметодам обработки Электронный ресурс.: Подгот. по печ. изд. 1988 г. / Г.А. Амитан,110

8. И.А. Байсупов, Ю.М. Барон и др.; Под ред. В.А. Волосатова. Электр, дан. и прогр. -Самара, 2005. - 1 электр. опт. диск (CD-ROM).

9. A.c. 1773500 СССР, МКИ5 В 06 В 3/00. Устройство для ультразвуковой обработки материалов / A.B. Макаров, В.В. Головкин, (СССР). № 4807748/10; заявл. 02.04.90; опубл. 07.11.92, Бюл. № 41. - 2 с. : ил.

10. A.c. 1784419 СССР, МКИ5 В 23 G 5/06. Способ нарезания резьбы метчиком / Нерубай М.С., Турков А. Г., Емельянов В.В., В.В. Головкин (СССР). № 4733429/08; заявл. 29.08.89; опубл. 30.12.92, Бюл. № 48. -2с.: ил.

11. Базров, Б.М. Основы технологии машиностроения: учебник для вузов текст. / Б.М. Базров. М.: Машиностроение, 2005. - 736 с.

12. Балакшин, Б.С. Теориями практика-технологии машиностроения; В'2-х кн. Кн.1 .Технология станкостроения текст. / Б.С. Балакшин. - М.: Машиностроение, 1982.-239с.

13. Бернштейн, M.JI. Механические свойства металлов текст. / M.JI. Бернштейн, В.А. Займовский М.: Металлургия, 1979.- 496 с.

14. Биргер, И.А. Резьбовые соединения текст. / И.А. Биргер, Г.Б. Иосилевич. -М.: Машиностроение, 1973. 256 с.

15. Боровин, Ю.М. Повышение геометрических и физико-механических характеристик поверхностного слоя при финишной ультразвуковой обработке: автореф. дис. . канд. техн. наук / Боровин Ю.М. М., 2005. - 20 с.

16. Бражников, Н.И. Ультразвуковой контроль и регулирование технологических процессов: монография текст. / Н.И. Бражников, В.А. Белевитин, А. И. Бражников. М.: Теплотехник, 2008. - 255 с.

17. Браславец, A.B. Интенсификация процесса пластического деформированияметаллов за счет наложения ультразвуковых колебаний текст. / A.B. Бр аславец,

18. Н.Ф. Савченко // Тезисы докладов конференции «Прогрессивные технологические111процессы в машиностроении». Харьков: ХПИ'. - 1990. - С.11.

19. Бржозовский, Б.М. Физические основы, технологические процессы и оборудование ультразвуковой обработки материалов: учеб. пособие текст. / Б.М. Бржозовский [и др.]. Саратов: СГТУ, 2006 (Саратов). - 207 с.

20. Вероман, В.Ю. Ультразвуковая обработка материалов текст. / В.Ю. Вероман, А.Б. Аренков. М.: Машиностроение, 1971. - 167 с.

21. Волосатов, В.А. Ультразвуковая обработка текст. / В.А. Волосатов. — Л.: Лениздат, 1973.-248 с.

22. Гельфанд, М.Л. Сборка резьбовых соединений текст. / М.Л. Гельфанд, Я.И. Ципенюк, O.K. Кузнецов. М.: Машиностроение, 1978. - 108 с.

23. Головкин, В.В. Технологическое обеспечение качества поверхностного слоя и повышение эксплуатационных свойств резьбовых деталей текст. /В.В. Головкин // Современные проблемы автоматизации: сб. науч. тр. СамГТУ. Деп. в ВИНИТИ. -Самара, 1998.-С. 5.

24. Головкин, В.В. Исследования остаточных напряжений при ультразвуковом резьбонарезании текст. / В.В. Головкин, О.В. Ромашкина // Известия Волг. гос. техн. ун-та. Сер. Прогрессивные технологии в машиностроении. 2008. - №9 (47) (Вып. №4).-С. 13-15.

25. Головкин, В.В. Оптимизация технологических параметров при ультразвуковом резьбонарезании текст. / В.В. Головкин, О.В. Ромашкина // Вестник СамГТУ. Сер. Технические науки. 2009. - №1 (23). - С. 111-119.

