автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Методология моделирования и исследование тепловых взаимодействий объектов, контактирующих при механической обработке в ультразвуковом поле

На правах рукописи

2 7 АВГ 2009 ^

Ковальногов Владислав Николаевич

МЕТОДОЛОГИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ ОБЪЕКТОВ, КОНТАКТИРУЮЩИХ ПРИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ В УЛЬТРАЗВУКОВОМ ПОЛЕ

Специальности: 05.03.01 - Технологии и оборудование механической

и физико-технической обработки 05.02.08 - Технология машиностроения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

003475718

Ульяновск - 2009

003475718

Работа выполнена на кафедре «Технология машиностроения» Ульяновского государственного технического университета.

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

КИСЕЛЕВ Евгений Степанович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Волков Дмитрий Иванович

доктор технических наук, профессор Макаров Владимир Федорович

доктор технических наук, профессор Салов Петр Михайлович

Ведущая организация: ОАО «АвтоВАЗ»

Защита диссертации состоится 30 сентября 2009 г. в 15.00 часов на заседании диссертационного совета ДМ212.277.03 в первом корпусе Ульяновского государственного технического университета по адресу: г. Ульяновск, ул. Энгельса, 3 (почтовый адрес: 432027, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, 32).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ульяновского государственного технического университета.

Автореферат разослан 17 августа 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук

Н.И. Веткасов

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Технологическое обеспечение качества и повышение конкурентоспособности продукции машиностроения, являющиеся залогом устойчивого роста национальной экономики, неразрывно связаны с переходом на «высокие» технологии, отличающиеся интенсификацией производительности механической обработки, которая, по оценкам экспертов, в первой четверти нашего столетия должна возрасти вдвое. Как правило, увеличение производительности обработки сопряжено с ростом теплообразования в зоне резания и увеличением тепловой нагрузки на поверхностные слои (ПС) заготовки и режущего инструмента, которая, в свою очередь, лимитирует период стойкости инструмента и качество обработанных деталей.

В современных условиях стремление к увеличению производительности механической обработки входит в противоречие с все большим ухудшением условий тепломассопереноса из зон контакта режущего инструмента с заготовкой в связи с переходом на резание со сверхвысокими скоростями, переориентацией на обработку с ограниченным (дозированным) применением смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), увеличением доли заготовок из труднообрабатываемых конструкционных материалов и материалов со специальными свойствами, уменьшением операционных припусков, увеличением концентрации элементарных технологических переходов в структуре операций. В результате интенсивное теплообразование в зоне резания технически все труднее компенсировать адекватным отводом теплоты, и механическая обработка выполняется в условиях тепловых ограничений, когда избыточный тепловой поток, концентрирующийся в ПС заготовки или инструмента, сдерживает повышение ее эффективности.

С учетом изложенного, высокая эффективность механической обработки, выполняемой в условиях тепловых ограничений, достижима лишь при максимально допустимых (критических) тепловых нагрузках на ПС взаимодействующих при обработке объектов. Научной основой ее реализации в современных условиях должна стать принципиально новая методология анализа тепловых взаимодействий, отличающаяся высокой точностью, ориентированностью на аналитический и имитационный подходы в решении взамен эмпирического, эв-ристичностью, адекватно отражающей существующие тенденции технического прогресса в машиностроении, и адаптируемостью к новым «высоким» технологиям.

В связи с тенденцией к ресурсосберегающему применению СОЖ все отчетливее обозначается необходимость в организации эффективной защиты ПС заготовки и инструмента от теплового воздействия в зоне механической обработки как на основе интенсификации функциональных действий СОЖ, подаваемых в минимально необходимом количестве, так и за счет альтернативных технических и технологических решений, в частности основанных на рациональном применении ультразвука для воздействия на элементы технологической системы и на подаваемую СОЖ. В ряде случаев, особенно при изготовлении ответственных прецизионных деталей машин, возникла необходимость

разработки новых технологических методов и приемов (как правило, на основе концентрации физических принципов воздействия, в том числе ультразвукового (УЗ), на объект обработки), которые препятствовали бы технологическому наследованию внесенных в теплонагруженный ПС изменений.

Поэтому тема работы, направленной на разработку методологии моделирования теплового взаимодействия объектов, контактирующих при механической обработке, с целью исследования и повышения ее эффективности рациональным использованием энергии УЗ поля, является актуальной.

Работа выполнена в рамках госбюджетной научно-технической программы Минобразования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» в составе НИР 205.03.01.011 «Технологическое обеспечение эксплуатационных характеристик деталей автомобилей при высокопроизводительном шлифовании в процессах изготовления и ремонта» (2001 - 2002 гг.), НИР 205.03.01.003 «Технологическое обеспечение заданных эксплуатационных характеристик деталей наземных транспортных средств в процессах экологически чистого изготовления и ремонта» (2003 - 2004 гг.) и НИР 205.09.01.003 «Новые ультразвуковые ресурсосберегающие технологии механической обработки заготовок из труднообрабатываемых материалов в машино- и приборостроении» (2003 - 2004 гг.). Выполненные исследования поддержаны грантом Президента РФ по проекту № МК-2423.2008.8 «Ресурсосберегающее технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей транспортных, авиационных и космических систем при высокоскоростном формообразовании в процессе изготовления путем рационального применения ультразвука» (2008 - 2009 гг.), грантами Российского фонда фундаментальных исследований по проектам № 08-08-00200-а «Теплообмен в системе механически взаимодействующих объектов в условиях дозированной подачи в контактную зону смазочно-охлаждающей среды» (2008 - 2010 гг.) и 09-08-97003-р «Разработка атермической технологии релаксации остаточных напряжений в шлифованных деталях машин и сварных металлоконструкциях на основе применения ультразвука» (2009 - 2010 гг.) и грантом Минобразования РФ на развитие приборной базы научных исследований подведомственных вузов (приказ № 1002 от 17.03.2003).

Цель работы - повышение эффективности механической обработки заготовок за счет рационального применения энергии УЗ поля для минимизации теплообразования в зоне резания, интенсификации теплоотвода в СОЖ, а также для воздействия на процесс технологического наследования остаточных напряжений в теплонагруженном ПС.

В соответствии с поставленной целью, были решены следующие задачи:

1. Разработаны методология теплофизического анализа, математические модели и алгоритмы расчета нестационарных температурных полей в системе объектов, контактирующих при выполнении операций механической обработки в УЗ поле, с учетом ограничивающих и управляющих технологических факторов, включая ресурсосберегающую подачу СОЖ.

2. Аналитически и экспериментально исследована возможность интенсификации проникающей способности СОЖ и ее функциональных действий в

контактных зонах механической обработки, а также большей или почти полной реализации части из них за счет альтернативных технических и технологических решений на основе рационального применения энергии УЗ поля.

3. Аналитически и экспериментально исследованы закономерности формирования и технологического наследования механического состояния ПС, те-плонагруженного при механической обработке в УЗ поле, с учетом силового и теплового воздействий, структурно-фазовых изменений и обновления ПС.

4. Разработаны (на основе результатов исследований по пп. 1 - 3) новые УЗ технологии и техника, определены их технологическая и технико-экономическая эффективность в действующем производстве.

Методы исследований. Реализация цели и решение поставленных задач в работе обеспечены применением современных методов исследований, базирующихся на основных положениях технологии машиностроения, математической физики, термомеханики и теплофизики контактных взаимодействий, теории тепломассообмена, теоретической и технической механики, нелинейной акустики, математического моделирования и численных методов. В экспериментальных исследованиях использовали современные средства автоматизации измерения температурно-силовой напряженности в контактных зонах механической обработки, а также новые экспериментальные методы оценки проникающей способности смазочно-охлаждающей среды и неразрушающего измерения технологических остаточных напряжений.

Достоверность теоретических разработок и эффективность практических рекомендаций подтверждены результатами испытаний на лабораторных установках и промышленном технологическом оборудовании.

Основные научные положения, составляющие научную новизну работы и выносимые на защиту:

1. Методология, математические модели и результаты исследования тепловых взаимодействий объектов, контактирующих при выполнении операций механической обработки в УЗ поле всухую и с применением СОЖ.

2. Математические модели и результаты теоретико-экспериментальных исследований возможности интенсификации проникающей способности, смазочного и охлаждающего действий СОЖ в контактных зонах механической обработки за счет введения энергии модулированного УЗ поля, а также новые способы (патенты РФ 2151044, 2152297) и реализующие их устройства (патенты РФ 2146601, 2157311,2279963,2284878) для подачи СОЖ.

3. Комплекс математических моделей, расчетных алгоритмов и результаты исследования формирования в процессе механической обработки теплона-груженных ПС заготовок с учетом технологического наследования: распределения технологических остаточных напряжений, степени разупрочнения, погрешностей формы и взаимного расположения обработанных поверхностей, обусловленных термическими деформациями.

4. Результаты теоретико-экспериментальных исследований процесса УЗ релаксации технологических остаточных напряжений в ПС заготовок, а также численного моделирования остаточных напряжений, наследуемых в технологи-

ческом процессе изготовления вала, с учетом УЗ релаксации и упрочнения выглаживанием.

Практическую полезность составляют:

1. Разработанный программно-информационный комплекс для теплофи-зического анализа технологических операций механической обработки заготовок в УЗ поле и прогнозирования эффективности различных технологических методов и приемов тепловой защиты Г1С с учетом управляющих воздействий ультразвуком.

2. Методики определения проникающей способности СОЖ и коэффициентов ее гидравлического сопротивления в капиллярно-пористом пространстве зон резания в условиях УЗ воздействий.

3. Новые УЗ технологии и техника упрочнения теплонагруженных ПС и релаксации технологических остаточных напряжений, способы шлифования (патент РФ 2276004) и выглаживания (патент РФ 2329131) в УЗ поле, способы и реализующая их техника подачи СОЖ в зоны шлифования, глубокого сверления и внутреннего резьбонарезания с наложением модулированных ультразвуковых колебаний (УЗК) на СОЖ и режущий инструмент (патенты РФ 2146601, 2151044,2152297, 2157311, 2279963,2284878).

Реализация результатов. Методология и программно-информационный комплекс для теплофизического анализа операции шлифования используются в технологической подготовке производства патронов кассетных магнитных сепараторов, выпускаемых ЗАО «НПП «Волга-Экопром» (г. Ульяновск). Новые УЗ технологии и техника апробированы на 9 машиностроительных предприятиях, в том числе с внедрением на ОАО «Спецоборудование» (г. Киров). Фактический годовой экономический эффект от внедрения разработок составил около 450 тысяч рублей.

Новые модели и методики теплофизического анализа технологических операций и прогнозирования формируемого на них состояния ПС заготовок, реализующее их программное обеспечение, а также экспериментальные установки и методики внедрены на кафедре «Технология машиностроения» Ульяновского государственного технического университета (УлГТУ) в учебный процесс подготовки студентов старших курсов машиностроительного факультета, обучающихся по направлению 15090068 - Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств и по специальности 15100165 -Технология машиностроения.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на научно-технических конференциях УлГТУ в 2000-2009 гг.; всероссийских научно-технических конференциях «Теплофизика технологических процессов», (Рыбинск, 2000), «Технический вуз - наука, образование и производство в регионе», (Тольятти, 2001), «Современные проблемы машиностроения и транспорта», (Ульяновск, 2003), «Теплофизические и технологические аспекты управления качеством в машиностроении», (Тольятти, 2005), «Повышение эффективности механообработки на основе моделирования физических явлений» (Рыбинск, 2009); международных научно-технических конференциях «Процессы абразивной обработки. Абразивные инструменты и материалы», (Волжский,

2000 и 2004), «Динамика технологических систем», (Саратов, 2004), «Машиностроение и техносфера XXI века», (Севастополь, Украина, 2004 — 2008); «Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики» (Казань, 2007), «Теплофизические и технологические аспекты управления качеством в машиностроении» (Тольятти, 2008), «Перспективные направления развития технологии машиностроения и металлообработки» (Ростов-на-Дону, 2008); Минском международном форуме по тепломассообмену, (Минск, Беларусь, 2000 и 2004), международном научном симпозиуме «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки кадров», (Москва, 2000) и др.; 19 международном конгрессе по конечно-элементным технологиям, (Берлин, Германия, 2001); XXVII Российской школе по проблемам науки и технологий (Миасс, 2007); научно-технических семинарах кафедр «Технология машиностроения» и «Металлорежущие станки и инструменты» УлГТУ в 2005, 2006 и 2008 гг.; заседании научно-технического совета машиностроительного факультета УлГТУ в 2009 г.

Результаты работы апробированы путем опытно-промышленных испытаний новой УЗ техники на ОАО «Автодизель» (г. Ярославль), ОАО «Автодеталь-Сервис», ЗАО «Авиастар-СП», (оба - г. Ульяновск), ООО «Димитровградский инструментальный завод» (г. Димитровград), ЗАО «Кардан» (г. Сызрань), ОАО «Спецоборудование» (г. Киров) и др.

Новая УЗ техника для упрочнения ПС и релаксации технологических остаточных напряжений, а также для ресурсосберегающей подачи СОЖ в зоны шлифования, глубокого сверления и внутреннего резьбонарезания, экспонировалась и отмечена дипломами международной специализированной выставки «Современные технологии обработки материалов, интеллектуальные станочные системы, оборудование, приборы и инструмент - ТЕХНОФОРУМ-2007» (Москва, МВД «Крокус-Экспо», 2007), VIII Московского международного салона инноваций и инвестиций «ИнновЭкс-2008» (Москва, ВВЦ, 2008). Проект «Технология и техника для ультразвукового атермического снятия технологических остаточных напряжений в шлифованных деталях машин и сварных металлоконструкциях» стал лауреатом ульяновского областного конкурса «Лучший инновационный проект 2007 года».

Публикации. По теме диссертации опубликовано более 80 работ, в том числе 2 монографии, 12 публикаций в рецензируемых изданиях, включенных в перечень ВАК, и 9 патентов на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, библиографического списка (239 наименований) и приложений, включает 356 страниц машинописного текста, 117 рисунков и 24 таблицы.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы объект, цель и задачи исследований, научная новизна и практическая зна-

чимость работы, представлены основные положения, выносимые на защиту, кратко проаннотировано содержание и структура рукописи диссертации.

В первой главе приведены результаты обзора научно-технической информации и анализа состояния проблемы научного и технологического обеспечения качества ПС деталей машин и эффективности механической обработки в контексте современных тенденций технического прогресса в машиностроении.

Значительный вклад в развитие концепции и различных аспектов технологического обеспечения и исследования качества ПС, в том числе формирующегося в условиях тепловых ограничений, внесен трудами В.Ф. Безъязычного, A.M. Дальского, Б.А. Кравченко, A.A. Маталина, В.М. Смелянского, В.К. Старкова, A.M. Сулимы, А.Г. Суслова и др. Исследованиям и моделированию тепловых процессов, сопровождающих механическую обработку, посвящены работы Я.И. Бараца, Д.И. Волкова, Д.Г. Евсеева, В.Д. Кузнецова, B.C. Кушнера, С. Малкина, А.Н. Резникова, H.H. Рыкалина, С.С. Силина, JI.B. Худобина, A.B. Якимова и др. Различные аспекты использования энергии УЗ поля в процессах механической обработки заготовок исследовали Е.С. Киселев, Д. Кума-бэ, А.И. Марков, М.С. Нерубай, В.Н. Подураев, Б.Л. Штриков и др. Логическим продолжением работ этих ученых стало настоящее исследование.

Выводы по результатам анализа научно-технической литературы, патентной информации и производственного опыта по теме диссертации сводятся в основном к следующему:

1. Тепловая нагрузка на ПС заготовки и инструмента в современных процессах механической обработки увеличивается как за счет интенсификации теплообразования в контактных зонах, так и в результате усложнения отвода теплоты в контактирующие при обработке объекты, что учитывается в научном и технологическом обеспечении эффективности механической обработки, выполняемой в условиях тепловых ограничений, на основе разработанной методологии исследования тепловых взаимодействий.

2. Анализ известных подходов к теплофизическому анализу контактных взаимодействий показал, что наибольшую точность обеспечивают те из них, которые основаны на совместном решении дифференциальных уравнений теплопроводности каждого из контактирующих объектов с общим граничным условием в зоне контакта. Это позволяет исключить использование в расчетах данных о распределении тепловых потоков, которые носят преимущественно эмпирический характер и количественно различаются в разных источниках в несколько раз.

3. По результатам анализа характерных условий контактных взаимодействий и тепловых ограничений, возникающих в процессе механической обработки, для последующего углубленного исследования в качестве типовых приняты следующие технологические операции: внутреннее резьбонарезание, отличающееся низкой скоростью стружкообразования с тепловыми ограничениями, связанными с особенностями геометрии режущего инструмента в виде большого числа клиновых лезвий малого размера; глубокое сверление отверстий малого диаметра, которому присуще стружкообразование с тепловыми ограничениями, связанными с затрудненным доступом СОЖ и низкой стойко-

стыо сверл в результате их быстрого нагрева до высоких температур; алмазное выглаживание - пластическое деформирование с ограничением в связи с низкой теплостойкостью алмазного инструмента; шлифование, выполняемое, как правило, при смешанном режиме высокоскоростного микрорезания и пластического деформирования с экстремально высоким теплообразованием и тепловыми ограничениями, обусловленными высокой вероятностью дефектообразова-ния в ПС заготовок. Таким образом, охвачены различные тепловые ограничения, условия и скоростные режимы контактных взаимодействий объектов в процессе механической обработки (абразивной, лезвийной, поверхностным пластическим деформированием), а также представительная номенклатура материалов режущего инструмента и заготовок, включая труднообрабатываемые, и применяемых смазочно-охлаждающих технологических средств (водные и масляные СОЖ, аэрозоли, газообразные среды).

4. Радикальным средством воздействия на теплосиловую напряженность в зонах обработки, особенно в условиях ограниченного применения СОЖ, является активация элементов технологической системы (станок - инструмент - заготовка - приспособление) УЗ полем, способствующая резкому снижению затрат на внешнее и внутреннее трение в контактных зонах механической обработки.

5. В связи с резонансным характером эффектов, связанных с поглощением энергии УЗ волн, научный и практический интерес представляют исследования, направленные на интенсификацию проникающей способности и функциональных действий СОЖ в капиллярно-пористом пространстве зон резания за счет воздействия колебаниями, модулированными по частоте и амплитуде. Однако отсутствуют теоретические наработки, позволяющие количественно оценивать их эффективность и разрабатывать рекомендации по практическому применению.

6. В теплонагруженных при механической обработке ПС, как правило, формируются значительные растягивающие технологические остаточные напряжения, которые нежелательны с позиции эксплуатационных свойств детали. Так как традиционные методы и средства их снятия (низкотемпературный отпуск, естественное и искусственное старение) сопряжены со значительными материальными, временными или энергетическими затратами, привлекательным с точки зрения ресурсосбережения и в то же время малоизученным средством снятия остаточных напряжений является УЗ релаксация с использованием модулированных колебаний.

