автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.07, диссертация на тему:Повышение эффективности механической и физико-технической обработки деталей типа оболочек вращения из конструкционной керамики

На правах рукописи

Шкарупа Михаил Игоревич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕХАНИЧЕСКОЙ И ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ТИПА ОБОЛОЧЕК ВРАЩЕНИЯ ИЗ КОНСТРУКЦИОННОЙ КЕРАМИКИ

Специальность 05.02.07 - Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки

2 4 НОЯ 2011

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

005003318

Москва-2011

005003318

Диссертационная работа выполнена на кафедре "Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты" в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Российский университет дружбы народов (РУДН)", г. Москва.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Рогов Владимир Александрович (Российский университет дружбы народов)

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Балыков Александр Викторович (Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»)

доктор технических наук, профессор Куликов Михаил Юрьевич (Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ))

Ведущая организация:

ОАО «ЦКБ Спецрадиоматериалов»

Защита состоится «17» января 2012 г. в 15.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.203.16 при ФГБОУ ВПО «Российский университет дружбы народов» по адресу: 113090, г. Москва, Подольское шоссе, дом 8/5, ауд. 109.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО РУДН по адресу: 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д.б.

Автореферат разослан « ноября 2011 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент J .^¡^ В.В. Соловьёв

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

В различных областях машиностроения широкое применение в качестве материала для производства изделий находит конструкционная керамика. Всё более широкое использование конструкционной керамики в науке и технике и постоянно возрастающие требования к изделиям на основе этого класса материалов выдвигают проблемы, связанные с оптимизацией технологических процессов их изготовления и обработки. Конструкционная керамика обладает высокой твердостью, износостойкостью, прочностью, повышенной хрупкостью, и, вследствие этого, сложностью обработки. Особое место в ряду деталей из конструкционной керамики занимают ответственные детали, работающие при высоких температурах и трибологических нагрузках.

Большой вклад в изучение процессов шлифования конструкционной керамики, стекла и композиционных материалов внесли A.B. Балыков, В.В. Гусев, Н.В. Никитков, В.П. Бахарев, Л.Ф. Калафатова, Д.Б. Ваксер, В.Н. Старов, З.И. Кремень, В.А. Хрульков, П.И. Ящерицын, В^ Рогов, Е.И. Суздальцев, М.Ю. Русин. За рубежом (ФРГ, США, Япония) Й. Гетц, Х.Коуши, Р. Херольд, Ц. Русснер.

Одним из важнейших элементов современных скоростных ракет, управляемых методом радиолокационного наведения на цель, является головной радиопрозрачный антенный обтекатель. В настоящее время большинство зенитных ракет, стоящих на вооружении стран НАТО и России, оснащены обтекателями из кварцевой керамики, поэтому кварцевая керамика (БЮг) выбрана как основной материал для исследований по механической и физико-технической обработке в данной работе. Обтекатель имеет форму сложнопрофильной оболочки вращения двойной кривизны. При механической обработке оболочки возникает ряд технологических проблем:

- появление магистральных трещин на поверхности оболочки;

- быстрый износ шлифовальных кругов;

- низкая производительность шлифования;

- неравномерность сил резания в процессе обработки, что является причиной разрушения заготовки при механической обработке.

Цель работы: повышение комплексной эффективности механической и физико-технической обработки деталей из конструкционной керамики за счёт автоматизированного выбора рациональных режимов резания на примере исследования обработки детали «оболочка вращения двойной кривизны».

Задачи.

1. Провести исследования для установления зависимости факторов режимов шлифования на качество поверхности кварцевой керамики.

2. Разработать математические модели зависимости шероховатости поверхности керамических деталей от режимов механической обработки для основных схем шлифования.

3. Исследовать силовые зависимости и их влияние на процесс обработки оболочек вращения.

4. Разработать математические модели основных параметров эффективности механической обработки деталей из кварцевой конструкционной керамики типа оболочки вращения двойной кривизны.

5. Исследовать экспериментально и при помощи компьютерных моделей характер микроразрушения поверхности конструкционной керамики от действия алмазных зерен абразивного круга на поверхность заготовок.

6. Подготовить рекомендации для выбора наиболее эффективных режимов обработки керамических деталей типа оболочек вращения путём создания специальной программы расчета оптимальных режимов обработки.

7. Провести исследование по влиянию магнетронного напыления покрытий на обработанную поверхность кварцевой керамики с целью блокирования микротрещин в дефектном слое и упрочнения поверхности.

8. Разработать математические модели параметров адгезии и толщины напыляемого покрытия на обработанную поверхность керамических деталей в зависимости от факторов технологического процесса в магнетроне.

Методы исследований.

Математическое и компьютерное моделирование механической обработки, методы статистической обработки результатов, лабораторные методы микроскопических и физико-механических исследований. Выполнение стендовых испытаний. Для сбора данных была разработана система контроля режимов резания. Экспериментальные исследования проводились в производственных условиях с использованием современного оборудования.

Научная новизна.

1. Получены зависимости шероховатости поверхности от основных технологических факторов при плоском и круглом шлифовании кварцевой керамики.

2. Получены математические модели шероховатости поверхности и установлены значимые факторы при плоском и круглом шлифовании керамических деталей для различных способов механической обработки.

3. Установлены зависимости максимально-допустимых сил резания от области работы инструмента при шлифовании керамических оболочек вращения.

4. Получены математические модели для шероховатости поверхности при наружном и внутреннем шлифовании оболочки вращения и выявлены значимые факторы, влияющие на качество поверхности.

5. Получены зависимости в виде математических моделей для стойкости шлифовальных кругов и эффективной мощности шлифования, также установлено оптимальное число опытов для проведения исследований.

6. Установлены области критических напряжений при шлифовании поверхности кварцевой керамики и установлен механизм роста микротрещин в дефектном слое во время абразивной обработки.

7. Проведены исследования по напылению покрытия оксида кремния (БЮг) на поверхность керамических образцов после шлифования и получены математические модели для адгезии и толщины покрытий при маг-нетронном напылении на обработанные поверхности.

Практическая значимость.

1. Разработана авторская программа «ШлифКер» для расчёта оптимальных режимов шлифования при задании необходимой шероховатости оболочек вращения из кварцевой керамики.

2. Создана система контроля режимов резания (шлифования) в зависимости от мощности шлифования.

3. В результате исследований и внедрения программы расчёта «ШлифКер» разработаны рекомендации для оптимальной настройки станка и режимам шлифования оболочек вращения, позволяющие повысить производительность в 5,5 раза по сравнению с типовым технологическим процессом.

4. Получены положительные результаты при напылении покрытий в магнетроне, позволяющие заращивать и блокировать распространение микротрещин на поверхности керамики без изменения шероховатости.

Личный вклад автора. Основу диссертационной работы составляют результаты экспериментальных исследований, которые выполнены, обработаны и обобщены лично автором или при его непосредственном участии.

Апробация работы. Основные результаты докладывались на научно-практических конференциях:

- Всероссийская конференция «Будущее машиностроения России 2009-2011» г. Москва, МГТУ им. Баумана;

- XXI Международная конференция молодых учёных по современным проблемам машиноведения (МИКМУС-2009), г. Москва, Институт машиноведения РАН, 2009 г;

- «Инженерные системы ТЕСИС-2010», г. Москва, РУДН;

- «Конструкции и технологии получения изделий из неметаллических материалов» г. Обнинск 2010 г;

- «Национальная научно-техническая конференция 2011», Иркутская обл., Форум «Инженеры будущего - 2011»;

- «Техника и технологии. Пути инновационного развития 2011», Юго-западный государственный университет, г. Курск;

Работа является победителем регионального конкурса молодёжных инновационных научно-технических проектов по программе «У.М.Н.И.К.-2011». Получен грант от Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.

Результаты работы внедрены в опытное производство на ФГУП Обнинское научно-производственное предприятие «Технология», НП «Калужский региональный центр наноиндустрии» и ООО «Керамические материалы и технологии».

Публикации. По результатам проведённых исследований опубликована 21 работа, в числе которых 9 работ в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав и приложений. Содержит 189 страниц машинописного текста, 67 рисунков, 61 таблицу, библиографию из 146 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы.

В первой главе диссертации рассмотрен обзор исследований по основным вопросам механической обработки конструкционной технической керамики. Было установлено, что конструкционную керамику, обладающую высокой твердостью и хрупкостью возможно обрабатывать как механически, так и используя комбинированные методы физико-технической обработки. Самый распространённый способ обработки -алмазное шлифование, необходимое для удаления технологического припуска и формирования шероховатости поверхности. Для доводки поверхности возможно использование ультразвуковой обработки с применением свободных абразивов. Для резки заготовок возможно также использование гидроабразивной и лазерной обработки. Точение и фрезерование применяются только для необожженной керамики. При механической обработке деталей из конструкционной керамики они могут разрушаться из-за внутренних напряжений, возникающих в процессе обжига керамики или снятия технологического припуска при обработке. Для описания процессов трещинообразования при механической обработке керамических деталей основной теорией является теория Гриффитса-Ирвина.