26. Головкин, В.В: Исследование работоспособности метчиков при нарезании резьб с применением ультразвуковых колебаний текст. // В.В. Головкин, В.Н. Трусов // Вестник Самарского госуд. аэрокосм, универ-та. -2009. №2(38). - С. 30-35.

27. Головкин, В.В. Формирование поверхностного слоя при- ультразвуковом резьбонарезании / В.В. Головкин, О.В. Ромашкина // Вестник Южно-Уральского Государственного университета. Сер. Машиностроение. — Вып. 16. 2010. - № 29 (205).-С. 71-75.

28. Ультразвук. Маленькая энциклопедия / И.П. Голямина и др.; отв. ред. И.П. Голямина. М:: «Советская энциклопедия», 1979. — 400 е., илл.

29. Горбунов; A.A. Нарезание резьбы с воздействием ультразвука текст.' / A.A. Горбунов // Электрофизические и электрохимические методы обработки. — 1974.-№4.-С.8-12.

30. Дальский, А.М*. Технологическое обеспечение надежности высокоточных деталей машин текст. / A.M. Дальский. М.: Машиностроение, 1975. - 233 с.

31. Добрынин, С.А. Методы автоматизированного исследования вибрации машин: Справочник текст. / С.А. Добрынин, M.G. Фельдман, Г.И. Фирсов. М.: Машиностроение, 1987. - 224 с.

32. Допеков, A.B. Ультразвуковые электротехнические установки текст. / A.B. Допеков, O.K. Келлер, Г.С. Кротин. JL: Энергоиздат, 1982 - 268 с.

33. Дрозд, М.С. Инженерные расчеты упругопластической контактной деформации текст. / М.С. Дрозд, М.М. Матлин, Ю.И. Сидякин. М.: Машиностроение,1986. - 224 с.

34. Джагупов, Р.Г. Пьезокерамические элементы в приборостроении и автоматике текст. / Р.Г. Джагупов, A.A. Ерофеев. Л.: Машиностроение, 1986. — 256 с.

35. Джонсон, К. Механика контактного взаимодействия текст. / К. Джонсон.1141. М.: Мир, 1989. 510 с.

36. Жерпеков, B.C. Влияние остаточных напряжений во впадине резьбы болтов на попытку разрушения резьбовых соединений текст. / B.C. Жерпеков, В.А. Севенко, И.Н. Будилов // Вестник машиностроения. 1990. - №6. - С.20-25.

37. Иоселевич, Г.Б. Детали машин: Учебник для вузов текст. / Г.Б. Иоселевич.- М.: Машиностроение, 1988. 436 с.

38. Казакевич, Г.С. Механика сплошных сред. Теория упругости и пластичности текст. / Г.С. Казакевич, А.И. Рудской. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2003. -264 с.

39. Казанцев, В.Ф. Расчет колебательных систем ультразвуковых станков текст. / В.Ф. Казанцев // Электрохимические и электрофизические методы обработки. 1974. - № 8. - С. 1-4.

40. Киселев, Е.С. Интенсификация процессов механической обработки использованием энергии ультразвукового поля: учеб. пособие текст. / Е.С. Киселев.- Ульяновск: УлГТУ, 2003. 186 с.

41. Киселев, Е.С. Эффективность глубокого сверления маломерных отверстий с использованием УЗ-поля текст. / Е. С. Киселев, М. В. Табеев // Вестник УлГТУ. -2004.-№3.-С. 32-34.

42. Клубович, В.В. Ультразвуковая' обработка, материалов текст. / В.В. Клубович, A.B. Степаненко. Минск: Наука и техника, 1981. - 295 с.

43. Кравченко, Б.А. Физические аспекты теории процесса резания металлов текст. / Б.А. Кравченко, А.Б. Кравченко. Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2002. - 167 с.

44. Кравченко, Б.А. Теория формирования поверхностного слоя деталей машин при механической обработке текст. / Б.Д. Кравченко. Куйбышев, 1981. - 90 с.