7. Направленное формирование сжимающих остаточных напряжений и заданных глубины и степени упрочнения ПС обеспечивают, в частности, методы поверхностного пластического деформирования. При этом требуемое упрочнение ПС предпочтительнее обеспечивать за счет минимально достаточного для этого силового воздействия. Перспективны, но недостаточно изучены и реализованы резервы минимизации усилия деформирования путем совмещения поверхностного пластического деформирования с резанием в УЗ поле.

В завершающей части первой главы сформулирована цель, обоснованы и поставлены задачи работы, представленные выше.

Вторая глава посвящена разработке методологии теплофизического анализа и математических моделей теплового состояния инструмента и заготовки в процессе механической обработки на операциях, отличающихся экстремальными условиями тепломассопереноса в зоне формообразования новых поверхностей. Разработаны базовая математическая модель и уточнения этой модели применительно к ряду особо теплонапряженных технологических операций, эффективная реализация которых невозможна без применения СОЖ (шлифование, глубокое сверление отверстий малого диаметра, внутреннее резьбонареза-ние, выглаживание), а также к учету влияния прогрессивных методов и приемов технологического воздействия на теплосиловую напряженность обработки, основанных на применении модулированных УЗ полей.

С учетом выводов по первой главе, в основу методологии положен принцип системного теплофизического анализа путем совместного решения дифференциальных уравнений теплопроводности каждого из взаимодействующих при механической обработке объектов (заготовки и инструмента) в трехмерной нестационарной постановке с общим граничным условием в зоне контакта:

где ^и, X, ~ теплопроводность соответственно инструментального и обрабатываемого материала, Вт/(м-К); Т- температура, К; «„, и3 - нормаль к поверхности соответственно инструмента и заготовки на анализируемом участке зоны контакта, м; 9ВЫД =Р2У/Б - поверхностная плотность теплового потока, выделившегося в зоне контакта, Вт/м2; Рг - касательная составляющая силы резания, Н; К - скорость резания, м/с; 5 - фактическая площадь контакта инструмента с заготовкой, м2; дж, да - поверхностная плотность теплового потока, отводимого из зоны контакта соответственно вместе с СОЖ и стружкой, Вт/м2; Г„, - местная контактная температура инструмента и заготовки соответственно, К.

Помимо системы дифференциальных уравнений теплопроводности заготовки и инструмента и граничного условия (1), в структуру базовой математической модели входят представленные в диссертации геометрические, физические, начальные и граничные условия однозначности, отражающие технологические условия выполнения конкретной операции. В диссертации разработаны также условия однозначности, адаптирующие базовую модель применительно к различным схемам обработки шлифованием, сверлением, внутренним резьбо-нарезанием и выглаживанием в УЗ поле всухую и с применением СОЖ.

В отличие от традиционных подходов к теплофизическому анализу технологических операций, использование системного принципа и граничного условия зоны контакта в форме теплового баланса (1) обеспечивает возможность исключить необходимость априорного определения доли теплоты к, отводимой из зоны контакта в анализируемый объект, что, в свою очередь, обеспечивает повышенную достоверность и точность получаемых результатов (рис. 1). Вместе с тем, невозможность априорного определения составляющих теплового

(дТ) ,(дТ) — +Я, —

т =т

'к 1 3>

(1)

баланса (1) в зоне контакта, а также необходимость учета изменения теплофи-зических свойств взаимодействующих объектов в зависимости от температуры затрудняют аналитическое определение их теплового состояния. Поэтому для решения системы дифференциальных уравнений теплопроводности с учетом условий однозначности разработана методика численного расчета, базирующаяся на методе конечных объемов. Проанализирована устойчивость численного решения и определены условия, ее обеспечивающие.

Рис. 1. Контактная температура 7К в зоне круглого наружного врезного шлифования заготовки из стали 40Х: 1 - эксперимент; 2, 3, 4 - расчет на основе подхода Дж. Егера - H.H. Рыкалина при доле теплоты, отводимой в заготовку, к = 0,4, 0,6 и 0,8 соответственно; 5 - расчет на основе подхода А.Н. Резникова (к = 0,56); 6 - численное решение с использованием разработанной методологии системного решения с граничным условием (1). Режим обработки: рабочая скорость круга Кк = 50 м/с; скорость заготовки V3 = 50 м/мин; скорость врезной подачи V, = 0,8 мм/мин. Подача 3 %-ной эмульсии Укринол-1М поливом с объемным расходом 30 дм3/мин

Среди функциональных действий СОЖ в условиях ограниченного ее расхода технически наиболее трудно обеспечить эффективную реализацию охлаждающего действия, т.е. максимизировать составляющую qж в тепловом балансе (1). Поверхностная плотность теплового потока дж, отводимого из зоны контакта за счет нагрева и парообразования СОЖ, определяется зависимостью:

\сжОж(Т-ТХ

= а(г-Гу)= •

-приТ<Т5,

£пж(Т~ТМсж GÄTS~Tf

при Т >Т,,

S

.2 ,

где а - средний коэффициент теплоотдачи к СОЖ в зоне контакта, Вт/(м 'К); 7/~ температура потока СОЖ, К; вж, Опж=сжвк(Т-Т5)/г - соответственно массовый расход СОЖ и ее пара через зону обработки, кг/с; сж - удельная теплоемкость СОЖ, Дж/(кг-К); г - удельная теплота парообразования СОЖ, Дж/кг; Г5 - температура насыщения СОЖ, К; 3} - температура потока СОЖ, К.

Из анализа зависимости (2) следует, что интенсифицировать охлаждающее действие СОЖ можно, во-первых, за счет совершенствования ее состава (в направлении увеличения теплоемкости, плотности, удельной теплоты парообразования); во-вторых, за счет интенсификации теплоотдачи к СОЖ; в-третьих, за счет увеличения ее расхода непосредственно через зону обработки. При этом если возможности первого пути ограничены и к настоящему времени практически исчерпаны, то у второго и третьего остаются резервы, связанные с рациональным применением ультразвука. Для выявления этих резервов устанав-

ливали количественные взаимосвязи между параметрами УЗ поля и плотностью теплового потока дж, уточняющие баланс (1) базовой модели. Эту задачу решали в два этапа.

На первом этапе анализировали возможности интенсификации охлаждающего действия СОЖ за счет интенсификации теплоотдачи без увеличения расхода жидкости через зону обработки. Анализ априорной информации показал, что среди методов интенсификации теплоотдачи наиболее эффективны те, которые основаны на воздействии на пристенную турбулентность. К ним относится, в частности, наложение на движущийся поток акустического поля. Эффективность таких способов интенсификации теплоотдачи обусловлена тем, что кинетическая энергия турбулентного движения мала по сравнению с кинетической энергией потока жидкости, поэтому воздействие на пристенную турбулентность обычно требует небольших (по сравнению с воздействием на поток в целом) энергетических затрат.

Для прогнозирования теплоотдачи провели численное моделирование движения и теплообмена в пограничном слое потока СОЖ под воздействием колебаний давления путем решения системы дифференциальных уравнений энергии, движения и неразрывности совместно с оригинальной моделью турбулентного переноса количества движения (х, и теплоты

нт = Р ж12{ди/ду), (3)

Мил/Рг,, (4)

где рж - плотность СОЖ, кг/м3; и - проекция вектора скорости потока на координатную ось, направленную вдоль обтекаемой поверхности, м/с; у - координата, направленная по нормали к обтекаемой поверхности, м; / - длина пути перемешивания, м:

/ = ау{1-ехр[-ржлдУ(26цж)]}; (5)

х - коэффициент, характеризующий интенсивность турбулентного переноса:

а? = 0,4

4,9

'у=О

1-21,4------dpJ<k

(6)

РжаЛЛ^М^О

V. - динамическая скорость в рассматриваемой точке потока, м/с; цж - динамическая вязкость, Па-с; р - давление, Па; т - время, с; х - координата, направленная вдоль обтекаемой поверхности, м; Ргт- турбулентное число Прандтля:

Рг-__• (7)

т 7 дТ ¡дх ' * '

1 + 107-

«о ЛдТ/ду)уш0

где индексы: оо - относится к параметрам за пределами пограничного слоя в анализируемом сечении; Ооо - то же в исходном сечении (при х == 0); max - к

максимальному значению параметра в анализируемом сечении; и' - к параметрам на обтекаемой поверхности.

Из анализа выражений (6) и (7) следует, что на значения величин а? и Ргт, а значит и на интенсивность турбулентного переноса в пограничном слое, оказывают влияние следующие параметры, воздействуя на которые (например, с помощью УЗ техники подачи СОЖ), можно управлять процессом: производные по времени от давления, скорости в ядре потока и продольный градиент давления (скорости) потока. Зависимости (6) и (7) нелинейны относительно управляющих параметров, поэтому при одинаковых по абсолютной величине, но разных по знаку значениях каждого из них их влияние на интенсивность турбулентного переноса будет различным не только по знаку, но и по модулю. Таким образом, при периодическом изменении управляющих параметров во времени или по длине обтекаемой поверхности среднее за соответствующий период влияние этих параметров на интенсивность турбулентного переноса не будет нулевым. Это свидетельствует о принципиальной возможности управления турбулентным переносом посредством периодических знакопеременных воздействий управляющих параметров.

Численные расчеты, выполненные с использованием этой модели и оригинального программного обеспечения, позволили, в частности, установить, что пограничный слой реагирует на периодические управляющие воздействия лишь в определенном частотном диапазоне, а за счет изменения частоты и амплитуды колебаний параметров потока можно управлять интенсивностью теплоотдачи к нему (рис. 2). Начальное (при т = 0) распределение параметров в пограничном слое приняли соответствующим стационарным условиям течения. Колебания давления во всех сечениях пограничного слоя полагали синфазными, а закон изменения давления - гармоническим.

1.2 1.1 1.1 1.0 1.0 0.9 0.9

л'

1

/ /Л л

п П 1 / 1 ¿¡Д^п ,

-7

-5

-4

Рис. 2. Влияние безразмерной частоты / = ууж/й02„ гармонических колебаний давления потока несжимаемой жидкости на осред-ненные (за период колебания) значения плотности теплового потока на охлаждаемой поверхности при различных значениях числа Эйлера по давлению Еир: У, И -Еир = 400; 2, • - 200; 3,0- 100; -3 4 0-10

Как видно из рис. 2, зависимость относительной плотности теплового потока в СОЖ (дж / дж0) от частоты колебаний управляющего параметра немонотонна. При этом на разных участках частотного диапазона возможно как ослабление, так и интенсификация теплоотдачи. По мере увеличения числа Еир степень влияния гармонических колебаний давления на теплоотдачу турбулентного потока увеличивается, а экстремум функции (дж / джй) смещается в сторону

меньших частот. По мере уменьшения частоты ниже значения, соответствующего минимуму функции (<7Ж / дж0), влияние управляющего параметра ослабляется, что связано с переходом к области квазистационарного режима турбулентного переноса, при котором влияние фактора динамической нестационарности становится пренебрежимо малым. Ослабление влияния управляющего параметра происходит и при увеличении частоты / выше значения, соответствующего минимуму функции (дж / qж0). Это обусловлено переходом к области быстроосциллирующего течения, при котором турбулентные пульсации в большей части сечения пограничного слоя не успевают реагировать на высокочастотные колебания управляющего параметра.

Анализ полученных результатов показал, что наибольшая интенсификация теплоотдачи в СОЖ, обеспечиваемая за счет периодических воздействий, не превышает 12 % и достигается лишь при весьма точной настройке техники подачи СОЖ на заданную частоту (в условиях, характерных для традиционной техники подачи СОЖ - 8...10 кГц). Практическая реализация такого пути интенсификации теплоотдачи при механической обработке представляется затруднительной.

На втором этапе теоретически и экспериментально выявляли резервы интенсификации движения СОЖ в капиллярно-пористом пространстве зон резания за счет воздействия ультразвуком. Для этого измеряли массовый расход СОЖ, фильтрующейся под воздействием УЗК с различными параметрами (варьировали амплитудой механических колебаний волновода, глубиной амплитудной модуляции и девиацией частотной модуляции) через сменную проточную часть экспериментальной установки. Моделировали капиллярно-пористое пространство зон шлифования, глубокого сверления и внутреннего резьбонарезания. Результаты экспериментов обобщали в виде вязкостного и инерционного коэффициентов гидравлического сопротивления (табл. 1) путем решения соответствующих уравнений движения жидкости. Установлена инвариантность значений коэффициентов гидравлического сопротивления к технологическим условиям анализируемых операций и геометрии соответствующих зон обработки, в то же время значимым фактором оказалась модуляция УЗК (см. табл. 1).

1. Коэффициенты гидравлического сопротивления СОЖ в капиллярно-пористом пространстве зон резания

Параметры УЗ воздействия Коэффициент гидравлического сопротивления

вязкостный ав, м'2 инерционный Р„, м"1

Без ультразвука 16,9-1011 19,6-109

С наложением НМ УЗК 3,48-10" 2,25-109

С наложением АМ УЗК 2,85-10" 1,66-109

С наложением ЧМ УЗК 2,77-10" 1,68-109

Обозначения: НМ - немодулированные УЗК (синусоидальные); АМ - амплитудно-модулированные; ЧМ - частотно-модулированные

Полученные значения коэффициентов гидравлического сопротивления далее использовали для расчета массового расхода СОЖ через зоны механической обработки и уточнения величины теплового потока ¡?ж, отбираемого жидкостью, а также последующей количественной оценки эффективности УЗ техники подачи СОЖ (рис. 3).

шлифование

глубокое сверление

внутреннее резьбонарезание

Рис. 3. Относительный расход СОЖ непосредственно через зону механической обработки с применением УЗ техники подачи: аббревиатуры см, в табл. 1

Установлено, что наиболее эффективна УЗ техника подачи СОЖ, генерирующая модулированные по амплитуде или частоте сигналы. По результатам исследований предложены новые способы и устройства для подачи СОЖ в зоны шлифования, глубокого сверления и внутреннего резьбонарезания (патенты РФ 2146601, 2151044, 2152297, 2157311, 2279963 и 2284878), основанные на использовании модулированных УЗК.

Количественную оценку эффективности использования модуляции УЗ поля для снижения силовой напряженности механической обработки проводили экспериментально на установках, оснащенных оригинальной УЗ техникой и тензометрической аппаратурой (табл. 2). Полученную информацию использовали для уточнения составляющей двьш теплового баланса (1).

2. Сравнительная эффективность применения УЗ полей для снижения силовой напряженности при механической обработке

Технологическая операция Параметр силовой напряженности Вид УЗ воздействия

без УЗК НМ УЗК АМ УЗК чм УЗК

Шлифование Р.- 1 0,75...0,8 0,7...0,75 0,65...0,75

Глубокое сверление мк р 1 0,45...0,5 0,35...0,4 А г\ 1 С и, .5...^,.^

Рх 1 0,75...0,8 0,7...0,75 0,65...0,7

Внутреннее резьбонарезание Мер ] 0,8...0,85 0,75...0,8 0,7...0,75

Рх 1 0,85...0,9 0,7...0,8 0,7...0,8

Алмазное выглаживание Р; 1 0,6...0,7 0,5...0,6 0,5...0,6

Рх 1 0,75...0,8 0,65...0,7 0,65...0,7

Обозначения: А/кр - крутящий момент; Рх-осевая составляющая силы резания. Аббревиатуры см. в табл. 1

Разработанные математические модели и методология положены в основу программно-информационного комплекса для расчета трехмерных нестационарных температурных полей в заготовке и инструменте при механической обработке. Программно-информационный комплекс обеспечивает возможность автоматизированного интерактивного определения размеров и формы взаимодействующих объектов и зоны контакта, траектории их взаимного перемещения в процессе обработки, тегшофизических свойств инструментального и обрабатываемого материалов и СОЖ (в том числе в зависимости от температуры), режима теплообмена в зоне контакта и на поверхностях анализируемой системы по заданным пользователем технологическим условиям обработки, включая параметры УЗ воздействий.

В заключительной части главы приведены результаты экспериментальной проверки адекватности теоретических разработок путем сопоставления результатов численного моделирования теплового состояния взаимодействующих при обработке объектов с результатами измерения методом полуискусственной термопары. Удовлетворительное совпадение результатов численного расчета и эксперимента (расхождение не превышало 12 %) свидетельствует об адекватности разработанных математических моделей, расчетных алгоритмов и реализующего их программно-информационного комплекса реальным условиям механической обработки.

Третья глава содержит результаты теоретико-экспериментальных исследований и численного моделирования с помощью разработанного программно-информационного комплекса таких условий тепломассопереноса, при которых наиболее производительно обеспечивался бы заданный температурный режим обработки, характеризуемый температурой Ткр:

Гкр = тт{Гь 7*2, Г3) Г4, Г5, Г6}, (8)

где 7*1 - температура начала вторичных структурно-фазовых превращений в ПС; Т2 - температура выгорания компонентов ПС; 7з - пороговая (с позиции обеспечения точности обработки) температура термических деформаций ПС; 7*4, Г5, Г6 - пороговая температура соответственно трещинообразования в ПС, расслоения многослойных ПС, ограничиваемая стойкостью инструмента.

Целью этих исследований было выявление технологических возможностей и определение эффективности различных средств защиты ПС от теплового воздействия, необратимого с позиции либо исключения прижогов, либо обеспечения заданной точности обработки или стойкости режущего инструмента.

Условия тепломассопереноса, ограничивающие производительность обработки, определяли по результатам выполнения серии имитационных расчетов. При этом варьировали значениями элементов режима обработки, определяющими интенсивность съема материала с заготовки, и значениями управляющих параметров - УЗ воздействий, сообщаемых технологической системе и СОЖ; техники подачи и состава смазочно-охлаждающих технологических средств; техники стабилизации и восстановления режущей способности инструмента и др.

Результаты анализа производительности процессов шлифования (рис. 4) и глубокого сверления отверстий малого диаметра показали наличие значимых резервов увеличения производительности обработки без ухудшения качества деталей, вскрываемых в каждом конкретном случае путем теплофизического анализа технологических условий обработки на основе применения разработанной методологии.

я Удельная (на 1 мм высоты круга) производительность, мм2/с г [¡¿Щ Ои] [6/7] [нуО ¡Ш [Щ

2 16 -*-'-—-■- ■ ■-

.. 12 1 10

к о с

о §

о. с л

о о. о

■А

и

\ ч^А N \\\ Ч Ч, \ ч ч Ч ч Ч Чч ч ч ч

V ч\ V 4 ч ч ч ч

лч\ч КЧ Ч Ч ч ч ч ч ч ч ч ч

Л\ \ уЧ ч NN. А X5 \ ч ч Ч Ч

^ \Ч Ч \\ \> \\ \ \ч \ \ ч ч ч 4 ЧЧ X Чч\ ч ч ч ч ч ч ч ^ ч ч ч ч

Ч > ч ч \ ч ^ к ч г^ч ГПоЬ \Х 1 \\ \ ч См .V ч -V \ ч V ЧЧ ч чч ч N¡2^1 ч ч ч^ ч ]з,з|

0,01

а)

0,02 0,03 0,04 0,06 0,08 0,10 Глубина шлифования мм/дв.х.