Влияние режимов шлифования на шероховатость поверхности керамических материалов аналогично тому, что и при шлифовании металлов, т.е. шероховатость уменьшается при малой глубине резания, низкой скорости вращения заготовки и высокой скорости шлифования. В качестве смазочно-охлаждающей технологической среды (СОТС) для обработки деталей из керамики в основном применяется вода.

В литературных источниках отсутствуют данные по режимным характеристикам для обработки сложнопрофильных деталей вращения из кварцевой конструкционной керамики. Отсутствуют зависимости по износу, стойкости алмазных кругов, а также мощности шлифования при обработке деталей из кварцевой конструкционной керамики.

Комплексная эффективность механической обработки керамических заготовок определяется:

- конструкцией оборудования: уровнем автоматизации и скоростью движения инструментов и заготовок, прочностью и жесткостью станка;

- качеством инструментов, эффективностью способов правки или восстановления режущей способности инструментов;

- структурой технологического процесса, то есть количеством операций шлифования и доводки. Объективное исключение хотя бы одной операции из технологии при сохранении качества существенно повышает эффективность обработки;

- оптимизацией режимов механической обработки.

Для оценки эффективности процесса шлифования и качества (работоспособности) шлифовальных инструментов используют различные показатели:

- Производительность процесса обработки, которая определяется объёмом снятого материала за единицу времени ()м, см3/мин;

- Износ абразивного инструмента, который определяется его расходом за единицу времени Qa, мм3/мин;

- Период стойкости инструмента Г, мин;

- Шероховатость обработанной поверхности Яа, мкм.

- Мощность шлифования Ы, кВт, позволяющая оценить энергозатраты при обработке.

В заключении первой главы уточнена цель работы и сформулированы задачи исследований.

Во второй главе диссертации были исследованы процессы плоского и круглого шлифования конструкционной кварцевой керамики, которая применяется для производства обтекателей ракет. Для построения математических моделей параметра шероховатости поверхности были выбраны самые значимые технологические факторы. Сначала были проведены однофакторные эксперименты по плоскому и круглому шлифованию ке-

рамических образцов для определения тенденций изменения шероховатости.

В экспериментах были использованы алмазные круги на металлической связке различных диаметров зернистостью 320/250 мкм для плоскошлифовального станка модели 3JI722B, чашечные алмазные круги и круги из карбида кремния 0125 мм зернистостью 120/200 мкм и 160/300 мкм для заточного станка модели ЗЕ642Е и круг 0500 мм зернистостью 250/200 для круглошлифовального станка модели ЗУ 13 IBM. Измерения параметра шероховатости поверхности производились при помощи портативного измерителя шероховатости TR-200.

После проведения полнофакторых экспериментов (ПФЭ) 43 , 24 и по методу латинского квадрата 53 в программе MatLab по шлифованию керамических образцов были рассчитаны и получены математические модели шероховатости поверхности в виде следующих уравнений регрессии:

- для плоского шлифования деталей из кварцевой керамики на плоскошлифовальных станках, когда варьируются три технологических фактора (настройки станка):

Ra = 21,467 • v^0472lni"'"",~0'7853. j°'n67

Яа = 21,28 •г^07571п5"°"~0,693 -?0'1285 (2)

- для обработки периферией круга на плоскошлифовальных станках, которые имеют возможность фиксации поперечной подачи и продольной скорости стола, когда варьируются четыре технологических фактора (настройки станка):

Т>п — АО 00 „-0.05331П (-0,8821 ,0,359 М,02751п^О() 0,06871п*„о„ ла-ч^гу-Уф -I '¿ирод (3)

- для плоского шлифования деталей из кварцевой керамики при обработке торцом карбидного (уравнение 4) и алмазного (уравнение 5) круга для заточных станков:

п - »» 0,07021п(+0,0341п5„ ()-0,2133

Ка = 1,11-укр (4)

п ЛП 0,06481ги+0,02971пх„„„[Г0,2208

где Яа - шероховатость поверхности, мкм; \>кр - скорость шлифовального круга, м/с; I - глубина резания, мм; я„род - продольная скорость стола, м/мин; ■?„„„- поперечная подача, мм/ход.

- для круглого шлифования цилиндрических деталей из кварцевой керамики при обработке периферией круга на универсальных круглошлифо-вальных станках:

Т>„ 10 0«; „0,47108 ,0,139135-0,104971пА- а

Ка = [¿,2э-$прод -г (6)

где 5„род~ продольная подача, мм/об.

По полученным уравнениям регрессии были построены поверхности отклика при фиксации на верхнем и нижнем уровнях.

Полученные математические модели дают возможность спрогнозировать значение шероховатости поверхности в зависимости от режимов обработки, а также определить необходимые режимы шлифования. В главе также приведен сравнительный анализ уравнений регрессии в зависимости от материала абразивных кругов и влияния технологических факторов (настроек станка) на шероховатость поверхности. Шлифование без СОТС кварцевой керамики оказалось неэффективно, т.к. произошёл катастрофический износ и засаливание абразивного инструмента.

Шлифование кварцевой керамики эффективно производить алмазным абразивным инструментом, хотя существенной разницы между значениями шероховатости при обработке алмазным или карбидным кругом нет.

Было определено, что во всех случаях шлифования кварцевой керамики при повышении скорости резания значение шероховатости поверхности уменьшается. При повышении глубины шлифования и подачи (продольной или поперечной) значение шероховатости увеличивается.

Изменение продольной скорости (минутной подачи) стола и поперечной подачи шлифовального круга при работе на плоскошлифовальном

Ка, мкм

2.5.......... ......

V кр, м/с

Рис.1. Поверхности отклика для уравнения 3

станке в одинаковой степени влияют на значение шероховатости поверхности. При круглом шлифовании цилиндрических деталей из кварцевой керамики «Ниасит» было доказано, что на значение шероховатости в основном оказывает глубина резания и продольная подача, а частота вращения заготовки влияет незначительно.

В зависимости от требуемого диапазона значений шероховатости возможно подобрать шлифовальный круг определенной зернистости и диаметра и, изменяя технологические режимы настройки станка, получать необходимое значение шероховатости.

Третья глава диссертации посвящена исследованиям эффективности механической обработки керамических деталей типа оболочек вращения двойной кривизны.

Был проведён конечно-элементный расчёт сил резания, действующих на оболочку вращения в процессе её механической обработки в программе А^УБ. Было выявлено, что силы резания действуют на оболочку вращения неравномерно при обработке за один проход. Максимальные критические силы резания, вызывающие разрушение заготовки оболочки при внутреннем и наружном шлифовании заготовки, когда заготовку базируют на двух опорах, независимо от толщины заготовки, возникают в основном на расстоянии 50 мм от торца, т.е. в начале резания.

При базировании заготовки оболочки на сплошной опоре картина максимально-допустимых радиальных сил резания отличается, и силы резания меньше, а это значит, что эффективнее применять оснастку сплошного типа. При наружной обработке детали максимально-допустимые радиальные силы резания больше, чем при внутренней обработке. Однако, при финишной обработке детали, установленной на сплошной опоре, раз-

а)

б)

Рис.2. Трёхмерные модели внутренней - а и наружной - б механической обработки оболочки вращения с приложением сил резания Рх, Ру и Р- при встречном шлифовании

рушающие силы больше, чем при обработке финишного контура детали, установленной на двух опорах. Также на силы резания оказывает существенное влияние пористость заготовки, которая может отличаться на одной заготовке из-за режимов обжига.

На основании полученных силовых расчетов были смоделированы максимальные разрушающие напряжения, перемещения и деформации, возникающих в оболочке вращения в программе Pro Engineer при помощи метода конечных элементов.

Для исследования формирования шероховатости в зависимости от режимов шлифования керамических оболочек вращения были проведены полнофакторные эксперименты (ПФЭ) 25. В проводимом эксперименте использовался ортогональный композиционный план при котором варьировались пять различных технологических факторов на двух уровнях -верхнем и нижнем, т.е. при максимальных и минимальных режимах обработки. Опыты проводились на станке 1М63ЧПУ. В качестве смазочно-охлаждающей технологической среды (СОТС) во всех случаях использовалась вода. В качестве режущего инструмента были выбраны алмазные шлифовальные круги зернистостью 250/200 100%-ной концентрации алмазов на металлической бронзовой связке.