45. Кривоухов, В.А. Обработка резанием титановых сплавов текст. /

46. В.А. Кривоухов, Чубаров А.Д. М.: Машиностроение, 1970. - 183 с.115

47. Кувшинов, М.С. Высокопроизводительная обработка тонких резьб в изделиях с переменными физико-механическими свойствами материала текст. / М.С. Кувшинов // Известия вузов. М.: Машиностроение 1989 с.114-117.

48. Кумабэ, Д. Вибрационное резание текст. / Д. Кумабэ. М.: Машиностроение, 1985.-424 с.

49. Лотков, А.И. Возможности формирования ультразвуковыми технологиями наноструктурного состояния на поверхности конструкционных и функциональных материалов текст. / А.И. Лотков // Известия Академии Промышленной Экологии. -2006.-№3.-С. 33 .

50. Любимов, А.А. Оптимизация технологических процессов ультразвуковой механической обработки материалов с* учетом экологического фактора текст. / А.А. Любимов // Безопасность жизнедеятельности-. 2007. - № 1. - С. 24-25 .

51. Макаров, А.Д. Оптимизация процессов резания текст. /А.Д. Макаров. М.: Машиностроение, 1976. - 278 с.

52. Марков; А.И. Ультразвуковая обработка материалов текст. / А.И. Марков. -М.: Машиностроение, 1980. 237 с.

53. Марков, А.И. Ультразвуковое резание труднообрабатываемых материалов текст. / А.И. Марков. М.: Машиностроение, 1968. - 365 с.

54. Матвеев, В.В. Нарезание тонких резьб текст. / В.В. Матвеев. М.: Машиностроение, 1978. - 85 с.

55. Марков, А.И. Резание труднообрабатываемых материалов при помощи звуковых и ультразвуковых колебаний текст. / А.И. Марков. -М.: Машгиз, 1962. 332 с.

56. Нерубай, М.С. Физико-механические методы обработки металлов: Учебное пособие текст. / М.С. Нерубай —Куйбышев: КПтИ, 1979. 91 с.

57. Нерубай, М.С. Влияние ультразвуковых колебаний на механическиесвойства труднообрабатываемых материалов текст. / М.С. Нерубай //116

58. Металловедение и термическая обработка материалов. 1987. - № 4. - С. 10-13.

59. Нерубай, М.С. Повышение эффективности механической обработки труднообрабатываемых материалов путем применения ультразвука: дис. . докт. техн. наук.: 05.02.08 и 05.03.01 защищена 22.12.89:15.03.90./ Нерубай Марк Семенович. Куйбышев, 1989. - 430 с.

60. Нерубай, М.С. Ультразвуковая механическая обработка и сборка текст. / М.С. Нерубай, В.В. Калашников, Б.Л. Штриков. Самара: Кн. Изд-во, 1995. - 191 с.

61. Нерубай, М.С. Физико-химические методы обработки и сборки: Учеб. пособие текст. / М.С. Нерубай, В.В. Калашников, Б.Л. Штриков, С.И. Яресько. М.: Машиностроение-1, 2005.

62. Нерубай, М.С. Эффективность применения ультразвука при механической обработке; упрочнении и сборке текст. / М.С. Нерубай, Н.Д. Папшева, Б.Л. Штриков // Современные проблемы автоматизированного производства. — Самара: СамГТУ, 1998.-С. 133-137.

63. Никитин, Е.А. Нарезание резьбы с наложением ультразвука текст. / Е.А. Никитин, Г.С. Трезубов // Станки и инструмент. 1989. - №4. - С. 30-32.

64. Николаев, В.А. Поверхностное упрочнение деталей машин и инструментов текст. / В.А. Николаев, Б.Л. Штриков, С.Д. Шапошников. Куйбышев: КуАИ, 1985. - С. 12-19.

65. Павлов, В.Ф. Остаточные напряжения и сопротивление усталости упрочненных деталей с концентраторами напряжений: монография текст. / В.Ф. Павлов, В.А. Кирпичев, В.Б.Иванов. Самара: «Изд-во СНЦ», 2008. - 64 с.

66. Пановко, Я.Г. Введение в теорию механических колебаний: учеб. пособие текст. / Я.Г. Пановко. М.: Наука, 1980. - 272 с.