Удельная производительность, мм:/с

16

м/мин 12 10

ч ч Ч ч Ч ч ч ч ч Ч Ч чч

ч Ч ч. N ч ч Ч

Ч\ уй^ Д Ч ч ч ч Чч ч ч ч ч ч

\ ч ^ ч ч ч \ ч ч ч ч \ ч

К ч\ \х ЛХЧ/ 4 с ч Ч У 4 / ч ^ Ч Ч ч, ЧЧ Ч Ч ч ч 4 ч ч ч ч ч

\ Ч1Ш. ч^ \ ^ "пд П31 V ч Ч ч 4 х ч ч ч Чч Чч ч м

0,01

б)

0,02 0,03 0,04 0,06 мм п.Ш дв.х

/->

Рис. 4. Области беспри-жогового плоского маятникового шлифования заготовок из стали 40Х (а) и 95X18 (б) кругом 24А16НС17К11 с подачей СОЖ разными способами: 1 - поливом; 2 -одновременно поливом и к торцу круга; 3 - то же с наложением смодулированных УЗК; 4, 5 - то же с наложением соответственно амплитудно-и частотно-модулированных УЗК; О, эксперимент, сплошные линии - расчет; штриховые - изолинии удельной производительности. СОЖ - 2 %-ый водный раствор продукта Синхо-2М. Расход СОЖ - 10 дм /мин

Так, на основе теплофизического анализа определяли области режимов бездефектного шлифования, при которых контактная температура не превышала температуры Г, начала вторичных структурно-фазовых превращений в ПС, поскольку именно они, как показали предварительные исследования, лимитировали увеличение производительности. Области режимов бездефектного шлифования строили в логарифмической координатной плоскости, в которой изолинии удельной производительности представляют собой семейство парал-

дельных прямых (штриховые линии на рис. 4). При этом каждая из построенных кривых, по-существу, отображает тепловое ограничение производительности шлифования в анализируемых условиях: область ниже и левее кривой соответствует бездефектным режимам, а область выше и правее кривой - режимам, сопровождающимся образованием дефектов. Таким образом, применение УЗ техники подачи СОЖ (см. рис. 4, кривые 3 - 5) по сравнению с подачей ее поливом (кривая У) «сдвигает» тепловое ограничение в область более производительных режимов, что позволяет увеличить Производительность шлифования заготовок из стали 40Х до 2,3 раза, а из стали 95X18 - до 3,6 раза при одинаковом расходе подаваемой жидкости.

Аналогичные результаты получены при исследовании возможностей и условий форсирования за счет рационального применения ультразвука производительности глубокого сверления маломерных отверстий при сохранении заданного периода стойкости сверла и точности обработки. Установлено, что наиболее эффективно наложение частотно-модулированных колебаний одновременно на сверло и СОЖ, при котором производительность обработки удалось увеличить до 4 раз по сравнению с обработкой без ультразвука.

В этой же главе представлены результаты численного исследования возможностей и условий минимизации (дозирования) расхода СОЖ на операциях механической обработки. Дана количественная оценка максимально возможного теплового потока дж, отводимого в СОЖ, в зависимости от размеров этой зоны, скорости резания и контактной температуры. Разработан алгоритм и приведены результаты численного определения расхода СОЖ, минимально достаточного для обеспечения защиты ПС заготовки от деструктивного термомеханического воздействия в зоне обработки.

Алгоритм основан на поиске решения путем последовательных приближений по результатам серии имитационных расчетов с использованием разработанного программно-информационного комплекса. Установлено, что наиболее целесообразна реализация преимуществ от снижения (за счет применения УЗ техники подачи СОЖ) температурного режима в зоне обработки не путем сокращения расхода подаваемой СОЖ, а путем форсирования производительности обработки. В этом случае, помимо всего прочего, пропорционально снижению машинного времени уменьшается расход СОЖ в расчете на одну обработанную заготовку.

В заключительной части главы представлены результаты численного и экспериментального исследования возможностей и условий замены СОЖ аэрозолями и ионизированным воздухом. Как можно было предположить, технологическая эффективность СОЖ и аэрозолей по сравнению с ионизированным воздухом в целом выше, особенно в части реализации охлаждающего действия (рис. 5). По результатам численного моделирования тепловой напряженности установлено, что за счет варьирования значениями элементов режима обработки при сохранении или незначительном снижении производительности можно обеспечить близкие значения температуры в зонах шлифования с подачей аэрозоли СОЖ и ионизированного воздуха (см., например, кривые 2 и 4 на рис. 5, а при Кпр = 10 м/мин).

900 К 600

300

3^¿г

м/мин

а)

Рис. 5. Контактная температура в зоне плоского торцового шлифования заготовок из сталей 40Х (а) и 95X18 (б) с подачей аэрозоли СОЖ НГЛ-205 (кривые / и 2) и ионизированного воздуха (кривые 3 и 4): сплошная линия - эксперимент; штриховая - расчет; 1,3-t = 0,02 мм/дв.х; 2,4-1- 0,04 мм/дв.х

Качественно эти результаты подтвердили и непосредственные измерения контактных температур с помощью полуискусственных термопар (сплошные линии 2 и 3 на рис. 5), хотя пороговые значения скорости продольной подачи стола сместились в сторону больших значений. При этом расхождение между расчетными и экспериментальными значениями контактных температур не превышало 12 %, что находилось в пределах погрешности эксперимента.

С форсированием режима обработки технологический эффект от применения СОЖ по сравнению с ионизированным воздухом нивелируется. Это свидетельствует о возможном применении ионизированного воздуха взамен СОЖ при черновой (предварительной) обработке. Однако в каждом конкретном случае такая замена помимо детального теплофизического анализа должна быть обоснована технико-экономическими расчетами.

В четвертой главе представлены физическая модель ПС заготовки, теп-лонагруженного при механической обработке в УЗ поле, и комплекс математических моделей и алгоритмов расчета с учетом технологического наследования параметров качества теплонагруженного ПС: технологических остаточных напряжений, степени разупрочнения, термических деформаций. В соответствии с задачами диссертации модели разрабатывали как теоретическую основу для технологического обеспечения эффективности механической обработки в УЗ поле.

Обобщая результаты известных и собственных исследований формирования свойств теплонагруженных ПС заготовок в процесс ах механической обработки, в качестве физической модели ПС приняли структуру (рис. 6), состоящую из следующих субслоев: субслой / (у < 0), удаляемый вместе с операционным припуском; субслой II (0 <у < hu), свойства которого формируются как результат совокупного воздействия трех факторов - структурно-фазовых превращений, термопластических деформаций и пластических деформаций под действием силы резания; субслой III (ha <у< Иц + hnl), формирующийся в результате одновременного воздействия двух из трех перечисленных факторов (как правило, пластических деформаций под действием силы резания и температуры); субслой IV (hm-h,v<у < hn<.), формирующийся в результате пластических деформаций под действием только силы резания или температуры; наконец,

ниже субслоя IV (Ипс < у) расположен слой основы, испытывающий лишь упругую деформацию, не изменяющую его физико-механические свойства, но в ряде случаев способную лимитировать точность обработки. Приняли также, что УЗ поле воздействует на формирование свойств ПС опосредовано, через изменение в процессе обработки его напряженно-деформированного и теплового состояния.

Естественно, в конкретных технологических условиях в зависимости от режима взаимодействия инструмента 1 с заготовкой 2 (пластическое деформирование или резание) отдельные из указанных субслоев могут отсутствовать и должны исключаться из анализа. Так, при поверхностном пластическом деформировании отсутствует срезаемый субслой I, а при обработке, исключающей структурно-фазовые превращения, вырождается субслой II. В ряде частных случаев ПС по всей глубине /?пс может подвергаться одновременному воздействию только силы резания и температуры, при этом вырождаются субслои II и IV.

Толщины характерных субслоев теплонагруженного ПС (см. рис. 6) выражаются следующими зависимостями:

где Ьт - глубина распространения термопластических деформаций, определяемая положением критической изотермы Т^- Ог/(РД), м; Е, су - соответственно модуль упругости и предел текучести материала заготовки, Па; кР - глубина распространения пластических деформаций под действием силы резания, м; ^сф _ глубина распространения структурно-фазовых изменений, м.

Известно, что силовой и тепловой факторы влияют на формирование физико-механического состояния ПС разнонаправлено. Поэтому при технологическом обеспечении качества теплонагруженного ПС необходимо достоверно оценивать интенсивность каждого из них и столь же достоверно прогнозировать толщины субслоев на основе анализа напряженно-деформированного и теплового состояния зоны механической обработки в УЗ поле в конкретных тех-

Рис. 6. Физическая модель ПС заготовки, формируемого при механической обработке: 1 - инструмент; 2 -заготовка; 3 - зона образования опережающей трещины; 4 - условная плоскость сдвига; 5 - стружка; I, II, III, IV- характерные субслои

(10) (П)

(9)

hjv ~ Кс h/n >

(12)

нологических условиях. Глубины Ит и /гСф определяли непосредственно но результатам расчета температурного поля заготовки на основе разработанной методологии и математических моделей с последующей локализацией положения соответствующих изотерм. Глубину ИР определяли на основе критерия Губера-Мизеса по результатам решения пластической задачи механики сплошных сред, деформируемых под действием силы резания, с учетом напряжений, создаваемых температурным полем, и зависимости механических свойств материала заготовки от температуры.

На основе принятой физической модели разработаны математические модели и алгоритмы для расчета степени разупрочнения теплонагруженного ГТС и распределения в нем остаточных напряжений, а также погрешностей обработки, обусловленных термическими деформациями в системе «режущий инструмент - заготовка», с учетом технологического наследования. Так, тензор остаточных напряжений после выполнения 1-й технологической операции определяли по рекуррентной зависимости:

где - скорректированный тензор остаточных напряжений после преды-

дущей технологической операции:

(Ура°гсг, с°ф - тензоры остаточных напряжений, формирующихся под воздействием соответственно силы резания, температуры и структурно-фазовых изменений в ПС.

Аналогичный подход использовали для определения степени разупрочнения как относительной остаточной деформации в теплонагруженном ПС. При этом тензоры остаточных напряжений и деформаций определяли на основе теоремы о разгрузке путем последовательного решения упругой и пластической задач механики деформируемых сплошных сред. Поскольку точность таких расчетов, а значит и практическая ценность получаемых результатов, напрямую определяется точностью закладываемого в расчет распределения температуры в ПС, то исходные данные импортировали из разработанного программно-информационного комплекса в программно-вычислительный комплексе А^УБ в виде объемных и поверхностных нагрузок.

В отличие от остаточных напряжений и деформаций, термические деформации могут накапливаться за время обработки во всем объеме заготовки и режущего инструмента, и обусловленные ими погрешности размера, формы и взаимного расположения обработанных поверхностей технологически наследуются не только в пределах толщины /?пс на отдельных операциях. С увеличением степени концентрации элементарных технологических переходов в структуре операции также происходит накопление термических деформаций заготовки и инструмента, сопровождающееся технологическим наследованием погрешностей обработки от перехода к переходу.

(13)

(14)

В качестве примера на рис. 7 представлены некоторые результаты моделирования погрешностей Л(х) диаметра отверстий, обусловленных наследованием накапливающихся термических деформаций по мере последовательного сверления группы близкорасположенных отверстий в прецизионном корпусе:

Л(х) = Л£>(лг) - Л£>0 (х), (15)

где АО(х) - линейное тепловое расширение сверла, м:

ДЯ(*Ь2РС \{г(г,,т) - Т0 \1г, (16)

о

где рс - температурный коэффициент материала сверла, К"';£)- диаметр сверла, м; Т, Т0 - соответственно текущая и начальная температура, К; х, г - соответственно осевая и радиальная координата, м (рис. 7, а); ЛД;(х) - линейное тепловое расширение заготовки, м:

А£>0(х)=2Э3 Д Т(г,х)-Т0№, (17)

%

где рз - температурный коэффициент материала заготовки, К"'; Н - длина шага между осями соседних отверстий, м.

&Шх)

II

ш

н, <

л н и

0

1

V

Б■

о а

л

б)

I II в)

III

Рис. 7. Схема (а) к определению погрешности формы отверстия, обусловленной термическими деформациями сверла и заготовки, анализируемые варианты последовательности сверления группы отверстий (б) и максимальная погрешность Д(.х) при различных вариантах (в): 1, 2 - соответственно номинальная и итоговая образующие отверстия; 3,4- искажение образующей за счет термических деформаций соответственно сверла и заготовки; белые и заштрихованные столбцы - сверление без ультразвука и в УЗ поле соответственно

В зависимости от теплофизических свойств обрабатываемого и инструментального материалов и распределения тепловых потоков в зоне сверления возможно доминирование как погрешности АО(х), сопровождающееся «тепловой» разбивкой отверстия, так и погрешности М)0(х), приводящее к «тепловой» усадке отверстия. При этом величина результирующей погрешности А(х) определяется температурным полем системы «режущий инструмент - заготовка» и напрямую зависит от интенсивности теплообразования в зоне резания, Резуль-

таты моделирования (см. рис. 7) подтвердили возможность минимизировать термические деформации в системе «режущий инструмент - заготовка» путем воздействия УЗ полем, снижающим трение и, как следствие, тепловую напряженность обработки, а также за счет рационального проектирования последовательности технологических переходов, обеспечивающей достаточное охлаждение объектов системы.

Разработанные расчетные алгоритмы и модели использовали для анализа возможностей коррекции параметров качества теплонагруженных ПС за счет воздействия УЗ полями и пластической деформацией (см. далее главу 5).

Пятая глава посвящена численным (с использованием разработанных моделей и алгоритмов) и экспериментальным исследованиям закономерностей технологического наследования изменений, внесенных в теплонагруженные при механической обработке ПС заготовок. Исследовали возможности и эффективность применения ультразвука для релаксации остаточных напряжений, сформированных в Г1С шлифованных деталей, а также для направленного формирования остаточных напряжений в ПС обработанных деталей поверхностным пластическим деформированием.

Эффект УЗ релаксации связан с дислокационным поглощением энергии УЗ волны и преобразованием ее в энергию перемещения дислокаций, что способствует пластическим сдвигам, уменьшающим остаточные напряжения. Известно, что частотная зависимость дислокационного поглощения энергии ультразвука имеет резонансный характер, а собственная резонансная частота дислокации определяется длиной дислокационного отрезка, т.е. расстоянием между соседними точечными дефектами. Последнее свидетельствует о том, что УЗК фиксированной частоты воздействуют лишь на дислокации определенной длины, а для вовлечения в процессы поглощения ультразвука дислокаций разной длины необходимо изменять частоту колебаний. На практике это может быть реализовано путем использования модулированных колебаний. Расширение полосы частот, занимаемой модулированным колебанием, способствует вовлечению в процесс большего числа дислокаций. В результате следует ожидать более интенсивную релаксацию технологических остаточных напряжений.

Опытную проверку этой гипотезы выполняли с помощью аппаратуры для неразрушающего измерения остаточных напряжений СИТОН-АРМ на образцах из материалов, относящихся к разным группам обрабатываемости.

Характерные графики распределения остаточных напряжений по глубине ПС образца из стали 3X3МЗФ в зависимости от продолжительности релаксации и усилия прижима волновода приведены на рис. 8, а сводные данные для всех исследованных материалов - в табл. 3 и 4. Как видно из рис. 8, УЗ релаксация обеспечила снижение остаточных напряжений до 5,5 раз (кривые 5,6 и 7). По мере увеличения продолжительности релаксации уровень остаточных напряжений уменьшается, однако интенсивность этого уменьшения не одинакова: на первой минуте релаксации она максимальна, а к восьмой минуте снижается практически до нуля, и остаточные напряжения стабилизируются на определенном уровне. По-видимому, стабилизация остаточных напряжений связана с исчерпанием количества дислокаций, вовлеченных в процессы поглощения УЗК.

Рис. 8. Распределение остаточных напряжений стост в ПС образцов из стали ЗХЗМЗФ: V, = 35 м/с, Кпр = 10 м/мин, ¿'„он = 4,2 мм/ход, 58р = 0,01 мм/дв.х. Круг 1 - 250 х 20 х 76 14А16НС17К11. СОЖ-2%-й раствор Синхо-2М. Режим УЗ релаксации: синусоидальные колебания,/= 18,6 кГц; А = 5 мкм

3. Эффективность УЗ релаксации остаточных напряжений в ПС шлифованных образцов синусоидальными колебаниями без модуляции УЗ сигнала

Марка материала Эффективность* УЗ релаксации Е, %, в зависимости от ее продолжительности, мин

1 3 5 8 10

40Х 31/44** 49/63 55/68 68/68 68/68

95X18 32/44 46/60 60/60 60/60 60/60

ЗХЗМЗФ 36/50 59/82 75/82 82/82 82/82

Р18 36/49 61/70 70/73 72/73 73/73

ВТЗ-1 23/32 35/39 39/40 40/40 40/40

* Эффективность релаксации оценивали соотношением: Е =(1 - а/ао)хЮ0 %, где а, со -соответственно текущие и исходные (после шлифования) максимальные остаточные напряжения в ПС, МПа. ** В числителе - усилие прижима волновода 10 Н, в знаменателе - 50 Н.

4. Эффективность УЗ релаксации и время стабилизации остаточных напряжений в ПС образцов в зависимости от формы сообщаемых колебаний

Марка материала Эффективность Время стабилизации

УЗ релаксации Е, % остаточных напряжений, мин

НМ АМ ЧМ НМ АМ ЧМ

4 0Х 68 82 89 5 6 6

95X18 60 77 81 3 5 6

ЗХЗМЗФ 82 86 92 3 5 6

Р18 73 86 88 5 6 7

ВТЗ-1 40 49 53 4 5 6

£1000

800

600

400

о 200

СЧ н

о

О 0

\у1 \2 ЛХ-4 1 - после шлифования; 2, 3 - после УЗ релаксации в течение - 1 мин с усилием прижима волновода соответственно 10 Н и 50 Н; 4,5 - то же в течение 3 мин; 6, 7 - то же 8 мин

1

1

50 100 150

Глубина ПС И, мкм

200

250

Качественно такой характер влияния продолжительности релаксации на распределение остаточных напряжений наблюдали и на образцах из других материалов (см. табл. 3). Примечательно, что во всех случаях увеличение усилия

прижима не позволило стабилизировать остаточные напряжения на более низком уровне, но способствовало более ранней стабилизации (см. также рис. 8). При этом для всех исследованных материалов продолжительность релаксации более 8 минут нецелесообразна. Установлено также, что процесс УЗ релаксации остаточных напряжений не сопровождается сколь-либо значимым изменением других показателей физико-механического состояния ПС.