Были получены математические модели шероховатости в виде уравнений регрессии и построены поверхности отклика при обработке опытных данных в программе MatLab при шлифовании наружной (уравнение 7) и внутренней (уравнение 8) поверхностей керамической заготовки оболочки вращения:

Ra = 13,44-г" Ra = 13,94

0,2326 _ 0,094llnv^-0,1227Ш ^прод

,0,2225 0,3323-0,107 Un< '1 ' прод

(7)

(8)

9-,

Ra,

мкм

vKp, м/с

t, MM

Рис.3. Поверхности отклика для уравнения 7 11

Ыа,

МКМ

1, мм

«ппод - ММ/0б

Рис.4. Поверхность отклика для уравнения 8

Было выявлено, что частота и реверс вращения главного шпинделя, т.е. заготовки оболочки не влияют на значение шероховатости поверхности при наружном шлифовании, т.е. попутная или встречная схема шлифования не влияют на качество поверхности, а при внутреннем шлифовании к этим показателям еще добавляется скорость резания. При увеличении глубины шлифования и продольной подачи шероховатость плавно увеличивается.

Экспериментально было подтверждено формирование магистральных трещин при обработке на режимах верхнего уровня, т.е. на максимальных режимах шлифования оболочек.

Были получены математические модели стойкости шлифовальных кругов в виде уравнений регрессии и по ним построены поверхности отклика на нижнем и верхнем уровне (рис.5). На основании расчётов было выявлено, что количество опытов в многофакторном эксперименте возможно сократить в 2 раза. Это позволяет сэкономить и сократить в 2 раза дорогостоящие алмазные круги при проведении экспериментов по определению износостойкости абразивного инструмента.

т =

139,86

V

,0,414 _ 0,564 _ .0,205

• Г

где Т- стойкость абразивного круга, мин; V - скорость резания, м/с; 5 - продольная подача, мм/об; ? — глубина резания, мм.

Рис.5. Поверхности отклика для стойкости шлифовального круга при фиксации продольной подачи - а и скорости резания - б

Для нахождения эффективной мощности шлифования Л^ при механической обработке была разработана специальная система контроля режимов резания. Измерения токов и напряжений привода шлифовального круга производились при помощи прибора «Энергомонитор-3.2».

Экспериментально было установлено, что увеличение эффективной мощности шлифования зависит от режимов механической обработки оболочек вращения следующим образом: при увеличении продольной подачи и глубины резания мощность возрастает, а при увеличении скорости шлифования уменьшается. Были получены уравнения регрессии и построены поверхности отклика при различном количестве опытов. Было выявлено, что количество опытов в эксперименте можно сократить в два раза, что позволяет сократить время и трудозатраты при проведении исследований. Математическая модель для эффективной мощности шлифования представлена следующим уравнением регрессии:

а) б)

Рис.6. Поверхности отклика для мощности шлифования при фиксации продольной подачи - а и скорости резания - б на нижнем и верхнем уровне

На основании полученных математических моделей для шероховатости поверхности при внутреннем и наружном шлифовании оболочек вращения в среде С++ВиПс1ег 6.0 была создана авторская программа «ШлифКер» для расчёта оптимальных режимов обработки при наивысшей производительности.

О, см3/мин

Рис.7. Зависимость производительности от глубины шлифования и продольной подачи круга

ШлифКер шишмжш

Параметры заготовки

1 |арамвфы оораоотки

Частота вращения (об/мин) Шероховатость поверхности (мкм)

100

Срединный диаметр (ММ) Вид обработки

|зоо а Внешняя

г Внутренняя

Параметры шлифовального круга

I Рассчитать оптимальные режимы резания и производительность I

Диаметр (мм)

|50 Оптимальный режим

Частота вращения (об/мин) Внешняя обработка

|зооо Йа = 1,5 (мкм)

= 94,00 (м/мин)

у_кг = 7,90 (м/сек)

1 = 0,05 (мм)

$ = 1 (мм/об)

0_ои1 = 4,70 (см"3/мин)

Рис.8. Вид рабочего окна программы «ШлифКер»

В результате расчётов и внедрения полученных режимов обработки в опытное производство производительность обработки оболочек вращения по сравнению с типовым технологическим процессом повысилась в 5,5 раза, а время на обработку детали сократилось в 5 раз (см. рис.9). Программа расчёта режимов резания «ШлифКер» имеет прикладное значение и может быть использована в серийном производстве.

60 -см3 /мин

50 -40 30 20 -10 0 -

Рис.9. Повышение общей производительности после внедрения программы расчёта режимов резания «ШлифКер»

Четвёртая глава диссертации посвящена исследованию формирования микротрещин на поверхности керамики после шлифования и магне-тронной обработке образцов из кварцевой керамики.

При помощи микроскопических исследований с использованием растрового электронного микроскопа EV040 Zeiss были определены микротрещины после чистового шлифования в дефектном слое при обработке керамической оболочки вращения. При помощи компьютерной программы Pro Engineer Mechanica был смоделирован механизм разупрочнения дефектного слоя. По методу клина была определена глубина залегания микротрещины и глубина дефектного слоя, который составляет в среднем 13 мкм (рис.12).

На компьютерной модели разрушения поверхности кварцевой анизотропной керамики было определено, что при увеличении нагрузки на единичное алмазное зерно происходит зарождение и ветвление микротрещины вглубь поверхности (рис.10). Также была определена тенденция смещения зоны критических напряжений в глубину дефектного слоя.

о, МПа

Рис.10. Картины полей напряжений и формирования микротрещины в дефектном слое при различной силе резания: а - 400 Н; б - 1200 Н

При проведении исследований по напылению оксидных покрытий (8Ю2) на поверхность образцов из кварцевой керамики были определены 8 технологических факторов для настройки режимов напыления в магнетроне и после проведения дробного факторного эксперимента (ДФЭ) 28"4 путем расчёта выявлены факторы, которые влияют на адгезию и толщину покрытия. Для адгезии покрытия это оказались: давление рабочего газа, напряжение смещения, частота коммутации и скважность тока дуального магнетрона.

Рис.11. Экспериментальная маг-нетронная установка для напыления покрытий

Для толщины покрытия это оказались: напряжение смещения, частота коммутации и температура подложки. Для определения адгезии оксидных напыляемых покрытий в эксперименте был использован портативный ад-гезиометр PosiTest AT. Определение толщины напылённого покрытия И проводилось по методике определения оптических характеристик одиночных тонких пленок веществ, нанесенных на прозрачную подложку при помощи спектрофотометра CARRY 300.

Рис.12. Вскрытие микротрещины по методу клина

В результате проведенного дробного факторного эксперимента были получены математические модели адгезии и толщины покрытия в виде уравнений регрессии и построены поверхности отклика, на которых видны тенденции изменения данных параметров в зависимости от режимов напыления:

388,619-Р"'409

ТТ 0ДШ М°-092 С/, 0,232 (П)

U см

где Adg - адгезия покрытия, Н/см2; Р - давление рабочего газа, мБар; UCM - напряжение смещения, В; п - частота коммутации дуального магнетрона, кГц; Sk¡ - скважность тока дуального магнетрона.

, 749,2-О083 У'103

.0,185 (12)

где h - толщина покрытия, нм; t - температура подложки °С.

В итоге были выбраны оптимальные значения настроек магнетронной напылительной системы.

Адгезия А<1д, Н/см2 30 25 20 15 10

30

Частота коммутации п . кГц

2

1.5

0 5 Давление рабочего газа Р. мБар

Адгезия Ас1д, Н/см2 40

1.5

Давление 1 рабочего газа Р. мБар

800 1000 120<> Напряжение смещения Ц^, В

Рис.13. Поверхности отклика для адгезии покрытия

Толщина покрытия (1, нм

1200

Рис.14. Поверхности отклика для толщины покрытия

Напряжение смещения иси,В

100

Температура подложки ГС

Толщина покрытия И, нм 1200

20

Частота коммутации п. кГц

Напряжение смещения иш,В

На микрофотографиях поверхности образца из кварцевой керамики до и после напыления оксидного покрытия видно, что микротрещины были заращены и блокированы.

а) до б) после

Рис.15. Микроструктура шлифованного образца из кварцевой керамики до и после шлифования при напылении в магнетроне оксидного покрытия

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Повышена комплексная эффективность механической и физико-технической обработки керамических деталей за счёт повышения производительности обработки в 5,5 раза и ликвидации микротрещин за счёт применения инновационного способа магнетронного напыления оксидных покрытий на керамическую поверхность после шлифования.

2. Во всех случаях плоского шлифования кварцевой керамики при повышении скорости резания значение шероховатости Яа поверхности уменьшается. При повышении глубины шлифования и подачи (продольной или поперечной) значение шероховатости увеличивается.