67. Пат. 2127658 Россия, МПК6 В24 В 1/04 Способ безабразивнойультразвуковой финишной обработки поверхности / Г.А. Головлев, Д.Е. Максимов и117др. №98107760 / 0.2; Заявл. 29:4.98;:Опубл. 20.03.99, Бюл. №8. - 3 с.

68. Пат. 2124430 Россия, МПК6 В24 В' 35/00 Устройство для ультразвуковой упрочняюще-чистовой обработки поверхностей текст. / Холопов Ю.В. -№98100977/02, Заявл. 20.1.98; Опубл. 10.1.99, Бюл. №1.-3 с.

69. Петрушко, И.В. Оборудование для ультразвуковой обработки: Монография текст. / И.В. Петрушко. СПб;: Андреевский издат. дом, 2005. - 166 с

70. Подураев, В.И. Технология физико-химических методов обработки, текст.' / В.Н. Подураев. М:: Машиностроение, 1985. - 264 с.

71. Пономарев, В.П. Конструкторско-технологическое обеспечение качества деталей машин текст. / В.П: Пономарев; A.C. Батов, A.B. Захаров и др. М.: Машиностроение, 1984. — 184 с.

72. Радченко, В.П: Ползучесть и релаксация остаточных напряжений в упрочненных конструкциях текст. / В.П. Радченко, М:Н. Саушкин. М.: Машиностроение-1, 2005. -.226 с. - ISBN 5-94275-244-3;

73. Робакидзе, З.Ю. Ультразвуковая механическая обработка жаропрочных сплавов твердосплавным, инструментом: автореф. дис. . канд. техн. наук / Робакидзе 3:Ю. Волгоград, 2006 . - 20 с.

74. Рогов, В.А. Повышение качества поверхностного* слоя изделий методом118ультразвуковой финишной обработки текст. / В.А. Рогов [и др.] // Технология машиностроения. 2007. - № 10. - С. 17-20.

75. Рыжов, Э.В. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин текст. / Э.В. Рыжов, А.Г. Суслов, В.П. Федоров. М.: Машиностроение, 1979. - 176 с.

76. Сарычев, И.Г. Исследование процесса нарезания резьб метчиками в титановых сплавах: автореф. дис. . канд. техн. наук / Сарычев И.Г. Куйбышев, 1974-26 с.

77. Сверденко, В.П. Ультразвук и пластичность текст. / В.П. Сверденко, В.В. Клубович, A.B. Степаненко. Минск: Наука и техника, 1976. - 440 с.„

78. Серенсен, C.B. Несущая способность и расчеты деталей машин на прочность текст. / C.B. Серенсен, В.П. Когаев, P.M. Шнейдерович. М.: Машиностроение. - 1975. - 488*с.

79. Сулима, A.M. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин текст. / A.M. Сулима, В.А. Шулов, Ю.Д. Ягодкин. М.: Машиностроение. -1988.-240 с.

80. Сулима, A.M. Качество поверхностного слоя и усталостная прочность деталей из жаропрочных и титановых сплавов текст. / A.M. Сулима, М.И. Евстигнеев. М.: Машиностроение, 1974. - 255 с.

81. Суслов, А.Г. Качество машин: Справочник в 2 т. текст. / А.Г. Суслов,

82. Э.Д. Браун, A.A. Гусев и др.. М.: Машиностроение, 1995. - Т. 1 - 256 е.; Т. 2 - 430 с.119

83. Тепляков, А.Ю. Повышение эффективности сборки и разборки резьбовых соединений путем применения ультразвуковых колебаний: автореф. дис. . канд. техн. наук / Тепляков А.Ю. Самара, 2004.- 20 с.

84. Турков, А.Г. Исследование эффективности ультразвуковых колебаний при нарезании резьб малого диаметра в жаропрочных и титановых сплавах: автореф. дис. . канд. техн. наук / Турков А.Г. Куйбышев, 1974. - 25 с.