Заметно уменьшить уровень стабилизации остаточных напряжений позволила модуляция колебаний, сообщаемых ПС образцов (см. табл. 4). По сравнению с синусоидальными колебаниями применение модулированных колебаний увеличило эффективность релаксации в среднем дополнительно на 10...21 % в зависимости от материала образцов. Как и ожидалось, наилучшие результаты зафиксированы при использовании частотно-модулированных колебаний. По результатам этих исследований предложен новый способ шлифования (патент РФ 2276004) с УЗ релаксацией формирующихся при этом растягивающих остаточных напряжений.

В этой же главе представлены результаты расчета (с использованием моделей, разработанных в главах 2 и 4, и полученных данных по эффективности УЗ релаксации) и экспериментального исследования технологического наследования остаточных напряжений в процессе изготовления вала при различных технологических маршрутах, в том числе с применением УЗ релаксации. Часть этих результатов в качестве примера приведена на рис. 9 и 10.

Образцами при исследованиях и моделировании служили валы диаметром 60 мм и длиной 150 мм из сталей 40Х и 95X18. Результаты исследования теплосиловой напряженности обработки (см. рис. 9) и остаточного напряженного состояния ПС заготовок (см. рис. 10) при различных технологических маршрутах обработки вала подтвердили адекватность разработанных математических моделей реальным условиям обработки. Расхождение между расчетными и экспериментальными значениями остаточных напряжений не превышало 20 % как по их величине, так и по глубине распространения.

„ И

400

300

ш £ 2 о " "S

<31

о

200

100

0

N и Рг Ы Ру ар.

;

— S \ \

\ S

1 л N

п К S

—JEL жп

600

а)

t

Т,к

300

150

0

N эксперимент □ расчет

К

|

, , rfl, , rfl, .

6)

1

3 4 5 6 7

Рис. 9. Силовая (а) и тепловая (б) напряженность обработки заготовок из стали 95X18 на технологических операциях при различных технологических маршрутах обработки: 1 - точение; 2 - шлифование; 3 - УЗ релаксация после шлифования; 4 - выглаживание после шлифования и УЗ релаксации; 5 - УЗ релаксация после шлифования, УЗ релаксации и выглаживания; 6 - выглаживание после шлифования; 7 - УЗ релаксация после шлифования и выглаживания

150 I МПа

Фостг

50 0

= 0,5 мм,

О 0,05 0,10 мм 0,20 И ->

'О 0,05 0,10 мм 0,20 А->

50

- 25 мкм

гш, - 0,25 мм

к О

Рис. 10. Изменение касательных технологических остаточных напряжений Оосп в технологическом процессе изготовления вала из стали 95X18: сплошные линии - эксперимент, штриховые - расчет. Номера кривых соответствуют номерам столбцов на рис. 9

-50 * -100

-150

-200 -250

7\ --—

/ ' /

// ' /

^ Л'

0

0,05 0,10 0,15 мм А->

0,25

Установлено, что УЗ релаксация является «барьером», препятствующим технологическому наследованию растягивающих напряжений, сформированных в теплонагруженном ПС. Включение в технологический процесс изготовления вала вслед за шлифованием операции УЗ релаксации (кривая 3 на рис. 10) уменьшило уровень растягивающих напряжений втрое.

После выглаживания в ПС образцов формируются сжимающие остаточные напряжения на глубине до 150...200 мкм (см. рис. 10, кривые 4,6 и б'). При этом у образцов, прошедших операцию УЗ релаксации шлифовочных остаточных напряжений (кривая 4), по сравнению с непрошедшими ее (кривые 6 и б"), выглаживание формирует до 1,5 раз большие по величине сжимающие напряжения. УЗ релаксация остаточных напряжений в выглаженных образцах способствовала снижению в 1,5...2 раза остаточных напряжений сжатия в ПС при одновременном увеличении глубины напряженного слоя (кривые 5 и 7 по сравнению с кривыми 6,6' и 4).

Установлено также, что применение промежуточной УЗ релаксации в технологическом маршруте «шлифование - выглаживание» обеспечивает возможность формирования выглаживанием сжимающих остаточных напряжений, больших по абсолютной величине, даже при меньшем на 15...20 % усилии прижима выглаживателя, что особенно важно при обработке нежестких и тонкостенных заготовок.

Направленно формировать остаточное напряженное состояние и качество ПС в целом можно путем последовательного или параллельного совмещения

операций механической обработки, выполняемых в условиях тепловых ограничений, с поверхностным пластическим деформированием. При прочих равных условиях требуемое упрочнение ПС предпочтительнее создавать за счет минимально достаточного для этого силового воздействия, которое можно обеспечивать за счет снижения внешнего и внутреннего трения в УЗ поле. Установлено, что, несмотря на обеспечиваемое некоторыми схемами совмещения более чем двукратное уменьшение силового воздействия на обрабатываемую поверхность, сжимающие остаточные напряжения в ПС образцов за счет совмещенной обработки в УЗ поле распространяются на большую глубину. При этом наблюдается более равномерное распределение остаточных напряжений по глубине ПС без приповерхностного уменьшения их абсолютной величины.

В шестой главе дано описание новой УЗ техники для выполнения операций механической обработки, включающей УЗ устройства для подачи СОЖ в контактные зоны механической обработки, выглаживания и совмещенной (резанием и поверхностным пластическим деформированием) обработки заготовок, а также УЗ устройства для релаксации технологических остаточных напряжений. В этой же главе представлены результаты промышленных испытаний и внедрения разработок.

Так, применение новой УЗ техники подачи СОЖ на операциях шлифования в производстве ОАО «Автодизель» (г. Ярославль), ОАО «Автодеталь-Сервис» (г. Ульяновск), ЗАО «Кардан» (г. Сызрань) и ОАО «Спецоборудование» (г. Киров) за счет снижения теплосиловой напряженности обработки обеспечило увеличение периода стойкости абразивных кругов в 2...2,5 раза. По результатам испытаний технологии и техники УЗ глубокого сверления в производстве ЗАО «Авиастар-СП», ООО «Димитровградский инструментальный завод» (г. Димитровград) и ОАО «Спецоборудование» (г. Киров) зафиксировано двукратное уменьшение увода оси отверстий и увеличение периода стойкости сверл в 1,3... 1,8 раза при сокращении числа их поломок.

Выявлены основные источники и приведено экономическое обоснование эффективности использования разработок в производственных условиях. Установлено, что срок окупаемости новой УЗ техники не превышает 1,5 лет.

В заключении изложены основные результаты исследований и показаны пути дальнейшего их использования для совершенствования существующих и разработки новых технологий механической обработки заготовок.

В приложениях представлены: методика численного расчета нестационарного температурного поля системы «заготовка - инструмент» при механической обработке; описание программно-информационного комплекса для те-плофизического анализа технологических операций; методики численного расчета полей остаточных напряжений и температурных деформаций заготовки при механической обработке в условиях тепловых ограничений с использованием программно-вычислительного комплекса АЫБУБ; копия сертификата о типовом соответствии аппаратуры СИТОН и сравнительные результаты измерения остаточных напряжений на установках СИТОН-АРМ и ПИОН; акты и справки по опытно-промышленным испытаниям и внедрению результатов диссертации; копии дипломов международных выставок и конкурсов.

Основные результаты и выводы

Основным результатом аналитических и экспериментальных исследований, представленных в настоящей работе, является методология моделирования тепловых взаимодействий объектов, контактирующих при выполнении технологических операций механической обработки в УЗ поле всухую и с применением СОЖ, реализованная и апробированная в виде программно-информационного комплекса.

В ходе разработки новой методологии и на основе ее использования получены следующие основные научные выводы и практические решения:

1. В основу разработанной методологии моделирования положен принцип системного анализа тепловых взаимодействий контактирующих при механической обработке объектов путем совместного решения дифференциальных уравнений теплопроводности с общим граничным условием в зоне контакта. Закономерности влияния УЗ полей на теплообразование и теплоотдачу в анализируемой системе объектов учтены полученными аналитически и экспериментально условиями однозначности. В результате исключена необходимость априорного определения долей теплоты, отводимых в контактирующие объекты и в СОЖ, что обеспечивает повышенную достоверность и точность моделирования.

2. Разработаны: базовая математическая модель теплового взаимодействия контактирующих объектов при механической обработке в УЗ поле; методика ее адаптации применительно к операциям шлифования, глубокого сверления, внутреннего резьбонарезания и выглаживания; методика и алгоритмы численного расчета нестационарных температурных полей в системе объектов, контактирующих при выполнении операций механической обработки в УЗ поле. Тем самым обеспечена возможность количественного анализа тепловых ограничений, характеризующих процесс обработки, с последующей выработкой технологических решений по повышению ее эффективности рациональным использованием энергии УЗ полей. Адекватность разработок подтверждена удовлетворительным согласованием расчетных и экспериментальных результатов.

3. На основе теоретических и экспериментальных исследований возможной интенсификации в УЗ поле проникающей способности СОЖ в капиллярно-пористом пространстве контактных зон механической обработки впервые получены значения коэффициентов гидравлического сопротивления, позволяющие рассчитать расход СОЖ через зону обработки с учетом воздействия на СОЖ УЗК, в том числе модулированными. Установлено, что именно модулированные колебания наиболее эффективно снижают гидравлическое сопротивление СОЖ в капиллярно-пористом пространстве, способствуя многократному увеличению полезного расхода жидкости непосредственно через зону обработки без увеличения ее общего расхода и усилению тем самым охлаждающего действия СОЖ. Таким образом, созданы предпосылки заметного увеличения производительности обработки.

4. На основе предложенной методологии и разработанных математических моделей, методик и алгоритмов численно проанализированы тепловые ограничения при механической обработке в УЗ поле с применением СОЖ. Уста-

новлена возможность увеличения производительности обработки но машинному времени до 2 раз и более без изменения качества деталей и периода стойкости инструмента, либо резкого увеличения периода стойкости инструмента при сохранении заданного режима обработки. По результатам исследований разработаны новые способы и реализующая их техника для эффективной подачи СОЖ в зоны шлифования, глубокого сверления и внутреннего резьбонарезания с наложением модулированных УЗК на СОЖ и режущий инструмент (патенты РФ 2146601, 2151044, 2152297,2157311, 2279963 и 2284878).

5. В результате экспериментального исследования процесса УЗ релаксации растягивающих технологических остаточных напряжений, формирующихся в теплонагруженных при механической обработке ПС заготовок, подтверждена гипотеза о предпочтительности применения для релаксации частотно-модулированных УЗ полей. Получены количественные данные по эффективности УЗ релаксации остаточных напряжений в зависимости от ее продолжительности, усилия прижима волновода, параметров УЗ воздействия.

6. На основе разработанного комплекса математических моделей и алгоритмов расчета параметров состояния теплонагруженного ПС, с использованием полученных экспериментальных данных выполнены исследования процесса формирования теплонагруженных ПС заготовок при механической обработке в УЗ поле с учетом технологического наследования и решен ряд частных задач: разработаны технологические рекомендации по минимизации термических деформаций, выполнению УЗ релаксации и совмещенной обработки; предложены новые способы шлифования (патент РФ 2276004) и выглаживания (патент РФ 2329141) в УЗ поле.

7. Основные теоретические положения работы подтверждены результатами промышленных испытаний. Фактический совокупный годовой экономический эффект от внедрения разработанных в рамках выполнения диссертации новой УЗ техники и программно-информационного комплекса для теплофизи-ческого анализа составил около 450 тысяч рублей.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

Монографии

1. Киселев, Е.С. Теплофизический анализ концентрированных операций шлифования / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов. - Ульяновск: УлГТУ, 2002. - 140 с.

2. Киселев, Е.С. Механическая обработка заготовок в условиях критического тепломассоперено-са. Избранные труды Российской школы по проблемам науки и технологий / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов. - М.: РАН, 2008. - 250 с.

Публикации в рецензируемых изданиях, включенных в перечень ВАК, и патенты

3. Киселев, Е.С. Численное моделирование тепловых процессов при совмещенном шлифовании с применением ультразвуковой техники подачи СОЖ / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов // Изв. вузов. Машиностроение, 2000. - № 3. - С. 65 - 71.

4. Киселев, Е.С. Эффективность применения новой ультразвуковой техники подачи СОЖ при совмещенном и фасонном шлифовании заготовок / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов, А.Н. Унянин // Вестник машиностроения, 2001. - № 1. - С. 48 - 50.

5. Киселев, Е.С. Ультразвуковая обработка СОЖ при шлифовании заготовок деталей / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов, А.Н.Унянин// Автомобильная промышленность,2001. - № 4. - С. 37 - 38.

6. Киселев, Е.С. Повышение эффективности шлифования заготовок с помощью ультразвука /

Е.С, Киселев, В.Н. Ковалыюгов, А,Н, Тулисов//Автомобильная промышленность, 2001. -№ 9. -С. 26 - 27.

7. Киселев, E.G. Ультразвуковая релаксация технологических остаточных напряжений в шлифованных деталях / Е.С. Киселев, В.Н. Ковалыюгов, A.A. Яшин // СТИН, 2006. - № 1. - С. 18 - 21.

8. Ковалыюгов, В.Н. Теплофизический анализ как основа проектирования композиционных шлифовальных кругов / В.Н. Ковальногов, С.М. Михайлин // Изв. вузов. Машиностроение, 2006. -№3,- С. 53 -65.

9. Киселев, Е.С. Применение ультразвуковой техники подачи СОЖ для повышения эффективности плоского шлифования с непрерывной правкой круга / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов, A.A. Яшин // СТИН, 2006. - № 10. - С. 33 - 36.

10. Киселев, Е.С. Использование ультразвука при обработке заготовок шлифованием и алмазным выглаживанием / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов, З.В.Степчева II Упрочняющие технологии и покрытия, 2007. - № 8. - С. 43-53.

11. Ковальногов, В.Н. Минимизация расхода СОЖ при шлифовании с ультразвуком // Справочник. Инженерный журнал, 2007. - № 7. - С. 17-21.

12. Киселев, Е.С. Тепловая напряженность и эффективность плоского торцового шлифования с применением в качестве СОТС ионизированного воздуха / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов, В.А. Коршунов // Вестник машиностроения, 2007. - № 8. - С. 59 - 61.

13. Киселев, Е.С. Технологическое обеспечение качества деталей с биметаллическими поверхностными слоями в процессе механической обработки / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов, В.А. Коршунов // Упрочняющие технологии и покрытия, 2009. - № 3. - С. 29 - 33.

14. Ковальногов, В.Н. Эффективность алмазного выглаживания с малым силовым воздействием на обрабатываемую поверхность // СТИН, 2009. - № 4. - С. 36 - 39.

15. Пат. 2146601 Российская Федерация. МПК7 В 24 В 55/02. Устройство для подачи смазочно-охлаждающей жидкости / Е.С. Киселев, А.Н. Унянин, Д.Г. Нечаев, В.Н. Ковальногов. -№ 98117012/02; заявл. 11.09.1998; опубл. 20.03.2000, бюл. № 8.

16. Пат. 2151044 Российская' Федерация. МПК7 В 24 В 55/02. Способ подачи смазочно-охлаждающей жидкости / Е.С. Киселев, А.Н. Унянин, В.И. Деревянко, В.Н. Ковальногов, A.B. Семенов. - № 98103610/02; заявл. 27.02.1998; опубл. 20.06.2000, бюл. № 17.

17. Пат. 2152297 Российская Федерация. МПК7 В 24 В 55/02. Способ подачи смазочно-охлаждающей жидкости I Е.С. Киселев, А.Н. Унянин, В.И. Деревянко, В.Н. Ковальногов,

A.B. Семенов. - № 98116975/02; заявл. 11.09.1998; опубл. 10.07.2000, бюл. № 19.

18. Пат. 2157311 Российская Федерация. МПК7 В 24 В 55/02. Устройство для подачи смазочно-охлаждающей жидкости / Е.С. Киселев, А.Н. Унянин, В.Н. Ковальногов, Д.Г. Нечаев. -№99112374/02; заявл. 11.06.1999; опубл. 10.10.2000, бюл. № 28.

19. Пат. 2164855 Российская Федерация. МПК7 В 24 В 53/08. Устройство для непрерывной правки шлифовального круга / Е.С. Киселев, А.Н. Унянин, А.Н. Тулисов, С.Е. Королев, В.Н. Ковальногов. -№ 99124134/02; заявл. 16.11.1999; опубл. 10.04.2001, бюл. № 10.

20. Пат. 2276004 Российская Федерация. МПК7 В 24 В 1/04. Способ шлифования / Е.С. Киселев,

B.Н. Ковалыюгов, М.А. Чудинов. - № 2004129025/02; заявл. 01.10.2004; опубл. 10.05.2006, бюл. № 13.

21. Пат. 2279963 Российская Федерация. МПК7 В 24 Q 11/10. Устройство для подачи смазочно-охлаждающей жидкости при обработке отверстий малого диаметра / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов, М.В. Табеев. - № 2005103997/02; заявл. 15.02.2005; опубл. 20.07.2006, бюл. № 20.

22. Пат. 2284878 Российская Федерация. МПК7 В 24 Q 11/10. Устройство для подачи смазочно-охлаждающей жидкости при обработке отверстий малого диаметра / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов, М.В. Табеев. - № 2005103998/02; заявл. 15.02.2005; опубл. 10.10.2006, бюл. № 28.

23. Пат. 2329131 Российская Федерация. МПК7 В 24 В 35/00. Способ создания регулярного микрорельефа на цилиндрических заготовках / Е.С. Киселев, З.В. Степчева, В.Н. Ковальногов. -№ 2006128858/02; заявл. 08.08.2006; опубл. 20.07.2008, бюл. № 20.

Публикации в других изданиях

24. Киселев, Е.С. Аналитическое исследование тепловых взаимодействий контактирующих объектов при шлифовании заготовок деталей машин / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов // Вестник инженерной академии Украины: международный сборник научных трудов. - Киев, 2001. - № 3. -

C. 407-410.

25. Kovalnogov, N.N. The methods and the software of modeling of non-stationary spatial temperature fields in the system of rotated bodies at their mechanical interaction / N.N. Kovalnogov, V.N. Kovalnogov // Proc. of the 19-th International Congress on FEM Technology. - Berlin, 2001.- Vol. 2. Russian Science & Technology. - 7 p.

26. Киселев, E.C. Модель теплосилового взаимодействия заготовки и инструмента при глубоком сверлении с применением СОЖ и наложением ультразвука / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов, М.В. Табеев // Прогрессивные технологии и системы машиностроения: международный сборник научных трудов. - Донецк: ДНТУ, 2003. - Вып. Л» 25.-С. 172-177.

27. Киселев, Е.С. Математическая модель теплосилового взаимодействия заготовки и инструмента при резьбонарезании в маломерных отверстиях / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов, В.В. Горностаев // Современные проблемы машиностроения и транспорта: материалы всероссийской научно-технической конференции. - Ульяновск: УлГТУ, 2003. - С. 153 - 156.

28. Киселев, Е.С. Моделирование и численное исследование теплосилового взаимодействия заготовки и инструмента при глубоком сверлении с применением смазочно-охлаждающей жидкости и наложением ультразвука / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов, М.В. Табеев // Труды V Минского международного форума по тепломассообмену. - Минск: Изд-во АНК «ИТМО им. A.B. Лыкова» НАНБ, 2004. - Т. 2. - С. 376 - 378.