3. Максимально-допустимые силы резания при внутреннем и наружном шлифовании оболочки вращения возникают на расстоянии 50 мм от торца детали.

4. Частота и реверс вращения заготовки для оболочки не влияют на значение шероховатости поверхности при её наружном шлифовании, т.е. попутная или встречная схема шлифования не влияют на шероховатость, а при внутреннем шлифовании к этим показателям ещё добавляется скорость резания. При увеличении глубины шлифования и продольной подачи шероховатость нелинейно увеличивается. Полученные уравнения регрессии позволяют определить тенденции изменения шероховатости поверхности и выбрать оптимальный режим для шлифования наружной и внутренней поверхностей заготовки.

5. Формирование магистральных трещин при обработке происходит на режимах верхнего уровня, т.е. на максимальных режимах шлифования оболочек, поэтому не следует вести обработку на таких режимах. Дефектный слой на поверхности керамики составил 13 мкм.

6. Уравнения регрессии для стойкости шлифовальных кругов от показателей режимов шлифования позволяют найти наиболее приемлемые варианты режимов обработки. Для проведения опытов можно использовать в 2 раза меньше кругов. Это позволяет сэкономить и сократить использование дорогостоящих алмазных кругов при проведении экспериментов по определению износостойкости абразивного инструмента.

7. Увеличение эффективной мощности шлифования И, зависит от режимов механической обработки оболочек вращения следующим образом: при увеличении продольной подачи и глубины резания мощность нелинейно возрастает, а при увеличении скорости шлифования также нелинейно уменьшается. Для проведения опытов можно использовать в 2 раза меньше кругов, что значительно снижает время и трудозатраты в эксперименте.

8. Специальная авторская программа «ШлифКер» для установления оптимальных режимов обработки при наивысшей производительности

позволяет просчитать наиболее рациональный вариант режимов за 10 секунд. Значение продольной подачи увеличилось в среднем в 2,5 раза, а глубины резания в 2,1 раза, по сравнению с режимами типового технологического процесса, действующего на производстве. В результате производительность обработки по сравнению с типовым производственным процессом повысилась в 5,5 раза, а время на обработку одной детали сократилось в 5 раз. Программа имеет прикладное значение и может быть использована в серийном производстве.

9. Способ напыления оксидных упрочняющих покрытий на поверхность деталей из конструкционной керамики при помощи магнетронной системы дуального типа эффективен для блокирования и заращивания 100% микротрещин на поверхности керамических деталей после чистового шлифования.

10. Уравнения регрессии и поверхности отклика для адгезии и толщины покрытия позволяют определить тенденции изменения данных параметров в зависимости от изменения режимов напыления и выбрать оптимальные значения настроек магнетронной системы напыления.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Шкарупа М.И. Сравнительный анализ механической обработки сверхтвердых керамических материалов / В.А. Рогов, М.И. Шкарупа, Д.К. Гришин // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия «Инженерные исследования». - 2008. - № 2. - С. 50-51.

2. Шкарупа М.И. Изучение влияния методов формообразования и кинематики станка на износостойкость абразивного инструмента при обработке стеклокерамики / В.А. Рогов, М.И. Шкарупа // Физика, химия и механика трибосистем: межвузовский сборник научных трудов, выпуск №7. - Иваново: ИвГУ, 2008. - С. 41-46.

3. Шкарупа М.И. Сравнительный анализ механической обработки сверхтвердых материалов / М.И. Шкарупа // Сборник трудов «Бардыгин-ские чтения, к 100-летию учебного заведения», том 1. - Егорьевск: ЕТИ «Станкин», 2008.-С. 103-108.

4. Шкарупа М.И. Влияние жесткости закрепления инструмента в патроне станка при сверлении стеклокерамики / В.А. Рогов, М.И. Шкарупа // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия «Инженерные исследования». - 2009. - № 2. - С. 52-59.

5. Шкарупа М.И. Сравнительный анализ механической обработки сверхтвердых керамических материалов шлифованием / В.А. Рогов, М.И. Шкарупа // Технология машиностроения. - 2009. - № 5 (83). - С. 12-16.

6. Шкарупа М.И. Влияние жесткости закрепления инструмента в патроне станка при сверлении отверстий в стеклокерамике / В.А. Рогов,

М.И. Шкарупа // Физика, химия и механика трибосистем: межвузовский сборник научных трудов, выпуск №8. - Иваново: ИвГУ, 2009. - С. 149152.

7. Шкарупа М.И. Исследование свойств материалов на основе карбида кремния / И.Л. Шкарупа, Л.А. Плясункова, М.И. Шкарупа, Д.А. Климов // Новые огнеупоры. - 2009. - № 6. - С. 27-28.

8. Шкарупа М.И. Современные и перспективные керамические материалы производства ФГУП ОНПП «Технология» / В.В. Викулин, М.Ю. Русин, Е.И. Суздальцев, Л.И. Горчакова, Е.А. Кораблева, М.И. Шкарупа // Огнеупоры и техническая керамика. - 2009. - № 9. - С. 29-32.

9. Шкарупа М.И. Особенности управления качеством поверхности при механической обработке стеклокерамических изделий / В.А. Рогов, Е.И. Суздальцев, М.И. Шкарупа // Стекло и керамика. - 2009. - № 12. - С. 5-7.

10. Шкарупа М.И. Исследование отклонения инструмента при сверлении керамики / В.А. Рогов, М.И. Шкарупа // Электронный сборник трудов конференции «Будущее машиностроения России - 2009». - М: МГТУ им. Баумана.

11. Шкарупа М.И. Исследование зависимости твердости и шероховатости образцов из кварцевой керамики в зависимости от дефектности поверхности / В.А. Рогов, В.В. Копылов, М.И. Шкарупа, Е.И. Суздальцев // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия «Инженерные исследования». - 2010. - № 3. - С. 25-33.

12. Шкарупа М.И. Исследование твёрдости поверхностного слоя износостойкой конструкционной керамики на основе кварца после механической обработки» / В.А. Рогов, М.И. Шкарупа // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия «Инженерные исследования». -2011.-№4.-С. 8-10.

13. Шкарупа М.И. Моделирование процесса механической обработки композитных керамических изделий в нанометровом диапазоне / В.А. Рогов, М.И. Шкарупа // Сборник материалов XXI Международной инновационно-ориентированной конференции молодых учёных и студентов по современным проблемам машиноведения (МИКМУС-2009). - М: ИМАШ РАН.-С. 57.

14. Schkarupa M.I. Schneller Schliff lässt der Wärme keine Zeit / Rogow W.A., Schkarupa M.I. // Сборник тезисов международной конференции «Инженерные системы ТЕСИС-2010». - М: РУДН. - С. 134.

15. Шкарупа М.И. Исследование эффективности механической обработки изделий типа оболочек вращения двойной кривизны из конструкционной керамики / В.А. Рогов, М.И. Шкарупа // Тезисы докладов международной конференции «Конструкции и технологии получения изделий из неметаллических материалов». - Обнинск 2010. - С. 129-132.

16. Шкарупа М.И. Исследование твёрдости и дефектности поверхности износостойкой конструкционной керамики на основе кварца после механической обработки / В.А. Рогов, М.И. Шкарупа // Физика, химия и механика трибосистем: межвузовский сборник научных трудов, выпуск № 9. - Иваново: ИвГУ, 2010. - С. 27-32.

17. Шкарупа М.И. Моделирование силовых зависимостей механической обработки оболочек вращения двойной кривизны из хрупких неметаллов / В.А. Рогов, М.И. Шкарупа // Сборник трудов конференции «Будущее машиностроения России - 2010». - М: МГТУ им. Баумана, 2010. -С. 77.

18. Шкарупа М.И. Математическое моделирование магнетронного напыления нанопокрытий на поверхность деталей из конструкционной керамики / В.А. Рогов, М.И. Шкарупа // Сборник трудов конференции «Будущее машиностроения России - 2011». - М: МГТУ им. Баумана, 2011.-С. 280.

19. Шкарупа М.И. Разработка технологии нанесения упрочняющих покрытий на изделия из конструкционной керамики / М.И. Шкарупа // Тезисы докладов итогового заседания регионального конкурса молодёжных инновационных научно-технических проектов по Программе «У.М.Н.И.К.» . - Обнинск 2011. - С. 129-132.

20. Шкарупа М.И. Исследования по магнетронному напылению оксидных нанопокрытий на поверхность деталей из кварцевой керамики после механической обработки / В.А. Рогов, О.Ф. Просовский, М.И. Шкарупа // Материалы международной научно-практической конференции «Техника и технологии. Пути инновационного развития». - Курск 2011. -С. 114-119.