85. Турков, А.Г. Ультразвуковая резьбонарезная головка текст., /

86. A.Г. Турков // Машиностроитель. -1982. №6. - С. 23-25.

87. Хворостухин, JI.A. Повышение несущей способности деталей машин поверхностным упрочнением текст. / JI.A. Хворостухин, С.В: Шишкин, И.П. Ковалев, P.A. Димаков. М.: Машиностроение, 1988: - 144 с.

88. Хмелев, В.Н. Ультразвуковая размерная-обработка материалов текст. /

89. B.Н. Хмелев; Р.В. Барсуков, С.Н. Цыганок. — Барнаул: Изд. АлтГТУ им. ИИ. Ползу нова, 1999.-119 с.

90. Худобин, JT:B. Ультразвуковая активизация СОЖ при абразивной* обработке текст. / JI.B. Худобин, В.И. Котельникова, Ю.В. Полянсков // Вестник машиностроения. 1975. - № 4, С. 51-53.

91. Черня, H.H. Исследование влияния комплексных ультразвуковых колебаний на процесс нарезания1 резьбььметчиками: автореф. дис. . канд. техн. наук / Черня H.H. Ростов на Дону, 1967 - 19 с.

92. Штриков, Б.Л. Повышение работоспособности резьбовых соединений путем применения ультразвука при обработке и сборке: Монография текст. / Б.Л. Штриков, В.В. Головкин, В.Г. Шуваев, И.В. Шуваев. М.: Машиностроение, 2009. -124 с.

93. Шуваев, И.В. Повышение эффективности сборки и контроля качества120резьбовых соединений путем применения ультразвука: дис. . канд. техн. наук: 05. 02. 08: защищена 09.06.06. / Шуваев И В. Самара, 2006. - 141 с.

94. Якухин, В.Г. Оптимальная технология изготовления резьбы текст. / В.Г. Якухин. М.: Машиностроение, 1985. - 184 с.

95. Якушев, А.И. Повышение прочности и надежности резьбовых соединений текст. / А.И. Якушев, Р.Х. Дустаев, P.P. Мавлютов. М.: Машиностроение, 1979. - 215 с.

96. Kalashnikov, V.V. Ultrasonic physico-chemical methods of processing and assembly / V.V. Kalashnikov, M.F. Valogin, M.C. Nerubai, B.L. Shtrykov, F.R. Khan // FAS computing and publishing: New Delhi, India. Монография на англ. языке. 2002. - 161с.

97. Khan, F.R. Finite element analysis (FAE) model of ultrasonic assembly process in Mechanical engineering / F.R. Khan //International journal of mechanical engineers: Indian Institute of Technology (ИТ), Дели, Индия. 2001. - С. 58-66.

98. Mainolfi, S.I. Designing component ports for ultrasonic assembly / S.I. Mainolfi // Plast, Eng. 1984, 40. - N12. - p.29-32.

99. Заведующий кафедрой «Прикладная математика и информатика» Самарского государственного технического университета, руководитель проекта РНП № 2.1.1/3397, д.ф.-м.н., профессор1. В.П. Радченко

100. Опытно-промышленной проверки нарезания резьбы Мб с наложением на инструментультразвуковых колебаний

101. В ОАО «Волгабурмаш» была проведена опытно-промышленная проверка процесса ультразвукового нарезания резьбы Мб с использованием ультразвукового устройства, изготовленного в Самарском государственном техническом университете.

102. Целесообразно применять ультразвуковое нарезание резьбы на резьбовых деталях, эксплуатируемых в условиях знакопеременных нагрузок.

103. Директор по перс исследованиям и раз1. Начальник научнолаборатории1. А.К. Драчкововательскои1. А.С.Бурцев

104. От СамГТУ: Научный руководите к.т.н., доцент.ассистент1. Р.М.Богомолов инженер1. В.Головкин1. О.В.Ромашкина1. М.В.Дружинина1. Быков Д.Е.1. Актвнедрения результатов диссертационных исследований в учебный процесс

105. Заведующий кафедрой «Инструментальные системы и

106. При изучении студентами факультета «Машиностроения и автомобильного транспорта» специальности 151003 «Инструментальные системы машиностроительных производств»сервис автомобилей» д.т.н., профессор