29. Киселев, Е.С. К вопросу о формировании остаточных напряжений в поверхностных слоях шлифованных заготовок / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов, A.A. Яшин // Процессы абразивной обработки. Абразивные инструменты и материалы «Шлифабразив-2004»: сборник трудов международной научно-технической конференции.-Волжский: ВИСИ, 2004.-С, 118- 122.

30. Киселев, Е.С. Использование ультразвука для усиления проникающей способности СОЖ при глубоком сверлении маломерных отверстий / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов, М.В. Табеев // Вестник УлГТУ, 2004. - № 2. - С. 33 - 36.

31. Киселев, Е.С. Новые методы ультразвуковой стабилизации остаточных напряжений в прецизионных шлифованных деталях технологических машин / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов,

A.A. Норкин // Динамика технологических машин: сб. трудов VII международной научно-технической конференции. - Саратов: СГТУ, 2004. - С. 192 - 196.

32. Киселев, Е.С. Теплофизический анализ операций механической обработки, выполняемых в условиях стесненного тепломассопереноса / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов II Машиностроение и техносфера XXI века: сборник трудов XI международной научно-технической конференции. -Донецк: ДНТУ, 2004. - Т. 2. - С. 72 - 76.

33. Киселев, Е.С. Повышение эффективности операций отделочной технологии механической обработки валков прокатных станов на основе использования энергии ультразвукового поля / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов // Машиностроение и техносфера XXI века: сборник трудов XI международной научно-технической конференции. - Донецк: ДНТУ, 2004. - Т. 2. - С. 68 - 72.

34. Киселев, Е.С. Теплофизический анализ технологических процессов механической обработки как основа обеспечения производительности и качества выпускаемой продукции / Е.С. Киселев,

B.Н. Ковальногов // Теплофизические и технологические аспекты управления качеством в машиностроении: труды всероссийской научно-технической конференции. - Тольятти: ТГУ, 2005. -

C. 108-110.

35. Киселев, Е.С. Научные основы и технология шлифования заготовок: сборник учебно-исследовательских лабораторных работ / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов. - Ульяновск: УлГТУ, 2006. - 52 с.

36. Киселев, Е.С. Особенности моделирования состояния поверхностного слоя заготовки, формируемого при механической обработке в условиях интенсивного тепломассопереноса / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов // Машиностроение и техносфера XXI века: сборник трудов XIII международной научно-технической конференции. - Донецк: ДНТУ, 2006. - Т. 2. - С. 139 - 145.

37. Киселев, Е.С. Реализация потенциала функциональных действий СОЖ при механической обработке на основе рационального применения ультразвука / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов // Вестник двигателестроекия. - Запорожье: Мотор Сич, 2007. - № 2. - С. 112 - 117.

38. Ковальногов, В.Н. Эффективность комбинированной обработки прецизионных валов точением и алмазным выглаживанием // Прогрессивные технологии и системы машиностроения: международный сборник научных трудов. - Донецк: ДНТУ, 2007. - Вып. 34. - С. 109 - 114.

39. Ковальногов, В.Н. Снижение силовой напряженности алмазного выглаживания за счет совмещения с обработкой резанием / В.Н. Ковальногов, Д.Н. Малышев, З.В. Степчева // В сб.: Ma-

териаловеденне и технология конструкционных материалов - важнейшие составляющие компетенции современного инженера. Проблемы качества технологической подготовки. - Волжский: ВИСТех (филиал) ВолгГАСУ, 2007. - С. 224 - 227.

40. Киселев, Е С. Технологическое наследование остаточных напряжений в процессе обработки вала с применением ультразвука / Е.С. Киселев, В.Н. Ковалышгов, В.А. Коршунов // Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики: материалы международной научно-технической конференции. - Казань: КГТУ, 2007. - С. 93 - 97.

41. Ковалышгов, В Н. Исследование термических деформаций при сверлении группы высокоточных отверстий / В.Н. Ковальногов, Ю. А. Полуэктов // Вестник УлГТУ, 2007. - № 4. - С. 45-48.

42. Киселев, Е С. Использование теплофизического анализа для оценки возможностей форсирования производительности глубокого сверления маломерных отверстий / Е С. Киселев, В.Н. Ковальногов // Теплофизические и технологические аспекты управления качеством в машиностроении: труды II международной научно-технической конференции. - Ч. 1. - Тольятти: ТГУ, 2008. -С. 293 - 297.

43. Киселев, Е С. Научные основы и технология применения смазочно-охлаждающих технологических средств при механической обработке: сборник учебно-исследовательских лабораторных работ/Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов. - Ульяновск: УлГТУ, 2008. - 57 с.

44. Ковальногов, В.Н. Теплофизический анализ технологических операций механической обработки как основа реализации концепции «СОТС разового действия» // Теплофизические и технологические аспекты управления качеством в машиностроении: труды II международной научно-технической конференции. - Ч. 1. - Тольятти: ТГУ, 2008. - С. 297 - 304.

45. Киселев, Е.С. Ультразвуковое снятие технологических остаточных напряжений / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов // Техномир, 2008. - № 2 (38). - С. 44 - 45.

46. Ковальногов, В.Н. Новые ультразвуковые технологии для снятия технологических остаточных напряжений в поверхностных слоях шлифованных деталей // Перспективные направления развития технологии машиностроения н металлообработки: материалы международной научно-технической конференции. - Ростов-на-Дону: ДГТУ, 2008. - С. 113-118.

47. Киселев, Е.С. К вопросу назначения технологических условий механической обработки заготовок с наплавленными поверхностными слоями или металлопокрытиями / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов, В.А. Коршунов // Перспективные направления развитая технологии машиностроения и металлообработки: материалы международной научно-технической конференции. -Ростов-на-Дону: ДГТУ, 2008. - С. 145 - 150.

48. Киселев, Е.С. Ресурсосберегающее технологическое обеспечение эксплуатационных характеристик деталей транспорта при высокопроизводительной механической обработке / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов, Е.И. Лобская // Машиностроение и техносфера XXI века: сборник трудов XV международной научно-технической конференции. - Донецк: ДНТУ, 2008. - Т. 2. - С. 86 - 89.

49. Ковальногов, В.Н. К вопросу определения достаточного расхода смазочно-охлаждающей жидкости через зону механической обработки // Машиностроение и техносфера XXI века: сборник трудов XV международной научно-технической конференции. - Донецк: ДНТУ, 2008. -Т. 2.-С. 96-101.

Ковальногов В.Н.

МЕТОДОЛОГИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ ОБЪЕКТОВ, КОНТАКТИРУЮЩИХ ПРИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ В УЛЬТРАЗВУКОВОМ ПОЛЕ

автореферат

Подписано в печать 19.05.2009. Формат 60x84/16. Бумага писчая. Усл. п. л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ № 619 Типография УлГТУ. 432027, Ульяновск, ул. Северный Венец, 32.

Список основных сокращений и условных обозначений

Введение

Глава 1. Проблема научного и технологического обеспечения эффективности механической обработки заготовок, выполняемой в условиях тепловых ограничений. Объект, цель и задачи исследований

1.1. «Тепловой барьер» как главный фактор, лимитирующий производительность механической обработки

1.2. Технологическое обеспечение качества поверхностного слоя заготовки при механической обработке, выполняемой в условиях тепловых ограничений

1.2.1. Качество поверхностного слоя деталей машин и его формирование при механической обработке

1.2.2. Особенности формирования качества поверхностного слоя заготовки, теплонагруженного при механической обработке

1.2.3. Перспективные направления технологического обеспечения качества поверхностного слоя при механической обработке заготовок.

1.3. Роль СОЖ в современном технологическом обеспечении качества и производительности механической обработки.

1.3.1. Физические явления в зонах резания с применением СОЖ

1.3.2. Тепловые ограничения, возникающие в связи с ресурсосберегающим применением СОЖ.

1.4. Применение ультразвуковых полей для повышения эффективности механической обработки.

1.4.1. Основные направления применения ультразвуковых полей при механической обработке.

1.4.2. Технологические возможности и перспективы применения модулированных ультразвуковых полей.

1.5. Проблема прогнозирования теплового взаимодействия в системе контактирующих при механической обработке объектов.

1.6. Выводы. Объект, цель и задачи исследований

Глава 2. Методология моделирования теплосилового взаимодействия объектов, контактирующих при механической обработке с применением ультразвуковых полей.

2.1. Принципы моделирования и базовая математическая модель теплосилового взаимодействия заготовки и инструмента при механической обработке.

2.2. Адаптация базовой модели применительно к характерным технологическим операциям механической обработки, выполняемым в условиях тепловых ограничений.

2.2.1. Глубокое сверление маломерных отверстий и внутреннее резьбонарезание

2.2.2. Поверхностное пластическое деформирование (на примере алмазного выглаживания).

2.2.3. Шлифование (на примерах схем круглого наружного, торцек-руглого и плоского торцового шлифования)

2.2.4. Теплофизические особенности высокоскоростного резания.

2.3. Уточнения базовой модели, учитывающие влияние технологических методов и приемов воздействия ультразвуковыми полями на теплосиловую напряженность в зоне обработки.

2.3.1. Силовая напряженность механической обработки с ультразвуковой активацией элементов технологической системы и СОЖ.

2.3.2. Теплоотдача к СОЖ при использовании ультразвуковой техники ее подачи в зону обработки

2.3.3. Гидродинамика СОЖ в капиллярно-пористом пространстве зон механической обработки при использовании ультразвука для интенсификации ее движения.

2.4. Адекватность предложенных моделей и расчетных методик.

2.5. Выводы.

Глава 3. Численное моделирование и исследование теплового взаимодействия контактирующих объектов при различных ультразвуковых воздействиях на заготовку, инструмент и СОЖ.

3.1. Базовая методика численного исследования

3.2. Шлифование с применением ультразвуковой техники подачи СОЖ

3.3. Шлифование с ультразвуковой непрерывной правкой абразивного круга алмазным роликом.

3.4. Глубокое сверление с ультразвуковой активацией СОЖ и элементов технологической системы

3.5. Эффективность защиты поверхностного слоя от термомеханических воздействий при механической обработке с применением СОЖ в ограниченном количестве.

3.5.1. Определение минимального расхода СОЖ, достаточного для защиты поверхностного слоя от термомеханических воздействий

3.5.2. Исследование условий и возможностей замены СОЖ ионизированным воздухом и аэрозолями

3.6. Выводы.

Глава 4. Теоретические основы технологического обеспечения качества поверхностных слоев деталей машин в условиях тепловой нагрузки при механической обработке заготовок в ультразвуковом поле.

4.1. Физическая модель формирования теплонагруженных поверхностных слоев заготовок при механической обработке. Расчет толщин характерных субслоев.

4.2. Математическое моделирование напряженно-деформированного состояния зоны механической обработки в условиях тепловой нагрузки

4.3. Математическое моделирование технологических остаточных напряжений в теплонагруженном поверхностном слое с учетом структурно-фазовых изменений и технологического наследования

4.4. Математическое моделирование глубины и степени упрочнения те-плонагруженного поверхностного слоя с учетом технологического наследования.

4.5. Математическое моделирование термических деформаций заготовок и точности механической обработки.

4.6. Адекватность предложенных моделей и расчетных методик.

4.7. Выводы.

Глава 5. Теоретико-экспериментальные исследования закономерностей технологического наследования свойств поверхностного слоя при механической обработке заготовок в ультразвуковом поле.

5.1. Схемы технологического наследования свойств поверхностного слоя заготовки при механической обработке.

5.2. Ультразвуковая релаксация и поверхностное пластическое деформирование как «барьеры» для технологического наследования растягивающих остаточных напряжений, сформированных в поверхностном слое шлифованной заготовки

5.2.1. Шлифование с последующей ультразвуковой релаксацией остаточных напряжений.

5.2.2. Шлифование с последующим алмазным выглаживанием, в том числе ультразвуковым.

5.2.3. Совмещенная обработка шлифованием и алмазным выглаживанием, в том числе ультразвуковым

5.3. Технологическое наследование остаточных напряжений в процессе изготовления валов с рациональным применением ультразвука

5.4. Выводы.

Глава 6. Технико-экономическая эффективность и использование результатов исследований в промышленности.

6.1. Новые технологии и техника для механической обработки заготовок в ультразвуковом поле.

6.1.1. Ультразвуковая техника подачи СОЖ в зоны шлифования

6.1.2. Ультразвуковая техника подачи СОЖ в зоны глубокого сверления и внутреннего резьбонарезания.

6.1.3. Технология и техника для ультразвукового снятия растягивающих технологических остаточных напряжений.

6.1.4. Технология и техника для ультразвукового выглаживания, в том числе совмещенного с шлифованием.

6.2. Результаты использования научных разработок диссертации.

6.3. Расчет экономической эффективности новых технологий и техники.

6.4. Выводы.

Технологическое обеспечение качества и повышение конкурентоспособности продукции машиностроения, являющиеся залогом устойчивого роста национальной экономики, неразрывно связаны с переходом на «высокие» технологии, отличающиеся интенсификацией производительности механической обработки, которая, по оценкам экспертов, в первой четверти нашего столетия должна вырасти вдвое [53]. Как правило, увеличение производительности обработки сопряжено с ростом теплообразования в зоне резания и увеличением тепловой нагрузки на поверхностные слои (ПС) заготовки и режущего инструмента, которая, в свою очередь, лимитирует период стойкости инструмента и качество обработанных деталей. Поэтому высокоэффективная реализация всех потенциальных возможностей механической обработки возможна лишь в условиях максимально допустимой (критической) тепловой нагрузки на ПС взаимодействующих при обработке объектов.

Качество машиностроительной продукции в значительной степени определяется физико-механическим состоянием ПС деталей машин, которое формируется в процессе их изготовления (особенно на заключительных его операциях) в результате сложного термомеханического взаимодействия заготовки, режущего инструмента, стружки, а также технологической (смазочно-охлаждающей) и окружающей сред в контактных зонах механической обработки. Поэтому для выпуска конкурентоспособной продукции современные процессы изготовления деталей машин должны включать технологические методы и приемы, обеспечивающие возможность направленного формирования качества ПС. В ряде случаев, особенно при изготовлении прецизионных деталей возникла необходимость разработки новых технологических методов и приемов (как правило, на основе концентрации физических принципов воздействия на объект обработки), препятствующих технологическому наследованию внесенных в теплонагруженный ПС изменений. Активно развивающееся в последние десятилетия новое в технологии машиностроения направление «инженерия поверхности» [164, 166, 167], предусматривающее изменение физико-механических и химических свойств ПС путем деформирования, модифицирования, нанесения пленок, покрытий или защитных слоев, не снижает, но, напротив, ужесточает требования к качеству ПС, формируемому механической обработкой как предшествующей, так и последующей.

Особую остроту научная проблема надежного технологического обеспечения эффективности механической обработки и заданного качества ПС деталей машин приобретает, если тепломассоперенос из зоны резания ограничен, и интенсивное теплообразование не компенсируется адекватным отводом теплоты. Избыточный тепловой поток, концентрирующийся в ПС заготовки, становится определяющим фактором в формировании его качества, способствуя нежелательным структурно-фазовым изменениям, выгоранию модифицирующих компонентов, отслоению покрытий, термопластическим деформациям, разупрочнению ПС и образованию в нем растягивающих остаточных напряжений, что в результате приводит к быстрой потере работоспособности детали даже при незначительных эксплуатационных нагрузках. Аналогичное воздействие избыточный тепловой поток, концентрирующийся в ПС инструмента, оказывает на его работоспособность и стойкость.

При этом в современных условиях стремление к увеличению производительности механической обработки входит в противоречие с все большим ухудшением условий тепломассопереноса из зон контакта режущего инструмента с заготовкой, которое обусловлено следующими новыми обстоятельствами.

Во-первых, стремлением к применению при механической обработке смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) в ограниченном (вплоть до обработки всухую) количестве. В силу того, что СОЖ были и остаются наиболее эффективным средством защиты ПС заготовки и инструмента от деструктивных термомеханических воздействий в зоне обработки, до настоящего времени многие вопросы повышения производительности обработки, обеспечения стойкости режущего инструмента и качества обработанных деталей традиционно решали экстенсивно, путем увеличения расхода подаваемой СОЖ. Ограничение применения СОЖ обусловлено, с одной стороны, значительной долей затрат на СОЖ в себестоимости продукции машиностроения (до 17 %, что вчетверо больше затрат на режущий инструмент), а с другой — ужесточением требований к экологической чистоте промышленных производств (одним из основных загрязнителей окружающей среды являются именно СОЖ) [4, 207].

Второе обстоятельство состоит в увеличении доли деталей машин (особенно летательных аппаратов, судов и автомобилей), изготавливаемых из материалов с повышенными эксплуатационными свойствами и одновременно неблагоприятным с позиции обрабатываемости сочетанием теплофизиче-ских характеристик (теплопроводности, температуропроводности, теплоемкости). К таким материалам относятся высокопрочные, коррозионностойкие, жаростойкие, жаропрочные стали и сплавы, титановые сплавы, сплавы с памятью, композиционные материалы и др. Так, по зарубежным данным, уже к концу прошлого столетия доля изделий из титановых сплавов в продукции авиационной промышленности достигла 50 %, а в автомобилестроении приблизилась к 25 % [117]. Отвод теплоты, образующейся при механической обработке заготовок из таких материалов, существенно ограничен их особыми теплофизическими свойствами, что часто приводит к образованию дефектов в ПС обработанных деталей и способствует быстрой потере работоспособности применяемого режущего инструмента.

Третье обстоятельство состоит в затруднении отвода образующейся теплоты вместе со стружкой как в связи с развитием ресурсосберегающих технологий получения заготовок, обеспечивающих максимальное приближение их формы к форме готовых деталей (а значит и уменьшение тепломассопере-носа в стружку), так и в связи с переориентацией на высокоскоростное резание, сопряженное с уменьшением толщины срезаемых слоев.

Перечисленные обстоятельства обостряют тепловые ограничения в зонах выполнения современных операций механической обработки. В связи с тенденцией к ограниченному применению СОЖ обозначилась также необходимость в организации эффективной тепловой защиты ПС контактирующих при механической обработке объектов как на основе интенсификации функциональных действий СОЖ, подаваемых в минимально необходимом количестве, так и за счет альтернативных технических и технологических решений, в частности, рационального применения энергии ультразвукового (УЗ) поля.

С учетом того, что эффективная реализация механической обработки, выполняемой в условиях тепловых ограничений, достигается при экстремальных тепловых нагрузках на ПС взаимодействующих при обработке объектов, научной основой такой реализации должна стать принципиально новая методология анализа тепловых взаимодействий, отличающаяся высокой точностью, ориентированностью на аналитический и имитационный подходы в решении взамен эмпирического, эвристичностью, адекватно отражающей существующие тенденции технического прогресса в машиностроении, и адаптируемостью к новым «высоким» технологиям.