21. Шкарупа М.И. Получение математической модели качества поверхности детали типа оболочки вращения из кварцевой керамики / В.А. Рогов, М.И. Шкарупа // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия «Инженерные исследования». - 2011. - № 3. - С. 68-73.

Шкарупа Михаил Игоревич АННОТАЦИЯ

В диссертации «Повышение эффективности механической и физико-технической обработки деталей типа оболочек вращения из конструкционной керамики» изложены основные сведения о механической обработке конструкционной керамики на основе оксида кремния Si02. Получены математические модели шероховатости для плоского и круглого шлифования керамических деталей. Определены зависимости шероховатости поверхности деталей от режимов обработки. Рассчитаны максимально-допустимые силы резания при обработке оболочек. Получены математические модели стойкости абразивных кругов и эффективной мощности шлифования при обработке оболочек вращения. Разработана система контроля режимов резания. Разработана и внедрена в опытное производство программа расчёта режимов резания «ШлифКер», позволяющая повысить производительность в 5,5 раза и сократить время на обработку в 5 раз. Исследован механизм формирования микротрещин. Предложен и апробирован способ магнетронного напыления покрытий на детали после финишной обработки, позволяющий блокировать 100% микротрещин. Получены математические модели адгезии и толщины покрытия.

Shkarupa Mikhail Igorevich ABSTRACT

The basic information on machining of Si02-based structural ceramics is presented in the thesis «The increase of efficiency of mechanical and phys-icotcchnical treatment of rotary shell type components from structural ceramics». The mathematical models of the surface roughness for flat and circular grinding of ceramic components were obtained. The dependence of surface roughness on the modes of component treatment was determined. The maximum allowable cutting force during the shell treatment was calculated. The mathematical models of abrasive disk life and useful efficiency of grinding in rotary shell treatment were obtained. The system of cutting conditions control was developed. The program of cutting conditions calculation which made it possible to increase the productivity 5.5 times and to reduce the time of treatment by a factor of 5 was developed and introduced into pilot production. The mechanism of microcracks formation was studied. The method of magnetron deposition of coatings on the components after finishing treatment enabling the arrest of 100% of cracks was proposed and tested. The mathematical models of coating adhesion and thickness were also obtained.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ МЕХАНИЧЕСКОЙ И ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ.

1.1. Обзор технологии обработки и теории разрушения хрупких неметаллических материалов.

1.2. Обзор исследований по механической обработке деталей из конструкционной керамики.

1.3. Зависимость параметров качества поверхности от инструмента.

1.4. Дефекты при обработке конструкционной керамики и их устранение.

1.5. Особенности обрабатываемости деталей из хрупкой конструкционной керамики на основе кварца.

1.6. Оборудование для механической обработки технической керамики.

1.7. Обзор исследований по магнетронному напылению оксидных покрытий на обработанную поверхность керамики и стекла после механической обработки.

1.8. Анализ способов повышения эффективности шлифования керамических заготовок.

1.9. Выводы. Цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ШЛИФОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ КВАРЦЕВОЙ КЕРАМИКИ.

2.1. Моделирование процесса механической обработки деталей из конструкционной керамики.

2.2. Проведение однофакторных экспериментов по определению влияния режимов резания на шероховатость поверхности керамических образцов.

2.3. Разработка математических моделей для плоского шлифования керамических образцов из кварцевой керамики.

2.4. Проведение серии опытов на заточном станке при шлифовании образцов торцом круга.

2.5. Построение математической модели для шлифования цилиндрических деталей из кварцевой конструкционной керамики.

2.6. Выводы по главе.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КЕРАМИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ ТИПА ОБОЛОЧЕК ВРАЩЕНИЯ ДВОЙНОЙ КРИВИЗНЫ.

3.1. Исследование сил резания и напряжений, возникающих при механической обработке шлифованием керамических оболочек вращения двойной кривизны.

3.2. Построение математических моделей качества поверхности оболочки вращения двойной кривизны для наружной и внутренней обработки.

3.3. Исследование производительности механической обработки оболочек вращения.

3.4. Исследование дефектности поверхности оболочки вращения после её механической обработки.

3.5. Исследование стойкости абразивного инструмента при механической обработке оболочек вращения.

3.6. Исследование эффективной мощности шлифования оболочек вращения.

3.7. Построение специальной программы расчёта режимов резания.

3.8. Выводы по главе.

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ КОНСТРУКЦИОННОЙ КВАРЦЕВОЙ КЕРАМИКИ ПОСЛЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПУТЁМ МАГНЕТРОННОГО НАПЫЛЕНИЯ НАНОПОКРЫТИЙ.

4.1. Формирование микротрещин при механической обработке деталей из конструкционной керамики.

4.2. Построение математической модели адгезии и толщины оксидных покрытий при напылении на поверхность обработанной керамики в дуальном магнетроне.

4.3. Выводы по главе.

В различных областях машиностроения широкое применение в качестве материала для производства изделий находит конструкционная керамика. Всё более широкое использование конструкционной керамики в науке и технике и постоянно возрастающие требования к изделиям на основе этого класса материалов выдвигают проблемы, связанные с оптимизацией технологических процессов их изготовления и обработки. Конструкционная керамика обладает высокой твердостью, износостойкостью, прочностью, повышенной хрупкостью, и, как следствие, сложностью обработки. Особое место в ряду деталей из конструкционной керамики занимают ответственные детали, работающие при высоких температурах и трибологических нагрузках. Требования к качеству поверхности таких деталей выше, чем для деталей, использующихся в огнеупорной промышленности.

Одним из важнейших элементов современных скоростных ракет, управляемых методом радиолокационного наведения на цель, является головной радиопрозрачный антенный обтекатель. В настоящее время большинство зенитных ракет, стоящих на вооружении стран НАТО и России, оснащены обтекателями из кварцевой керамики, поэтому кварцевая керамика (8Ю2) выбрана как основной материал для исследований по механической и физико-технической обработке в данной работе. Обтекатель имеет форму сложнопрофильной оболочки вращения двойной кривизны. При механической обработке оболочки возникает ряд технологических проблем: - появление магистральных трещин на поверхности оболочки;

- быстрый износ шлифовальных кругов;

- низкая производительность шлифования;

- неравномерность сил резания в процессе обработки, что является причиной разрушения заготовки при ее механической обработке.

Также следует отметить, что в литературе отсутствуют системные данные по режимным характеристикам для механической обработки кварцевой конструкционной керамики.

Основными направлениями данной работы являются:

- Исследование качества поверхности деталей из конструкционной кварцевой керамики при различных схемах плоского, круглого и профильного шлифования;

- Математическое моделирование и параметрическая оптимизация основных показателей эффективности шлифования оболочек вращения из кварцевой керамики таких как: шероховатость поверхности, стойкость абразивного инструмента и эффективная мощность шлифования;

- Исследование характеристик абразивных кругов для шлифования деталей из конструкционной кварцевой керамики;

- Исследование магистральных трещин и микротрещин на поверхности оболочек вращения двойной кривизны, возникающие после механической обработки;

- Исследования по магнетронному напылению оксидных покрытий на обработанную поверхность кварцевой керамики с целью блокирования микротрещин в дефектном слое;

- Математическое моделирование толщины и адгезии напыленного слоя на поверхность образцов из кварцевой керамики после ее финишной механической обработки.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Повышена комплексная эффективность механической и физико-технической обработки керамических деталей за счёт повышения производительности обработки в 5,5 раза и ликвидации микротрещин за счёт применения инновационного способа магнетронного напыления оксидных покрытий на керамическую поверхность после шлифования.

2. Во всех случаях плоского шлифования кварцевой керамики при повышении скорости резания значение шероховатости Яа поверхности уменьшается. При повышении глубины шлифования и подачи (продольной или поперечной) значение шероховатости увеличивается.

3. Максимально-допустимые силы резания при внутреннем и наружном шлифовании оболочки вращения возникают на расстоянии 50 мм от торца детали.

4. Частота и реверс вращения заготовки для оболочки не влияют на значение шероховатости поверхности при её наружном шлифовании, т.е. попутная или встречная схема шлифования не влияют на шероховатость, а при внутреннем шлифовании к этим показателям ещё добавляется скорость резания. При увеличении глубины шлифования и продольной подачи шероховатость нелинейно увеличивается. Полученные уравнения регрессии позволяют определить тенденции изменения шероховатости поверхности и выбрать оптимальный режим для шлифования наружной и внутренней поверхностей заготовки.

5. Формирование магистральных трещин при обработке происходит на режимах верхнего уровня, т.е. на максимальных режимах шлифования оболочек, поэтому не следует вести обработку на таких режимах. Дефектный слой на поверхности керамики составил 13 мкм.

6. Уравнения регрессии для стойкости шлифовальных кругов от показателей режимов шлифования позволяют найти наиболее приемлемые варианты режимов обработки. Для проведения опытов можно использовать в 2 раза меньше кругов. Это позволяет сэкономить и сократить использование дорогостоящих алмазных кругов при проведении экспериментов по определению износостойкости абразивного инструмента.

7. Увеличение эффективной мощности шлифования Ыэ зависит от режимов механической обработки оболочек вращения следующим образом: при увеличении продольной подачи и глубины резания мощность нелинейно возрастает, а при увеличении скорости шлифования также нелинейно уменьшается. Для проведения опытов можно использовать в 2 раза меньше кругов, что значительно снижает время и трудозатраты в эксперименте.

8. Специальная авторская программа «ШлифКер» для установления оптимальных режимов обработки при наивысшей производительности позволяет просчитать наиболее рациональный вариант режимов за 10 секунд. Значение продольной подачи увеличилось в среднем в 2,5 раза, а глубины резания в 2,1 раза, по сравнению с режимами типового технологического процесса, действующего на производстве. В результате производительность обработки по сравнению с типовым производственным процессом повысилась в 5,5 раза, а время на обработку одной детали сократилось в 5 раз. Программа имеет прикладное значение и может быть использована в серийном производстве.

9. Способ напыления оксидных упрочняющих покрытий на поверхность деталей из конструкционной керамики при помощи магнетронной системы дуального типа эффективен для блокирования и заращивания 100% микротрещин на поверхности керамических деталей после чистового шлифования.

10. Уравнения регрессии и поверхности отклика для адгезии и толщины покрытия позволяют определить тенденции изменения данных параметров в зависимости от изменения режимов напыления и выбрать оптимальные значения настроек магнетронной системы напыления.

180

1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / М.: Наука, 1976, с. 280

2. Алехин В.П. Физика, прочности и пластичности поверхностных слоев материалов / М.: "Наука", 1983, с. 280.

3. Алехин В.П., Булычев С.Н., Испытание материалов непрерывным вдавливанием индентора/М.: "Машиностроение", 1990, с. 224.

4. Антюфеева Т.П., Бахарев В.П., Смирнов Г.А., Некоторые закономерности финишной обработки изделий из технической керамики. / Технология, автоматизация и организация производства технических систем. Межвузов, обз. научн. трудов, М.: МГИУ, 1999.

5. Атопов В.И. и др. Моделирование контактных напряжений. / М.: Машиностроение, 1988 г.

6. Бакли Д. Поверхностные явления при адгезии и фрикционном взаимодействии / Пер. с англ. Белого A.B. под ред. Свириденка А.И. -М.: "Машиностроение", 1986, с. 400.

7. Балкевич B.J1. Техническая керамика. / М.: Стройиздат, 1984, с. 236

8. Балыков A.B. Повышение эффективности обработки отверстий в деталях из хрупких неметаллических материалов на основе алмазного сверления / Диссер. д.т.н., Москва 2004, с.78-140.

9. Баничук Н.В., Кобелев В.В., Рикардс Р.Б. Оптимизация элементов конструкций из композиционных материалов / М.: "Машиностроение", 1984 г., с. 157-185

10. Баринов С.М., Шевченко В.Я. Прочность технической керамики / Наука. Москва 1996 г. с. 4-47.

11. Бахарев В.П. Основы проектирования и управления процессами финишной обработки керамических и композиционных материалов / Иваново, ИвГУ, 2009, с.7,10-50,190-198.

12. Бердичевский Е.Г. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки материалов / М.: "Машиностроение", 1984, с. 224.

13. Бобрич В.И., Голубев И.В., Цейтлин JI.H., Климов А.К. Станки для шлифования деталей из конструкционной керамики / журнал СТИН №9, 1995 с.30-33.

14. Бычков Н.Г. и др. Некоторые особенности кинетики деформирования конструкционных материалов при циклическом упругопластическом деформировании. / журнал «Проблемы прочности».- 1986, №11, с. 7.

15. Бурмистров В.В., Гусев В.В., Каплун В.А. Выбор рациональных параметров процесса алмазного шлифования керамики из нитрида кремния / журнал «Сверхтвердые материалы», №4, 1990, с.68-70.

16. Ваксер Д.Б., В.А. Иванов Алмазная обработка технической керамики / Ленинград, Машиностроение 1986 г. с.34-59.

17. Валид Махмуд Шевах. Математическое и физическое моделирование динамики процесса резания композиционных структурно-неоднородных материалов (на основе синтеграна) Дисс. к.т.н. / М.: РУДН 2005, с. 185-190

18. Варвака П.М., Рябова А.Ф. Справочник по теории упругости / Киев: "Будівельник", 1971, с. 321.

19. Виноградов В.Н. и др. Абразивное изнашивание. / М.: Машиностроение, 1990, с. 224.

20. Витенберг Ю.Р. Оценка шероховатости поверхности с помощью корреляционных функций / Журнал «Вестник машиностроения», №1. 1969 с.32-37

21. Волков В.В., Хрульков В.А., Матвеев В,С., Новые СОЖ, применяемые при шлифовании труднообрабатываемых материалов. / М.: Машиностроение, 1983, с. 64.

22. Волков Д.И. Математическое моделирование и оптимизация высокопроизводительного шлифования с учетом анализа устойчивости термомеханических явлений / дисс. д-ра техн. наук. Рыбинск, 1997, с.540

23. Воронин С.В., Бунова Г.З., Юшин В.Д. Компьютерное исследование влияния реальной структуры материалов на характер распространения трещин в хрупких анизотропных телах / журнал «Проблемы машиностроения и автоматизации», №4, 2006, с.54-57.

24. Викулин В.В., Русин М.Ю., Суздальцев Е.И., Горчакова Л.И., Кораблева Е.А., Шкарупа М.И. Современные и перспективные керамические материалы ФГУП ОНПП «Технология» / журнал «Огнеупоры и техническая керамика» №9 2009 г.

25. Гаршин А.П., Гропянов В.М., Зайцев Г.П., Семенов С.С. Машиностроительная керамика / СПб: изд-во СПбГТУ, 1997, с.722-726.

26. Гинкул С.П., Нестерова Н.В. Напряженное состояние поверхностей цилиндрических деталей при шлифовании / журнал «Вестник машиностроения», №3, 1990, с.42-43.

27. Гогоци Г.А., Гнессин Г.Г., Грушевский Я.Л. и др. Прочность и трещиностойкость керамики / журнал «Проблемы прочности». 1987, №5, с.77.

28. Глебов В.В. Повышение качества поверхности и производительности при торцовом шлифовании деталей из хрупких материалов на основе разработки инструмента с двухкаскадным виброгасителем. Диссер. к.т.н./ Н. Новгород, 2000 с. 170-173

29. Глейзер Л.А. О сущности процесса шлифования / Автореферат диссер. к.т.н., М., 1956 г.

30. Гусев В.Г. Интенсификация процессов шлифования труднообрабатываемых материалов на основе разработки и исследования сборных кругов / Диссер. д-ра.техн.наук. Владимир, 1987.

31. Гусева Л.Ю. Технологическое обеспечение эффективности алмазной обработки плоских заготовок из термостойкой керамики, диссер. к.т.н. / Санкт-Петербург, 2000.

32. Дормушев А.Е. Повышение эффективности операции резания заготовок из хрупких неметаллических материалов путем активации элементов технологической системы. Диссер. к.т.н. / Ульяновск ГТУ 2004. с.223-225.

33. Дубинин П.И. Повышение производительности круглого шлифования изделий из природного камня на основе обоснования энергосберегающих режимов хрупкого разрушения. Автореферат диссер. к.т.н. / М.: 2010.

34. Душинский В.В., Таурит Г.Э. Оптимизация технологических процессов в машиностроении / Киев, «Техника», 1977, с. 44-54.

35. Елин A.B. Повышение эффективности и качества обработки композиционных материалов шлифованием (на примере синтеграна). Диссер. к.т.н. / М.: РУДН, 2008.

36. Зайцев Т.Н. Повышение эффекивности операции алмазного шлифования керамических пластин. Диссер. к.т.н. / Ленинград 1984, с. 185-190

37. Зогриф И.А., Новицкий П.В. Оценка погрешностей результатов измерения. / Д.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1991, с. 304.

38. Иванов В.А. Исследование технологических возможностей плоского шлифования керамических пластин алмазными чашечными кругами. Диссер. к.т.н. / Ленинград 1978, с. 180-183

39. Игнатович С.Р., Лозицкий Л.П. Математическая модель процесса накопления повреждений в деформируемых материалах / журнал «Проблемы прочности». 1985, с. 34.