Поэтому тема работы, направленная на разработку методологии моделирования теплового взаимодействия объектов, контактирующих при механической обработке, с целью исследования и повышения ее эффективности рациональным использованием энергии УЗ поля, является актуальной.

Работа выполнена в рамках госбюджетной научно-технической программы Минобразования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» в составе НИР 205.03.01.011 «Технологическое обеспечение эксплуатационных характеристик деталей автомобилей при высокопроизводительном шлифовании в процессах изготовления и ремонта» (2001 - 2002 гг.), НИР 205.03.01.003 «Технологическое обеспечение заданных эксплуатационных характеристик деталей наземных транспортных средств в процессах экологически чистого изготовления и ремонта» (2003 - 2004 гг.) и НИР 09.01.003 «Новые ультразвуковые ресурсосберегающие технологии механической обработки заготовок из труднообрабатываемых материалов в машино- и приборостроении» (2003 — 2004 гг). Выполненные исследования поддержаны грантом Президента РФ по проекту № МК-2423.2008.8 «Ресурсосберегающее технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей транспортных, авиационных и космических систем при высокоскоростном формообразовании в процессе изготовления путем рационального применения ультразвука» (2008 — 2009 гг.), грантами Российского фонда фундаментальных исследований по проектам № 08-08-00200-а «Теплообмен в системе механически взаимодействующих объектов в условиях дозированной подачи в контактную зону смазочно-охлаждающей среды» (2008 - 2010 гг.) и № 09-08-97003-р «Разработка атермической технологии релаксации остаточных напряжений в шлифованных деталях машин и сварных металлоконструкциях на основе применения ультразвука» (2009 — 2010 гг.) и грантом Минобразования РФ на развитие приборной базы научных исследований подведомственных вузов (приказ № 1002 от 17.03.2003 г.).

Цель работы — повышение эффективности механической обработки заготовок за счет рационального применения энергии УЗ поля для минимизации теплообразования в зоне резания, интенсификации теплоотвода в СОЖ, а также для воздействия на процесс технологического наследования остаточных напряжений в теплонагруженном ПС.

Объектом настоящего исследования является ПС, формируемый на операциях механической обработки в УЗ поле, выполняемых в условиях тепловых ограничений, и наследуемый на последующих операциях.

Научную новизну работы составляют следующие результаты, полученные при достижении поставленной цели и выносимые автором на защиту:

1. Методология, математические модели и результаты исследования тепловых взаимодействий объектов, контактирующих при выполнении операций механической обработки в УЗ поле всухую и с применением СОЖ.

2. Математические модели и результаты теоретико-экспериментальных исследований возможности интенсификации проникающей способности, смазочного и охлаждающего действий СОЖ в контактных зонах механической обработки за счет введения энергии модулированного УЗ поля, а также новые способы (патенты РФ 2151044, 2152297) и реализующие их устройства (патенты РФ 2146601, 2157311, 2279963, 2284878) для подачи СОЖ.

3. Комплекс математических моделей, расчетных алгоритмов и результаты исследования формирования в процессе механической обработки теп-лонагруженных ПС заготовок с учетом технологического наследования: распределения технологических остаточных напряжений, степени разупрочнения, погрешностей формы и взаимного расположения обработанных поверхностей, обусловленных термическими деформациями.

4. Результаты теоретико-экспериментальных исследований процесса УЗ релаксации технологических остаточных напряжений в ПС заготовок, а также численного моделирования остаточных напряжений, наследуемых в технологическом процессе изготовления вала, с учетом УЗ релаксации и упрочнения выглаживанием.

Практическую полезность составляют:

1. Разработанный программно-информационный комплекс для тепло-физического анализа технологических операций механической обработки заготовок в УЗ поле и прогнозирования эффективности различных технологических методов и приемов тепловой защиты ПС с учетом управляющих воздействий ультразвуком.

2. Методики определения проникающей способности СОЖ и коэффициентов ее гидравлического сопротивления в капиллярно-пористом пространстве зон резания в условиях УЗ воздействий.

3. Новые УЗ технологии и техника упрочнения теплонагруженных ПС и релаксации технологических остаточных напряжений, способы шлифования (патент РФ 2276004) и выглаживания (патент РФ 2329131) в УЗ поле, способы и реализующая их техника подачи СОЖ в зоны шлифования, глубокого сверления и внутреннего резьбонарезания с наложением модулированных ультразвуковых колебаний (УЗК) на СОЖ и режущий инструмент (патенты РФ 2146601, 2151044, 2152297, 2157311, 2279963, 2284878).

Диссертация состоит из шести глав и имеет следующую структуру.

В первой главе дана оценка современного состояния проблемы научного и технологического обеспечения качества ПС деталей машин и эффективности механической обработки в контексте современных тенденций технического прогресса в машиностроении, поставлена цель и сформулированы задачи исследования. Проанализированы работы отечественных (В.И. Аверчен-ков, А.П. Бабичев, В.Ф. Безъязычный, И.А. Биргер, А.Г. Бойцов, H.H. Дави-денков, A.M. Дальский, И.В. Дунин-Барковский, Д.Г. Евсеев, В.В. Ефимов, Е.С. Киселев, A.B. Королев, Б.А. Кравченко, И.В. Крагельский, А.И. Марков, E.H. Маслов, A.A. Маталин, Н.В. Носов, A.B. Подзей, В.Н. Подураев,

A.Н. Резников, Э.В. Рыжов, А.Н. Сальников, С.С. Силин, В.М. Смелянский,

B.К. Старков, A.M. Сулима, А.Г. Суслов, JI.B. Худобин, П.С. Чистосердов, A.B. Якимов, П.И. Ящерицын и др.) и зарубежных (А. Адамсон, JI. Бергман, Ф. Боуден, В. Кениг, Д. Кумабэ, С. Малкин, Д. Тейбор, Т. Хасикадо и др.) ученых, логическим продолжением которых стало настоящее исследование.

Вторая глава посвящена разработке методологии моделирования и математических моделей теплового взаимодействия инструмента и заготовки в процессе механической обработки в УЗ поле. Разработаны базовая математическая модель, условия однозначности, адаптирующие ее применительно к ряду характерных технологических операций, эффективная реализация которых невозможна без применения СОЖ (шлифование, глубокое сверление отверстий малого диаметра, внутреннее резьбонарезание, выглаживание), и уточняющие с учетом влияния прогрессивных методов и приемов технологического воздействия на теплосиловую напряженность обработки, основанных на применении модулированных УЗ полей.

В основу разработанной методологии положен принцип системного те-плофизического анализа путем решения системы дифференциальных уравнений теплопроводности каждого из взаимодействующих при механической обработке объектов (заготовки и инструмента) в трехмерной нестационарной постановке с общим граничным условием в зоне контакта. В отличие от традиционных подходов, использование системного принципа и общего граничного условия зоны контакта исключает необходимость априорного определения долей теплоты, отводимых из зоны контакта в объекты системы, что обеспечивает повышенную достоверность и точность моделирования.

Разработанные математические модели и методология положены в основу программно-информационного комплекса для расчета трехмерных нестационарных температурных полей в заготовке и инструменте при механической обработке. Программно-информационный комплекс обеспечивает возможность автоматизированного интерактивного определения размеров и формы взаимодействующих объектов и зоны контакта, траектории их взаимного перемещения в процессе обработки, теплофизических свойств инструментального и обрабатываемого материалов и СОЖ (в том числе в зависимости от температуры), режима теплообмена в зоне контакта и на поверхностях анализируемой системы по заданным пользователем технологическим условиям обработки, включая параметры УЗ воздействий.

В заключительной части главы приведены результаты экспериментальной проверки адекватности теоретических разработок путем сопоставления результатов численного моделирования теплового состояния взаимодействующих при обработке объектов с результатами измерения методом полуискусственной термопары.

В третьей главе представлены результаты теоретико-экспериментальных исследований и численного моделирования с помощью разработанного программно-информационного комплекса пороговых условий тепломассопе-реноса, при которых наиболее производительно обеспечивается заданный температурный режим обработки. Целью этих исследований было выявление технологических возможностей и определение технологической эффективности различных методов и средств защиты ПС от необратимого термомеханического воздействия на основе ресурсосберегающего применения СОЖ. Условия тепломассопереноса, ограничивающие производительность обработки определяли по результатам выполнения серии имитационных расчетов, в которой варьировали значениями элементов режима обработки (определяющими интенсивность съема материала) и управляющими параметрами технологических условий: параметрами техники подачи и составом жидких и газообразных смазочно-охлаждающих технологических средств; параметрами УЗ воздействий, сообщаемых технологической системе и СОЖ; параметрами техники стабилизации и восстановления режущей способности инструмента и др.

В этой же главе приведены алгоритм и результаты численного определения расхода СОЖ, минимально достаточного для обеспечения защиты ПС заготовки от деструктивного термомеханического воздействия в зоне обработки с применением УЗ полей, а также результаты исследования возможностей и условий замены СОЖ на операциях шлифования ионизированным воздухом и аэрозолями.

В четвертой главе сформулированы теоретические основы технологического обеспечения качества теплонагруженных ПС заготовок при механической обработке, использующие результаты моделирования теплосилового взаимодействия в технологической системе (по главе 2) и включающие комплекс физических и математических моделей и алгоритмов расчета для прогнозирования физико-механического состояния ПС (по параметрам технологических остаточных напряжений, глубины и степени упрочнения, термических деформаций), формирующегося в условиях тепловой нагрузки при механической обработке.

Приведены результаты экспериментальной проверки адекватности теоретических разработок с использованием современных методик неразру-шающего измерения остаточных напряжений.

Пятая глава посвящена моделированию и исследованию закономерностей технологического наследования изменений (прежде всего, растягивающих остаточных напряжений, негативно влияющих на эксплуатационные свойства деталей машин), внесенных в теплонагруженные при механической обработке ПС заготовок. Приведены результаты теоретико-экспериментального исследования процесса УЗ релаксации технологических остаточных напряжений, в том числе с использованием модулированных колебаний, а также результаты исследования технологической эффективности УЗ релаксации при различных технологических маршрутах последующей обработки.

Последняя, шестая глава диссертации посвящена технико-экономической эффективности использования результатов исследований и конструкторских разработок в промышленности. В ней дано описание предлагаемой к внедрению в промышленности новой ресурсосберегающей техники, обеспечивающей повышение эффективности механической обработки в условиях тепловых ограничений и включающей устройства для подачи СОЖ в контактные зоны механической обработки, для реализации УЗ технологий глубокого сверления отверстий малого диаметра и внутреннего резьбонареза-ния, выглаживания с созданием регулярных микрорельефов и совмещенной (резанием и поверхностным пластическим деформированием) обработки заготовок, а также устройства для релаксации технологических остаточных напряжений. Приведены результаты исследования ее технологической эффективности, выявлены основные источники и структура составляющих экономической эффективности и приведено экономическое обоснование использования разработок соискателя в производственных условиях.

В заключении изложены основные результаты исследований и показаны пути дальнейшего использования полученных результатов для совершенствования существующих и создания новых технологий механической обработки заготовоканичений.

Работа выполнена на кафедре «Технология машиностроения» Ульяновского государственного технического университета.

Автор выражает искреннюю благодарность доктору технических наук, профессору Е.С. Киселеву за помощь и поддержку в многолетней работе.

6.4. Выводы

1. Для реализации в промышленности предложена гамма устройств и технологий, обеспечивающих качество деталей машин и производительность механической обработки заготовок в УЗ поле. Новая УЗ техника экспонировалась и удостоена дипломов международной специализированной выставки «Современные технологии обработки материалов, интеллектуальные станочные системы, оборудование, приборы и инструмент - ТЕХНОФОРУМ-2007» (Москва, 2007), VIII Московского международного салона инноваций и инвестиций «ИнновЭкс-2008» (Москва, ВВЦ, 2008). Проект «Технология и техника для ультразвукового атермического снятия технологических остаточных напряжений в шлифованных деталях машин и сварных металлоконструкциях» стал лауреатом Ульяновского областного конкурса «Лучший инновационный проект 2007».

2. Источниками экономической эффективности использования в промышленности новой УЗ техники являются: увеличение периода стойкости режущих инструментов, шлифовальных кругов, алмазных правящих инструментов, алмазных выглаживателей; сокращение числа переточек и правок инструментов; интенсификация режима обработки и повышение производительности труда. Срок окупаемости новой техники не превышает 1,5 лет.

3. Основные теоретические положения работы подтверждены результатами промышленных испытаний на ОАО «Автодизель» (г. Ярославль), ОАО «Автодеталь-Сервис», ЗАО «Авиастар-СП», ЗАО «НПП «Волга-Экопром», ОАО «Утес», ОАО «Ульяновский патронный завод», ОАО «Ульяновский механический завод», ЗАО «Криушинская судоремонтная компания» (все -г. Ульяновск), ООО «Димитровградский инструментальный завод» (г. Ди-митровград), ОАО «Спецоборудование» (г. Киров), ЗАО «Кардан» (г. Сызрань). Фактический совокупный годовой экономический эффект от внедрения разработанных в рамках выполнения диссертации новой УЗ техники и программно-информационного комплекса для тепло физического анализа составил около 450 тысяч рублей.

Заключение

Основным результатом аналитических и экспериментальных исследований, представленных в настоящей работе, является методология моделирования тепловых взаимодействий объектов, контактирующих при выполнении технологических операций механической обработки в УЗ поле всухую и с применением СОЖ, реализованная и апробированная в виде программно-информационного комплекса.

В ходе разработки новой методологии и на основе ее использования получены следующие основные научные выводы и практические решения:

1. В основу разработанной методологии моделирования положен принцип системного анализа тепловых взаимодействий контактирующих при механической обработке объектов путем совместного решения дифференциальных уравнений теплопроводности с общим граничным условием в зоне контакта. Закономерности влияния УЗ полей на теплообразование и теплоотдачу в анализируемой системе объектов учтены полученными аналитически и экспериментально условиями однозначности. В результате исключена необходимость априорного определения долей теплоты, отводимых в контактирующие объекты и в СОЖ, что обеспечивает повышенную достоверность и точность моделирования.

2. Разработаны: базовая математическая модель теплового взаимодействия контактирующих объектов при механической обработке в УЗ поле; методика ее адаптации применительно к операциям шлифования, глубокого сверления, внутреннего резьбонарезания и выглаживания; методика и алгоритмы численного расчета нестационарных температурных полей в системе объектов, контактирующих при выполнении операций механической обработки в УЗ поле. Тем самым обеспечена возможность количественного анализа тепловых ограничений, характеризующих процесс обработки, с последующей выработкой технологических решений по повышению ее эффективности рациональным использованием энергии УЗ полей. Адекватность разработок подтверждена удовлетворительным согласованием расчетных и экспериментальных результатов.

3.На основе теоретических и экспериментальных исследований возможной интенсификации в УЗ поле проникающей способности СОЖ в капиллярно-пористом пространстве контактных зон механической обработки впервые получены значения коэффициентов гидравлического сопротивления, позволяющие рассчитать расход СОЖ через зону обработки с учетом воздействия на СОЖ УЗК, в том числе модулированными. Установлено, что именно модулированные колебания наиболее эффективно снижают гидравлическое сопротивление СОЖ в капиллярно-пористом пространстве, способствуя многократному увеличению полезного расхода жидкости непосредственно через зону обработки без увеличения ее общего расхода и усилению тем самым охлаждающего действия СОЖ. Таким образом, созданы предпосылки заметного увеличения производительности обработки.

4. На основе предложенной методологии и разработанных математических моделей, методик и алгоритмов численно проанализированы тепловые ограничения при механической обработке в УЗ поле с применением СОЖ. Установлена возможность увеличения производительности обработки по машинному времени до 2 раз и более без изменения качества деталей и периода стойкости инструмента, либо резкого увеличения периода стойкости инструмента при сохранении заданного режима обработки. По результатам исследований разработаны новые способы и реализующая их техника для эффективной подачи СОЖ в зоны шлифования, глубокого сверления и внутреннего резьбонарезания с наложением модулированных УЗК на СОЖ и режущий инструмент (патенты РФ 2146601, 2151044, 2152297, 2157311, 2279963 и 2284878).

5. В результате экспериментального исследования процесса УЗ релаксации растягивающих технологических остаточных напряжений, формирующихся в теплонагруженных при механической обработке ПС заготовок, подтверждена гипотеза о предпочтительности применения для релаксации частотно-модулированных УЗ полей. Получены количественные данные по эффективности УЗ релаксации остаточных напряжений в зависимости от ее продолжительности, усилия прижима волновода, параметров УЗ воздействия.

6. На основе разработанного комплекса математических моделей и алгоритмов расчета параметров состояния теплонагруженного ПС, с использованием полученных экспериментальных данных выполнены исследования процесса формирования теплонагруженных ПС заготовок при механической обработке в УЗ поле с учетом технологического наследования и решен ряд частных задач: разработаны технологические рекомендации по минимизации термических деформаций, выполнению УЗ релаксации и совмещенной обработки; предложены новые способы шлифования (патент РФ 2276004) и выглаживания (патент РФ 2329141) в УЗ поле.

7. Основные теоретические положения работы подтверждены результатами промышленных испытаний. Фактический совокупный годовой экономический эффект от внедрения разработанных в рамках выполнения диссертации новой УЗ техники и программно-информационного комплекса для те-плофизического анализа составил около 450 тысяч рублей.

1. Алексеев, Н.М. Новое о структурных особенностях изнашивания твердых тел // Трение и износ. 1989. - Т. 10. - № 2. - С. 197 - 205.

2. Алифанов, А .Я. Основные принципы классификации электрофизических, электромеханических и комбинированных методов обработки // Вестник машиностроения. 1993. — № 5-6. — С. 41 — 44.

3. Аскинази, А.Е. СОЖ и методы обеспечения экологической безопасности при механической обработке / А.Е. Аскинази, М.Б. Гатовский, Б.И. Черпаков // СТИН, 1998. № 10. - С. 34 - 39.

4. Аскинази, Б.М. Упрочнение и восстановление деталей машин электромеханической обработкой. — М.: Машиностроение, 1989. — 197 с.

5. Бабей, Ю.И. Физические основы импульсного упрочнения стали и чугуна. Киев: Наукова думка, 1988. - 238 с.

6. Басов, К.А. ANSYS: Справочник пользователя. М.: ДМК Пресс, 2005. - 640 с.

7. Безъязычный, В.Ф. Влияние качества поверхностного слоя после механической обработки на эксплуатационные свойства деталей машин // Инженерия поверхности. Приложение к журналу: Справочник. Инженерный журнал. М.: Машиностроение, 2001. - № 4. - С. 9 - 17.

8. Безъязычный, В.Ф. Влияние температурных деформаций детали и резца на точность обработки машин / В.Ф. Безъязычный, Т.А. Скитева // Вестник машиностроения, 1993. — № 5-6. С. 17 — 19.

9. Безъязычный, В.Ф. Оптимизация технологических условий механической обработки деталей авиационных двигателей / В.Ф. Безъязычный, Т.Д. Кожина, Ю.П. Чистяков и др. М.: Изд-во МАИ, 1992. - 183 с.