40. Ионов В.Н., Огибалов П.М. Прочность пространственных элементов конструкций. Статика и колебания / М. Наука 1988 г. с.460-500

41. Исаков А.Э., Климов А.К. Бездефектная механическая обработка керамических деталей / журнал «Автомобильная промышленность» №2 1992 с.30-35.

42. Йе Венхуа, Цанг Йоуцен, Кху Хаучанг. Математическое моделирование процесса шлифования / журнал «Нанцзинь хаикун», пер.с кит. Springerlink 1992, с.130-134.

43. Кабалдин Ю.Г. Трение и износ инструмента при резании / журнал «Вестник машиностроения», №1, 1995, с. 25 30.

44. Кавалейро А., Д.Де Хоссан. Мир материалов и технологий. Наноструктурные покрытия / М.: "Техносфера", 2011. с.250-300.

45. Качанов Л.М. Основы механики разрушения / М.: "Наука", 1974. с.50.

46. Кацев П.Г. Статистические методы исследования режущего инструмента / М.Машиностроение 1978 г. с.140-158.

47. Каценельсон М.Д. Некоторые вопросы механической обработки кварцевых пластин / журнал «Вопросы радиоэлектроники» 1963 г. вып.6. с. 30-36.

48. Кащеев В.Н. Абразивное разрушение твердых тел. / М.: "Наука", 1970, с. 247-250.

49. Кащук В.А. Особенности шлифования конструкционных керамических материалов / журнал «Вестник машиностроения», 1994, №10, с. 21-26.

50. Кащук В.А., Верещагин А.Б. Справочник шлифовщика / Машиностроение 1989 г. с.32, 36, 75.

51. Ключников C.B. Повышение обрабатываемости поликорундовой керамики при шлифовании путем воздействия на контактные процессы эффективными СОТС. Автореферат диссер. к.т.н. / Горький, 1990.

52. Косилова А.Г., Мещеряков P.K. Справочник технолога-машиностроителя, в 2-х томах / М.: Машиностроение, 1985 г.

53. Ковеленов Н.Ю. Повышение эффективности шлифования плоских керамических заготовок путем назначений рациональных условий обработки. Диссер. к.т.н. / Ленинград, 1988, с.280-290.

54. Колодяжный А.Ю. Повышение эффективности операций плоского шлифования и доводки заготовок и высокотвердой керамики. Диссер. к.т.н. /М.:2004 с.252-255.

55. Коллинз Дж. Повреждение материалов в конструкциях. Анализ, предсказание, предотвращение. / М.: Мир, 1984, с. 623.

56. Королев A.B., Новоселов Ю.К. Теоретико-вероятностные основы абразивной обработки. ч.2 Взаимодействие инструмента и заготовки при абразивной обработке. Под ред. Редько С.Г. / Саратов: изд. СГУ, 1989, с. 160-162.

57. Крагельский И.В. Трение и износ / М.: Машиностроение, 1974, с. 418.

58. Кремень З.И. Доводка плоских поверхностей / Изд-во "Техника", Киев, 1974. с.50-58.

59. Кремень З.И., Воробьёв Ю.Н. Скоростная алмазная обработка деталей из технической керамики / Ленинград: Машиностроение, 1984, с. 107-123.

60. Лавриненко В.И., Шкляренко В.В., Сытник A.A. Силовые закономерности алмазного шлифования инструментальной керамики / журнал «Сверхтвердые материалы» №3, 1990 с. 47-52.

61. Лецкий X., Хартман К., и др. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов / М.: Мир, 1977, с. 552.

62. Липатова А.Б. Повышение производительности и качества обработки кристаллографических пластин алмазными кругами. Диссер. к.т.н. / М. 2008 г.

63. Лоладзе Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента / М.: Машиностроение, 1989. с. 56-60.

64. Лэнгтон Т.Г., Эванс А.Г., Конструкционная керамика. / М.: Металлургия, 1980, с. 256.

65. Лурье Г.Б. Прогрессивные методы круглого наружного шлифования / Л.: Машиностроение, 1984 с. 100-105.

66. Макклинтон Ф., Аргон А. Деформация и разрушение материалов. / М.: "Мир", 1970, с. 443.

67. Марголин Б.З. Швецова В.А., Карзов Г.М., Физико-механическое моделирование процесов разрушения. / С.-Пб.: Политехника, 1993, с. 391.

68. Мазин Г.С. Абразивная и алмазная обработка материалов. / М. изд-во НИИТавтопром, 1997 г. с.50.

69. Маслов E.H. Теория шлифования материалов / М.: Машиностроение, 1984 г. с.146-168.

70. Мацуи М. Статистический метод исследования шероховатости шлифованной поверхности при круглом шлифовании / журнал «Кикай Кэнкю», пер.с яп. 1978, №3 с.390-397.

71. Мирошниченко Ю.В. Повышение эффективности технологических процессов обработки сложнопрофильных деталей из труднообрабатываемых материалов. Диссер. к.т.н./ 1994.

72. Морозова А.Р. Исследование нагруженного состояния поверхностного слоя при шлифовании деталей из керамических материалов. Диссер. к.т.н./ Ижевск 1999, с. 159-163.

73. Накамура. Анализ шероховатости обрабатываемой поверхности / журнал «Samiz Kikay» пер.с яп. №6 1968. с.45-46.

74. Непомнящий O.A., Шведун В.Г., Райхель A.M., К вопросу о влиянии масштабного фактора на прочность ситаллов. / журнал «Проблемы прочности»№10, 1986, с. 43 46.

75. Никитков. Н.В. Решение проблемы изготовления высококачественных плоскостных деталей из керамики. Диссер. д-ра.техн.наук. / Ленинград 1990, с. 570-577.

76. Никитков Н.В., Ваксер Д.Б., Иванов В.А., и др. Алмазная обработка технической керамики. / Л.: "Машиностроение", 1976, с. 150-160.

77. Никитков Н.В., Рабинович В.Б. и др. Под ред. З.И. Кремня. Скоростная алмазная обработка деталей из технической керамики / Л.: "Машиностроение", Ленинградское отделение, 1984, с. 130.

78. Новоселов Ю.К. Влияние режима на шероховатость поверхности при чистовых процессах шлифования / журнал «Абразивы» №2, 1971 с.22-23

79. Орданьян С.С., Чупов В.Д. Методы получения, свойства и области применения конструкционных керамических материалов на основе карбида кремния / журнал «Огнеупоры и техническая керамика» 2004. №8. с.32.

80. Оробинский В.Н. Прогрессивные методы шлифования и их оптимизация / Волгоград 1996, 218 с.

81. Осадчук В.А. Напряжённо-деформированное состояние и предельное равновесие оболочек с разрезами / М.: Машиностроение 1989 г. с.52 60

82. Партон В.З., Борисовский В.Г. Динамическая механика разрушения / М.¡Машиностроение 1992 г. с. 159-162.

83. Пачевский В.М., Примак Л.П., Скрипко Г.Ф. Исследование процесса шлифования керамики инструментом из синтетических алмазов и перспективы его применения в промышленности / Киев: «Наукова думка» 1974, с. 290-295.

84. Петрешин Д.И. Технологическое обеспечение шероховатости обрабатываемых поверхностей деталей машин на основе адаптивного управления / Автореферат диссер.к.т.н., Брянск 2001.

85. Петруха П.Г., Марков А.И. Технология обработки конструкционных материалов / М.: Высшая школа, 1992 г. с.48-53.

86. Пекленик Ж. К вопросу о применении корреляционной теории к процессу шлифования / Труды американского общества инженеров-механиков. Серия В, №2 1963. с.400-405.

87. Пелех Б.Л., Лазько В.А. Слоистые анизотропные пластины и оболочки с концентраторами напряжений / М. Наука 1989 г. с.224 240.

88. Перезорин М.А. Справочник по алмазной обработке стекла / М.: Машиностроение, 1987, с. 224.

89. Пивинский Ю.Е., Суздальцев Е.И. Кварцевая керамика и огнеупоры / Том 2. М.¡Теплоэнергетик, 2008, с.620-637.

90. Пикше П.Е. О моделировании локальных дефектов в анизотропных материалах с помощью локальных решеток / журнал «Механика композитных материалов» №1 1982, с.62-67.

91. Подураев В.Н. Резание труднообрабатываемых материалов / Учебник. Пособие для ВУЗов. М.: Высшая школа. 1974. с.550-580.

92. Постников Б.А., Шкаев М.А. Практика профильного шлифования / М.: Машиностроение, 1987. с. 80-84.

93. Попов С.А. Шлифовальные работы / М.: Высшая школа 1987 г. с. 220-227.

94. Протодьяконов М.М., Тедер Р.Н. Методика рационального планирования экспериментов. /М.: "Наука", 1970, с. 75.

95. Резников А.Н. Абразивная и алмазная обработка материалов. Справочник/ М. Машиностроение 1977 г. с. 370, 375.

96. Рогов В.А. Конструкционные и функциональные материалы современного машиностроения / М. Масштаб 2006 г. с. 82, 95,150.

97. Рогов В.А., Шкарупа М.И. Сравнительный анализ механической обработки сверхтвердых керамических материалов шлифованием / журнал «Технология машиностроения» №5 , 2009, с. 12-16.

98. Рогов В. А., Шкарупа М.И. «Влияние жесткости закрепления инструмента в патроне станка при сверлении стеклокерамики» / Научный журнал «Вестник Российского университета дружбы народов», серия «Инженерные исследования» № 2, Москва 2009 г.

99. Рогов В.А., Шкарупа М.И. «Исследование твёрдости поверхностного слоя износостойкой конструкционной керамики на основе кварца после механической обработки» / Научно-технический журнал «Вестник машиностроения» № 4, 2011 г.

100. Rogow W.A. Schkarupa M.I. «Schneller Schliff lasst der Wärme keine Zeit» / Сборник тезисов международной конференции «Инженерные системы ТЕСИС-2010», Москва 2010 г.

101. Рогов В.А., Шкарупа М.И. «Моделирование силовых зависимостей механической обработки оболочек вращения двойной кривизны из хрупких неметаллов» / Сборник трудов конференции «Будущее машиностроения России 2010», МГТУ им. Баумана, г. Москва 2010 г.

102. Рогов В.А., Шкарупа М.И. «Математическое моделирование магнетронного напыления нанопокрытий на поверхность деталей из конструкционной керамики» / Сборник трудов конференции «Будущее машиностроения России 2011», МГТУ им. Баумана, г. Москва 2011 г.

103. Рогов В.А., Шкарупа М.И. «Получение математической модели качества поверхности детали типа оболочки вращения из кварцевой керамики»/ Научный журнал «Вестник Российского университета дружбы народов», серия «Инженерные исследования » №2 , Москва 2011 г.

104. Рогов В.А., Позняк Г.Г. Методика и практика технических экспериментов/ Учебник для ВУЗов, М.: «Академия», 2005, с.230-280.

105. Рогов В.А., Суздальцев Е.И., Шкарупа М.И. Особенности управления качеством поверхности при механической обработке стеклокерамических изделий / журнал «Стекло и керамика» №12, 2009, с.5-7.

106. Русин М.Ю. Научные основы технологической подготовки производства радиопрозрачных обтекателей летательных аппаратов из кварцевой керамики / Автореферат диссер. д.т.н., Харьков 2001.

107. Русин М.Ю., Липовцев Ю.В. Прикладная теория упругости. Учебник для ВУЗов / М.: Дрофа 2008. с 287-302.

108. Рыжов Э.В., Мямко В.А., Потемкин М.М. Исследование структуры взаимосвязей между параметрами шероховатостей поверхностей, полученных алмазным шлифованием / журнал «Сверхтвердые материалы» №2 , 1995, с.75-79.

109. Саратов Н.М., Головкина Н.Е. Пути повышения прочности керамических материалов. / Аналитический обзор. Обнинск. Изд-во ФЭИ, 1980. с.43.

110. Семко М.Ф., Грабченко А.И. Алмазное шлифование синтетических сверхтвердых материалов / Харьков изд. ХГУ «Вища школа», 1980 г. с.66-78.

111. Силин С.С., Леонов Б.Н. Оптимизация технологии глубинного шлифования / М.: Машиностроение, 1989. с. 120.

112. Сосновский Л.А. Об оценке долговечности при циклических нагружениях / журнал «Проблемы прочности», 1986 №11, с.15-16.

113. Спиридонов A.A. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. /М.: Машиностроение, 1981, с. 184.

114. Старов В.Н. Исследование процессов и создание средств технологического обеспечения дискретного шлифования неметаллических материалов / Автореферат диссер. д.т.н., Воронеж 1997.

115. Сухобрус A.A., Мельник В.А. Влияние прочности карбидных и нитридных керамик на энергоемкость их шлифования и шероховатость обработанной поверхности / журнал «Автомобильная промышленность» №1, 1995 с.42-47.

116. Таратынов О.В. Основы процесса суперфиниширования и пути повышения его производительности и качества. Учебн. пособие / М.: изд. МГТУ МАМИ, 1977, с. 86.

117. Тюкпиеков В.Н. Повышение эффективности обработки синтеграна на основе физического и математического моделирования. Диссер. к.т.н. / М.: РУДН, 2002. 125-130 с.

118. Хеллан К. Введение в механику разрушения / М.: Мир, 1988 с. 125-128.

119. Хомма Куоши, Иошицава Шунджи, Канеко Катсуми. Исследование трещинообразования в поверхностном слое керамики, обработанной шлифованием / журнал «Нихон кикай», пер. с англ. 1990 Springerlink, с. 568- 575.

120. Хрульков В.А. Взаимодействие алмазного порошкового инструмента со спеченной алюминиевой керамикой при шлифовании. ч.1 Киев: «Наукова думка», 1977 - с.183-190.

121. Хрульков В.А., Тародей В.А., Головань А .Я. "Механическая обработка деталей из керамики и ситалов." Изд-во Саратовского гос.ун-та, 1975, с. 350-360.

122. Черняков М.К. Возможности управления технологическим процессом алмазной обработки пластин из хрупких материалов / Автореферат диссер. к.т.н. Ленинград, 1981, с. 16.

123. Шальнов В.А. Шлифование и полирование высокопрочных материалов / М.: Машиностроение, 1972. с. 267.

124. Шкарупа И.Л., Плясункова Л.А., Шкарупа М.И., Климов Д.А. «Исследование свойств материалов на основе карбида кремния» / Журнал «Новые огнеупоры» № 6 июнь 2009 г.

125. Шпачук В.П., Божко А.Е., Деформационный критерий усталостного разрушения материала, /журнал «Проблемы прочности», 1985, №12, с. 66.

126. Шипилов H.H. Исследование технологических возможностей скоростной алмазной доводки плоских заготовок из керамических материалов. / Автореферат диссер. к.т.н., Ленинград: 1980.

127. Щеголев В .А., Дмитриев А.П. Обработка эластичными шлифовальными кругами / Ленинград, 1988, с. 30-36

128. Этин О.Л. Выбор оптимальных условий при решении технологических задач. / журнал «Станки и инструмент», 1976, №3, с. 25.

129. Якимов A.B., Ларшин В.П. Обеспечение качества шлифования сложнопрофильных деталей на основе интегрированной технологической системы. Управление качеством финишных методов обработки. Сб. научных трудов / Пермский гос. ун-т Пермь, 1996 с. 115-125.

130. Ямасучи К., Мизутани, Танака Я. Скалывание кромок заготовок при шлифовании керамики / журнал «Сэймицу когаку» пер.с яп. Springerlink 1991, с. 250-260.

131. Ящерицын П.Н. и др. Теория резания. Физические и тепловые процессы в технологических системах. Учебник для ВУЗов / М.: Высшая школа 1990, с. 310-500.

132. Ящерицын П.Н., Зайцев А.Г. Повышение качества шлифуемых поверхностей и режущих свойств абразивно-алмазного инструмента / Минск: Наука и техника, 1972 с 45-50.

133. Götz J. Untersuchung über den Polierprozess von Glass. Tail 4. Oberflächenfehler beim Polieren mit gebundenen Korn. / Glastechnische Berichte, 1967, N. 12, s. 468 479.

134. Hou Z.B., Komanduri R. On the mechanics of the grinding process Part I. Stochastic nature of the grinding process. / International Journal of Machine Tools and Manufacture. V.43 Nr. 15. pp. 1570-1595. 2003.

135. Jin Т., Stephenson D.J. Investigation of the heart partitioning I high efficiency deep grinding / International Journal of Machine Tools and Manufacture. V.43 Nr. 11. p. 1129-1134. 2003.

136. Rogelio L. Steven Y.Liang. Predictive modeling of surface roughness in grinding / International Journal of Machine Tools and Manufacture. V.43 Nr.8. p.55-76. 2003.

137. Dean S.K., Doyle E.D. Mechanism in fine grinding / Proceeding International Conference on Production Engineering, Tokyo, Part 1, p. 120-130, 1974.

138. Kaller A. Einfluß der chemischen, kristallographischen und physikalischen Eigenschaften der Polirmittel beim Polieren des Glases. Silikattechnik, v. 34, N. l,p. 15- 17. 1983.