10. Безъязычный, В.Ф. Управление процессом обработки для обеспечения качества поверхностного слоя // Инженерия поверхности. Приложение к журналу: Справочник. Инженерный журнал. М.: Машиностроение, 2002.-№9.-С. 14-16.

11. Белов, C.B. Пористые материалы в машиностроении. М.: Машиностроение, 1981.-248 с.

12. Бергман, Л. Ультразвук и его применение в науке и технике. — М.: Иностранная литература, 1957. 728 с.

13. Берштейн, М.Л. Термомеханическая обработка металлов и сплавов. — М.: Металлургия, 1986. 596 с.

14. Бирюков, Б.Н. Электрофизические и электрохимические методы размерной обработки. -М.: Машиностроение, 1981. — 128 с.

15. Бурлаченко, О.В. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств сопряжений оборудования на основе системы комплексных воздействий. Дис. . докт. техн. наук: 05.02.08, 05.03.01 / Саратовский гос. техн. унив. Саратов, 2004. - 354 с.

16. Васин, С.А. Термомеханический подход к системе взаимосвязей при резании / С.А. Васин, А.С. Верещака, B.C. Кушнер. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001.-448 с.

17. Вагапов, И.К. Нелинейные эффекты в ультразвуковой обработке. — Минск: Наука и техника, 1987. 159 с.

18. Вероман, В.Ю. Метод измерения амплитуды и исследования формы колебаний ультразвуковых инструментов // Ультразвуковая техника, 1964. — № 4. С. 20-24.

19. Волков, С.А. Технико-экономическое обеспечение заданных эксплуатационных свойств деталей машин // Инженерия поверхности. Приложение № 7 к журналу: Справочник. Инженерный журнал. М.: Машиностроение, 2003. - № 7. - С. 17 - 20.

20. Воронцов, А.Л. Новая теория резания / А.Л. Воронцов, Н.М. Султан-заде, А.Ю. Альбагичиев // Приложение к журналу: Справочник. Инженерный журнал. М.: Машиностроение, 2007. - № 9. - 24 с.

21. Гершгал, Д.А. Ультразвуковая технологическая аппаратура / Д.А. Герш-гал, В.М. Фридман. М.: Энергия, 1976. - 320 с.

22. Глебов, С.Ф. Теория наивыгоднейшего резания металлов. М.-Л.: ОН-ТИ, 1936.

23. Годлевский, В.А. Повышение эффективности и качества обработки материалов резанием путем управления смазочным действием СОТС. Дис. докт. техн. наук: 05.02.08 / Ивановский госуд. унив. — Иваново, 1995. — 556 с.

24. Горленко, А.О. Инженерия криволинейных поверхностей трения // Инженерия поверхности. Приложение к журналу: Справочник. Инженерный журнал. М.: Машиностроение, 2001. -№ 10. - С. 6 - 8.

25. Гудков, В.В. Перспективы использования электрофизических, электрохимических и комбинированных методов формообразования поверхностей деталей в машиностроении / В.В. Гудков, H.A. Петров. М.: НИИ-маш, 1981.- 64 с.

26. Дальский, A.M. Технологическое обеспечение надежности высокоточных деталей машин. — М.: Машиностроение, 1975. 222 с.

27. Дель, Г.Д. Определение напряжений в пластической области по распределению твердости. М.: Машиностроение, 1979. - 144 с.

28. Демкин, Н.Б. Качество поверхности и контакт деталей машин / Н.Б. Демкин, Э.В. Рыжов. М.: Машиностроение, 1981. — 244 с.

29. Дитман, К. Высокоскоростное шлифование — современный метод обработки металлов резанием / К. Дитман, К. Гюринг (ФРГ) // СТИН. — 1988. -№ 12.-С. 21-24.

30. Дроздов, Ю.Н. Использование комбинированных технологических методов обработки для повышения износостойкости деталей машин /Ю.Н. Дроздов, С.Б. Усов // Вестник машиностроения, 1985. № 10. — С. 9-10.

31. Евсеев, Д.Г. Физические основы процесса шлифования / Д.Г. Евсеев, А.Н. Сальников. Саратов: СГУ, 1978. - 128 с.

32. Евсеев, Д.Г. Формирование свойств поверхностных слоев при абразивной обработке. Саратов: СГУ, 1975. - 128 с.

33. Ефимов, В.В. Модель процесса шлифования с применением СОЖ. — Саратов: СГУ, 1992. 132 с.

34. Ефимов, В.В. Научные основы повышения технологической эффективности СОЖ на операциях шлифования. Дис. . д-ра техн. наук: 05.02.08, 05.03.01 / Ульяновский политехи, институт. Ульяновск, 1988. - 472 с.

35. Ефимов, В.В. Научные основы техники подачи СОЖ при шлифовании. — Саратов: СГУ, 1985. 140 с.

36. Жабокрицкий, P.A. Контроль температуры шлифования эффективный способ повышения качества изделий. - Киев: Знание, 1983. - 16 с.

37. Зарембо, JI.H. Введение в нелинейную акустику / JI.H. Зарембо, В.А. Красильников. М.: Наука, 1966. - 519 с.

38. Зорев, H.H. Вопросы механики процесса резания металлов. М.: Маш-гиз, 1956.-368 с.

39. Иванов, С.Ю. Скан-идентификация технологических остаточных напряжений (СИТОН). Приборы и ИВК / С.Ю. Иванов, В.И. Прима // Приборы и комплексы контроля качества машин. СПб.: НПЦ Контакт, 1995.-С. 14-17.

40. Иванов, С.Ю. Измерительно-вычислительный комплекс скан-идентифи-кации технологических остаточных напряжений / С.Ю. Иванов, В.И. Прима // Тяжелое машиностроение, 1995. — № 12. С. 14-17.

41. Ионов, В.Н. Динамика разрушения деформируемого тела / В.Н. Ионов, В.В. Селиванов. -М.: Машиностроение, 1987. — 272 с.

42. Каплун, А.Б. ANSYS в руках инженера: Практическое руководство / А.Б. Каплун, Е.М. Морозов, М.А. Олферьева. М.: Едиториал УРСС, 2003.-272 с.

43. Карпенко, Г.В. Влияние механической обработки на прочность и выносливость стали. М.-Киев: Машгиз, 1959. — 185 с.

44. Качанов, JIM. Основы теории пластичности. — М.: Наука, 1969. 420 с.

45. Качество машин: Справочник в 2 т. Т. 1 / А.Г. Суслов, Э.Д. Браун, H.A. Виткевич и др. — М.: Машиностроение, 1995. 256 с.

46. Качество машин: Справочник в 2 т. Т. 2 / А.Г. Суслов, Ю.В. Гуляев, A.M. Дальский и др. М.: Машиностроение, 1995. - 430 с.

47. Киселев, Е.С. Интенсификация процессов механической обработки рациональным использованием энергии ультразвукового поля. — Ульяновск: УлГТУ, 2003. 186 с.

48. Киселев, Е.С. Использование ультразвука для усиления проникающей способности СОЖ при глубоком сверлении маломерных отверстий / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов, М.В. Табеев // Вестник УлГТУ, 2004. -№2.-С. 33-36.

49. Киселев, Е.С. Использование ультразвука при обработке заготовок шлифованием и алмазным выглаживанием / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов, З.В. Степчева // Упрочняющие технологии и покрытия, 2007. — № 8. — С. 43-53.

50. Киселев, Е.С. Механическая обработка заготовок в условиях критического тепломассопереноса / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов. М.: РАН, 2008.-250 с.

51. Киселев, Е.С. Научные основы и технология применения смазочно-ох-лаждающих технологических средств при механической обработке: сборник учебно-исследовательских лабораторных работ / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов. Ульяновск: УлГТУ, 2008. - 58 с.

52. Киселев, Е.С. Научные основы и технология шлифования заготовок: сборник учебно-исследовательских лабораторных работ / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов. Ульяновск: УлГТУ, 2006. — 52 с.

53. Киселев, Е.С. Повышение эффективности шлифования заготовок с помощью ультразвука / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов, А.Н. Тулисов // Автомобильная промышленность. № 4. - 2001. — С. 37 - 38.

54. Киселев, Е.С. Применение ультразвуковой техники подачи СОЖ для повышения эффективности плоского шлифования с непрерывной правкой круга / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов, A.A. Яшин // СТИН, 2006. — № 10.-С. 33-36.

55. Киселев, Е.С. Реализация потенциала функциональных действий СОЖ при механической обработке на основе рационального примененияультразвука / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов // Вестник двигателе-строения. Запорожье: Мотор Сич, 2007. - № 2. - С. 112-117.

56. Киселев, Е.С. Тепловая напряженность и эффективность плоского торцового шлифования с применением в качестве СОТС ионизированного воздуха / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов, В.А. Коршунов // Вестник машиностроения, 2007. № 8. - С. 59 - 61.

57. Киселев, Е.С. Теплофизика правки шлифовальных кругов с применением СОЖ. Ульяновск: УлГТУ, 2001.-170 с.

58. Киселев, Е.С. Теплофизический анализ концентрированных операций шлифования / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов. — Ульяновск: УлГТУ, 2002.- 140 с.

59. Киселев, Е.С. Технологическое обеспечение качества деталей с биметаллическими поверхностными слоями в процессе механической обработки / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов, В.А. Коршунов // Упрочняющие технологии и покрытия, 2008. № 3. - С. 29 - 33.

60. Киселев, Е.С. Ультразвуковая обработка СОЖ при шлифовании заготовок деталей / Е.С.-Киселев, В.Н. Ковальногов, А.Н. Унянин // Автомобильная промышленность, 2001. № 4. - С. 37 - 38.

61. Киселев, Е.С. Ультразвуковая релаксация технологических остаточных напряжений в шлифованных деталях / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов, A.A. Яшин // СТИН, 2006. № 1. - С. 18 - 21.

62. Киселев, Е.С. Ультразвуковое снятие технологических остаточных напряжений / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов // Техномир, 2008. № 2 (38).-С. 44-45.

63. Киселев, Е.С. Численное моделирование тепловых процессов при совмещенном шлифовании с применением ультразвуковой техники подачи СОЖ / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов // Изв. вузов. Машиностроение, 2000. -№ 3. С. 65-71.

64. Киселев, Е.С. Эффективность использования энергии ультразвукового поля при глубоком сверлении отверстий малых размеров / Е.С. Киселев, М.В. Табеев// Справочник. Инженерный журнал, 2007. -№ 9.-С. 24-33.

65. Киселев, Е.С. Эффективность применения новой ультразвуковой техники подачи СОЖ при совмещенном и фасонном шлифовании заготовок / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов, А.Н. Унянин // Вестник машиностроения, 2001. -№ 1.-С. 48-50.

66. Ковальногов, В.Н. Исследование термических деформаций при сверлении группы высокоточных отверстий / В.Н. Ковальногов, Ю.А. Полуэк-тов // Вестник УлГТУ, 2007. № 4. - С. 45 - 48.

67. Ковальногов, В.Н. Минимизация расхода СОЖ при шлифовании с ультразвуком // Справочник. Инженерный журнал, 2007. — № 7. — С. 17 — 21.

68. Ковальногов, В.Н. Теплофизический анализ как основа проектирования композиционных шлифовальных кругов / В.Н. Ковальногов, С.М. Ми-хайлин // Изв. вузов. Машиностроение, 2006. № 3. - С. 53 - 65.

69. Ковальногов, В.Н. Эффективность комбинированной обработки прецизионных валов точением и алмазным выглаживанием // Прогрессивные технологии и системы машиностроения: международный сборник научных трудов. Донецк: ДНТУ, 2007. - Вып. 34. - С. 109 - 114.

70. Ковальногов, H.H. Пограничный слой в потоках с интенсивными воздействиями. Ульяновск: УлГТУ, 1996. - 246 с.

71. Ковальногов, H.H. Управление турбулентным переносом в пограничном слое посредством наложенных периодических воздействий / H.H. Ковальногов, В.Н. Ковальногов, Е.Д. Надысева, О.Ю. Шахов // Изв. вузов. Авиационная техника, 1998. № 1. — С. 49 - 53.

72. Колубаев, A.B. Изменение структуры поверхности металлических материалов при трении с высокими нагрузками. Дис. . докт. физ.-мат. наук: 01.04.07 / Институт физики прочности и материаловедения СО РАН. — Томск, 1996.-292 с.

73. Королев, A.B. Исследование процессов образования поверхностей инструмента и детали при абразивной обработке. — Саратов: СГТУ, 1975. — 192 с.

74. Корчак, С.Н. Производительность процесса шлифования стальных деталей. М.: Машиностроение, 1974. - 280 с.

75. Кравченко, Б.А. Термопластическое упрочнение — резерв повышения прочности и надежности деталей машин / Б.А. Кравченко, В.Г. Круцило, Г.Н. Гутман. Самара: СамГТУ, 2000. - 216 с.

76. Кравченко, Б.А. Теория формирования поверхностного слоя деталей машин при механической обработке. Куйбышев: КПтИ, 1981. - 90 с.

77. Кравченко, Б.А. Физические аспекты теории процесса резания металлов / Б.А. Кравченко, А.Б. Кравченко. Самара: СамГТУ, 2002. - 167 с.

78. Крагельский, И.В. Основы расчетов на трение и износ / И.В. Крагель-ский, М.Н. Добычин, B.C. Комбалов. -М.: Машиностроение, 1977. 526 с.

79. Кремень, З.И. Технология шлифования в машиностроении / З.И. Кремень, В.Г. Юрьев, А.Ф. Бабошкин. СПб.: Политехника, 2007. - 424 с.

80. Кузнецов, В.Д. Физика резания и трения металлов и кристаллов. Избранные труды. М.: Наука, 1977. - 310 с.

81. Кулаков, Ю.М. Предотвращение дефектов при шлифовании / Ю.М. Кулаков, В.А. Хрульков, И.В. Дунин-Барковский. — М.: Машиностроение, 1975.- 144 с.

82. Кумабэ, Д. Вибрационное резание / Перевод с яп. C.JI. Масленникова; Под ред. И.И. Портнова и В.В. Белова. М.: Машиностроение, 1985. — 424 с.

83. Латышев, В.Н. Повышение эффективности СОЖ. М.: Машиностроение, 1985.-64 с.

84. Лоладзе, Т.Н. Износ алмазов и алмазных кругов / Т.Н. Лоладзе, Г.В. Бо-кучава. М.: Машиностроение, 1967. - 113 с.

85. Макаров, А.Д. Оптимизация процессов резания. М.: Машиностроение, 1974.-250 с.

86. Макаров, В.Н. Термомеханика высокоскоростной лезвийной обработки / В.Н. Макаров, С.Л. Проскуряков // Вестник машиностроения. 1993. — №5-6.-С. 28-29.

87. Малыгин, Г.А. Процессы самоорганизации дислокаций и пластичность кристаллов / Успехи физических наук. Т. 69. - № 9, 1999. - С. 979 — 1010.

88. Марков, А.И. Влияние вынужденных ультразвуковых колебаний малой амплитуды на процесс резания металлов // В кн. «Развитие теории и практики внедрения ультразвуковой технологии в машиностроении». — М.: Машиностроение, 1965. С. 126 - 136.

89. Марков, А.И. Кинематика процесса резания при возбуждении ультразвуковых колебаний инструмента // Ультразвуковая техника, 1964. № З.-С. 22-23.

90. Марков, А.И. Ультразвуковое резание труднообрабатываемых материалов. М.: Машиностроение, 1968. - 266 с.

91. Марков, С.Г. Механическая обработка титановых сплавов. Рига: МИПКСНХ Латв. ССР, 1983.-40 с.

92. Марочник сталей и сплавов / Под ред. В.Г. Сорокина. М.: Машиностроение, 1989. — с.

93. Маслов, E.H. Теория шлифования материалов. М.: Машиностроение, 1974.-320 с.

94. Маталин, A.A. Качество поверхности и эксплуатационные свойства деталей машин. М.-Л.: Машгиз, 1956. — 252 с.

95. Маталин, A.A. Точность механической обработки и проектирование технологических процессов. — Л.: Машиностроение, 1970. — 320 с.

96. Нерубай, М.С. Резание жаропрочных и титановых сплавов с помощью ультразвука. Куйбышев: Куйбышевское книжное изд-во, 1964. — 46 с.

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

98. Нерубай, М.С. Формирование остаточных напряжений при комбинированном электромеханическом и ультразвуковом упрочнении / М.С. Нерубай, А.П. Овчинников // Поверхностное упрочнение деталей машин и инструментов. Куйбышев: КуАИ, 1976. — С. 71 -74.

99. Овсеенко, А.Н. Технологические проблемы обеспечения качества поверхностного слоя деталей машин // Инженерия поверхности. Приложение к журналу: Справочник. Инженерный журнал. М.: Машиностроение, 2002. - № 9. - С. 10 - 12.

100. Островский, Л.А. Введение в теорию модулированных волн /Л.А. Островский, А.И. Потапов. М.: Физматлит, 2003. - 400 с.

101. Панин, В.Е. Поверхностные слои нагруженных твердых тел как мезо-скопический структурный уровень деформации // Физическая мезомеха-ника 2001. - Т. 4.-№3.-С. 5-22.

102. Панин, В.Е. Структурные уровни пластической деформации и разрушения / В.Е. Панин, Ю.В. Гриняев, В.И. Данилов и др. — Новосибирск: Наука, 1990.-225 с.

103. Патент РФ 2146601. Устройство для подачи смазочно-охлаждающей жидкости / Е.С. Киселев, А.Н. Унянин, Д.Г. Нечаев, В.Н. Ковальногов // Официальный бюллетень «Изобретения. Полезные модели». 2000. — №8.-4.1.-C. 134.

104. Патент РФ 2151044. Способ подачи смазочно-охлаждающей жидкости / Е.С. Киселев, А.Н. Унянин, В.И. Деревянко, В.Н. Ковальногов, A.B. Семенов // Официальный бюллетень «Изобретения. Полезные модели». — 2000. № 17. - Ч. II. - С. 338.

105. Патент РФ 2152297. Способ подачи смазочно-охлаждающей жидкости / Е.С. Киселев, А.Н. Унянин, A.B. Семенов, В.Н. Ковальногов, В.И. Дере-вянко // Официальный бюллетень «Изобретения. Полезные модели». — 2000. № 19. - Ч. III. - С. 422.

106. Патент РФ 2157311. Устройство для подачи смазочно-охлаждающей жидкости / Е.С. Киселев, А.Н. Унянин, В.Н. Ковальногов, Д.Е. Нечаев // Официальный бюллетень «Изобретения. Полезные модели». 2001. — №28.-4. И.-С. 221.

107. Патент РФ 2164855. Устройство для непрерывной правки шлифовального круга / Е.С. Киселев, А.Н. Унянин, А.Н. Тулисов, С.Е. Королев, В.Н. Ковальногов // Официальный бюллетень «Изобретения. Полезные модели».-2001.-№ 10.-Ч. I.-C. 203.

108. Патент РФ 2276004. Способ шлифования / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов, М.А. Чудинов // Официальный бюллетень «Изобретения. Полезные модели». 2006. - № 13. - Ч. III. - С. 863.

109. Патент РФ 2279963. Устройство для подачи смазочно-охлаждающей жидкости при обработке отверстий малого диаметра / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов, М.В. Табеев // Официальный бюллетень «Изобретения. Полезные модели». 2006. - № 20. - Ч. I. - С. 250.

110. Патент РФ 2284878. Устройство для подачи смазочно-охлаждающих жидкостей при обработке отверстий малого диаметра / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов, М.В. Табеев // Официальный бюллетень «Изобретения. Полезные модели». 2006. -№ 28. - Ч. I. - С. 132.

111. Патент РФ 2329131. Способ создания регулярного микрорельефа на цилиндрических заготовках / Е.С. Киселев, В.Н. Ковальногов, З.В. Степче-ва // Официальный бюллетень «Изобретения. Полезные модели». — 2008. № 20. - Ч.Ш - С. 841 - 842.

112. Пилинский, В.И. Исследование температур при абразивном шлифовании быстрорежущих сталей / В.И. Пилинский, C.B. Николаев // Теплофизика технологических процессов: сборник научных трудов. Саратов: СГУ, 1973. - Вып. 1.-С. 69-74.

113. Подзей, A.B. Технологически остаточные напряжения. — М.: Машиностроение, 1973. 305 с.

114. Подосенова, H.A. Тепловые явления при шлифовании закаленной стали // Качество поверхностей деталей машин. — М.: Изд-во АН СССР, 1959.-С. 41-45.

115. Подураев, В.Н. Обработка резанием с вибрациями. -М.: Машиностроение, 1970.-352 с.

116. Подураев, В.Н. Резание труднообрабатываемых материалов. М.: Машиностроение, 1974. - 252 с.

117. Подураев, В.Н. Улучшение охлаждающих свойств СОЖ при возбуждении ультразвуковых колебаний / В.Н. Подураев, A.A. Суворов, Г.С. Ов-сепян // Станки и инструмент, 1975. № 6. - С. 31 - 32.

118. Полухин, П.И. Физические основы пластической деформации / П.И. По-лухин, С.С. Горелик, K.M. Воронцов. -М.: Металлургия, 1982. 584 с.

119. Прокофьев, А.Н. Инженерия резьбовых поверхностей // Инженерия поверхности. Приложение к журналу: Справочник. Инженерный журнал. -М.: Машиностроение, 2001. № 10. - С. 11 - 13.

120. Пуховский, Е.С. Обработка высокопрочных материалов / Е.С. Пуховс-кий, А.П. Гавриш, Е.Ю. Грищенко. — Киев: Техника, 1983. 134 с.

121. Рапопорт, Л.С. Уровни пластической деформации поверхностных слоев и их связь с процессом изнашивания // Трение и износ. — 1983. — Т. 4. — № 1.-С. 121-131.

122. Режимы резания на работы, выполняемые на шлифовальных и доводочных станках с ручным управлением и полуавтоматах. Справочник / Д.В. Ардашев, Д.Е. Анельчик, Г.И. Буторин, A.A. Дьяконов и др. Челябинск: АТОСКО, 2007. - 384 с.

123. Резников, А.Н. Теплофизика процессов механической обработки материалов. М.: Машиностроение, 1981. -234 с.

124. Резников, А.Н. Теплофизика резания. М.: Машиностроение, 1969. -288 с.

125. Рубцов, В.Е. Моделирование деформационных и тепловых процессов в поверхностном слое упруго-пластичного материала при трении. Дис. . канд. физ.-мат. наук: 01.04.07. // Институт физики прочности и материаловедения СО РАН. Томск, 2004. - 145 с.

126. Рыжов, Э.В. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин / Э.В. Рыжов, А.Г. Суслов, В.П. Федоров. М.: Машиностроение, 1979. - 175 с.

127. Рыжов, Э.В. Технологические методы повышения износостойкости деталей машин. Киев: Наукова думка, 1984. - 270 с.

128. Самарин, Ю.П. Технологическое обеспечение точности фасонных поверхностей при шлифовании и финишной абразивной обработке /Ю.П.Самарин, А.Н. Филин, В.Г. Рахчеев. М.: Машиностроение, 1999.-300 с.

129. Силин, С.С. Метод подобия при резании материалов. — М.: Машиностроение, 1979. 152 с.

130. Смазочно-охлаждающие технологические средства и их применение при обработке резанием: справочник / Под общ. ред. JI.B. Худобина. М.: Машиностроение, 2006. - 544 с.

131. Смелянский, В.М. Механика упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием. М.: Машиностроение, 2002. — 300 с.

132. Смелянский, В.М. Механика формирования поверхностного слоя деталей при резании / В.М. Смелянский, В.Ю. Блюменштейн // Инженерия поверхности. Приложение к журналу: Справочник. Инженерный журнал. М.: Машиностроение, 2002. - № 9. - С. 16 - 20.

133. Старков, В.К. Дислокационные представления о резании металлов. — М.: Машиностроение, 1979. 160 с.

134. Старков, В.К. Шлифование высокопористыми кругами. М.: Машиностроение, 2007. — 688 с.

135. Сулима, A.M. Качество поверхностного слоя и усталостная прочность деталей из жаропрочных и титановых сплавов / A.M. Сулима, М.И. Евстигнеев. М.: Машиностроение, 1974. - 256 с.

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

137. Суслов, А.Г. Инженерия поверхностей деталей резерв в повышении конкурентоспособности машин // Инженерия поверхности. Приложение к журналу: Справочник. Инженерный журнал. - М.: Машиностроение, 2001. -№ 4. - С. 3 - 9.

138. Суслов, А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. — М.: Машиностроение, 2000. 320 с.

139. Суслов, А.Г. Научно-технические направления развития инженерии поверхности // Инженерия поверхности. Приложение № 8 к журналу: Справочник. Инженерный журнал. — М.: Машиностроение, 2002. — № 8. С. 2 -5.

140. Суслов, А.Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя деталей. М.: Машиностроение, 1987. — 208 с.

141. Теплофизика механической обработки / A.B. Якимов, П.Т. Слободяник,

142. A.B. Усов. Одесса: Лыбидь, 1991. - 240 с.

143. Термодинамика и теплопередача / A.B. Болгарский, Г.А. Мухачев,

144. B.К. Щукин. -М.: Высшая школа, 1975.-495 с.

145. Технологические свойства СОЖ для обработки резанием / Под ред. М.И. Клушина. -М.: Машиностроение, 1992.-270 с.

146. Тимошенко, С.П. Теория упругости / С.П. Тимошенко, Дж. Гудьер. М.: Наука, 1975.-576 с.

147. Торбило, В.М. Алмазное выглаживание. М.: Машиностроение, 1972. — 104 с.

148. Тотай, A.B. Физические аспекты обеспечения усталостной прочности деталей машин // Инженерия поверхности. Приложение № 8 к журналу: Справочник. Инженерный журнал. М.: Машиностроение, 2002. — № 8. - С. 20-21.

149. B.Ю. Богуненко // Физика твердого тела. Т. 45. — Вып. 5, 20031. C. 836-841.

150. Ультразвук. Маленькая энциклопедия / Под ред. И.П. Голяминой. М.: Советская энциклопедия, 1979. -400 с.

151. Унянин, А.Н. Научное и технологическое обеспечение шлифования заготовок из пластичных сталей и сплавов с предотвращением засаливания абразивных кругов. Дис. . докт. техн. наук: 05.03.01 / Ульяновский гос. техн. унив. Ульяновск, 2006. — 537 с.

152. Унянин, А.Н. Повышение эффективности совмещенного шлифования путем рационального применения технологических жидкостей. Дис. . канд. техн. наук: 05.02.08 / Ульяновский политехи, институт. Ульяновск, 1986.-194 с.

153. Федонин, О.Н. Инженерия поверхности детали с позиции ее коррозионной стойкости // Инженерия поверхности. Приложение к журналу: Справочник. Инженерный журнал. М.: Машиностроение, 2001.- №10.— С. 17-19.

154. Федонин, О.Н. Инженерия поверхностного слоя деталей с позиции накопленной внутренней энергии // Инженерия поверхности. Приложение № 8 к журналу: Справочник. Инженерный журнал. М.: Машиностроение, 2002. - № 8. - С. 23 - 24.

155. Федонин, О.Н. Технологическое обеспечение коррозионной стойкости деталей из конструкционных сталей в условиях электрохимической коррозии. Дис. . докт. техн. наук: 05.02.08, 05.03.01 / Брянский гос. техн. унив. Брянск, 2004. - 322 с.

156. Физико-математическая теория процессов обработки материалов и технологии машиностроения / Под общ. ред. Ф.В. Новикова и A.B. Якимова. В 10 т. Т. 2 «Теплофизика резания материалов». — Одесса: ОНПУ, 2003. - 625 с.

157. Физико-математическая теория процессов обработки материалов и технологии машиностроения / Под общ. ред. Ф.В. Новикова и A.B. Якимова. В 10 т. Т. 6 «Качество обработки деталей машин». — Одесса: ОНПУ, 2003.-716 с.

158. Физико-химические и теплофизические свойства смазочных материалов / Г.И. Чередниченко, Г.Б. Фройштетер, П.М. Ступак и др. Л.: Химия, 1986.-224 с.

159. Физические свойства сталей и сплавов, применяемых в энергетике: Справочник / Под ред. Б.Е. Неймарка. -М.: Энергия, 1967. 240 с.

160. Филимонов, JI.H. Особенности стружкообразования в условиях локального термопластического сдвига / JI.H. Филимонов, Л.Н. Петрашина // Вестник машиностроения. 1993. — № 5-6. - С. 23 — 25.

161. Фригер, И.В. Термическая обработка сплавов. — Л.: Машиностроение, 1982.-304 с.

162. Хандожко, A.B. Напряженно-деформированное состояние в поверхностном слое деталей при обработке резанием // Инженерия поверхности. Приложение к журналу: Справочник. Инженерный журнал. М.: Машиностроение, 2001. - № 10. - С. 13-16.

163. Хасуй, А. Наплавка и напыление / Хасуй А., Морикаги О. М.: Машиностроение, 1985. - 240 с.

164. Хворостухин, Л.А. Повышение несущей способности деталей машин поверхностным упрочнением / Л.А. Хворостухин, СВ. Шишкин, А.П. Ковалев, P.A. Ишмаков. М.: Машиностроение, 1980. - 63 с.

165. Хилл, Р. Математическая теория пластичности. М.: Физматгиз, 1965. -408 с.

166. Химико-термическая обработка металлов и сплавов / Г.В. Воронин и др. М.: Металлургия, 1981. - 424 с.

167. Худобин, JI.B. Минимизация засаливания шлифовальных кругов / JI.B. Худобин, А.Н. У нянин. Ульяновск: УлГТУ, 2007.-298 с.

168. Худобин, JI.B. Повышение эффективности шлифовальных операций путем совершенствования техники применения СОЖ / Л.В. Худобин, В.В. Ефимов, И.Л. Худобин. М.: НИИМАШ, 1984. - 76 с.

169. Худобин, Л.В. Шлифование заготовок клиновидных изделий / Л.В. Худобин, А.Ш. Хусаинов. Ульяновск: УлГТУ, 2007. - 249 с.

170. Худобин, Л.В. Шлифование композиционными кругами / Л.В. Худобин, Н.И. Веткасов. Ульяновск: УлГТУ, 2004. - 256 с.

171. Цвиккер, У. Титан и его сплавы. — М.: Металлургия, 1979. — 512 с.

172. Черепанов, Г.П. Механика хрупкого разрушения. — М.: Наука, 1974. — 640 с.

173. Чигарев, A.B. ANS YS для инженеров: Справочное пособие / A.B. Чига-рев, A.C. Кравчук, А.Ф. Смалюк. М.: Машиностроение-1, 2004. — 512 с.

174. Чистосердов, П.С. Комбинированные инструменты для отделочно-уп-рочняющей обработки. Мн.: Беларусь, 1977. — 128 с.

175. Шлихтинг, Г. Теория пограничного слоя. — М.: Наука, 1974. — 711 с.

176. Шнейдер, Ю.Г. Эксплуатационные свойства деталей с регулярным микрорельефом. -Л.: Машиностроение, 1982. 248 с.

177. Якимов, A.B. Оптимизация процесса шлифования. М.: Машиностроение, 1975. -176 с,

178. Якимов, A.B. Управление процессом шлифования / A.B. Якимов, А.Н. Пар-шаков, В.И. Свирщев, В.П. Ларшин. Киев: Техника, 1983. - 184 с.

179. Ящерицын, П.И. Прогрессивная технология финишной обработки деталей / П.И. Ящерицын, С.А. Попов, М.С. Наерман. Минск: Беларусь, 1978. — 175 с.

180. Ящерицын, П.И. Теория резания / П.И. Ящерицын, Е.Э. Фельдштейн, М.А. Корниевич. Минск: Новое знание, 2005. - 512 с.

181. Ящерицын, П.И. Технологическая наследственность в машиностроении / П.И. Ящерицын, Э.В. Рыжов, В.И. Аверченков // Минск: Наука и техника, 1977.-221 с.

182. Ящерицын, П.И. Шлифование с подачей СОЖ через поры круга / П.И. Ящерицын, И.П. Караим. Минск: Наука и техника, 1974. - 256 с.

183. Chaboche, J.L. Equations for Cyclic Plasticity and Cyclic Viscoplasticity // International Journal of Plasticity, 1989. Vol. 7. - P. 247 - 302.

184. Chaboche, J.L. On Some Modifications of Kinematic Hardening to Improve the Description of Ratcheting Effects // International Journal of Plasticity, 1991.-Vol. 7.- P. 661-678.

185. Chandra, S. Effects of grinding variables on the residual stresses / Chandra, S, Pandey P.C., Aggarwal S.K. // J. Inst. Eng. (India) Mech. Eng. Div., 1971. -51. No. 7. -Pt. 4.- P. 160- 164.

186. Flom, D.G. High-speed machining / D.G. Flom, R. Komanduri // Metal Handbook. Vol. 16. - Machining ASM International, 1989. - P. 597 - 606.

187. Jaeger, J.C. Moving sources of heat and the temperature of sliding contacts // Proc. Royal Soc. of New South Wales, 1942. Vol. 76. - P. 203 - 224.

188. Jen, T.-C. A variable heat flux model of heat transfer in grinding: model development / Jen, T.-C., Lavine A.S. // Journal of Heat Transfer, 1995. Vol. 117.-P. 473-478216. Jen, T.-C. A variable heat flux model of heat transfer in grinding with boiling

189. Jen T.-C., Lavine A.S. // Journal of Heat Transfer, 1996. Vol. 118. -P. 463-470.

190. Guhring, K. Schneller Schliff Schleifmaschinen auslegen fur eine hohe Bear-beitungsgeshwindikeit / Guhring K.,Yegenoglu K. //Maschinenmarkt, 1993. — 99, No. 36.-P. 38-44.

191. Guo, G. Heat transfer in grinding / Guo G., Malkin S. // Journal of Material Processing and Manufacturing Science, 1990. Vol. 1. - P. 16-27.

192. Guo, G. Analysis of energy partition in grinding / Guo G., Malkin S. // ASME Journal of Engineering for industry, 1995. — Vol. 117. — P. 55 61.

193. Lavine, A.S. Coupled heat transfer to workpiece, wheel and fluid in grinding, and the occurrence of workpiece burn / Lavine A.S., Jen T.-C. // Int. J. Heat and Mass Transfer, 1991. Vol. 34. - No. 4/5. - P. 983-992.

194. Lavine, A.S. Thermal aspects of grinding: Heat transfer to workpiece, wheel, and fluid / Lavine A.S., Jen T.-C. // Transactions of ASME, 1991. Vol. 113.-P. 296-303.

195. Lee, D.G. An experimental study of thermal aspects of cylindrical plunge grinding / Lee D.G., Zerkle R.D., Desruisseaux N.R. // Pap. ASME, 1971. 8 p.

196. Lindenbeck, D.A. Residual stresses in workpieces ground with varicus abrasives / Lindenbeck D.A., Witt E. // Ind. Diamond Rev. 1972, Aug. -P. 344-350.

197. Malkin, S. Grinding technology: theory and applications of machining with abrasives // Ellis Horwood Ltd., Chichester and John Wiley, New York, 1989.

198. Malkin, S. Thermal aspects of grinding. Part 1 energy partition / Malkin S., Anderson R.B. // ASME Journal of Engineering for industry, 1974. - Vol. 96.-P. 1177- 1183.

199. Malkin, S. Energy partition and cooling during grinding / Malkin S., Guo C. // Proc. 3rd Int. Machining & Grinding Conf., Cincinnati, Ohio, Oct. 4-7, 1999.

200. Pearce, T.R.A. The application of continuous dressing in creep feed grinding / T.R.A. Pearce, T.D. Howes, T.V. Stuart // Proc. 20-th Int. MIDR Conf., Birmingham, 1980. P. 383 393.

201. Peirce, D. A tangent modulus method for rate dependent solids / D. Peirce, C.F. Shih, and A. Needleman // Computers & Structures, 1984. Vol. 18. -P. 975-988.

202. Perzyna, P. Fundamental problems in viscoplasticity // Advances in Applied Mechanics, 1968. Vol. 9. - Academic Press, New York. - P. 313 - 377.

203. Sato, K. Grinding temperatures // Bull, of Japan Society of Grinding Engineers, 1961.-Vol. 1.-P. 31-33.

204. Shaw, M.C. Metal cutting principles // Oxford University Press, London, 1984.-251 p.

205. Schulz, H. Aspects in cutting mechanism in high-speed cutting / H. Schulz, G. Spur // Annals of CIRP, 1989. Vol. 38. - No. 1. - P. 51 - 54.

206. Schulz, H. High-speed machining / H. Schulz, T. Moriwaki // Annals of CIRP, 1992. Vol. 41. - No. 2. - P. 637 - 643.

207. Takazawa, K. Thermal aspects of the grinding operation // IDR. Ind. Diamond Rev., 1972, Ap. P. 143 - 149.

208. Toncelli, L. High Speed Milling. Treviso: Breton S.p.A., 2001. - 72 p.

209. Werner, G. Spanbildungsprozess und Temperaturbe-einflussung des Werkstucs beim Schleifen. / Werner G., Dederichs M. // Ind.-Anz., 1972. — Vol. 94. No. 98. - P. 2348 - 2352.

210. Wokabayashi, M. Experimental research on elements composing residual stresses in surface grinding / Wokabayashi M., Nakayama M. // Bulletin of the Japan Society of Precision Engineering, 1979. Vol. 13. - No. 2. — P. 75-81.

211. Zhu, B. Energy partition to the workpiece for grinding of ceramics / Zhu B., Guo C., Sunderland J.E., Malkin S. // Annals of the CIRP, 1995. Vol. 44. -No. l.-P. 267-271.